Файл: Общая химия методичка.pdf

171 

методы анализа, как нефелометрия и ультрамикроскопия, которые исполь-

зуются для определения концентрации частиц и их размеров в гетероген-

ных биологических средах. 

Диализ.  Биологические  жидкости,  как  правило,  содержат  од-

новременно  вещества  в  коллоидном  состоянии  и  в  виде  отдельных  моле-

кул и ионов. Очистка коллоидных растворов от истинно растворенных ве-

ществ основывается на том, что относительно крупные коллоидные части-

цы, в отличие от молекул и ионов, не проникают сквозь поры животных и 

растительных  мембран.  На  практике  в  качестве  мембраны  используется 

пленка из коллодия или целлофана (производные целлюлозы), а также ки-

шечная ткань. 

Диализ - процесс очистки коллоидных растворов от ионов и молекул 

низкомолекулярных примесей в результате их диффузии в чистый раство-

ритель сквозь полупроницаемую мембрану. 

Простейший способ диализа заключается в том, что коллоидный рас-

твор  помещают  во  внутренний  сосуд,  дно  или  стенки  которого  представ-

ляют собой мембрану с избирательной проницаемостью, погруженный во 

внешний сосуд с чистым растворителем (обычно вода). В результате диф-

фузии молекулы и ионы, способные проникать сквозь поры мембраны, пе-

реходят  в  наружный  сосуд.  В  обычных  условиях  диализ  протекает  очень 

медленно.  Для  ускорения  процесса  необходимо  увеличить  градиент  кон-

центраций  растворенных  веществ  по  обе  стороны  мембраны.  Это  легко 

осуществить  периодической  или  непрерывной  сменой  растворителя  в  на-

ружном сосуде (рис. 6.8 а). 

Для  ускорения  очистки  коллоидных  растворов  от  ионов  рас-

творенных электролитов используют также метод электродиализа. В этом 

случае  во  внешний  сосуд  помещают  электроды  и  подают  постоянный 

электрический ток (рис. 6.8 б). 

Электродиализ - это диализ в условиях наложения постоянного электри-

ческого поля, под действием которого катионы и анионы приобретают на-

172 

правленное движение  к  электродам.  Электродиализ особенно  эффективен 

при  малых  концентрациях  удаляемого  электролита,  когда  градиент  кон-

центраций невелик. 

Рис. 6.8. Схемы диализатора (а) и электродиализатора (б): 

1 - диализуемый коллоидный раствор; 2 - мембрана; 3 - подача растворителя; 4 - мешалка; 5 - электроды 

В  биологических  жидкостях  количественное  определение  низ-

комолекулярных  веществ  часто  проводят  методом  компенсационного 

диализа, или вивидиализа. В этом случае биологическая жидкость в диа-

лизаторе омывается не чистым растворителем, а растворами с различными 

концентрациями определяемого вещества. Так, содержание сахара в сыво-

ротке крови определяется путем диализа сыворотки по сравнению с изото-

ническим раствором, к которому добавляют различные количества сахара. 

Концентрация сахара во внешнем растворе не изменяется лишь в том слу-

чае, когда она равна концентрации сахара в анализируемой сыворотке. Та-

ким образом было выявлено наличие глюкозы и мочевины в крови. 

По принципу диализа работает аппарат «искусственная почка» (АИП), 

применяемый  при  острой  почечной  недостаточности,  которая  может  на-

ступить  в  результате  отравления  сулемой,  сульфаниламидными  препара-

тами,  при  уремии  после  переливания  крови,  при  тяжелых  ожогах  и  т.п. 

АИП подключается к системе кровообращения больного, и кровь протека-

ет  через  систему,  снабженную  мембранами  с  избирательной проницаемо-

стью, которые снаружи омываются физиологическим раствором. При этом 

173 

кровь в процессе диализа очищается от вредных примесей, после чего по-

ступает обратно в организм. 

6.7.  Устойчивость  коллоидных  растворов:  седиментационная, 

агрегативная.      Факторы, влияющие на устойчивость лиозолей 

Биологические жидкости живого организма, такие как кровь, плазма, 

лимфа,  спинномозговая  жидкость,  моча,  представляют  собой  коллоидные 

системы.  О  состоянии  организма  можно  судить  по  многим  показателям 

этих жидкостей, и прежде всего крови. Наличие патологических процессов 

сопровождается  изменением  количества  форменных  элементов  крови 

(эритроцитов,  лейкоцитов  и  др.),  скорости  оседания  эритроцитов  (СОЭ), 

свертываемости  крови  и  др.  Все  эти  свойства  связаны  с  устойчивостью 

биологических  жидкостей,  поэтому  изучение  устойчивости  коллоидных 

растворов и факторов, влияющих на нее, очень важно для медиков и био-

логов. 

Устойчивость  дисперсных  систем  характеризует  способность  дис-

персной  фазы  сохранять  состояние  равномерного  распределения  частиц 

дисперсной фазы во всем объеме дисперсионной среды. 

В  дисперсных  системах  различают  седиментационную  и  агрегатив-

ную устойчивость. 

Седиментационная  устойчивость  характеризует  способность  час-

тиц  дисперсной  фазы  находиться  во  взвешенном  состоянии  и  не  оседать 

под действием сил тяжести. 

Агрегативная  устойчивость  характеризует  способность  частиц 

дисперсной фазы противодействовать их слипанию между собой и тем са-

мым сохранять неизменными cвои размеры. 

Грубодисперсные  системы  гетерогенны  и  неустойчивы.  Они  само-

произвольно расслаиваются  на  дисперсную  фазу  и  дисперсионную  среду, 

так  как  относительно  крупные  частицы  дисперсной  фазы  под  действием 

174 

сил тяжести оседают (седиментируют). 

Истинные  растворы  гомогенны  и  неограниченно  устойчивы,  по-

скольку в них не происходит самопроизвольное выделение растворенного 

вещества из системы. 

Коллоидные растворы относятся к ультрамикрогетерогенным систе-

мам  и  по  устойчивости  занимают  промежуточное  положение  между  гру-

бодисперсными системами и истинными растворами. Коллоидные раство-

ры  обычно  представляют  собой  седиментационно  устойчивые  системы, 

что  обусловлено  малыми  размерами  частиц  и  их  интенсивным  броунов-

ским движением. 

Агрегативная  устойчивость  коллоидных  растворов  с  ионным  стаби-

лизатором обусловлена наличием на поверхности частиц «рыхлой» ионной 

атмосферы из гидратированных противоионов, которая увеличивает срод-

ство коллоидных частиц к дисперсной среде и препятствует их слипанию 

(коагуляции). Ее можно рассматривать как результат взаимодействия двух 

противоположно направленных сил, которые одновременно действуют на 

сближающиеся  коллоидные  частицы:  вандерваальсовых  сил  межмоле-

кулярного  притяжения  и  электростатических  сил  отталкивания,  которые 

возникают  между  одноименно  заряженными  частицами.  При  сближении 

коллоидных  частиц  на  расстояние  10

-9

-10

-6

  м  в  области  перекрывания  их 

ионных  атмосфер,  в  тонких  жидких  пленках,  разделяющих  две  твердые 

поверхности  (поверхности  ядер),  возникает  так  называемое  расклиниваю-

щее давление. Оно складывается из трех основных составляющих: 



электростатическое  отталкивание  одноименно  заряженных 

частиц за счет большого скопления противоионов в области контакта ион-

ных атмосфер; 



расклинивание  за  счет  упругих  свойств  гидратных  оболочек,  окру-

жающих противоионы и состоящих из ориентированных (упорядоченных) 

диполей воды; 



расклинивание за счет осмотического всасывания молекул раствори-

175 

теля в область контакта ионных атмосфер, т. е. в область большого скоп-

ления противоионов. 

Рис. 6.9. Схема агрегативной устойчивости мицелл коллоидных растворов 

В  коллоидных  растворах  с  ионным  стабилизатором  главной  состав-

ляющей расклинивающего давления является электростатическое отталки-

вание одноименно заряженных частиц. Величина расклинивающего давле-

ния  зависит  от  заряда  твердой  фазы,  т.е.  от  значения  межфазного  потен-

циала  Ф

мф

,  а  также  от  толщины  ионной  атмосферы,  главным  образом  ее 

диффузного слоя, т. е. от значения ζ-потенциала (рис. 6.9). Чем выше заряд 

твердой фазы, чем больше толщина диффузного слоя и больше значение ζ-

потенциала,  тем  больше  расклинивающее  давление  между  частицами  и 

выше агрегативная устойчивость коллоидного раствора. Когда диффузный 

слой  мицеллы  тонкий  и  ζ-потенциал  меньше  30  мВ,  упругие  свойства 

диффузного слоя невелики, и поэтому при столкновении мицелл происхо-

дит перекрывание этих слоев, что приводит к преобладанию сил притяже-

ния и потере агрегативной устойчивости. Таким образом, коллоидные рас-

творы с ионным стабилизатором агрегативно неустойчивы, если их мицел-

лы имеют ζ<30 мВ относительно устойчивы, если 30 < ζ < 50 мВ и устой-

чивы, если  ζ > 50т мВ.