Скачать 3.96 Mb.
|
Тема: Физико-химия дисперсных систем. Свойства грубодисперсных систем Цель: Сформировать у студентов представления о коллоидно-дисперсных и грубодисперсных системах и процессах, которые лежат в основе коллоидно-химических явлений роста и питания живых организмов, создания лекарственных препаратов. 2. Основные вопросы:
3. Лабораторные работы:
Контроль на выходе: показать преподавателю результаты выполнения работ, уметь их объяснить. 4. Библиографический список: 1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. /Ю. А. Ершов, В. А. Попков, А. С. Берлянд и др.; Под. ред. Ю. А. Ершова - М.: Высшая школа, 2003, гл. 12. 3. Слесарев В. И. Химия. Основы химии живого. СПб., 2000, с. 716-726. 2. Основные теоретические положения 2.1. Грубодисперсные системы Грубодисперсными называются системы, в которых частицы дисперсной фазы имеют размеры не менее 0,1 мкм или от 10"7 до 10"4м. В большинстве случаев частицы дисперсной фазы можно наблюдать в обычный световой микроскоп, поэтому эти системы и названы микрогетерогенными. К микрогетерогенным системам относятся системы с газообразной дисперсной средой (аэрозоли, порошки) и с жидкой дисперсной средой (суспензии, эмульсии, пены). Эмульсии - это дисперсные системы, в которых дисперсионная среда и дисперсная фаза являются жидкостями. Образующие эмульсию жидкости не смешиваются или ограничено смешиваются. Одна из жидкостей образующих эмульсию, полярна, другая - неполярна и называется "маслом". В зависимости от полярности фаз различают два типа эмульсий:
Поскольку эмульсии являются гетерогенными системами с большой удельной поверхностью раздела, вследствие раздробленности одной из фаз они термодинамически неустойчивы. В эмульсиях самопроизвольно протекает процесс слияния капель - коалесценция. При этом могут образовываться агрегаты капель, которые не сливаются, а сохраняют свою индивидуальность и при определенных условиях снова расходятся. Такой процесс обратимой коагуляции называют флокуляцией. Концентрированные эмульсии нуждаются в применении эмульгаторов. В качестве эмульгаторов могут применяться самые различные по природе поверхностно-активные вещества (ПАВ). В зависимости от типа желаемой эмульсии следует брать гидрофильные и гидрофобные эмульгаторы той или иной степени дисперсности. Эмульгаторы сообщают капелькам эмульгируемой жидкости заряд и создают вокруг них своеобразную оболочку, препятствующую коалесценции. Гидрофильные эмульгаторы необходимы для стабилизации эмульсий типа м/в. Молекулы гидрофильных эмульгаторов будут находится большей своей частью в воде. В результате, вокруг капельки масла образуется сплошной слой эмульгатора, сообщающий ей некоторую гидрофильность и повышающий устойчивость. Гидрофобные эмульгаторы стабилизируют эмульсии типа в/м: их молекула, находящаяся большей своей частью в дисперсионной среде (масло), удержи вается на поверхности капелек воды своей гидрофильной группировкой. В результате вокруг каждой капельки воды образуется плотная оболочка из молекул эмульгатора, препятствующая слиянию дисперсной фазы. Таким образом, эмульгатор должен обладать сродством к дисперсионной среде. Примером эмульсий в биологии является молоко, которое представляет собой взвешенные в воде частички жира, эмульгированные белком (казеиногеном). Жиры в крови и лимфе находятся в эмульгированном состоянии (эмульгатор - белки крови). При пищеварении в кишечнике образуется жировая эмульсия. Здесь стабилизатором служат соли желчных и жирных кислот. Желчные кислоты обладают амфифильными свойствами. На поверхности раздела жир - вода они ориентируются таким образом, что гидрофобная циклическая часть оказывается погруженной в жир, а гидрофильная боковая цепь - в водную фазу. В результате образуется стабильная эмульсия. Эмульгирование жиров увеличивает поверхность раздела фаз. Липаза адсорбируется на поверхности мицелл, где и происходит гидролиз жира. Под действием липазы жирные кислоты отщепляются от триацил-глицерина одна за другой. Жирные кислоты диацилглицерины и моноацилглице-рины также обладают эмульгирующим действием. Всасывание происходит также с помощью желчных кислот. Они образуют с жирными кислотами мицеллы. Поскольку жиры и другие липиды нерастворимы или очень мало растворимы в воде и в жидкостях организма, необходимы специальные механизмы для транспорта этих веществ кровью. Транспорт осуществляется в составе особых частиц - липопротеинов. Поверхностная часть липопротеинов образована слоем ориентированных фосфолипидов и белками. Фосфолипиды гидрофильными концами образуют наружную поверхность, гидрофобные концы "растворены" в липидной фазе внутри частиц. Эритроциты в крови можно по ряду свойств рассматривать также, как частички гидрофобной эмульсии. На их поверхности адсорбированы молекулы белков, аминокислот и ионы электролитов. Все они сообщают эритроцитам определенный отрицательный заряд, а противоионы создают некоторый диффузный слой. При некоторых патологических процессах в организме, когда в крови увеличивается содержание некоторых видов белков происходит процесс, очень напоминающий ионообменную адсорбцию: место ионов-электролитов на поверхности эритроцитов занимают белки, заряд которых ниже, чем у суммы замещенных ими ионов. В результате заряд эритроцитов понижается, они быстрее объединяются и оседают - увеличивается скорость оседания эритроцитов (СОЭ). Эмульсии - это также жидкая лекарственная форма, в которой нерастворимые в воде жидкости (жирные масла, бальзамы) находятся в водной среде во взвешенном состоянии в виде мельчайших капель. Внешне эмульсии имеют сходство с молоком. По способу приготовления эмульсии подразделяют на маслянистые и семенные. Маслянистые эмульсии готовят из жидких масел: касторового, миндального, рыбьего жира. Здесь эмульгатором является желатоза - продукт неполного гидролиза желатина. Семенные эмульсии получают путем растирания с водой семян сладкого миндаля, земляного ореха, тыквы и др. В таких семе нах содержатся масла и слизистые вещества белковой природы, которые обладают эмульгирующими свойствами. В связи с этим при приготовлении этих эмульсий специальные эмульгаторы не добавляются. Аэрозоли Дисперсные системы у которых дисперсионной средой является газ, называются аэрозолями. Диспергированным веществом в аэрозолях могут быть частицы твердого вещества или капельки жидкости. Устойчивость аэрозолей объясняется наличием электрического заряда, возникающего на поверхности раздела двух фаз, а кроме того, каждая частичка твердого или жидкого вещества адсорбирует на своей поверхности газ, в результате образуется оболочка, которая препятствует их объединению и, следовательно, быстрому оседанию. Различают естественные аэрозоли (облака, туманы, дымы), технические (образующиеся в процессе добычи и переработки руд, угля, получения муки); искусственные (получаемые специально для медицины). Технические аэрозоли могут быть вредны для здоровья человека. Эти аэрозоли содержат мельчайшие частички оксидов таких металлов как Zn, Pb и Si, которые попадая в легкие нарушают легочную ткань, также понижают сопротивляемость организма в отношении легочных инфекций. Подобный пылевой фиброз легких может привести к летальному исходу. В медицинской практике используются аэрозоли, представляющие собой пары летучих жидких и твердых лекарственных веществ. Примером могут служить смеси летучих лекарственных средств, выпускаемых в карманных ингаляторах для индивидуального пользования. Преимущество аэрозольных упаковок состоит в удобстве применения, портативности, защите лекарственного препарата от высыхания, загрязнения. Для наружного применения используются препараты в форме растворов, линиментов, пены, пластической пленки и др. Такие препараты применяют в дерматологии, хирургии, гинекологии. Например, для лечения ожогов и инфицированных ран используют аэрозоли "Легразоль" (содержит антибиотики, антисептики). Для профилактики гнойничковых заболеваний кожи и при ожогах применяют пленкообразующий препарат "Неотизоль", содержащий неомицин, касторовое масло и спирт. При лечении инфекционных заболеваний легких, а также при заболеваниях дыхательных путей используются ингаляции аэрозолей различных антибиотиков - пеницилина, стрептомицина. Под действием аэрозолей-антибиотиков изменяется микрофлора. Пены, суспензии, порошки По своему строению к эмульсиям приближаются пены. Отдельные пузырьки газа диспергированы в жидкости в присутствии стабилизатора т. е. пенообразователей. Типичные пенообразователи: ПАВ - спирты, жирные кислоты, мыла, белки. К грубодисперсным системам могут быть отнесены также суспензии и порошки. В суспензиях дисперсионной средой является жидкость, а дисперсионной фазой - твердое вещество. Суспензии - микрогетерогенные системы, мут ные, непрозрачные. Их частицы видны в микроскоп, могут быть отфильтрованы. Суспензии неустойчивы, эта неустойчивость связана с большой поверхностной энергией. Порошки - здесь дисперсная фаза - твердое вещество, а дисперсионная среда - газ. Это чрезвычайно концентрированные системы. Размер частиц колеблется в широких пределах. Получают порошки двумя методами: конденсацией и диспергированием. Дисперсность имеет большое значение, т. к. влияет на вкусовые качества, на возможность усвоения порошков. Ведь многие фармацевтические препараты - порошки. Здесь они делятся на простые и сложные. Порошок простой состоит из одного лекарственного вещества, сложный из двух и более. Если порошки обладают неприятным вкусом или запахом, раздражают слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта, их помещают в желатиновые или крахмальные капсулы. Методом конденсации порошков получают таблети-рованные формы лекарств. 3. Лабораторные работы 3.1. Приготовление эмульсии и определение принадлежности к типу м/в, в/м Опыт 1. В цилиндр с пробиркой наливают 50 мл воды и добавляют 10 мл бензола. Энергично взбалтывают. Дают постоять. Эмульсия не образуется, быстро наступает расслоение жидкости. После этого добавляют 10 мл 2%-ного раствора мыла и энергично взбалтывают. Образуется эмульсия бензола. Опыт 2. Отвешивают 4-5 г буры и растворяют ее при нагревании в 95 мл воды. Полученный раствор наливают в мерный цилиндр с притертой пробкой, добавляют 2-3 мл подсолнечного масла и сильно взбалтывают. Получается устойчивая эмульсия. Для установления типа эмульсии наиболее простым является метод окрашивания, для чего применяют маслорастворимый краситель Судан III и водорастворимый метиленовый голубой. На поверхность одной части эмульсии наносят каплю Судана III в керосине или бензоле, а на поверхность другой части - каплю метиленового голубого в воде. Если эмульсия окрашивается Суданом, то перед вами тип в/м, а если метиленовым голубым - то эмульсия типа м/в. 3.2. Электрофорез золя гидроксида железа U-образную трубку до половины заполняют золем гидроксида железа. В каждое отверстие трубки добавляют по две капли глицерина и раствор перемешивают легким покачиванием. В оба конца из пипетки, прижав ее к стеклу, наслаивают на золь 5 капель 1%-ного раствора КС1 и опускают электроды, соединенные с источником постоянного тока. Электроды должны соприкасаться только с электролитом. Через 5-6 минут наблюдается отчетливое передвижение окрашенной жидкости золя к одному из полюсов. Зная заряд электрода, определить знак заряда гранулы коллоидной частицы. В отчете описать явление электрофореза и полученный результат опыта. 3.3. Правило валентности-значности В пять чистых пробирок наливают по 5 мл золя гидроксида железа, а в другие 5 пробирок по 5 мл золя берлинской лазури. Затем в пробирки с золями каждого ряда приливают по 1 мл раствора электролитов (см. таблицу): Таблица № 18
Встряхивают пробирки, ставят в штатив и записывают в соответствующем столбце таблицы, в какой последовательности начинается коагуляция и седиментация. Последовательность отметить соответствующим числом крестиков. В заключении расположить катионы и анионы в ряд по убыванию их коагулирующей способности на каждый золь в отдельности, сопоставить результаты с правилом валентности-значности и сделать вывод. 4. Контрольные вопросы и упражнения
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ОБЩЕЙ ХИМИИ Учебное пособие для студентов Составители: доцент, к.х.н. В. И. Гончаров доцент, к.б.н. Л. И. Еременко ст. преподаватель Т. А. Милащенко ассистент Л. П. Андрусенко ст. преподаватель, к.х.н. Е. В. Велик ст. преподаватель, к.б.н. К. С. Эльбекьян доцент, к.б.н. И. А. Братцева ассистент В. Н. Игнатова доцент, к.х.н. О. П. Демидов доцент, к.х.н. Н. В. Демидова ЛР № 020326 от 20 января 1997 г. Сдано в набор . Подписано в печать . Формат 60 х 84 У16.Бумага типогр. № 1. Печать офсетная. Гарнитура офсетная. Усл. печ. л. 7,2. Уч.-изд. л. 7,6. Заказ . Тираж 100. Ставропольская государственная медицинская академия. 355024, г. Ставрополь, ул. Мира, 310. 1Контрольные вопросы 1. Сформулируйте и сопоставьте между собой определения понятий "кислота" и "основание" по теории Аррениуса и по теории Бренстеда. 2. Какие из приведенных частиц по теории Бренстеда являются: а) кислота- 2Контрольные вопросы 1. Сформулируйте и сопоставьте между собой определения понятий "кислота" и "основание" по теории Аррениуса и по теории Бренстеда. 2. Какие из приведенных частиц по теории Бренстеда являются: а) кислота- 3Контрольные вопросы 1. Сформулируйте и сопоставьте между собой определения понятий "кислота" и "основание" по теории Аррениуса и по теории Бренстеда. 2. Какие из приведенных частиц по теории Бренстеда являются: а) кислота- 4Контрольные вопросы 1. Сформулируйте и сопоставьте между собой определения понятий "кислота" и "основание" по теории Аррениуса и по теории Бренстеда. 2. Какие из приведенных частиц по теории Бренстеда являются: а) кислота- 5Контрольные вопросы 1. Сформулируйте и сопоставьте между собой определения понятий "кислота" и "основание" по теории Аррениуса и по теории Бренстеда. 2. Какие из приведенных частиц по теории Бренстеда являются: а) кислота- |
Практикум по общей химии Москва 2013г Лабораторный практикум по общей химии Методическое пособие предназначено, в первую очередь, для студентов факультета инженерной механики, изучающих курс общей химии в... | Лабораторная работа эффект Мёссбауэра Зеленодольск 2007 Печатается... Методическое пособие предназначено для студентов третьего курса физико-математического факультета Зеленодольского филиала кгу, специализирующихся... | ||
Методическое пособие для студентов геолого-географического факультета... Учебно-методическое пособие разработано доцентом кафедры общей географии, краеведения и туризма В. Г. Еременко | Методическое пособие по курсу «Картография» для студентов специальностей... Учебно-методическое пособие разработано доцентом кафедры общей географии, краеведения и туризма В. Г. Еременко, доцентом кафедры... | ||
Лекция 8 Географические атласы Учебно-методическое пособие разработано доцентом кафедры общей географии, краеведения и туризма В. Г. Еременко | В. Т. Жуков социально-экономическая картография Учебно-методическое пособие разработано доцентом кафедры общей географии, краеведения и туризма В. Г. Еременко | ||
Методическое пособие к теме "диаграмма состояния железо-углерод"... Методическое пособие разработано кандидатами химических наук, доцентами кафедры общей и неорганической химии С. Н. Свирской и И.... | Лабораторная работа №1 Шатило С. П., Ковалев А. Ю. Методическое руководство к лабораторным работам по курсу «Технология конструкционных материалов» | ||
Учебно-методическое пособие для студентов специальность 050144 Дошкольное... Данное учебно-методическое пособие адресовано студентам педагогического колледжа и имеет цель оказать помощь в подготовке к зачету... | Учебно-методическое пособие Тольятти 2011 удк ббк ахметжанова Г.... Учебно-методическое пособие предназначено для студентов магистров, обучающихся на педагогическом факультете тгу по направлению «Педагогика».... | ||
Методическое пособие для самостоятельной работы студентов по подготовке... Методическое пособие для самостоятельной работы для студентов по подготовке к контрольным и курсовым работам и рейтинг программа... | 2 Естественные науки (естествознание) 20. 1 Человек и окружающая... Учебно-методическое пособие разработано доцентом кафедры общей географии, краеведения и туризма В. Г. Еременко, доцентом кафедры... | ||
Тема: «Форма и размеры Земли. Движение Земли. Смена дня и ночи» Учебно-методическое пособие разработано доцентом кафедры общей географии, краеведения и туризма В. Г. Еременко, доцентом кафедры... | Учебно-методическое пособие Красноярск сфу 2012 удк 504. 004. 4 (07) ббк 28. 0я73 Экологическая информатика: учебно-методическое пособие [Текст] / сост. М. А. Субботин. – Красноярск: Сиб федер ун-т, 2012. – 9 с | ||
Учебно-методическое пособие самара 2005 удк 657 Рецензенты Учебное пособие предназначено для студентов заочного отделения Международного института рынка, обучающихся по специальности «Финансы... | Учебно-методическое пособие / О. Н. Углицких, И. И. Глотова, Е. П.... Учебно-методическое пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки 080300. 68 «Финансы и кредит» очной... |