Коагуляция
Явление коагуляции, особенности её применения. Понятие об коллоидной защиты. Золотое, железное число. Биологическое значение коллоидной защиты. Пептизация, получение лиофильных коллоидных систем. Главные особенности явления пептизации в живом организме.
| Рубрика | Химия |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.12.2021 |
| Размер файла | 40,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
коагуляция защита пептизация лиофильный
Введение
1. Явление коагуляции
2. Применение коагуляции
3. Коллоидная защита
4. Золотое, железное число
5. Биологическое значение коллоидной защиты
6. Пептизация
7. Получение лиофильных коллоидных систем
8. Явление пептизации в живом организме
Вывод
Список литературы
Введение
Коллоидная химия (др.-греч. кьллб -- клей) -- наука о дисперсных системах и поверхностных явлениях, возникающих на границе раздела фаз. Изучает адгезию, адсорбцию, смачивание, коагуляцию, электро-поверхностные явления в дисперсных системах. Разрабатывает технологии строительных материалов, бурения горных пород, золь-гель-технологии. Играет фундаментальную роль в современной нанотехнологии, медицине, биологии, геологии, технологии производства сырья, продуктов питания и товаров различного назначения.
Современная коллоидная химия -- это наука на стыке химии, физики, биологии. Особое междисциплинарное положение коллоидной химии подчёркивается тем, что в англоязычной литературе часто используют названия «коллоидная наука» или «наука о границах раздела».
Коллоидные системы, коллоиды (др.-греч. кьллб -- клей + е?дпт -- вид; «клеевидные») -- дисперсные системы, промежуточные между истинными растворами и грубодисперсными системами -- взвесями, в которых дискретные частицы, капли или пузырьки дисперсной фазы, имеющие размер хотя бы в одном из измерений от 1 до 1000 нм, распределены в дисперсионной среде, обычно непрерывной, отличающейся от первой по составу или агрегатному состоянию. При этом масштабы менее 100 нм рассматриваются как особый подкласс, называемый «квантоворазмерными» коллоидными системами. В свободнодисперсных коллоидных системах (дымы, золи) частицы не выпадают в осадок.
Коллоидные суспензии являются предметом изучения коллоидной химии. Эта область исследований была введена в 1845 году итальянским химиком Франческо Сельми, а с 1861 года её исследовал шотландский ученый Томас Грэм.
1. Явление коагуляции
Коагуляция -- процесс слипания частиц дисперсной фазы с образованием более крупных агрегатов. Внешне коагуляция проявляется в помутнении золя, в изменении его окраски, в выпадении твёрдой фазы в осадок или в образовании студнеобразной массы.
Коагуляция происходит вследствие полной или частичной потери защитного слоя, например двойного электрического слоя. Её можно вызвать нагреванием, замораживанием, интенсивным перемешиванием, прибавлением к золю электролита.
Коагуляция при нагревании происходит, потому что, во-первых, кинетическая энергия частиц возрастает и электростатическое отталкивание диффузных слоев при сближении мицелл не может препятствовать соприкосновению частиц. Во-вторых, при повышении температуры в результате десорбции (процесс, обратный адсорбции) уменьшается количество потенциалопределяющих ионов; следовательно, уменьшается число противоионов, в том числе, и в диффузном слое, который становится тоньше и перестает выполнять защитную функцию.
Наиболее изучена коагуляция электролитами. Минимальная концентрация электролита, достижение которой в коллоидном растворе вызывает коагуляцию золя, называют порогом коагуляции.
Порог коагуляции оценивается как молярная концентрация эквивалента вещества-коагулянта, измеряется в ммоль экв/л (по ранее применявшейся терминологии -- «нормальная концентрация», мг-экв/л).
2. Применение коагуляции
Процесс коагуляции играет важную роль в водоочистке, коагуляция удаляет взвешенные коллоидные частицы, которые придают воде неприятные вкус, цвет, запах и мутность.
Применение коагулянтов получило широкое применение в очистке хозяйственно-бытовых сточных вод так как обеспечивают более высокую степень очистки. При обустройстве автономных очистных сооружений коагуляцию применяют в комплексе с механической и биологической очисткой. Следует отметить, что за последние годы существенно расширилось использование коагулянтов в очистке промышленных и бытовых сточных вод. Если раньше хозяйственно-бытовые стоки подвергались исключительно механической и биохимической очистке, то на сегодняшний день стали успешно применять метод коагуляции. Также наряду с коагуляцией для достижения большей эффективности очистки хозяйственно-бытовых и промышленных вод применяется метод флоакуляции.
Очистка промышленных сточных вод реагентным методом включает несколько стадий, среди которых можно выделить:
приготовление и дозирование реагентов;
смешение реагентов с водой;
хлопьеобразование;
отделение хлопьевидных примесей от воды.
Очистка коагулянтами промышленных сточных вод имеет различные особенности. Основная проблема удаления из промышленных вод дисперсных загрязнений заключается в том, что данные загрязнения обладают специфическими коллоидно-химическими свойствами. Шламы, формирующиеся при очистке коагулянтами, быстро выпадают в осадок, в свою очередь эмульгированные примеси легче удалить при помощи флотатора.
Особенностью метода коагуляционной очистки сточных вод является необходимость применения коагулянтов, которые не вызывают вторичного загрязнения воды.
После коагуляции осветление сточных вод происходит с помощью процесса отстаивания. Существенное содержание органических веществ в сточных водах могут стать причиной, затрудняющей применение коагулянта. Для очистки сточных вод применяются различные минеральные коагулянты, аморфные или мелкокристаллические структуры, малорастворимые в воде. Наиболее широкое распространение получили соединения алюминия, железа, магния и кальция. Применение коагулянта гарантирует достаточно надежную и эффективную очистку сточных вод, которые обеспечивают экологическую безопасность окружающей среды.
3. Коллоидная защита
Коллоидная защита - снижение способности коллоидов коагулироваться в результате введения в них некоторых высокомолекулярных веществ.
Явление коллоидной защиты используется, например, при изготовлении лекарственных средств.
Смесь высокомолекулярных соединений и коллоидов нередко проявляет особые свойства. В случае преобладания в смеси полимера (белка) он абсорбируется на поверхности коллоидной частицы, образуя крупный агрегат, проявляющий гидрофильные свойства. Устойчивость его будет средней между обоими видами взаимодействующих частиц. Это явление называется защитой золя высокомолекулярными соединениями -коллоидной защитой.
Исследования показали, что степень защитного действия растворов высокомолекулярного строения (ВМС) зависит от природы растворенного полимера и от природы защищаемого гидрофобного золя.
Количественной мерой защитного действия растворов ВМС являются золотое, рубиновое и железное число.
4. Золотое, железное число
Золотое число - это минимальное число миллиграммов защищающего высокополимера, достаточное, чтобы воспрепятствовать перемене красного цвета в фиолетовый у 10 мл гидрозоля золота (концентрации 6*10^-9 г/л, полученного по методу Зигмонди*) от коагулирующего действия 1 мл раствора хлорида натрия с массовой концентрацией 100 г/л.
Золотое число, введенное в практику Зигмонди, рассчитано на самый чувствительный золь - гидрозоль золота. Позднее В. Оствальд** в качестве стандарта вместо золотого числа предложил рубиновое.
Оно определяется как минимальное число миллиграммов защищающего золя, которое способно защитить 10 мл раствора красителя конго красного (конгорубина) с массовой концентрацией 0,1 г/л от коагулирующего действия 1 мл раствора хлорида натрия с массовой концентрацией 100 г/л.
Помимо золотого и рубинового чисел, некоторое применение получило еще более простое и легкодоступное железное число, которое можно определить как число миллиграммов защищающего высокополимера, способного защитить 10 мл золя гидроксида железа от коагулирующего действия 1 мл 0,025 М раствора Na2SO4.
|
Высокомолекулярное вещество |
Золотое число, мг |
Рубиновое число, мг |
Железное число, мг |
|
|
Желатин |
0,008 |
2,50 |
5,00 |
|
|
Гемоглобин |
0,25 |
0,80 |
- |
|
|
Яичный альбумин |
2,50 |
2,00 |
15,00 |
|
|
Крахмал |
25,00 |
20,00 |
20,00 |
5. Биологическое значение коллоидной защиты
Явление коллоидной защиты имеет большое физиологическое значение: многие гидрофобные коллоиды и частички в крови и биологических жидкостях защищены белками от коагуляции. Так, белки крови защищают капельки жира, холестерин и ряд других шидрофобных веществ. Снижение степени этой защиты приводит к отложению, например, холестерина и кальция в стенках сосудов (атеросклероз и кальциноз).
Предложена теория, согласно которой гидрофильность белков крови человека и их способность к абсорбции на холестерине с возрастом уменьшается и соответственно понижается их защитное действие на холестерин. Холестерин откладывается в стенках сосудов, обусловливая возрастные изменения сосудов, а в связи с этим и соответствующие изменения в тканях. Вероятно, этот процесс является одним из существенных факторов старения организма.
Понижение защитных свойств белков и других гидрофильных соединений в крови может привести к выпадению солей мочевой кислоты (при подагре), к образованию камней в почках, печени, протоках пищеварительных желез и т.п.
Явление коллоидной защиты используется при изготовлении ряда фармакологических препаратов; так, были предложены защищенные белком золи металлов (колларгол и др.).
6. Пептизация
Пептизацией называют расщепление на первичные частицы под действием внешней среды агрегатов, возникающих в результате обратимой коагуляции дисперсных систем. Существуют три способа перевода осадка в коллоидный раствор.
Адсорбционная пептизация. В этом случае отталкивание частиц осадка друг от друга вызывается ДЭС, образующимся на поверхности частиц при адсорбции ионов добавляемого электролита-стабилизатора.
Пептизация путем поверхностной диссоциации. Связана с образованием ДЭС методом поверхностной модификации. Пептизатор здесь способствует процессу диссоциации с поверхности, вызывая образование растворимых соединений на поверхности частиц.
Пептизация путем промывания осадка. Применяется в том случае, когда на поверхности частиц в осадке есть двойные электрические слои, но они сжаты вследствие большой концентрации электролита. При промывании такого осадка водой концентрация электролита в нем уменьшается, двойные слои увеличивают свою толщину; силы электростатического отталкивания между частицами будут действовать на более далеких расстояниях и вызовут коллоидное растворение осадка.
Пептизация протекает с определенной скоростью, которая, как правило, возрастает с повышением температуры. При пептизации наблюдается характерная зависимость между количествами пептизированного вещества, взятого осадка и пептизатора. Эту закономерность называют правилом осадков Оствальда. Оно заключается в том, что при постоянном содержании пептизатора с возрастанием количества взятого для пептизации осадка количество осадка, перешедшего в раствор, сначала увеличивается, а затем уменьшает
7. Получение лиофильных коллоидных систем
Многие коллоидные системы могут возникать спонтанно, или самопроизвольно. Эти системы называются лиофильными коллоидными системами, так как взаимодействие между веществом дисперсной фазы и средой достаточно большое.
Изменение свободной энергии при самопроизвольном диспергировании может быть выражено следующим образом:
Несмотря на большую межфазную поверхность в лиофильных дисперсных системах, малое межфазное натяжение обуславливает сравнительно небольшую поверхностную энергию, которая способна компенсироваться энтропийной составляющей. Малое значение возможно только при значительном межфазном взаимодействии, характерном для жидких сред. Поэтому термодинамически устойчивыми свободно-дисперсионными системами могут быть только системы с жидкой дисперсной средой.
По мнению Ребиндера, термодинамическая устойчивость двухфазных дисперсных систем определяется двумя условиями: достаточно низким межфазным поверхностным натяжением и быстрым его ростом с уменьшением радиуса частиц.
8. Явление пептизации в живом организме
В организме человека вырабатывается множество пептидов, участвующих в регуляции различных биологических процессов и обладающих высокой физиологической активностью. Количество аминокислотных остатков в структуре биологически активных пептидов может варьироваться от 3 до 50. К одним из самых «маленьких» пептидов можно отнести тиреотропин-рилизинг-гормон и глутатион (трипептиды), а также энкефалины, имеющие в своем составе пять аминокислот. Однако большинство биологически активных пептидов имеет в своем составе более 10 аминокислот, например нейропептид Y (регулятор аппетита) содержит 36 аминокислот, а кортиколиберин - 41 аминокислоту.
Функции пептидов зависят от их первичной структуры. Изменение в аминокислотном составе пептидов часто приводит к потере одних и возникновению других биологических свойств.
Так как пептиды - мощные регуляторы биологических процессов, их можно использовать как лекарственные препараты. Основное препятствие для терапевтического использования - их быстрое разрушение в организме. Одним из важнейших результатов исследований является не только изучение структуры пептидов, но и получение синтетических аналогов природных пептидов с целенаправленными изменениями в структуре и функциях.
Открытые и изученные в настоящее время пептиды можно разделить на группы по их основному физиологическому действию:
1) обладающие гормональной активностью (окситоцин, вазопрессин, рилизинг-гормоны гипоталамуса, меланоцитстимулирующий гормон, глюкагон и др.);
2) регулирующие процессы пищеварения (гастрин, холецистокинин, вазоинтестинальный пептид, желудочный ингибирующий пептид и др.);
3) регулирующие тонус сосудов и АД (брадикинин, калидин, ангиотензин II);
4) регулирующие аппетит (лептин, нейропептид Y, меланоцитстимулирующий гормон);
5) обладающие обезболивающим действием (энкефалины и эндорфины и другие опиоидные пептиды). Обезболивающий эффект этих пептидов в сотни раз превосходит анальгезирующий эффект морфина;
6) участвующие в регуляции высшей нервной деятельности, в биохимических процессах, связанных с механизмами сна, обучения, памяти, возникновения чувства страха и т. д.
Однако такое деление пептидов крайне условно. Появились данные о том, что многие пептиды обладают широким спектром действия. Так, меланоцит-стимулирующий гормон, помимо стимуляции пигментообразования, участвует в регуляции аппетита (вместе с лептином подавляет потребление пищи и является антагонистом нейропептида Y). В то же время эндорфины, кроме анальгетиков, - синергисты.
Примеры биологически активных пептидов.
Глутатион - г-глу-цис-гли - один из наиболее широко распространенных внутриклеточных пептидов, принимает участие в окислительно-восстановительных процессах в клетках и переносе аминокислот через биологические мембраны.
Карнозин - в-ала-гис - пептид, содержащийся в мышцах животных, устраняет продукты перекисного расщепления липидов, ускоряет процесс распада углеводов в мышцах и в виде фосфата вовлекается в энергетический обмен в мышцах.
Вазопрессин - гормон задней доли гипофиза, участвующий в регуляции водного обмена организма:
Фаллоидин - ядовитый полипептид мухомора, вызывающий в ничтожных концентрациях гибель организма вследствие выхода ферментов и ионов калия из клеток:
Грамицидин - антибиотик, действующий на многие грамположительные бактерии, изменяет проницаемость биологических мембран для низкомолекулярных соединений и вызывает гибель клеток:
Вывод
Процессы коагуляции и пептизации имеют большое значение для жизнедеятельности организмов, так как колоиды клеток и биологических жидкостей также подвержены коагуляции и постоянно испытывают воздействие со стороны электролитов.
Для сохранения постоянства физико-химических условий в организме необходимо соблюдать постоянство не только концентрации электролитов, но и их качественного состава.
Действительно, если приготовить изотонический раствор не из NaCl, а из равной концентрации многозарядных ионов, например, MgSO4, то двухзарядные ионы будут обладать значительно более сильным коагулирующим действием на коллоиды, чем NaCl.
Явления антагонизма и синергизма электролитов отражаются и на биологических объектах. Известно, что рост корней пшеницы подавляется 0,12 М растворами NaCl и CaCl2, но при определённом соотношений этих растворов отрицательное влияние смеси электролитов устраняется.
Список литературы
1. Физическая и коллоидная химия. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В., «Высшая школа» 1975г.
2. Физическая и коллоидная химия. - 2-е издание. Болдырев А.И., «Высшая школа» 1974г.
3. Основы коллоидной химии. - 2-е издание. Б. Д. Сумм. «Академия», 2007.
4. Лекции по курсу «Физическая и коллоидная химия». Левченков С.И.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Первые практические сведения о коллоидах. Свойства гетерогенных смесей. Соотношение между поверхностью коллоидной частицы и объемом коллоидной частицы. Своеобразие дисперсных систем. Особенности коллоидных растворов. Классификация дисперсных систем.
презентация [150,3 K], добавлен 17.08.2015Основные признаки дисперсных систем, их классификация, свойства и методы получения, диализ (очистка) золей. Определение заряда коллоидной частицы, закономерности электролитной коагуляции, понятие адсорбции на границе раствор-газ, суть теории Ленгмюра.
методичка [316,8 K], добавлен 14.12.2010Причины, стадии и виды коагуляции. Уравнение порога коагуляции. Правила, скорость и степень коагуляции. Коагуляция смесями электролитов. Явление "неправильные ряды". Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролита и фактор устойчивости.
учебное пособие [379,1 K], добавлен 22.01.2009Классификация дисперсных систем. Основные факторы устойчивости коллоидных растворов. Методы их получения (диспергирование, конденсация) и очистки (диализ, ультрафильтрация). Мицеллярная теория строения коллоидных частиц. Коагуляция смесями электролитов.
презентация [2,8 M], добавлен 28.11.2013Способы получения коллоидных систем; факторы, влияющие на скорость отдельных стадий процесса, правила коагуляциии. Астабилизирующее действие низкомолекулярных примесей в коллоидных растворах, методы их удаления: диализ, электродиализ и ультрафильтрация.
презентация [1,1 M], добавлен 17.09.2013Понятие коллоидной системы. Коллоидная химия. Развитие представлений о коллоидных системах, их типы и свойства. Лиофобные золи. Лиофильные коллоиды и области приминения коллоидов. Коллоидно-химическая физиология человека, клеток и тканей организма.
реферат [266,7 K], добавлен 28.06.2008Виды устойчивости дисперсных систем. Лиофобные и лиофильные золи. Правила коагуляции электролитами. Виды коагуляции: концентрационная, нейтрализационная. Количественные характеристики коагуляции. Седиментация, диффузия и равновесное распределение частиц.
учебное пособие [408,3 K], добавлен 22.01.2009Понятие о дисперсных системах. Разновидность дисперсных систем. Грубодисперсные системы с твердой дисперсной фазой. Значение коллоидной системы для биологии. Мицеллы как частицы дисперсной фазы золей. Последовательность в составлении формулы мицеллы.
реферат [16,2 K], добавлен 15.11.2009Коллоидные растворы (золи), как высокодисперсные коллоидные системы жидкой или газообразной дисперсионной средой. Гели или студни. Строение и свойства коллоидных мицелл. Эффект Тиндаля. Процесс коагуляции. Параметры устойчивости коллоидных растворов.
презентация [1,6 M], добавлен 15.09.2013Эмульсии. Условия их образования, классификация и свойства. Примеры эмульсий среди продуктов питания. Коагуляция дисперсной системы. Скорость коагуляции. Причины, вызывающие процесс самопроизвольной коагуляции. Адсорбционная хроматография. Теплоты нейтрал
контрольная работа [544,2 K], добавлен 25.07.2008Из многих систем, изучаемых коллоидной химией, наибольший интерес в теоретическом и практическом отношении представляют водорастворимые полимеры. Изучение их взаимодействий с дисперсными системами, носящими различный характер в зависимости от их природы.
статья [20,7 K], добавлен 08.12.2010Особенности получения коллоидных систем. Теоретический анализ процессов формирования кварцевых стекол золь-гель методом. Получение золь-коллоидных систем по "гибридному" методу. Характеристика свойств квантовых стекол, активированных ионами европия.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.02.2010Время осаждения частиц в вертикальном столбе воды. Изучение факторов, влияющих на процесс коагуляции. Применение флокулянта. Стадии и режимы известкования. Расчет дозы извести. Технологические показатели качества воды после коагуляции и известкования.
презентация [953,8 K], добавлен 10.12.2013Интенсификация процесса конвективной коагуляции примесей воды. Определение оптимальных доз реагентов. Подвижность примесей воды в процессе коагуляции. Предварительная обработка воды окислителями. Физические методы интенсификации процесса коагуляции.
реферат [36,1 K], добавлен 09.03.2011Сущность и определяющие признаки коллоидных систем. Основные свойства и строение растворов такого типа. Характеристика эффекта Тиндаля. Различия гидрозолей и органозолей. Способы образования коллоидных систем, специфические свойства, сфера применения.
презентация [2,2 M], добавлен 22.05.2014Определение устойчивости дисперсных систем. Термодинамическая устойчивость лиофильных систем. Седиментация и диффузия. Гипсометрический закон. Седиментационно-диффузионное равновесие. Гипсометрический закон Лапласа-Перрена. Скорость коагуляции частиц.
контрольная работа [130,3 K], добавлен 23.01.2015Физические и химические свойства галогенов, их положение в Периодической таблице элементов Менделеева. Основные источники и биологическое значение хлора, брома, иода, фтора. Нахождение галогенов в природе, их получение и промышленное использование.
презентация [64,6 K], добавлен 01.12.2014Характеристика свойств брома как химического элемента. История его открытия, уникальность воздействия этого металла на протекание биологических процессов в организме. Последствия недостатка брома в организме, его содержание в некоторых продуктах.
презентация [321,0 K], добавлен 20.12.2012Классификация дисперсных систем по размеру частиц дисперсной фазы и по агрегатным состояниям фаз. Условия для получения устойчивых эмульсий. Молекулярно-кинетические свойства золей, сравнение их с истинными растворами. Внешние признаки коагуляции.
контрольная работа [719,2 K], добавлен 21.07.2011Состав установки, используемой для очистки добавочной воды перед ее обработкой серной и дифосфоновой кислотами. Конструкция и принцип действия осветлителя и оборудования системы. Особенности процессов известкования и коагуляции воды сернокислым железом.
реферат [425,7 K], добавлен 11.12.2012
