Коллоидные растворы: Коллоиды или кристаллоиды для восполнения объема жидкости у людей в критическом состоянии

Содержание

Растворы. Коллоидные растворы. Суспензия

Растворы

Раствор. Отражение света частицами растворенного вещества

Разберёмся сначала, что такое раствор — это гомогенная смесь сложного состава, компоненты которой могут быть разъединены физическим путём. Раствор может состоять из двух или более чистых веществ, смешивание которых приводит к образованию продукта, обладающего иными свойствами, чем свойства всех его компонентов. Так, например, если добавить сахар в воду, то получится раствор, затвердевающий при определённой температуре, которая ниже температуры, необходимой для кристаллизации воды и, соответственно для сахара.
В каждом растворе присутствует растворитель и растворённое вещество. Растворитель — это обычно вещество, которое взято в большем количестве. При этом иногда можно сказать, что растворитель — вещество не меняющее свое агрегатное состояние (например, вода остаётся в жидком состоянии при растворении в ней вещества — соли).

Раствор образуется, если молекулы или ионы растворяемого вещества распространяются среди молекул растворителя до полного перемещения (диффузия). В этом случае вещества называются смешиваемыми, в противном случае — несмешиваемыми.

Абсолютно нерастворимых веществ — не существует! Максимальное количество растворяемого вещества, которое может раствориться в определённом количестве растворителя при данной температуре, называется растворимостью. В случае, если растворённое вещество уже не может больше растворяться в растворителе (при данной температуре), то такой раствор называется насыщенным. Определить, сколько вещества растворяется при определённой температуре в растворителе, можно по специальным графиками растворимости: Графики растворимости соли в воде.

Насыщенный раствор

Если насыщенный раствор медленно охладить, то в нём окажется больше растворимого вещества, чем может вместить в себя растворитель, и раствор оказывается перенасыщенным. Если в такой раствор поместить кристалл, растворяемого вещества или резко встряхнуть его, то часть растворённого вещества выпадает в осадок. Кстати,

насыщенный раствор соли широко применяется для выращивания кристаллов.

Если с повышением температуры растворимость твёрдых веществ увеличивается, то с газообразными веществами (например, газами) — наоборот! — растворимость газов увеличивается при понижении температуры! А что касается давления — для газов — чем больше давление, тем лучше растворимость. Для твёрдых тел давление не играет никакой роли!

Коллоидный раствор

Коллоидный раствор

Как уже отмечалось, нерастворимых веществ нет. Даже твёрдые вещества, которые, вроде бы, являются нерастворимыми, — тоже частично растворяются, при этом образуя мельчайшие частицы в растворителе мицеллы. Эти частицы проходят через фильтр. Они настолько мелкие и лёгкие, что не выпадают в осадок. Такие частицы (мицеллы) называют

коллоидными. А растворы — коллоидные растворы. Коллоидные частицы можно рассмотреть в растворе с помощью пучка света — лучи отражаются и преломляются, и тогда коллоидные частицы становятся видны невооружённым глазом. (Такое явление называют эффектом Тиндаля). В коллоидных растворах частицы имеют размер от 0,1…0,001 мкм (микрон).

Ещё одно распространённое название коллоидных растворов — золи. При длительном хранении золи переходят в гель (структура геля отличается от золи положением частиц (мицелл) — в гелях они сгруппированы). Но если гель нагреть, то он снова перейдёт в золь.

Суспензия

Золи, которые переходят в гель, но при этом обратное превращение исключается — называют суспензиями. Если из геля снова получается золь — то это уже

эмульсия. Примерами коллоидного раствора могут быть молоко, клей, чернила, майонез, эмульсия фотоплёнок (раствор серебра). Облака — это тоже коллоидные растворы, где воздух — растворитель, а капли воды — коллоидные частицы. Если насыпать в воду песок и взболтать, то песок очень быстро отделится от воды и окажется на дне ёмкости. Если перемешать пыль с водой, то тоже выпадет осадок, но гораздо медленнее. В таких случаях нельзя говорить о растворе, так как частицырастворяемого вещества видны невооруженным глазом или с помощью лупы, или микроскопа. Эта смесь является гетерогенной. Смеси такого типа, в которых компоненты можно отделить друг от друга путём простой фильтрации, также называют суспензиями

Понятие о коллоидных растворах — HimHelp.ru

В природе и технике часто встречаются дисперсные системы, в которых одно вещество равномерно распределено в виде частиц внутри другого вещества.

В дисперсных системах различают дисперсную фазу — мелкораздробленное вещество и дисперсионную среду — однородное вещество, в котором распределена дисперсная фаза. К дисперсным системам относятся обычные (истинные) растворы, коллоидные растворы, а также суспензии и эмульсии. Они отличаются друг от друга прежде всего размерами частиц, т. е. степенью дисперсности (раздробленности).

Системы с размером частиц менее 1 нм представляют собой истинные растворы, состоящие из молекул или ионов растворенного вещества. Их следует рассматривать как однофазную систему. Системы с размерами частиц больше 100 нм — это грубодисперсные системы — суспензии и эмульсии.

Суспензии — это дисперсные системы, в которых дисперсной фазой является твердое вещество, а дисперсионной средой — жидкость, причем твердое вещество практически нерастворимо в жидкости.

Эмульсии — это дисперсные системы, в которых и дисперсная фаза и дисперсионная среда являются жидкостями, взаимно не смешивающимися. Примером эмульсии является молоко, в котором мелкие шарики жира плавают в жидкости.

Суспензии и эмульсии — двухфазные системы.

Коллоидные растворы — это высокодисперсные двухфазные системы, состоящие из дисперсионной среды и дисперсной фазы, причем линейные размеры частиц последней лежат в пределах от 1 до 100 нм. Как видно, коллоидные растворы по размерам частиц являются промежуточными между истинными растворами и суспензия­ми и эмульсиями. Коллоидные частицы обычно состоят из большого числа молекул или ионов.

Коллоидные растворы иначе называют золями. Их получают дисперсионными и кондесационными методами. Диспергирование чаще всего производят при помощи особых «коллоидных мель­ниц». При конденсационном методе коллоидные частицы образуются за счет объединения атомов или молекул в агрегаты. При протекании многих химических реакций происходит кон­денсация и образуются высокодисперсные системы (выпадение осад­ков, протекание гидролиза, окислительно-восстановительные реакции и т.д.).

1 нм — нанометр (1 нм = 10

-9 м).

В отличие от истинных растворов для золей характерен эффект Тиндаля, т. е. рассеяние света коллоидными частицами. При пропускании через золь пучка света появ­ляется светлый конус, видимый в затемненном помещении . Так можно распознать, является данный раствор коллоидным или истинным.

Одним из важных свойств золей является то, что их частицы имеют электрические заряды одного знака. Благодаря этому они не соединяются в более крупные частицы и не осаждаются. При этом частицы одних золей, например металлов, сульфидов, кремниевой и оловянной кислот, имеют отрицательный заряд, других, например гидроксидов, оксидов металлов, — положительный заряд. Возникновение заряда объясняется адсорбцией коллоидными частицами ионов из раствора.

Для осаждения золя необходимо, чтобы его частицы соединились в более крупные агрегаты. Соединение частиц в более крупные агрегаты называется коагуляцией, а осаждение их под влиянием силы тяжести — седиментацией.

Обычно коагуляция происходит при прибавлении к золю: 1) элект­ролита, 2) другого золя, частицы которого имеют противоположный заряд, и 3) при нагревании.

ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЛОИДНЫХ РАСТВОРОВ НАНОЧАСТИЦ, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ ЛАЗЕРНОЙ АБЛЯЦИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ В ЖИДКОСТИ | Гырылов

1. Пячин С. А., Пугачевский М. А. Новые технологии получения функциональных наноматериалов. — Хабаровск, 2013. — 38 с.

2. Гракович П. Н. Лазерная абляция политетрафторэтилена / Журнал Российского химического общества имени Д. И. Менделеева. 2008. Т. LII. № 3. С. 97 – 105.

3. Лещик С. Д., Зноско К. Ф., Сергиенко И. Г. Получение наночастиц лазерной абляцией твердых тел в жидкости в режиме наносекундных импульсов / Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения: материалы междунар. науч.-техн. конф. INTERMATIC-2014. Ч. 2. — М.: МГТУ МИРЭА, 2014. С. 84 – 87.

4. Смагулов А. А., Лапин И. Н., Светличный В. А. Разработка автоматизированной установки для синтеза наночастиц благородных металлов методом лазерной абляции объемных мишеней в жидкости / Известия Томского политехнического университета. 2013. Т. 323. № 2. С. 152 – 155.

5. Казакевич П. В., Воронов В. В., Симакин А. В., Шафеев Г. А. Образование наночастиц меди и латуни при лазерной абляции в жидкости / Квантовая электроника. 2004. Т. 34. № 10. С. 951 – 956.

6. Симакин А. В., Воронов В. В., Шафеев Г. А. Образование наночастиц при лазерной абляции твердых тел в жидкостях / Труды института общей физики имени А. М. Прохорова. 2004. Т. 64. С. 83 – 107.

7. Казакевич В. С., Казакевич П. В., Яресько П. С., Нестеров И. Г. Влияние физико-химических свойств жидкости на процессы лазерной абляции и фрагментации наночастиц Au в изолированном объеме / Известия Самарского научного центра РАН. 2012. Т. 14. № 4. С. 64 – 69.

8. Лещик С. Д., Зноско К. Ф., Калугин Ю. К. Исследование частиц, генерированных лазерной абляцией твердых тел в жидкости / Вестник Брестского государственного технического университета. 2014. № 4. С. 6 – 10.

9. Макаров Г. Н. Применение лазеров в нанотехнологии: получение наночастиц и наноструктур методами лазерной абляции и лазерной нанолитографии / Успехи физических наук. 2013. Т. 183. № 7. С. 673 – 718.

КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ — это… Что такое КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ?

КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ
КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ — то же, что золи.

Большой Энциклопедический словарь. 2000.

  • КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ
  • КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ

Смотреть что такое «КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ» в других словарях:

  • КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ — см …   Большая политехническая энциклопедия

  • коллоидные растворы — то же, что золи. * * * КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ, то же, что золи (см. ЗОЛИ) …   Энциклопедический словарь

  • Коллоидные растворы — Золи, коллоидные растворы (нем. sole от лат. solutio раствор) это ультрамикрогетерогенные дисперсные системы, размер частиц которых лежит в пределе от 1 до 100 нм (10 9 10 7см). В зависимости от дисперсионной среды золи бывают твердыми,… …   Википедия

  • Коллоидные растворы —         тоже, что Золи …   Большая советская энциклопедия

  • КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ — то же, что золи …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ — смотри Золи …   Металлургический словарь

  • коллоидные растворы — см. золи …   Химические термины

  • РАСТВОРЫ — системы, состоящие из молекул, атомов и(или) ионов неск. разл. типов, при этом числа разл. частиц не находятся в к. л. определённых стехиометрич. соотношениях друг с другом (что отделяет Р. от хим. соединений). К Р. обычно относят такие… …   Физическая энциклопедия

  • КОЛЛОИДНЫЕ ПРЕПАРАТЫ — представляют водные коллоидные растворы или гидрофильные сухие коллоиды (см.), набухающие в соприкосновении с водой и дающие коллоидный раствор или студень. К. п. делают возможным введение в организм нерастворимых в воде веществ, проявляющих в… …   Большая медицинская энциклопедия

  • КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ — высокодисперсные (см. ) системы, промежуточные между истинными растворами и грубодисперсными системами (см.) и (см.). К. с. могут быть жидкими ( (см.)) и студнеобразными (гели). Коллоидные растворы образуют (см.), крахмал, многие полимеры …   Большая политехническая энциклопедия

Книги

  • Полупроводниковые наноструктуры сульфидов свинца, кадмия и серебра, Гусев Александр Иванович, Ремпель Андрей Андреевич, Садовников Станислав Игоревич. В монографии изложено современное состояние фундаментальных исследований полупроводниковых наноструктурированных сульфидов свинца, кадмия и серебра, являющихся одними из наиболее… Подробнее  Купить за 1660 грн (только Украина)
  • Полупроводниковые наноструктуры сульфидов свинца, кадмия и серебра, Гусев Александр Иванович, Ремпель Андрей Андреевич, Садовников Станислав Игоревич. В монографии изложено современное состояние фундаментальных исследований полупроводниковых наноструктурированных сульфидов свинца, кадмия и серебра, являющихся одними из наиболее… Подробнее  Купить за 1398 руб
  • Полупроводниковые наноструктуры сульфидов свинца, кадмия и серебра, Садовников С.И.. В монографии изложено современное состояние фундаментальных исследований полупроводниковых наноструктурированных сульфидов свинца, кадмия и серебра, являющихся одними из наиболее… Подробнее  Купить за 1283 руб
Другие книги по запросу «КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ» >>

Лекция по химии на тему «Коллоидные растворы»

Методическое пособие

Тема: Изучение коллоидных растворов.

Дисциплина: Химия

Курс: 2

Семестр: 3

Составила: Поливанова Т.В., преподаватель химии, первой квалификационной категории

Москва

2015

Содержание:

  1. Мотивация темы ………………… …..стр.4

  2. Цели и задачи..………………………. .стр. 4

  3. Информационный блок ……………… стр.5

  4. Контролирующий блок ……………….стр. 18

1.Мотивация темы

Коллоидные системы широко распространены в природе. Белки, кровь, лимфа, углеводы, пектины находятся в коллоидном состоянии. Многие отрасли производства (пищевая, текстильная, резиновая, кожевенная, лакокрасочная, керамическая промышленности, технология искусственного волокна, пластмасс, смазочных материалов) связаны с коллоидными системами. Производство строительных материалов (цемент, бетон, вяжущие растворы) основано на знании свойств коллоидов. Угольная, торфяная, горнорудная и нефтяная промышленность имеют дело с дисперсными материалами (пылью, суспензиями, пенами). Особое значение коллоидная химия приобретает в процессах обогащения полезных ископаемых, дробления, флотации и мокрого обогащения руд. Фото- и кинематографические процессы также связаны с применением коллоидно-дисперсных систем.

    К объектам коллоидной химии следует отнести все многообразие форм растительного и животного мира, в частности, типичными коллоидными образованиями являются мышечные и нервные клетки, клеточные мембраны, волокна, гены, вирусы, протоплазма, кровь. Поэтому ученый-коллоидник И.И.Жуков констатировал, что «человек по существу – ходячий коллоид». В свете этого, технологию лекарственных средств (мазей, эмульсий, суспензий, аэрозолей, порошков), действие различных лекарств на организм невозможно представить без знаний коллоидной химии.

2.Цели и задачи.

Цель: приобретение системных знаний о коллоидно-дисперсных системах в зависимости от признаков классификации, о методах получения, очистки и об устойчивости дисперсных систем и умение применять эти знания к конкретным системам, встречающиеся в биологических объектах.

Задачи:

образовательная:

ознакомить студентов с понятием дисперсные системы, коллоидные растворы.

ознакомить студентов с методами получения коллоидных растворов.

разъяснить студентам способы очистки коллоидных растворов, строение мицеллы.

ознакомить студентов со свойствами коллоидных растворов.

развивающая:

продолжить и расширить познавательную деятельность студентов, а также их представления о способах получения коллоидных растворов.

продолжить развивать и расширить представления студентов о диализе, электродиализе, ультрафильтрации, о составных частях коллоидной частицы, и их практическом значении в повседневной жизни.

воспитывающая:

продолжить воспитывать внимательность, наблюдательность, эстетические чувства, навыки работы с техникой.

  1. Информационный блок.

Дисперсные системыгетерогенные системы, в которых одно вещество (дисперсная фаза) равномерно распределено в другом (дисперсионная среда). Свойства вещества в раздробленном (дисперсном) состоянии значительно отличаются от свойств того же вещества, находящегося в виде твердого тела или некоторого объема жидкости.

Существует несколько различных классификаций дисперсных частиц: по размеру частиц, по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды, по характеру взаимодействия частиц дисперсной фазы с молекулами дисперсионной среды, по термодинамической и кинетической устойчивости.

В зависимости от размеров частиц дисперсной фазы а выделяют следующие дисперсные системы

Дисперсные системы

Размер частицы

Название

а ≤ 10-9 м

Истинные растворы

а = 10-9–10-7 м

Коллоидные системы

а ≥ 10-7–10-5 м

Грубодисперсные системы

Классификация дисперсных систем по агрегатным состояниям дисперсной фазы и дисперсионной среды приведена в таблице

Классификация дисперсных систем

Дисперсная

фаза

Дисперсионная среда

Газ

Жидкость

Твердое тело

Газ

Не образуется

Пена

Твердая пена

Жидкость

Аэрозоль

Эмульсия

Твердая эмульсия

Твердое тело

Аэрозоль, порошок

Суспензия и золь

Твердый золь

Коллоидные растворы

Коллоидное состояние характерно для многих веществ, если их частицы имеют размер от 10ˉ7 до 10ˉ5 см. Суммарная их поверхность огромна, и она обладает поверхностной энергией, за счет которой может адсорбировать частицы из раствора. Образующаяся коллоидная частица называется мицеллой. Она имеет сложное строение и состоит из ядра, адсорбированных ионов, противоионов.

Если растворитель взаимодействует с ядром частицы, то образуются лиофильные коллоиды, если не взаимодействует – то лиофобные коллоиды.

Историческая справка

Обычно считают, что основателем коллоидной химии является английский ученый Томас Грэм(1805-1869), который в 50-60-е годы позапрошлого столетия ввел в обращение основные коллоидно-химические понятия. Однако не следует забывать, что у него имелись предшественники, и прежде всего – Яков Берцелиус, итальянский химик Франческо Сельми. В 30-е годы XIX века Берцелиус описал ряд осадков, проходящих при промывании через фильтр (кремниевая и ванадиевая кислоты, хлористое серебро, берлинская лазурь и др.). Эти проходящие через фильтр осадки Берцелиус назвал «растворами», но в то же время он указал на их близкое сродство с эмульсиями и суспензиями, со свойствами которых он был хорошо знаком. Франческо Сельми в 50-е годы XIX века продолжил работы в этом направлении, ища физико-химические различия между системами, образованными осадками, проходящими через фильтр (он назвал их «псевдорастворами») и обычными истинными растворами.

Английский ученый Майкл Фарадей(*) в 1857 г. синтезировал коллоидные растворы золота – взвесь Au в воде размерами частиц от 1 до 10 нм. и разработал методы их стабилизации.

Эти «псевдорастворы» рассеивают свет, растворенные в них вещества выпадают в осадок при добавлении небольших количеств солей, переход вещества в раствор и осаждение из него не сопровождаются изменением температуры и объема системы, что обычно наблюдается при растворении кристаллических веществ.

Томас Грэм развил эти представления о различии между «псевдорастворами» и истинными растворами и ввел понятие «коллоид».  Грэм обнаружил, что вещества, способные к образованию студнеобразных аморфных осадков, такие как гидроокись алюминия, альбумин, желатина, диффундируют в воде с малой скоростью по сравнению с кристаллическими веществами (NaCl, сахароза). В то же время кристаллические вещества легко проходят в растворе через пергаментные оболочки («диализируют»), а студнеобразные вещества не проходят через эти оболочки. Принимая клей за типичный представитель студнеобразных не диффундирующих и не диализирующих веществ, Грэм дал им общее название «коллоид», т.е. клееобразный (от греческого слова колла – клей). Кристаллические вещества и вещества, хороши диффундирующие и диализирующие он назвал «кристаллоидами».

Мицелла и её строение

Коллоидная частица представляет собой ядро из малорастворимого вещества коллоидной дисперсности, на поверхности которого адсорбируются ионы электролита раствора. Ионы электролита обеспечивают устойчивость золя, поэтому данный электролит называют ионным стабилизатором. Значит, коллоидная частица представляет собой комплекс, состоящий из ядра, вместе с адсорбционным слоем противоионов. Агрегат частицы или ядро представляет собой вещество кристаллического строения, состоящий из сотен или тысячи атомов, ионов или молекул, окружённый ионами. Ядро вместе с адсорбированными ионами называется гранулой. Так гранула имеет определённый заряд. Вокруг неё собираются противоположно заряженные ионы, придающие ей в целом электронейтральность. Вся система, состоящая из гранулы и окружающих её ионов называется мицеллой и является электронейтральной. Жидкая фаза, окружающая мицеллу, называется интермицелярной жидкостью. Это можно представить в виде следующей краткой схемы:


гранула, т.е. коллоидная частица = ядро + адсорбционный слой + противоионный слой + диффузный слой

мицелла = гранула + противоионы

золь = мицеллы + интермицеллярная жидкость.

Рассмотрим в качестве примера золь As2S3 (рис 7). Для получения данного золя на мышьяковую кислоту нужно подействовать сероводородом. Протекающую реакцию можно написать следующим образом:

2H3AsО3+ 3H2S= As2S3+ 6 H2О

Избыток H2S в данной системе играет роль ионного стабилизатора. H2S частично диссоциирует на ионы:

H2S↔ HS+ H+

Из этих ионов HS ионы адсорбируются на поверхности ядра мицеллы As2S3, поэтому в этой системе:

[ As2S3 ]n— агрегат

[ As2S3 ]n, m HS -ядро

{[ As2S3 ]n, m HS,(m-x) Н+}x -гранула

{[ As2S3 ]n, m HS,(m-x) Н+}x Н+— мицелла

Ядра мицелл имеют кристаллическое строение. Процесс образования коллоидных частиц был подробно исследован В.А. Каргиным и З.Я. Берестневой в 1953 году при помощи электронного микроскопа и создана новая теория. Согласно этой теории механизм образования коллоидной частицы происходит в два этапа: сначала образуются шарообразные частицы, находящиеся в аморфном состоянии, в дальнейшем же внутри аморфных частиц возникают мелкие кристаллы. Благодаря возникновению кристаллических структур внутри аморфных частиц создаётся напряжение и согласно минимуму внутренней энергии системы при соблюдении условий (∆Н<0, ∆S<0), |∆Н| >|Т∆S|, ∆G<0) происходит самопроизвольный процесс распада на множество мелких кристаллических частиц и эти кристаллы становятся центром мицеллы. Скорость кристаллизации для различных золей различна.

Методы получения коллоидных растворов

Коллоидные растворы могут быть получены:

1. Дисперсионными методами, основанными на дроблении, или диспергировании крупных частиц вещества до коллоидных размеров. Диспергирование можно проводить механическим измельчением, электрическим распылением и так далее.

К дисперсным методам относятся процесс образования золей из гелей или рыхлых осадков при действии на них пептизаторов (в большинстве случаев электролитов), адсорбирующихся на поверхности коллоидных ядер и способствующих их взаимодействию с дисперсионной средой.

2. Конденсационными методами, основанными на агрегации молекул или ионов более крупные частицы. Агрегацию частиц можно осуществлять различными способами.

При конденсационном методе рост частиц прекращается задолго до образования термординамически устойчивой поверхности раздела. Поэтому коллоидные системы, независимо от способа получения, являются термодинамически неустойчивыми. Со временем, в результате стремления к термодинамически более выгодному состоянию, коллоидные системы прекращают существование вследствие коагуляции – процесса укрупнения частиц.

К физико-химической конденсации относится метод замены растворителя, который сводится к тому, что вещество, из которого предполагается получить золь, растворяют в соответствующем растворителе в присутствии стабилизатора (или без него) и затем раствор смешивают с избытком другой жидкости, в которой вещество нерастворимо. В результате образуется золь. Так получают золи серы, канифоли. За счет чего в данном случае возникает пресыщение.

Химический метод конденсации основан на реакциях, приводящих к возникновению твердого продукта.

а) Реакции восстановления.

Например, получение золей золота и серебра при взаимодействии солей этих металлов с восстановителями:

2KAuO2 + 3HCHO + K2CO3 → 2Au + 3HCOOK + KHCO3 + h3O.

{[mAu]·nAuO2–·(n–x)К+}x–·xК+ – мицелла золя золота.

б) Реакции окисления.

Например, получение золя серы:

2Н2S + O2 → 2S + 2h3O.

Строение мицеллы полученного золя можно представить следующей формулой:

{[mS]·nS5O62–·2(n–x)H+}·2xH+.

в) Реакции обмена. Например, получение золя сульфата бария.

При использовании реакций обмена состав мицелл зависит от того, в каком порядке сливают растворы реагентов!

г) Реакции гидролиза.

Например, красно-бурый золь гидроксида железа (III) получается, если в кипящую воду добавить небольшое количество хлорида железа (III): FeCl3 + h3O → Fe(OH)3 + 3HCl.

Строение мицеллы золя Fe(OH)3 в зависимости от того, какой ион является стабилизатором, может быть выражено формулами:

{[mFe(OH)3]·nFeO+·(n–x)Cl–}x+·xCl–

или {[mFe(OH)3]·nFe3+·3(n–x)Cl–}3x+·3xCl–

или {[mFe(OH)3]·nH+·(n–x)Cl–}x+·xCl–.

Примером получения коллоидных систем кристаллизацией является кристаллизация из пересыщенного раствора сахарозы в производстве сахара. Процесс десублимации имеет место при образовании облаков, когда в условиях переохлажденного состояния из водяных паров образуются сразу кристаллики, а не капли воды.

Свойства коллоидных систем:

Опалесценция становится особенно заметной, если, как это делал Тиндаль (через коллоидный раствор пропускать пучок сходящихся лучей, поставив между источником света и кюветой с раствором линзу. При этом растворы, прозрачные в проходящем свете, в боковом освещении проявляют все свойства мутных сред. В коллоидной жидкости, наблюдаемой сбоку, образуется яркий светящийся конус (конус Тиндаля).

 

  • медленная диффузия

  • малое осмотическое давление

  • коллоидные растворы способны к диализу, т.е. с помощью мембраны могут быть отделены от примесей

  • способны к коагуляции (разрушению) системы при: добавлении примесей, изменении Т, перемешивании и т.д.

  • иногда обнаруживают явление электрофореза, т.е. частицы в системе могут обладать зарядом.

Устойчивость коллоидных растворов

Различают кинетическую и агрегатную устойчивость коллоидных систем. Кинетическая устойчивость связана со способностью частиц дисперсной фазы к самопроизвольному тепловому движению в растворе, которое известно под названием броуновского движения. Такое хаотичное движение частиц препятствует их соединению. Обычно коллоидные растворы кинетически устойчивы, и разрушение их наступает только после того, как нарушается агрегатная устойчивость раствора.

Агрегатная устойчивость обусловлена тем, что на поверхности коллоидных частиц имеет место адсорбции ионов (молекул) из окружающей среды.

Вещество, адсорбирующееся на ядрах частиц и повышающее устойчивость коллоидных растворов, называется стабилизатором. При ионном стабилизаторе вокруг ядер мицелл возникают двойные электрические слои, затрудняющие их объединение. При молекулярном стабилизаторе на адсорбированных молекулах за счет межмолекулярных сил взаимодействия возникают сольватные оболочки (слои) из молекул дисперсионной среды, мешающие объединению частиц.

Разрушение коллоидных растворов

Процесс укрупнения коллоидных частиц, приводящий к уменьшению степени дисперсности диспергированного вещества, называется коагуляцией. Коагуляция, или слипание частиц, приводит к осаждению (седиментации) крупных агрегатов в виде осадка.

Снижение устойчивости коллоидных систем вызывают введением электролитов, которые изменяют структуру диффузного слоя ионов. Причем коагулирующим действием в электролите обладают только те ионы, (коагуляторы), которые несут заряд, по закону одноименной с зарядом противоиона коллоидной частицы. Коагулирующее действие иона коагулятора тем больше, чем больше его заряд.

Коагуляция – самопроизвольный процесс, возникающий из-за стремления системы перейти в состояние с более низкой поверхностной энергией и более низким значением изобарного потенциала. Процесс седиментации скоагулированного вещества также протекает самопроизвольно. Коагуляция может быть обусловлена различными причинами, наиболее эффективно действие электролитов. Минимальная концентрация электролита в растворе, вызывающая коагуляцию, называется порогом коагуляции. Коагуляция также возникает при смещении двух золей с различными знаками зарядов частиц. Это явление называется взаимной коагуляцией.

Способ очистки коллоидных растворов

методом диализа


При получении коллоидных систем в их составе кроме дисперсной фазы в большом количестве присутствуют кислоты, основания и соли. Для обеспечения устойчивости коллоидного раствора должно содержатся некоторое количество электролита в растворе, однако лишнее количество электролита следует удалить. Удаление лишнего количества электролита из коллоидного раствора называется очисткой коллоидного раствора от электролита. При очистке коллоидных растворов используются методы диализа, ультрафильтрации, электродиализа.

Особенность диализа состоит в том, что коллоидный раствор и присутствующие в нём электролиты отделяются от чистого растворителя (воды) при помощи полупроницаемой мембраны (рис. 4). Молекулы и ионы, способные проходить через такую мембрану будут переходить в раствор, пока не установится равновесие между концентрациями молекул и ионов по обе стороны мембраны. Периодически меняя растворитель можно до определённой степени очистить золь от примесей. Для диализа обычно используют плёнки из коллодия, также перегородки, изготовленные из ацетилцеллюлозы, целлофана и других материалов. Наряду с этим используются и природные плёнки, например, стенки мочевого пузыря.

В сосуд, затянутый мембраной (В) наливают коллоидный раствор (А), после чего он погружается в сосуд, наполненный чистой водой (С). Вода в наружном сосуде перио-дически меняется, т.е. используется проточный диализатор с непрерывной сменой воды. Стенки мочевого пузыря или других мембран имеют очень мелкие отверстия (диаметр их 20-30 мкм). Сквозь эти отверстия могут проходить молекулы или ионы, но не коллоидные частицы. Электролиты, содержащиеся в золе диффундируя в воду, вымываются из коллоидного раствора через мембрану. Сменяя воду можно очистить до определённой степени коллоидный раствор.

методом электродиализа


При электродиализе диализ ускоряется действием электрического тока. Между двумя мембранами М1 и М2 помещают коллоидный раствор, который нужно очистить от электролитов (рис. 5). В боковых частях сосуда, в которых непрерывно пропускается чистая вода (растворитель), находятся электроды. При пропускании электрического тока, положительно заряженные ионы направляются к катоду, а отрицательно заряженные к аноду. Ионы электролита, пройдя через мембрану, собираются в той части сосуда, где установлены электроды. Очищенный золь остаётся в средней части сосуда между двумя мембранами. Этот метод используется в основном при очистке органических коллоидов. В промышленности он широко применяется для получения в чистом виде желатина, клея.

методом ультрафильтрации

Коллоидные растворы можно очистить путём фильтрации их через полупроницаемые мембраны. Ультрафильтр состоит из воронки Бюхнера (1), мембраны (2), колбы Бюнзена (3) и насоса (4) (рис .6). Для ускорения ультрафильтрацию проводят под давлением. Используя определённую мембрану можно очистить фильтрацией коллоидный раствор от электролита, а также золи друг от друга. Для этого диаметры отверстия мембраны должны быть крупнее частиц одного золя, и меньше частиц другого золя.

Использование в медицине

В медицине коллоидные растворы применяются повсеместно. Вот несколько примеров их использования. Коллоидное серебро, представляющее собой мелкие частицы металла, диспергированные в воде, применяется при лечении ожогов, язвенных болезней желудка и двенадцатиперстной кишки, для промывания слизистой носа в целях предотвращения распространения вирусных инфекций.

Фармацевтическая промышленность предлагает большой выбор коллоидных растворов для различных целей. Среди них встречают универсальные средства, которые можно применять как ранозаживляющие при ожогах, геморрое; противовоспалительные – при насморке, ангине, гайморите; анальгетики – для снятия зубной боли и не только. К таковым относится коллоидный раствор «Миллениум». В состав геля входит алоэ, белок пшеницы, женьшень, витамин Е и прочие полезные добавки. Многие фармацевтические средства для наружного применения на самом деле являют собой коллоидный раствор. Для суставов, например, используется «Артро Комплекс», содержащий такой полезный компонент, как акулий хрящ.

Применение в быту и промышленности

Коллоидные растворы составляют основу моющих и чистящих ПАВов. Загрязнения проникают внутрь мицеллы и таким образом удаляются с поверхности.

Другой важный аспект применения мицеллообразующих ПАВов – производство полимеров, в частности латексов, поливинилового спирта, клеев растительного происхождения. Различные пластмассы, кожзаменители получены на основе эмульсии. ПАВы применяются также при очистке сточных вод и питьевой воды.

Преимущества косметики на основе коллоидных растворов заключаются в проникновении действующих веществ через кожные покровы человека и структуру волос. Такие средства эффективно используются против старения. К ним относится, в частности, гель «Миллениум Нео». Коллоидный раствор помогает содержащимся в нем компонентам достичь глубоких слоев кожи, минуя эпидермис.

Литература:

  1. Пустовалова Л.М., Никанорова И.Е. Общая химия. – Ростов н/Д: Феникс, 2006. – 478 с.

  2. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. – М.: Высшая школа, 2003. – 527 с.

  3. Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия. – М.: Высшая школа, 1990. – 487 с.

  4. Болдырев А.И. Демонстрационные опыты по физической и коллоидной химии. – М.: Высшая школа, 1976. – 256 с.

  1. Контролирующий блок


  1. Какие системы называются дисперсными?


  2. Чем отличаются истинные растворы, коллоидные и грубодисперсные системы?


  3. Назовите и охарактеризуйте методы получения дисперсных систем.


  4. Что такое пептизация? Каковы виды пептизации?


  5. Что такое химическая и физическая конденсация? Какие условия должны соблюдаться при получении золя методом химической конденсации?


  6. Какие оптические свойства характерны для коллоидных систем7


  7. Чем вызвана необходимость очистки коллоидных систем? Что такое диализ и ультрафильтрация? На каких явлениях основаны эти методы?


  8. Какие мембраны называют электрохимически активными? Что значит катодная и анодная мембрана?


  9. Какие виды устойчивости характерны для гидрофобных золей? Какими факторами обусловлены различные виды устойчивости?


  10. Что такое коагуляция? Какие факторы могут ее вызвать? Что называют порогом коагуляции и как он зависит от заряда иона-коагулятора?

  11. К водному раствору медленно прилили избыток водного раствора . Образовался коллоидный раствор. Составьте схему мицеллы, укажите заряд коллоидной частицы (гранулы) и ионы, которые при добавлении в раствор, могут вызывать коагуляцию.

  12. К водному раствору медленно прилили раствор соляной кислоты. Образовался коллоидный раствор. Составьте схему мицеллы, укажите заряд гранулы и ионы, которые при добавлении в раствор могут вызывать коагуляцию.

  13. К водному раствору BaCl2 медленно прилили избыток водного раствора . Образовался коллоидный раствор. Составьте схему мицеллы, укажите заряд гранулы и ионы, которые при добавлении в раствор могут вызывать коагуляцию.

Тест по теме: «Дисперсные системы»

1.

Рассмотрите рисунок, изображающий дисперсную систему. Назовите ее основные компоненты:

1

2

2.

Биологическим гелем является:

  1. хрящ

  2. воздух

  3. облака

  4. речная вода

3.

Распределите дисперсные системы на отдельные группы в зависимости от агрегатного состояния дисперсной фазы и дисперсионной среды: жидкие среды организма, песчаные бури, воздух, попутный газ с капельками нефти, крем, пены, цветные стекла, текстильные ткани, шипучие напитки, медицинские и косметические средства, пористый шоколад, молоко, кирпич и керамика, природный газ, влажная почва, горные породы, строительные растворы, пасты, смог, порошки, нефть, пыль в воздухе, гели, дымы, сплавы, туман, золи.

Среда Фаза

Г – газообразное вещество; Ж – жидкое вещество; Т – твердое вещество

4.

Сходство суспензий и эмульсий заключается в том, что:

  1. это гетерогенные системы

  2. частицы видны не вооруженным глазом

  3. они легко осаждаются

  4. все ответы верны

5.

Эмульсией является:

  1. молоко

  2. пена

  3. желе

  4. туман

6.

К грубодисперсным системам относится:

  1. раствор

  2. золь

  3. суспензия

  4. гель

7.

Дисперсной фазой керамических изделий является:

1) твердое вещество

2) газ

3) жидкость

4) зависит от вида керамического изделия

8.

К эмульсиям относится:

1) крем

2) речной ил

3) цветное стекло

4) текстильные ткани

9.

Дисперсная фаза шипучих напитков:

1) азот

2) вода

3) углекислый газ

4) кислород

10.

Укажите рисунок, иллюстрирующий эффект Тиндаля в коллоидном и истинном растворах:

11.

Аэрозолем является:

1) пудра

2) пылевое облако

3) лак для волос

4) все ответы верны

12.

Хроматография – это:

  1. способ разделения неоднородных смесей

  2. вид дисперсной системы

  3. дисперсионная среда

  4. способ разделения однородных смесей

13.

Эмульсия — это система, образованная:

1) твердым веществом и газом

2) двумя различными жидкостями

3) жидкостью и газом

4) жидкостью и твердым веществом

14.

Установите соответствие между примерами дисперсных систем и их названием:

ДИСПЕРСНАЯ СИСТЕМА

ПРИМЕР

1) суспензия

А) молоко

2) эмульсия

Б) яичный белок

3) коллоидный раствор

В) взвесь ила

4) раствор

Г) раствор сахара

ЭТАЛОНЫ ОТВЕТОВ

по теме: «Дисперсные системы»

1.

1 — дисперсная фаза; 2 — дисперсионная среда

2.

1

3.

Среда

Фаза

Г

Ж

Т

Г

воздух,

природный газ

туман, попутный газ

с капельками нефти

пыль в воздухе, дымы, смог, песчаные бури

Ж

шипучие напитки,

пены

нефть, крем, молоко,

жидкие среды организма

золи, гели, пасты,

строительные растворы

Т

порошки,

текстильные ткани,

кирпич и керамика

влажная почва,

медицинские и косметические средства

горные породы,

цветные стекла,

сплавы

4.

4

5.

1

6.

3

7.

2

8.

1

9.

3

10.

а — эффект Тиндаля в истинном растворе

б — эффект Тиндаля в коллоидном растворе

11.

3

12.

4

13.

2

14.

1 — В; 2 — А; 3 — Б; 4 — Г

Приложение

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ЗАНЯТИЯ

Дисциплина:

Химия

Курс:

2

Семестр:

3

Тема занятия:

Изучение коллоидных растворов-методов получения свойств

Место занятия:

Кабинет химии № 54

Время:

90

мин.

Вид занятия:

практическое

Цели занятия:

Образовательные:

Сформировать представление о коллоидных растворах, способах их получения, свойствах, классификации.

Научить студентов понятиям диализ, коагуляция, седиментация. Дать представление о факторах устойчивости золей.

Научить студентов получать коллоидный раствор, объяснять образование заряда на коллоидной частице, объяснять явления коагуляции, седиментации при действии электролитов-коагулянтов.

Развивающие:

Развивать:

учебно-информационные навыки: умение извлекать информацию из устного сообщения, справочных таблиц, наблюдаемых процессов;

учебно-логические: умение анализировать данные, выявлять сущность наблюдаемых процессов, обобщать и делать выводы, формулировать определения понятий.

учебно-организационные: организовывать самостоятельную деятельность, совершенствовать навыки самооценки знаний и умений.

Воспитательные:

Совершенствовать коммуникативные умения в ходе коллективного обсуждения, развивать умения формулировать и аргументировать собственное мнений, развивать самостоятельность.

Междисциплинарные связи:

Обеспечивающие:

биология

Обеспечиваемые:

Гигиена, биохимия, МКЛИ

Обеспечение занятия:

1. Оборудование:

Рабочее место в учебной лаборатории оснащено для работы на каждого студента. Лабораторная посуда, реактивы.

2. Методическое оснащение:

  1. инструкция по технике безопасности;

  2. методическая разработка занятия

3. Таблицы:

Растворимость оснований, кислот, солей в воде

4. Технические средства обучения

Компьютер, мультимедийное сопровождение.

Литература:

1. Основная:

Пустовалова Л.М., Никанорова И.Е.. Общая химия. – Ростов н/Д : Феникс, 2006. – 478 с.

2. Дополнительная:

1. Чернобельская Г.М., Чертков И.Н. Химия. М.: Дрофа, 2005.

2. Габриелян О.С. Химия. 11. – М.:Дрофа, 2004г.

Формы организации учебной деятельности: Коллективная, индивидуальная.

Виды познавательной деятельности: участие в проблемной беседе, практическая работа.

Способы управления познавательной деятельностью: Ознакомление с целями и задачами урока, видами контроля.

Ход занятия

Содержание занятия.

элемента

Этапы

занятия

Время

Методы обучения

Деятельность

преподавателя

Деятельность

студентов

1.

Организационный момент.

2 мин.

Проверка внешнего вида, отсутствующих.

Заполняет журнал, отмечает отсутствующих. Сообщает студентам тему, её значимость, ставит цели, план занятия.

Сообщают отсутствующих. Записывают в тетрадь тему, цели, план занятия.

2.

Контроль исходно-го уровня знаний. Актуализация опорных знаний и умений.

5 мин.

Устный опрос (фронтальный)

Проводит опрос (фронтальный – см. методическое пособие для студентов), корректирует ответы, участвует в обсуждении ответов.

Отвечают на вопросы, участвуют в обсуждении ответов на вопросы.

3.

Мотивация учебной деятельности

3 мин.

Примеры, объяснение как пользоваться методическим пособием

Объясняет важность изучаемой темы, приводит примеры

Слушают преподавателя

4.

Инструктаж по теме (Изложение нового материала)

20 мин.

Блок материалов по изучению новой темы.

Проблемная беседа

Объясняет важность изучаемой темы, приводит конкретные примеры, демонстрирует поэтапно манипуляционную технику

Слушают преподавателя, конспектируют, участвуют в обсуждении алгоритма манипуляций.

5.

Выполнений манипуляций и оформление рабочих дневников.

40 мин.

Репродуктивный, практический

Контроль выполнения манипуляций. Анализирует выполнение манипуляционной техники, производит коррекцию выполнения техники.

Выполняют манипуляции; оформляют дневники.

6.

Рефлексия.

10 мин.

Закрепление полученных знаний и умений путём выполне-ния индивиду-альных заданий

Проверка индивидуальных заданий, рабочих дневников.

Выполняют индивидуальные задания. Представляют рабочие дневники на проверку преподавателю.

7.

Подведение итогов занятия.

5 мин.

Подводит итоги занятия. Оценивает работу каждого студента.

Проводят уборку рабочего места.

8.

Задание на дом

5 мин.

Сообщает домашнее задание: Учебник, стр.100-105.

(составить опорный конспект)

Записывают задание на дом в дневники.

Общее время занятия:

90 мин.

Практическое занятие 6

Цель:

  • научиться получать коллоидные растворы различными методами

  • писать коллоидно-химические формулы мицелл полученных золей, исследовать некоторые свойства золей

Оборудование:

пробирки, пипетки, стаканчики, цилиндры, спиртовки, спички и бумажный фильтр, растворы необходимых для работы соединений.

Ход работы.

Опыт № 1. Получение золя гидролиза железа (III)

А. Методом конденсации

В стаканчик налить 30 мл дистиллированной воды, нагреть до кипения. В кипящую воду медленно прибавить 18–20 капель раствора хлорида железа (III) до получения коллоидного раствора гидроксида железа (III) красно-коричневого цвета.

Написать уравнения гидролиза хлорида железа (III) в ионно-молекулярном и молекулярном виде. Почему не наблюдается осадка гидроксида железа (III). Написать химическую формулу мицеллы золя гидроксида железа (III), учитывая, что потенциалобразующие ионы дает хлор окись железа, образующаяся по уравнению:

Указать составные части мицеллы. Гидрозоль оставить для выполнения опытов 2 и 3.

Б. Метод пептизации

К 10 каплям раствора хлорида железа (III) добавить 1–2 капли раствора гидроксида натрия. Дать осадку отстояться и отметить его цвет. Осторожно слить раствор с осадка. К осадку прилить 3–4 капли раствора хлорида железа (III). Содержимое пробирки нагреть до кипения. Сравнить цвет образующегося раствора с цветом коллоидного раствора гидрозоля гидроксида железа (III), полученного методом конденсации.

Опыт № 2. Изучение оптических свойств коллоидных растворов

Взять пробирки с раствором гидрозоля железа (III), полученным в опыте № 1 и раствором хлорида натрия, который является истинным.

Освещать емкости с растворами фонарём сбоку.

В каком из растворов виден след проходящего пучка света? О чем свидетельствует этот эффект?

Опыт № 3. Коагуляция золей электролитами

Коллоидный раствором гидроксида железа (III), полученный в опыте № 1, поместить в две пробирки. В первую пробирку добавить 5–6 капель раствора сульфата алюминия, а в другую такое же количество хлорида натрия . В какой из пробирок наблюдается выпадение осадка. Дать определение процессу коагуляции. В каком случае коагуляция происходит? Объясните причину. Какие ионы могут вызвать коагуляцию?

Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет — Сибстрин

Монография ученых Сибстрина отмечена дипломом конкурса «Книга года: Сибирь-Евразия» в номинации «Лучшая научная книга»

Монография «Об определении параметров гидродинамических процессов в отдельных конструкциях и сооружениях», выполненная авторским коллективом под редакцией доктора технических наук, профессора, заведующего кафедрой Гидротехнических сооружений, безопасности и экологии НГАСУ (Сибстрин) Владимира Дегтярева отмечена дипломом конкурса «Книга года: Сибирь-Евразия» в номинации «Лучшая научная книга». Конкурс «Книга года: Сибирь-Евразия» проводится Новосибирской государственной областной научной библиотекой совместно с ГПНТБ СО РАН при поддержке Министерства культуры Новосибирской области. В этом году на конкурс поступило более 160 книг от издательств Новосибирска, Санкт-Петербурга, Москвы, Владивостока…

Студент института строительства НГАСУ (Сибстрин) завоевал золотую медаль чемпионата EuroSkills Graz 2021, став лучшим молодым укладчиком напольных покрытий в Европе

Студент Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрин) Виталий Подколзин получил золотую медаль на европейском чемпионате рабочих профессий EuroSkills Graz 2021, став лучшим в компетенции «Укладка напольных покрытий». Чемпионат EuroSkills Graz 2021 проходил в австрийском городе Граце с 22 по 26 сентября. Участники российской команды завоевали 13 золотых, 6 серебряных и 8 бронзовых медалей по основным соревновательным компетенциям. Такое число наград стало рекордным результатом для России на чемпионате Европы. Большой вклад в победу сборной России внес студент 1 курса института строительства направления подготовки «Строительство уникальных зданий и сооружений» Виталий Подколзин. Стоить отметить, что он поступил в НГАСУ (Сибстрин), успешно окончив Новосибирский строительно-монтажный колледж.

Ради экологичного будущего: студенты НГАСУ (Сибстрин) учат школьников сортировать мусор

С 9 по 28 сентября 2021 года студенты Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрин) по приглашению Департамента энергетики, жилищного и коммунального хозяйства мэрии города Новосибирска присоединились к серии эколого-просветительских акций «Экодвор». Цель акций – объединить жителей дворов важной идеей комфорта и экологичности, и большая роль в этом была отведена студентам-волонтерам Сибстрина. Именно им предстояло рассказать самым главным участникам «Экодворов» – школьникам – об экологичном образе жизни и раздельном сборе мусора. Для этого при методической поддержке Всероссийской общественной организацией волонтеров-экологов «Делай!» студенты проводили эстафету экоГТО, которая позволяет узнать больше о пользе переработки и экологических тенденциях, а также закрепить новые знания на практике. С поставленной задачей волонтеры Сибстрина справились – дети разных возрастов с неподдельным интересом и азартом участвовали в мероприятиях акции.

4 октября в НГАСУ (Сибстрин) начнется Фестиваль архитектуры и дизайна

Приглашаем вас принять участие в Фестивале архитектуры и дизайна в Сибстрине, объединяющем молодых профессионалов, студентов и учащихся образовательных учреждений России. Торжественное открытие фестиваля состоится 4 октября 2021 года (понедельник) в актовом зале главного корпуса НГАСУ (Сибстрин) (ул. Ленинградская, 113). Начало в 13.30. Фестиваль архитектуры и дизайна в Сибстрине пройдет с 4 октября по 26 ноября в Новосибирске на базе Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрин). Его цель – вовлечение студентов-архитекторов в профессиональные мероприятия, активизация, развитие и повышение творческого уровня …

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АНТИБАКТЕРИАЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ ПРЕПАРАТОВ СЕРЕБРА И НАНОСЕРЕБРА IN VITRO | Петрицкая

1. Сидоренко СВ. Механизмы резистентности микроорганизмов. В: Страчунский ЛС, Белоусов ЮБ, Козлов СН, ред. Практическое руководство по антиинфекционной химиотерапии. М.: НИИАХ СГМА; 2002. с. 21–31.

2. Андреева ИВ, Стецюк ОУ, Козлов РС. Тигециклин: перспективы применения в клинической практике. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2010;12(2):127–45.

3. Пыхтеева ЕН, Ашуров ЗМ, Наседкин АН, Зенгер ВГ, Плаксина ГВ, Русанова ЕВ. Применение фотодинамической терапии при хроническом тонзиллите. Российская оториноларингология. 2007;(Прилож.):502–7.

4. Кульский ЛА. Серебряная вода. Киев: Наукова думка; 1982. 136 с.

5. Мосин ОВ. Физиологическое воздействие наночастиц серебра на организм человека. NanoWeek. 2008;(3):34–7.

6. Голубович ВН, Работнова ИЛ. Кинетика подавления роста Candida Utilis ионами серебра. Микробиология. 1974;43(6):1115–7. 7. Масленко АА. Влияние «серебряной воды» и воды, консервированной серебром, на органы пищеварения. Врачебное дело. 1976;(5):88–90. 8.Артемова А. Серебро исцеляет и омолаживает. М. – СПб.: ДИЛЯ; 2002. 142 с.

7. Pedahzur R, Lev O, Fattal B, Shuval HI. The interaction of silver ions and hydrogen peroxide in the inactivation of E. coli: a preliminary evaluation of a new long acting residual drinking water disinfectant. Wat Sci Tech. 1995;31(5–6):123–9.

8. Simonetti N, Simonetti G, Bougnol F, Scalzo M. Electrochemical Ag+ for preservative use. Appl Environ Microbiol. 1992;58(12):3834–6.

9. Волков ВА, Вонский ЕВ, Кузнецова ГИ. Выдающиеся химики мира. М.: Высшая школа; 1991. 656 с.

10. Белеванцев ВИ, Бондарчук ИВ. Очерк свойств серебра и его соединений. В: Применение препаратов серебра в медицине. Новосибирск: Институт неорганической химии СО РАН; 1994. с. 89–95.

11. Покровский ВИ, ред. Краткая медицинская энциклопедия. В 2 томах. М.: Медицинская энциклопедия, Крон-пресс; 1994. с. 303.

12. Абаева ЛФ, Шумский ВИ, Петрицкая ЕН, Рогаткин ДА, Любченко ПН. Наночасти- цы и нанотехнологии в медицине сегодня и завтра. Альманах клинической медицины. 2010;22:10–6.

13. Buzea C, Pacheco II, Robbie K. Nanomaterials and nanoparticles: sources and toxicity. Biointerphases. 2007;2(4):MR17–71.

14. Singh M, Singh S, Prasad S, Gambhir IS. Nanotechnology in medicine and antibacterial effect of silver nanoparticles. Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures. 2008;3(3):115–22.

15. Shrivastava S, Bera T, Roy A, Singh G, Ramachandrarao Р, Dash D. Characterization of enhanced antibacterial effects of novel silver nanoparticles. Nanotechnology. 2007;18(22):225103. doi: 10.1088/0957- 4484/18/22/225103.

16. Morones JR, Elechiguerra JL, Camacho A, Holt K, Kouri JB, Ramírez JT, Yacaman MJ. The bactericidal effect of silver nanoparticles. Nanotechnology. 2005;16(10):2346–53. doi: 10.1088/0957-4484/16/10/059.

17. Красочко ПА, Красочко ИА, Станкуть АЭ. Противовирусные свойства препарата на основе наночастиц серебра. Ветеринарна медицина. 2013;97:526–8.

18. Петрицкая ЕН, Абаева ЛФ, Рогаткин ДА, Литвинова КС, Бобров МА. К вопросу о токсичности наночастиц серебра при пероральном введении коллоидного раствора. Альманах клинической медицины. 2011;25:9–12.

19. Петрицкая ЕН, Абаева ЛФ, Рогаткин ДА. Некоторые аспекты токсичности наночастиц серебра в эксперименте со взрослыми мышами при пероральном приеме коллоидных растворов. Нанотехника. 2013;1(33):108–12.

коллоидов | Химия для неосновных

Цели обучения

  • Определите коллоид.
  • Перечислите различия между коллоидами, растворами и суспензиями.
  • Приведите примеры коллоидов.

Какая смесь представляет собой дымовую факел?

Представьте, что вы плывете на яхте. Двигатель внезапно выходит из строя, и вы застряли посреди океана. Вы звоните в Береговую охрану по рации, но не можете сообщить точное местоположение, потому что GPS не работает.К счастью, у вас есть дымовая ракета, которую вы запускаете. Густой цветной дым показывает береговой охране, где вы находитесь, чтобы они могли вас спасти. При использовании вспышки вы используете смесь, называемую коллоидом.

Коллоиды

Коллоид представляет собой гетерогенную смесь, размер частиц которой является промежуточным между размером частиц раствора и суспензии. Диспергированные частицы равномерно распределены по всей дисперсии , , , среде , которая может быть твердой, жидкой или газовой.Поскольку диспергированные частицы коллоида не такие большие, как частицы суспензии, они не оседают при стоянии. В таблице ниже приведены характеристики и различия между растворами, коллоидами и суспензиями.

Свойства растворов, коллоидов и суспензий

Решения

Коллоиды

Подвески

Однородный

Неоднородный

Неоднородный

Размер частиц: 0.01-1 нм; атомы, ионы или молекулы

Размер частиц: 1-1000 нм, диспергированные; большие молекулы или агрегаты

Размер частиц: более 1000 нм, во взвешенном состоянии; крупные частицы или агрегаты

Не отделять стоя

Не отделять стоя

Оседание частиц

Невозможно отделить фильтрацией

Невозможно отделить фильтрацией

Может отделяться фильтрацией

Не рассеивать свет

Рассеянный свет (эффект Тиндаля)

Может рассеивать свет или быть непрозрачным

Коллоиды не похожи на растворы, потому что их дисперсные частицы намного больше, чем частицы раствора.Диспергированные частицы коллоида не могут быть отделены фильтрацией, но они рассеивают свет — явление, называемое эффектом Тиндаля .

Эффект Тиндаля

Когда свет проходит через настоящий раствор, растворенные частицы слишком малы, чтобы отклонять свет. Однако дисперсные частицы коллоида, будучи более крупными, действительно отклоняют свет. Эффект Тиндаля — это рассеяние видимого света коллоидными частицами. Вы, несомненно, «видели» луч света, проходящий через туман, дым или россыпь взвешенных в воздухе частиц пыли.Все три являются примерами коллоидов. Суспензии могут рассеивать свет, но если количество взвешенных частиц достаточно велико, суспензия может просто быть непрозрачной, и светорассеяние не произойдет.

Рисунок 2. Рисунок 15.12 Эффект Тиндаля позволяет видеть солнечный свет, проходящий через тонкий туман. Изображение Дэйва Стоукса, CC-BY.

Примеры коллоидов

В таблице ниже приведены примеры коллоидных систем, большинство из которых хорошо знакомы.Дисперсная фаза описывает частицы, а дисперсионная среда — это материал, в котором частицы распределены.

Классы коллоидов

Класс коллоидов

Дисперсная фаза

Среда дисперсии

Примеры

Золь и гель

цельный

жидкость

краска, желе, кровь, гелеобразование, грязь

Твердый аэрозоль

цельный

газ

дым, пыль в воздухе

Твердая эмульсия

жидкость

цельный

сыр сливочное

Жидкая эмульсия

жидкость

жидкость

молоко, майонез

Жидкий аэрозоль

жидкость

газ

туман, туман, облака, аэрозольные баллончики

Пена

газ

цельный

зефир

Пена

газ

жидкость

сливки взбитые, сливки для бритья

Другое свойство коллоидной системы наблюдается, когда коллоиды исследуются под световым микроскопом.Коллоиды мерцают, отражая короткие вспышки света, потому что коллоидные частицы движутся быстро и беспорядочно. Это явление, называемое броуновским движением, вызвано столкновениями мелких коллоидных частиц с молекулами дисперсионной среды.

Эмульсии

Масло и майонез являются примерами класса коллоидов, называемых эмульсиями . Эмульсия — это коллоидная дисперсия жидкости в жидком или твердом состоянии. Стабильная эмульсия требует присутствия эмульгатора.Майонез состоит из масла и уксуса. Поскольку масло неполярное, а уксус — водный и полярный раствор, они не смешиваются и быстро расслаиваются на слои. Однако добавление яичного желтка приводит к тому, что смесь становится стабильной и не расслаивается. Яичный желток способен взаимодействовать как с полярным уксусом, так и с неполярным маслом. Яичный желток называют эмульгатором. Мыло действует как эмульгатор между жиром и водой. Жир нельзя просто смыть с рук или другой поверхности, потому что он нерастворим.Однако мыло стабилизирует смесь жира с водой, потому что один конец молекулы мыла полярен, а другой конец неполярен. Это позволяет удалить жир с рук или одежды с помощью мыльной воды.

Сводка

  • Коллоид представляет собой гетерогенную смесь, размер частиц которой является промежуточным между размером частиц раствора и суспензии.
  • Эффект Тиндаля — это рассеяние видимого света коллоидными частицами.
  • Эмульсия — это коллоидная дисперсия жидкости в жидкости или твердом теле.

Практика

Воспользуйтесь ссылкой ниже, чтобы ответить на следующие вопросы:

http://www.infoplease.com/encyclopedia/science/colloid-properties-colloids.html

  1. Какое свойство коллоидов отличает их от настоящих растворов?
  2. Что такое броуновское движение?
  3. Обретают ли коллоидные частицы электрический заряд?

Обзор

  1. Что такое коллоид?
  2. Что такое эффект Тиндаля?
  3. Что такое дисперсионная среда в крови?
  4. Что такое эмульсия?

Глоссарий

  • коллоид: Гетерогенная смесь, размер частиц которой является промежуточным между размером частиц раствора и суспензии.
  • Эффект Тиндаля: Явление, при котором диспергированные частицы коллоида не могут быть отделены фильтрацией, но они рассеивают свет.
  • эмульсия: Коллоидная дисперсия жидкости в жидком или твердом состоянии.
  • дисперсионная среда: Материал, в котором распределены частицы.

Коллоидный раствор — обзор

§100. Коллоидные растворы

Иногда вещество, которое не растворяется в данной жидкости, может быть распределено в ней в виде очень мелких частиц, хотя они все еще содержат очень большое количество молекул.В этом случае мелкодисперсное или диспергированное вещество называется дисперсной фазой , а среда, в которой оно распределяется, называется дисперсионной средой . Если размер частиц составляет порядка от 10 -4 до 10 -2 см, такая смесь называется суспензией или эмульсией в зависимости от того, являются ли частицы твердыми или жидкими; например, молоко представляет собой эмульсию жира в воде.

Когда частицы еще меньше (от 10 −7 до 10 −5 см или от 10 до 10 3 Å), смесь называется коллоидным раствором или золем .Характерным свойством этих растворов является размер частиц дисперсной фазы, а не количество молекул в каждой частице. Например, в коллоидном растворе золота в воде каждая частица имеет размер 100–500 Å и содержит миллионы атомов золота, но в растворах таких сложных веществ, как белки, каждая коллоидная частица может содержать только одну молекулу.

Диспергирующая среда может быть жидкой или газовой. Например, коллоидные растворы в воздухе ( аэрозолей ) могут быть дымом, туманом или туманом.Однако наиболее важными коллоидными растворами являются растворы в жидкостях, особенно в воде ( гидрозолей, ). Например, большинство веществ, влияющих на конституцию растений и животных, присутствует в них в виде жидких коллоидных растворов.

Многие виды веществ способны образовывать золи: многие органические соединения с большими молекулами (белки, крахмал, желатин и т. Д.), Кремниевые кислоты, гидроксид алюминия и т. Д. Также могут быть получены золи некоторых металлов, например золота в воде.

Из-за высокой степени дисперсности дисперсной фазы общая площадь поверхности ее частиц чрезвычайно велика, и поэтому поверхностные явления имеют очень важное влияние на свойства коллоидных растворов.

Поскольку поверхностное натяжение имеет тенденцию к уменьшению площади поверхности раздела, частицы дисперсной фазы имеют тенденцию объединяться и выпадать из раствора в виде плотной массы. Этой тенденции противодействуют силы электрического отталкивания: частицы дисперсной фазы в коллоидном растворе всегда электрически заряжены, и все заряды имеют один и тот же знак (который может быть как положительным, так и отрицательным).Только это предотвращает слипание и выпадение частиц в осадок.

Коллоидные частицы заряжаются либо из-за электролитической диссоциации их молекул, либо из-за адсорбции ионов из окружающей жидкости. Когда к коллоидному раствору добавляется электролит, ионы электролита могут нейтрализовать заряд коллоидных частиц и сделать их электрически нейтральными. Это вызывает осаждение или коагуляцию коллоидного раствора.Коагуляция коллоидов также может осуществляться другими способами, например нагреванием.

Коллоидные растворы по стабильности можно разделить на две группы. Некоторые коллоидные растворы представляют собой стабильное состояние вещества и с трудом могут выпадать в осадок. Они называются лиофильными коллоидами и включают гидрозоли белков, желатина, кремниевых кислот и других веществ. Когда лиофильный коллоидный раствор коагулируется, он часто становится желеобразной массой, называемой гелем .В нем содержится не только вещество из дисперсной фазы, но и значительное количество растворителя (воды и т. Д.). Гель представляет собой нерегулярную сеть частиц растворенного вещества, в которую входят молекулы растворителя. Типичной особенностью превращения лиофильного золя в гель является то, что оно обратимо: при соответствующих условиях гель может абсорбировать достаточное количество растворителя, чтобы снова стать золем.

Коллоидные растворы другой группы образуют метастабильное состояние вещества и очень легко осаждаются.Эти лиофобные коллоиды включают, например, коллоидные растворы металлов в воде. Коагуляция лиофобных коллоидов сопровождается образованием плотного осадка и является необратимым процессом; осадок не может быть так легко снова превращен в раствор.

Наука о крахмале: создание собственного коллоида

Ключевые концепции
Дело
Коллоидные растворы
Физические свойства
Состояния вещества

Введение
Вы когда-нибудь задумывались, что общего между взбитыми сливками, желе и молоком? Помимо того, что они вкусные, они также состоят из крошечных твердых частиц, которые диспергированы или распределены в воде.Такой вид смеси называется коллоидным раствором. Коллоидные растворы обладают очень интересными физическими свойствами, например, действуют как твердое тело и жидкость одновременно! В этом упражнении вы создадите коллоидный раствор, приготовленный из кукурузного крахмала и воды, а затем изучите эти свойства на собственном опыте.

Фон
Коллоидные растворы (также называемые коллоидными суспензиями) содержат маленькие частицы диаметром от 1 до 1000 нанометров.(Нанометр — это очень мало — человеческий волос имеет ширину около 100 000 нанометров!) В этом упражнении используются частицы кукурузного крахмала, которые равномерно распределены по воде. Эти частицы настолько малы, что вы не можете увидеть их невооруженным глазом, и когда вы смотрите на коллоидный раствор, он кажется гомогенным или однородным. Однако, если вы поместите его под микроскоп, он будет выглядеть неоднородным или как если бы что-то смешалось.

Правильный размер частиц необходим для приготовления коллоидного раствора.Если используются более мелкие частицы, они растворятся в воде и не будут видны даже в микроскоп. Например, представьте, как сахар растворяется в воде, образуя однородный раствор. С другой стороны, если используются более крупные частицы, такие как песчинки, они не растворятся в воде. Вместо этого они отделяются от воды и настолько велики, что образуют гетерогенную смесь частиц, которую можно увидеть невооруженным глазом. Размер частиц кукурузного крахмала (примерно от 100 до 800 нанометров в диаметре) идеально подходит для приготовления коллоидного раствора с водой.

Материалы
• Маленькая миска или чашка
• Кукурузный крахмал
• Чашка, кружка или стакан
• Вода
• Капельница для лекарств
• Вилка

Препарат
• Добавьте одну столовую ложку кукурузного крахмала в небольшую миску или чашку.
• Наполните пустую чашку, кружку или стакан для питья водой.

Процедура
• Используйте пипетку для лекарств, чтобы налить воду из чашки в небольшую миску, в которой находится кукурузный крахмал.Добавляйте воду по одной капле, считая по мере необходимости. Что происходит, когда вода касается кукурузного крахмала?
• После того, как вы добавили 20 капель, перемешайте кукурузный крахмал вилкой. Разбейте все образовавшиеся комки.
• Продолжайте добавлять по одной капли, перемешивая вилкой через каждые 20 капель. Что произойдет, если вы добавите больше воды?
• После того, как вы добавили 100 капель воды, остановитесь на мгновение и понаблюдайте за кукурузным крахмалом. Как это выглядит? Как это изменилось?
• Продолжайте добавлять капли, но теперь перемешивайте кукурузный крахмал через каждые 10 капель.
• Прекратите добавлять воду, когда весь кукурузный крахмал слился вместе, как жидкость. Вероятно, всего потребуется от 150 до 170 капель воды. Сколько капель вам потребовалось? Как бы вы описали внешний вид решения?
• Поиграйте с раствором в миске. Ткните его пальцем и положите на вилку или в руку. Как он движется? На что это похоже? Как вы думаете, что это говорит вам о коллоидных растворах и их физических свойствах? Совет: Если во время исследования он стал меловым, попробуйте добавить и смешать еще несколько капель воды.
Extra: Коллоидные растворы могут быть приготовлены из других распространенных продуктов, помимо кукурузного крахмала, таких как другие крахмалы (например, картофельный, тапиоковый и рисовый крахмалы), а также желатин. Попробуйте приготовить коллоидные растворы из других веществ. Как они соотносятся с коллоидным раствором, приготовленным с использованием кукурузного крахмала?
Extra: Крахмалы часто используются для изготовления гелей. Попробуйте нагреть раствор и посмотрите, что произойдет. Как это изменить? Есть ли новые физические свойства, которые вы можете наблюдать?
Extra: Глиняная почва ведет себя как коллоидный материал, когда в ней содержится необходимое количество воды.Вы можете попробовать приготовить почвенный раствор из коллоидной глины и проверить влияние на него различных сил. Коллоидные растворы могут казаться твердыми против сильных нисходящих сил, но слабыми против боковых сил, толкающих в стороны. В w в каком направлении ваш коллоидный раствор самый слабый? Если бы ваш образец представлял собой глинистую почву в реальном мире, как это могло бы способствовать оползням или землетрясениям?

Наблюдения и результаты
Похож ли раствор кукурузного крахмала на вялую белую жидкость? Он превратился в твердое тело, когда вы надавили на него, но превратился в жидкость, когда ему позволили свободно двигаться?

Коллоидные растворы могут действовать как твердое вещество и как жидкость.Сделанный вами коллоидный раствор не ведет себя как обычное твердое вещество или обычная жидкость. Фазы материи, такие как жидкость, газ, твердое тело и плазма, являются физическими свойствами материи. Раствор кукурузного крахмала — это неньютоновская жидкость, что означает, что он не ведет себя как ньютоновская жидкость. Когда большинство жидкостей испытывают поперечную силу сдвига, например, при нажатии на них пальцем, они смещаются в сторону. Жидкости также имеют пропорциональный отклик, а это означает, что если вы нажимаете сильнее, они уходят с дороги быстрее.Вязкость жидкостей или сопротивление потоку не меняется. Вода и большинство жидкостей являются ньютоновскими и ведут себя подобным образом. Однако, поскольку раствор кукурузного крахмала не является ньютоновским, вы должны были заметить, что он не ведет себя подобным образом. Когда вы оказываете на него давление, например, нажимая на него или ткнув вилкой, он реагирует, становясь более твердым, переходя в твердое состояние. Когда вы не подвергали его нагрузке, например, просто держа его в руке, он снова менял свое состояние, на этот раз становясь текучей жидкостью.

Больше для изучения
Коллоиды, из Калифорнийского университета в Дэвисе, ChemWiki
Outrageous Ooze, из Exploratorium
Неньютоновская жидкость, из Discovery Communications,
Размеры частиц, из Engineering ToolBox
Создание смесей: как увеличиваются размеры коллоидов ?, от Science Buddies

Это задание предоставлено вам в партнерстве с Science Buddies

Выбор между коллоидами и кристаллоидами для внутривенной инфузии

Внутривенная инфузионная терапия иногда необходима для восстановления гомеостаза и предотвращения органной недостаточности.Этот обзор использования внутривенных жидкостей сопровождается анкетой для самооценки, чтобы вы могли проверить свои знания после ее прочтения.

Аннотация

Гиповолемия в результате болезни или травмы может вызвать дисбаланс в гомеостазе из-за потери объема циркулирующей жидкости. Решая проблему гиповолемии, можно восстановить гомеостаз, предотвратив гипоперфузию и последующую дисфункцию органов. Введение жидкостей для внутривенного введения может восполнить потерю циркулирующего объема. Национальный институт здравоохранения и передового опыта выделяет пять «Р» инфузионной терапии: реанимация, плановое обслуживание, замена, перераспределение и переоценка.В этой статье представлен обзор жидкостной терапии, охватывающий руководство NICE и разъяснение различий между кристаллоидами и коллоидами, а также когда их использовать.

Образец цитирования: Smith L (2017) Выбор между коллоидами и кристаллоидами для внутривенной инфузии. Nursing Times [онлайн]; 113: 12, 20-23.

Автор: Лиза Смит — старший преподаватель кафедры неотложной и неотложной помощи в Университете Камбрии.

Введение

Для поддержания точно настроенного гомеостаза человеческому взрослому телу необходимо в среднем 2 жидкости в день.5-3 литра (Мур, Каннингем, 2017). Он также требует постоянного баланса уровней питательных веществ, кислорода и воды для сохранения стабильной внутренней среды (Moini, 2016). Этот баланс может быть легко изменен болезнью или травмой, что приведет к потере одного или всех этих элементов. Это может привести к обезвоживанию, гипоперфузии, ведущей к снижению потребления кислорода, и дисфункции органов, поэтому устранение дисбаланса очень важно.

Необходимо управлять сокращением потребления жидкости в ротовой полости, перераспределением жидкости в сосудистых пространствах и уменьшением циркулирующего объема.Внутривенная инфузионная терапия — это один из способов снижения потребления жидкости за счет уменьшения ее последствий и восполнения потерянных жидкостей.

Распознавание признаков и симптомов потери жидкости необходимо для определения необходимости введения жидкости. Знание того, когда вводить жидкости внутривенно, какой тип жидкости вводить и почему все они необходимы. В руководстве Национального института здравоохранения и передового опыта по внутривенной инфузионной терапии у взрослых в больницах от 2017 года подчеркивается, что медицинским работникам необходимо понимать физиологию жидкостного и электролитного баланса.В нем также описаны пять «Р» приема жидкости (вставка 1). Однако существует множество продуктов для замены жидкости, и не всегда ясно, какой из них следует использовать.

В этой статье представлен обзор руководства NICE, подчеркивающий его значение для медицинских работников, вводящих жидкости внутривенно. Он также проливает свет на различия между кристаллоидными и коллоидными растворами и дает практические рекомендации относительно того, когда следует использовать каждый из них.

Вставка 1. Пять «R» внутривенного введения жидкости

  • Реанимация
  • Текущее обслуживание
  • Замена
  • Распространение
  • Переоценка

Источник: Национальный институт здравоохранения и повышения квалификации (2017 г.)

Физиология

Для эффективной перфузии тканей и органов важно поддерживать точно сбалансированный уровень кислорода, жидкости и электролитов (гомеостаз).Объемы жидкости необходимо распределить во внутриклеточном и внеклеточном пространствах (последнее в дальнейшем делится на интерстициальный и внутрисосудистый компартменты). Движение жидкости между этими пространствами непрерывно. Это позволяет клеткам получать необходимое количество электролитов, таких как натрий, калий и углерод. Наряду с кислородом они имеют фундаментальное значение для работы клеток (Peate and Nair, 2016).

На гомеостаз легко повредить любое телесное повреждение, будь то болезнь, травма, травма или лекарство.Этот дисбаланс может быстро привести к обострению болезни и / или затруднить выздоровление. Гиповолемия уменьшает объемы циркулирующей жидкости, что приводит к уменьшению поступления электролитов и кислорода в клетки. Сильное уменьшение объема жидкости может привести к гиповолемическому шоку. Пациентам, которые впадают в гиповолемический шок, необходима жидкостная реанимация для поддержания сердечного выброса и перфузии органов.

Руководство NICE

Руководство NICE по внутривенной инфузионной терапии от 2017 г. указывает, что оценка пациентов должна включать:

  • Медицинский осмотр;
  • Наблюдение за жизненно важными показателями во времени;
  • Клиническая картина.

Он также предоставляет набор параметров, которые могут указывать на то, что пациенту требуется жидкостная реанимация (вставка 2).

Вставка 2. Параметры жидкостной реанимации

  • Систолическое артериальное давление: <100 мм рт. Ст.
  • ЧСС:> 90 ударов в минуту
  • Заполнение капилляров:> 2 секунды или периферия остывает на ощупь
  • Частота дыхания:> 20 вдохов в минуту
  • НОВОСТИ: ≥5

NEWS = Национальный рейтинг раннего предупреждения
Источник: Национальный институт здравоохранения и повышения квалификации (2017)

Параметры подчеркивают важность оценки баланса жидкости и электролитов пациента.Это включает в себя выяснение анамнеза приема жидкости и любых жалоб на жажду. Следует также учитывать вероятность незаметной потери жидкости — например, из-за нарушения функции кишечника, такого как диарея, или травм, таких как ожоги. Сопутствующие заболевания, такие как диабет и сердечно-сосудистые заболевания, также могут привести к дисбалансу жидкости и электролитов.

Мониторинг жизненно важных функций, наряду с оценкой давления в яремной вене и наблюдением за возможным отеком и постуральной гипотензией, может помочь выявить нарушения баланса жидкости и электролитов у пациентов.Важными инструментами являются общенациональный рейтинг раннего предупреждения (NEWS), а также графики баланса жидкости и веса. Дополнительные тесты, такие как общий анализ крови, содержание мочевины и электролитов, могут подтвердить необходимость внутривенной инфузионной терапии (NICE, 2017).

«5R» жидкостной реанимации

Реанимация

Для определения потребности в жидкости у пациентов с острым заболеванием необходима точная оценка, которая должна включать подход ABCDE — дыхательные пути, дыхание, кровообращение, инвалидность, экспозиция (Frost, 2015).Также важно выяснить причину любой потенциальной потери жидкости. Выявление и лечение этой причины, наряду с проведением инфузионной терапии, необходимы для исключения рефрактерной потери жидкости. Если не принять меры, эта постоянная потеря циркулирующего объема может привести к:

  • Необходимость дальнейшей инфузионной реанимации;
  • Повышенные объемы потребности в жидкости;
  • В тяжелых случаях — изнурительная болезнь или смерть.

NICE (2017) рекомендует болюс из 500 мл кристаллоидного раствора (с содержанием натрия в диапазоне 130–154 ммоль / л) в течение менее 15 минут пациентам, которым требуется жидкостная реанимация; этого следует избегать тем, у кого есть какие-либо признаки отека легких в результате сердечной недостаточности (Frost, 2015).Эта первоначальная инфузионная терапия должна сопровождаться повторной оценкой. Если требуется дальнейшая жидкостная реанимация, следует ввести жидкие болюсы объемом 250-500 мл. Пациентам, которым требуется постоянный болюс до 2 л, потребуется дополнительное медицинское обследование.

Текущее обслуживание

Жидкости для регулярного обслуживания необходимы пациентам, которые постоянно подвергаются риску потери жидкости. Причинами этого могут быть недостаточное потребление жидкости, недавняя операция, дисфункция кишечника и другие сопутствующие заболевания. Клиническое обследование, исследования, мониторинг жизненно важных функций (включая измерение баланса жидкости и веса) — все это может помочь определить потребность пациента в обычных поддерживающих жидкостях.

Замена

Постоянная оценка баланса жидкости пациента имеет первостепенное значение. При оценке следует сосредоточить внимание на:

  • Обеспечение адекватной гидратации;
  • Обеспечение электролитного баланса;
  • Проверка возможной перегрузки жидкостью.

При обеспечении нормальных параметров электролита особенно важно учитывать уровни калия. Изменения калия — гипокалиемия или гиперкалиемия — могут влиять на работу сердца пациентов, вызывая аритмии, сердечную недостаточность и / или остановку сердца.Если есть подозрение на продолжающуюся потерю жидкости, это следует проверить и проконтролировать потери.

Распределение

Перераспределение жидкости может произойти при критическом заболевании. Жидкость теряется из объема кровообращения и перемещается в ткани; это называется «третьей потерей пространства» (Frost, 2015). Это может наблюдаться у пациентов с сердечной недостаточностью, почечной недостаточностью или сепсисом, а также может присутствовать отек. Для эффективного ведения этих пациентов необходимы усиленный мониторинг, дальнейшая оценка и исследования.В некоторых случаях может потребоваться вмешательство специалиста, такое как мониторинг центрального венозного давления, функциональные тесты почек или лечение зависимости.

Переоценка

Регулярная переоценка потребностей пациентов в инфузионной терапии имеет важное значение. Тем, кому требуется постоянная инфузионная терапия в течение трех или более дней, следует рассмотреть энтеральные пути введения (NICE, 2017). Энтеральные пути уменьшают потребность в внутривенном доступе и тем самым снижают риски продолжающейся внутривенной терапии, например, катетерных инфекций.

Типы жидкостей

Кристаллоиды

Кристаллоидные растворы — это изотонические расширители объема плазмы, содержащие электролиты. Они могут увеличить объем кровообращения без изменения химического баланса в сосудистых пространствах. Это связано с их изотоническими свойствами, то есть их компоненты близки к компонентам крови, циркулирующей в организме. Кристаллоидные растворы в основном используются для увеличения внутрисосудистого объема при его уменьшении. Это уменьшение может быть вызвано кровотечением, обезвоживанием или потерей жидкости во время операции.

Наиболее часто используемой кристаллоидной жидкостью является 0,9% хлорид натрия, более известный как физиологический раствор 0,9%. Другие кристаллоидные растворы представляют собой сложные растворы лактата натрия (раствор лактата Рингера, раствор Гартмана) и растворы глюкозы (см. «Препараты, содержащие глюкозу» ниже). Некоторые кристаллоидные препараты, содержащие добавки, такие как калий или глюкоза, используются в определенных обстоятельствах, например, при гипокалиемии и гипогликемии (Joint Formulary Committee, 2017).

Кристаллоидные растворы, такие как 0,9% хлорид натрия, лактат Рингера и растворы Хартмана, необходимо вводить в больших объемах, чем коллоидные растворы. Поскольку две трети введенного объема переместится в ткани, только оставшаяся треть останется во внутрисосудистом пространстве (NICE, 2017), в результате чего уменьшенный циркулирующий объем будет нуждаться в дальнейшем введении жидкости. Этот увеличенный объем может вызвать нежелательные побочные эффекты, такие как отек (NICE, 2017).

Чрезмерное количество введенного хлорида натрия 0.9% могут вызывать гиперхлоремический ацидоз из-за высокого содержания хлоридов, что приводит к нарушению функции почек, что приводит к снижению скорости клубочковой фильтрации (NICE, 2017; Clarke and Malecki-Ketchell, 2016; Myburgh and Mythen, 2013). Чтобы снизить этот риск, можно использовать сложные растворы лактата натрия (лактат Рингера / растворы Хартмана) (Joint Formulary Committee, 2017; NICE, 2017).

Кристаллоидные препараты, содержащие глюкозу

Физиологический раствор с добавлением 5% глюкозы часто используется в качестве поддерживающей жидкости.Основная функция физиологического раствора — восполнение потерянной воды, так как он распределяет жидкость по всему телу, тем самым увеличивая общий объем воды в организме, но не восстанавливает внутрисосудистый объем. Потеря воды без потери электролитов случается редко, но может наблюдаться у пациентов с несахарным диабетом и гиперкальциемией. Дополнительная глюкоза действует как источник энергии для пациентов, которые не могут принимать пищу и жидкости орально (Joint Formulary Committee, 2017).

Гипонатриемия — это побочный эффект чрезмерного употребления 5% глюкозы.Этому противодействуют смешанные растворы, такие как 0,18% или 0,45% хлорида натрия в 4% глюкозе или физиологический раствор и 5% глюкоза (Frost, 2015).

Коллоиды

Коллоиды — это гелеобразные растворы, которые поддерживают высокое осмотическое давление в крови. Частицы в коллоидах слишком велики, чтобы проходить через полупроницаемые мембраны, такие как капиллярные мембраны, поэтому коллоиды остаются во внутрисосудистых пространствах дольше, чем кристаллоиды. Примерами коллоидов являются альбумин, декстран, гидроксиэтилкрахмал (или гетакрахмал), гемакцел и гелофузин.

Следует соблюдать осторожность при введении гетакрахмала: усугубляемый гемодилютивным эффектом введения жидкости, он может отрицательно повлиять на количество тромбоцитов, что может иметь временное отрицательное влияние на время свертывания и коагуляцию (Marx and Schuerholz, 2010). Гипертония и тахикардия, сердечная недостаточность, отек легких и периферические отеки — все это потенциальные побочные эффекты чрезмерного приема альбумина, декстрана или гетастарха (Frost, 2015; Marx and Schuerholz, 2010).

Какую жидкость вводить?

Кристаллоиды и коллоиды — это расширители объема плазмы, используемые для увеличения обедненного циркулирующего объема. На протяжении многих лет их использовали по отдельности или вместе для лечения гемодинамической нестабильности. Оба они подходят для жидкостной реанимации, гиповолемии, травм, сепсиса и ожогов, а также в до-, после- и периоперационном периоде. Иногда их используют вместе (Frost, 2015).

Коллоиды

несут повышенный риск анафилаксии, более дорогие (Frost, 2015) и сопряжены с дополнительными осложнениями для пациентов-вегетарианцев или веганов, поскольку некоторые препараты содержат желатин (Joint Formulary Committee, 2017).Однако коллоидные растворы с меньшей вероятностью вызывают отек, чем кристаллоидные растворы. Кристаллоиды менее дороги, несут небольшой риск анафилаксии или не имеют его вообще и не представляют проблем для пациентов-вегетарианцев или веганов. Однако доказательства каких-либо потенциально вредных эффектов кристаллоидов неубедительны. В таблице 1 приведены основные характеристики кристаллоидных и коллоидных растворов.

О чем говорится в литературе

Вопрос о том, какой расширитель объема плазмы использовать, долгое время оставался спорным, в результате чего было проведено несколько исследований и систематических обзоров.В последние годы были проведены многочисленные исследования в различных клинических ситуациях для сравнения кристаллоидов и коллоидов и изучения их преимуществ и недостатков (Skytte Larsson et al, 2015; Jabaley and Dudaryk, 2014; Yates et al, 2014; Burdett et al, 2012).

Jabaley and Dudaryk (2014) опубликовали исследование, в котором сравнивали эффекты кристаллоидов и коллоидов у пациентов с травмами, которым требовалась жидкостная реанимация; поскольку кровотечение является второй по частоте причиной смерти от травм, крайне важна потребность в гемодинамической стабильности и поддержании перфузии тканей и органов.У исследования были ограничения, в том числе небольшой размер выборки, предвзятость в финансировании и отчетности, и результаты были неубедительными.

Yates et al (2014) изучали послеоперационных пациентов, которым проводилась целенаправленная инфузионная терапия. Их исследование показало, что коллоиды не имеют преимуществ перед кристаллоидами у пациентов, перенесших колоректальную операцию, и подтвердило, что использование кристаллоидов было столь же эффективным.

Skytte Larsson et al (2015) сравнили влияние коллоидов и кристаллоидов на почечную перфузию, фильтрацию и оксигенацию после кардиохирургических операций.Поддержание доставки кислорода и почечной перфузии особенно важно в послеоперационном периоде, чтобы исключить риск острого повреждения почек. Skytte Larsson и др. Пришли к выводу, что нет разницы в эффективности коллоидных и кристаллоидных растворов в обеспечении адекватной перфузии кислорода в почки.

Smorenberg и Groeneveld (2015) изучали влияние инфузионной терапии у 42 пациентов с сепсисом и без сепсиса, у которых была диагностирована гиповолемия. В их исследовании сравнивали диурез у тех, кто получал кристаллоидные и коллоидные растворы, и определили, что пациенты, получавшие кристаллоиды, имели больший выход мочи, чем те, кто получал коллоиды.

Perel et al (2013) выполнили Кокрановский систематический обзор 78 рандомизированных контролируемых исследований, в которых сравнивали коллоиды и кристаллоиды как средства увеличения объема плазмы у пациентов, находящихся в критическом состоянии. Они пришли к выводу, что коллоиды не оказались более эффективными, чем кристаллоиды, в снижении риска смерти у пациентов с травмами или ожогами, а также у пациентов в послеоперационном периоде.

Orbegozo Cortés et al (2014) опубликовали структурированный обзор кристаллоидных растворов. Он включал 28 исследований, в которых изучали физиологические эффекты кристаллоидных растворов в нескольких различных клинических ситуациях.В обзоре сделан вывод о том, что растворы кристаллоидов могут отрицательно влиять на баланс электролитов, коагуляцию, функцию печени и почек. Было обнаружено, что физиологический раствор увеличивает кровопотерю и необходимость переливания крови, а лактатный раствор Рингера повышает уровень лактата в сыворотке. Однако в целом исследования не дали окончательных результатов относительно того, повлияли ли изменения, вызванные кристаллоидными растворами, на заболеваемость и смертность пациентов. Отсутствие окончательных выводов было связано с тем, что 28 исследований были выполнены в различных клинических условиях.

Использование этих исследований проблематично, поскольку они проводились в различных клинических условиях с использованием различных методов исследования, с альтернативными гипотезами и, следовательно, также с потенциально разными результатами. Один размер не подходит всем, а это означает, что ответ может не быть одинаковым для всех клинических условий: коллоиды могут лучше подходить для одних клинических ситуаций, а кристаллоиды — для других.

Практическое применение

Для безопасного введения жидкостей для внутривенного вливания медсестры и акушерки должны убедиться, что:

  • Пациент получает жидкость, соответствующую его клиническим потребностям;
  • Пациент проходит адекватную оценку до, во время и после терапии IV;
  • Внутривенная терапия эффективна для пациента, и, если это не так, в качестве альтернативы рассматриваются оральные или энтеральные жидкости;
  • Заполнены и проверены графики баланса жидкости и веса;
  • Берутся, проверяются и анализируются регулярные пробы крови.

Руководители персонала, занимающегося внутривенным введением жидкостей, должны убедиться, что:

  • Персонал получает современное образование и обучение, в том числе по «5R» инфузионной терапии;
  • Персонал знает, что они дают пациентам и почему;
  • Флюидотерапия проводится в соответствии с оптимальным использованием ресурсов.

Медсестры и акушерки, вводящие жидкости внутривенно, должны знать о различиях между различными типами жидкости, а также о любых возможных осложнениях.Они также обязаны понимать эффекты, побочные эффекты, меры предосторожности и противопоказания (Совет медсестер и акушерок, 2015) каждого из них. Как и при приеме любого лекарства, пациенты, проходящие инфузионную терапию, должны находиться под тщательным наблюдением, чтобы избежать дисбаланса жидкости и электролитов. Это может означать их ежедневное взвешивание, поскольку это надежный метод мониторинга состояния жидкости (NICE, 2017).

Ключевые моменты

  • Потеря объема циркулирующей жидкости может привести к дисбалансу гомеостаза
  • Признание, оценка и мониторинг потребности пациентов в инфузионной терапии имеют решающее значение
  • «5R» внутривенного введения жидкости: реанимация, плановое обслуживание, замена, перераспределение и повторная оценка
  • Кристаллоиды и коллоиды, расширители объема плазмы, используются для увеличения истощенных циркулирующих объемов
  • Для введения жидкостей внутривенно медицинские работники должны понимать, что делают кристаллоиды и коллоиды и когда их использовать

  • После прочтения этой статьи проверьте свои знания с помощью самооценки Nursing Times.Если вы наберете 80% или больше, вы получите персонализированный сертификат, который вы можете загрузить и сохранить в своем NT Portfolio в качестве свидетельства CPD или повторной валидации.
  • Пройдите самооценку медсестер по этой статье
Burdett E et al. (2012) Периоперационное введение буферной жидкости по сравнению с небуферированным введением жидкости для хирургии у взрослых. Кокрановская база данных систематических обзоров ; 12: CD004089.

Кларк Д., Малецки-Кетчелл A (2016) Уход за остро больным взрослым: приоритеты в оценке и управлении .Лондон: Палгрейв.

Frost P (2015) Внутривенная инфузионная терапия у взрослых стационарных пациентов. Британский медицинский журнал ; 350: g7620.

Jabaley C, Dudaryk R (2014) Жидкая реанимация для пациентов с травмами: кристаллоиды против коллоидов. Текущие анестезиологические отчеты ; 4: 3, 216-224.

Объединенный формулярный комитет (2017) Британский национальный формулярный справочник 72 . Лондон: BMJ Group и Pharmaceutical Press.

Marx G, Schuerholz T (2010) Коагулопатия, индуцированная жидкостью: имеет ли значение тип жидкости? Critical Care ; 14: 1, 118.

Moini J (2016) Анатомия и физиология для медицинских работников . Берлингтон, Массачусетс: Джонс и Бартлетт Обучение.

Мур Т., Каннингем S (2017) Клинические навыки для сестринской практики . Абингдон: Рутледж.

Myburgh JA, Mythen MG (2013) Реанимационные жидкости. Медицинский журнал Новой Англии ; 369: 13, 1243.

Национальный институт здравоохранения и качества ухода (2017) Внутривенная инфузионная терапия у взрослых в больнице.

Совет медсестер и акушерок (2015) Стандарты управления лекарственными средствами.

Orbegozo Cortés D et al (2014) Изотонические кристаллоидные растворы: структурированный обзор литературы. Британский журнал анестезии ; 112: 6, 968-981.

Peate I, Nair M (2016) Основы анатомии и физиологии для студентов сестринского дела и здравоохранения . Чичестер: Уайли Блэквелл.

Perel P et al. (2013) Коллоиды по сравнению с кристаллоидами для жидкостной реанимации у тяжелобольных пациентов.Кокрановская база данных систематических обзоров; 2: CD000567.

Pryke S (2004) Преимущества и недостатки коллоидных и кристаллоидных жидкостей. Время ухода ; 100: 10, 32-33.

Skytte Larsson J et al. (2015) Влияние резкого увеличения объема плазмы на почечную перфузию, фильтрацию и оксигенацию после кардиохирургии: рандомизированное исследование кристаллоидов и коллоидов. Британский журнал анестезии ; 115: 5, 736-742.

Smorenberg A, Groeneveld AB (2015) Диуретический ответ на нагрузку коллоидной и кристаллоидной жидкостью у тяжелобольных пациентов. Журнал нефрологии ; 28: 1, 89-95.

Yates DR et al. (2014) Кристаллоид или коллоид для целенаправленной инфузионной терапии в колоректальной хирургии. Британский журнал анестезии ; 112: 2, 281-289.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

11,5 Коллоиды — химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Описать состав и свойства коллоидных дисперсий
  • Перечислите и объясните несколько технологических применений коллоидов

В детстве вы могли делать суспензии, такие как смеси грязи и воды, муки и воды, или суспензии твердых пигментов в воде, известные как темпера.Эти суспензии представляют собой гетерогенные смеси, состоящие из относительно крупных частиц, которые видны (или которые можно увидеть в увеличительное стекло). Они мутные, а взвешенные частицы оседают после смешивания. С другой стороны, когда мы делаем раствор, мы готовим гомогенную смесь, в которой не происходит осаждения и в которой растворенные частицы представляют собой молекулы или ионы. Растворы ведут себя совершенно иначе, чем суспензии. Раствор может быть окрашен, но он прозрачен, молекулы или ионы невидимы, и они не оседают при стоянии.Группа смесей под названием коллоидов (или коллоидных дисперсий ) проявляет свойства, промежуточные между свойствами суспензий и растворов (рис. 1). Частицы в коллоиде больше, чем большинство простых молекул; однако коллоидные частицы настолько малы, что не оседают при стоянии.

Рис. 1. (a) Раствор представляет собой однородную смесь, которая кажется прозрачной, как, например, соленая вода в этом аквариуме. (б) В коллоиде, таком как молоко, частицы намного крупнее, но остаются диспергированными и не оседают.(c) Суспензия, такая как ил, представляет собой гетерогенную смесь взвешенных частиц, которая кажется мутной и в которой частицы могут оседать. (предоставьте фото: модификация работы Адама Вимсатта; кредит b фото: модификация работы Мелиссы Визе; кредит c фото: модификация работы Питера Берджесса)

Частицы в коллоиде достаточно велики, чтобы рассеивать свет, явление, называемое эффект Тиндаля . Это может сделать коллоидные смеси мутными или непрозрачными, как, например, луч прожектора, показанный на рисунке 2.Облака — это коллоидные смеси. Они состоят из капель воды, которые намного больше, чем молекулы, но достаточно малы, чтобы не оседать.

Рис. 2. Пути лучей прожекторов становятся видимыми, когда свет рассеивается частицами коллоидного размера в воздухе (туман, дым и т. Д.). (кредит: «Bahman» / Wikimedia Commons)

Термин «коллоид» — от греческих слов kolla , означающих «клей» и eidos , что означает «подобное», — впервые был использован Томасом Грэмом в 1861 году для классификации смеси, такие как крахмал в воде и желатин.Многие коллоидные частицы представляют собой агрегаты из сотен или тысяч молекул, но другие (например, белки и молекулы полимеров) состоят из одной чрезвычайно большой молекулы. Молекулы белков и синтетических полимеров, образующие коллоиды, могут иметь молекулярные массы в диапазоне от нескольких тысяч до многих миллионов атомных единиц массы.

Аналогично идентификации компонентов раствора как «растворенное вещество» и «растворитель», компоненты коллоида также классифицируются в соответствии с их относительными количествами.Компонент в виде частиц, обычно присутствующий в относительно небольшом количестве, называется дисперсной фазой , а вещество или раствор, в котором диспергированы частицы, называют дисперсионной средой . Коллоиды могут включать практически любую комбинацию физических состояний (газ в жидкости, жидкость в твердом состоянии, твердое тело в газе и т. Д.), Как показано на примерах коллоидных систем, приведенных в таблице 4.

Дисперсная фаза Средняя дисперсия Общие примеры Имя
цельный газ дым, пыль
цельный жидкость крахмал в воде, некоторые чернила, краски, молоко магнезиальное соль
цельный цельный некоторые цветные камни, некоторые сплавы
жидкость газ облака, туманы, туманы, брызги аэрозоль
жидкость жидкость молоко, майонез, масло сливочное эмульсия
жидкость цельный желе, гели, жемчуг, опал (H 2 O в SiO 2 ) гель
газ жидкость пены, сливки, взбитые яичные белки пена
газ цельный пемза, плавающее мыло
Таблица 4. Примеры коллоидных систем

Мы можем приготовить коллоидную систему, производя частицы коллоидных размеров и распределяя эти частицы в дисперсионной среде. Частицы коллоидного размера образуются двумя способами:

  1. Методы диспергирования: то есть путем разрушения более крупных частиц. Например, красящие пигменты получают путем диспергирования крупных частиц путем измельчения в специальных мельницах.
  2. Методы конденсации: то есть рост из более мелких единиц, таких как молекулы или ионы.Например, облака образуются, когда молекулы воды конденсируются и образуют очень маленькие капли.

Некоторые твердые вещества при контакте с водой самопроизвольно диспергируются и образуют коллоидные системы. Таким образом ведут себя желатин, клей, крахмал и сухое обезвоженное молоко. Частицы уже имеют коллоидный размер; вода их просто разгоняет. Частицы сухого молока коллоидного размера получают путем обезвоживания молока спреем. Некоторые распылители производят коллоидные дисперсии жидкости в воздухе.

Мы можем приготовить эмульсию путем встряхивания или смешивания двух несмешивающихся жидкостей. Это разбивает одну жидкость на капли коллоидного размера, которые затем рассеиваются в другой жидкости. Разливы нефти в океане может быть трудно очистить отчасти потому, что воздействие волн может привести к образованию эмульсии из нефти и воды. Однако во многих эмульсиях дисперсная фаза имеет тенденцию коалесцировать, образовывать большие капли и разделяться. Поэтому эмульсии обычно стабилизируются эмульгатором , веществом, которое ингибирует слипание диспергированной жидкости.Например, немного мыла стабилизирует эмульсию керосина в воде. Молоко представляет собой эмульсию молочного жира в воде с протеиновым казеином в качестве эмульгатора. Майонез представляет собой эмульсию масла в уксусе с компонентами яичного желтка в качестве эмульгаторов.

Методы конденсации образуют коллоидные частицы путем агрегации молекул или ионов. Если частицы вырастают за пределы диапазона коллоидных размеров, образуются капли или осадки, и коллоидная система не образуется. Облака образуются, когда молекулы воды объединяются и образуют частицы размером с коллоид.{-} \; {\ longrightarrow} \; \ text {Au} [/ latex]

Некоторые золи золота, полученные в 1857 г., все еще не повреждены (частицы не слиплись и не осели), что свидетельствует о долговременной стабильности многих коллоидов.

Первопроходцы создали мыло путем кипячения жиров с сильно щелочным раствором, полученным путем выщелачивания карбоната калия, K 2 CO 3 , из древесной золы горячей водой. Животные жиры содержат сложные полиэфиры жирных кислот (длинноцепочечные карбоновые кислоты). Когда животные жиры обрабатываются основанием, таким как карбонат калия или гидроксид натрия, образуются глицерин и соли жирных кислот, таких как пальмитиновая, олеиновая и стеариновая кислоты.{\; \; -} [/ latex] (Рисунок 4). Мыло образуют нерастворимые соединения кальция и магния в жесткой воде; моющие средства образуют водорастворимые продукты — несомненное преимущество моющих средств.

Рис. 4. Моющие средства содержат неполярный углеводородный конец (синий) и ионный конец (красный). Ионный конец может быть сульфатом или сульфонатом. Длина углеводородного конца может варьироваться от моющего средства к моющему средству.

Очищающее действие мыла и моющих средств можно объяснить с точки зрения структуры участвующих молекул.Углеводородный (неполярный) конец молекулы мыла или моющего средства растворяется в неполярных веществах, таких как масло, жир или частицы грязи, или притягивается к ним. Ионный конец притягивается водой (полярной), как показано на рисунке 5. В результате молекулы мыла или детергента ориентируются на границе раздела между частицами грязи и водой, так что они действуют как своего рода мост между двумя различными типами материя, неполярная и полярная. Такие молекулы называются амфифильными , поскольку они имеют как гидрофобную («водобоязненную») часть, так и гидрофильную («водоотталкивающую») часть.Как следствие, частицы грязи становятся взвешенными в виде коллоидных частиц и легко вымываются.

Рис. 5. На этом схематическом разрезе эмульгированной капли масла в воде показано, как мыло или моющее средство действуют как эмульгатор.

Разлив нефти Deepwater Horizon

В результате прорыва нефтяной буровой установки Deepwater Horizon 20 апреля 2010 года в Мексиканском заливе недалеко от Миссисипи начался крупнейший морской разлив нефти в истории нефти. В течение 87 дней после выброса, по оценкам, 4.9 миллионов баррелей (210 миллионов галлонов) нефти вытекло из прорвавшейся скважины на 5000 футов ниже поверхности воды. 19 сентября 2010 г. скважина была окончательно объявлена ​​опломбированной.

Сырая нефть не смешивается с водой и имеет меньшую плотность, чем вода, поэтому разлитая нефть поднялась на поверхность воды. Плавучие боны, скиммеры и контролируемые ожоги использовались для удаления нефти с поверхности воды в попытке защитить пляжи и водно-болотные угодья вдоль побережья Персидского залива. В дополнение к удалению нефти, были также предприняты попытки уменьшить ее воздействие на окружающую среду, сделав ее «растворимой» (в широком смысле этого слова) и, таким образом, позволив разбавить ее до, надеюсь, менее вредного уровня огромным объемом океана. воды.В этом подходе использовалось 1,84 миллиона галлонов диспергатора нефти Corexit 9527, большая часть которого была закачана под воду в месте утечки, а небольшие количества были распылены на поверхность разлива. Corexit 9527 содержит 2-бутоксиэтанол (C 6 H 14 O 2 ), амфифильную молекулу, полярные и неполярные концы которой используются для эмульгирования масла в маленькие капли, увеличивая площадь поверхности масла и делая его более доступным. морским бактериям для пищеварения (рис. 6).Хотя этот подход позволяет избежать многих непосредственных опасностей, которые нефть в больших объемах представляет для морских и прибрежных экосистем, он вводит возможность долгосрочных последствий в результате попадания сложных и потенциально токсичных компонентов нефти в пищевую цепь океана. Ряд организаций участвуют в мониторинге расширенного воздействия этого разлива нефти, в том числе Национальное управление океанических и атмосферных исследований (посетите этот веб-сайт для получения дополнительной информации).

Рисунок 6. (a) На этом спутниковом снимке НАСА показано нефтяное пятно от разлива Deepwater Horizon. (b) Самолет ВВС США распыляет диспергатор корексит. (c) Показана молекулярная структура 2-бутоксиэтанола. (кредит А: модификация работы «НАСА, FT2, demis.nl» / Wikimedia Commons; кредит б: модификация работы «Группы быстрого реагирования НАСА / MODIS» / Wikimedia Commons)

Дисперсные коллоидные частицы часто имеют электрический заряд. Коллоидная частица гидроксида железа (III), например, не содержит достаточного количества гидроксид-ионов, чтобы точно компенсировать положительные заряды на ионах железа (III).Таким образом, каждая отдельная коллоидная частица несет положительный заряд, а коллоидная дисперсия состоит из заряженных коллоидных частиц и некоторых свободных гидроксид-ионов, которые поддерживают электрическую нейтральность дисперсии. Большинство коллоидов гидроксидов металлов имеют положительный заряд, тогда как большинство металлов и сульфидов металлов образуют отрицательно заряженные дисперсии. Все коллоидные частицы в любой системе имеют заряды одного знака. Это помогает им оставаться рассредоточенными, поскольку частицы, содержащие одинаковые заряды, отталкиваются друг от друга.

Мы можем воспользоваться преимуществом заряда коллоидных частиц, чтобы удалить их из множества смесей. Если мы поместим коллоидную дисперсию в контейнер с заряженными электродами, положительно заряженные частицы, такие как частицы гидроксида железа (III), переместятся к отрицательному электроду. Здесь коллоидные частицы теряют свой заряд и коагулируют в виде осадка.

Частицы углерода и пыли в дыме часто коллоидно диспергированы и электрически заряжены. Фредерик Коттрелл, американский химик, разработал способ удаления этих частиц.

Фредерик Гарднер Коттрелл

Рис. 7. (a) Фредерик Коттрелл разработал (b) электрофильтр, устройство, предназначенное для ограничения загрязнения воздуха путем удаления из него коллоидных частиц. (кредит b: модификация работы SpLot / Wikimedia Commons)

Фредерик Коттрелл родился в Окленде, Калифорния, в 1877 году, поглощал учебники, как если бы они были романами, и окончил среднюю школу в возрасте 16 лет. Калифорнийский университет (UC), Беркли, получил степень бакалавра за три года.Он сэкономил деньги из своей годовой зарплаты 1200 долларов в качестве учителя химии в Оклендской средней школе, чтобы профинансировать учебу по химии в Берлине у лауреата Нобелевской премии Якоба Хенрикуса Вант Хоффа и в Лейпциге у Вильгельма Оствальда, еще одного лауреата Нобелевской премии. Получив докторскую степень по физической химии, он вернулся в Соединенные Штаты, чтобы преподавать в Калифорнийском университете в Беркли. Он также консультировал компанию DuPont, где он разработал электрофильтр — устройство, предназначенное для ограничения загрязнения воздуха путем удаления из него коллоидных частиц.Коттрелл использовал выручку от своего изобретения для финансирования некоммерческой исследовательской корпорации для финансирования научных исследований.

Заряженные частицы притягиваются к сильно заряженным электродам, где они нейтрализуются и осаждаются в виде пыли (Рисунок 8). Это один из важных методов, используемых для очистки от дыма в различных производственных процессах. Этот процесс также важен для извлечения ценных продуктов из дыма и дымовой пыли плавильных печей, печей и обжиговых печей. Существуют также ионные воздушные фильтры, предназначенные для домашнего использования для улучшения качества воздуха в помещении.

Рис. 8. В осадителе Коттрелла положительно и отрицательно заряженные частицы притягиваются к сильно заряженным электродам, где они нейтрализуются и осаждаются в виде пыли.

Когда мы производим желатин, такой как Jell-O, мы производим коллоид (рис. 9). Желатин застывает при охлаждении, потому что горячая водная смесь желатина коагулирует при охлаждении, и вся масса, включая жидкость, превращается в чрезвычайно вязкое тело, известное как гель , , коллоид, в котором диспергирующая среда является твердой и диспергированной. фаза — жидкость.Похоже, что волокна диспергирующей среды образуют сложную трехмерную сеть, пустоты которой заполняются жидкой средой или разбавленным раствором диспергирующей среды. Поскольку образование геля сопровождается поглощением воды или другого растворителя, говорят, что гель гидратирован или сольватирован.

Рисунок 9. Желатиновые десерты — это коллоиды, в которых водный раствор подсластителей и ароматизаторов диспергирован в среде твердых белков. (кредитное фото: модификация работы Стивена Деполо)

Пектин, углевод из фруктовых соков, является гелеобразующим веществом, важным для приготовления желе.Силикагель, коллоидная дисперсия гидратированного диоксида кремния, образуется при добавлении разбавленной соляной кислоты к разбавленному раствору силиката натрия. Canned Heat — это гель, полученный путем смешивания спирта и насыщенного водного раствора ацетата кальция.

Коллоиды — это смеси, в которых одно или несколько веществ диспергированы в виде относительно крупных твердых частиц или жидких капель в твердой, жидкой или газообразной среде. Частицы коллоида остаются диспергированными и не оседают под действием силы тяжести, и они часто имеют электрический заряд.Коллоиды широко распространены в природе и используются во многих технологических приложениях.

Химия: упражнения в конце главы

  1. Определите дисперсную фазу и дисперсионную среду в каждой из следующих коллоидных систем: дисперсия крахмала, дым, туман, жемчуг, взбитые сливки, плавающее мыло, желе, молоко и рубин.
  2. Различают методы диспергирования и методы конденсации для приготовления коллоидных систем.
  3. Чем коллоиды отличаются от растворов по дисперсному размеру частиц и однородности?
  4. Объясните очищающее действие мыла.
  5. Как можно продемонстрировать, что коллоидные частицы электрически заряжены?

Глоссарий

амфифильный
молекул, обладающих как гидрофобной (неполярной), так и гидрофильной (полярной) частями
коллоид
(также коллоидная дисперсия) смесь, в которой относительно крупные твердые или жидкие частицы равномерно диспергированы в газе, жидкости или твердом теле
дисперсионная среда
твердое вещество, жидкость или газ, в котором диспергированы коллоидные частицы
дисперсная фаза
вещество, присутствующее в виде относительно крупных твердых или жидких частиц в коллоиде
эмульгатор
амфифильное вещество, используемое для стабилизации частиц некоторых эмульсий
эмульсия
коллоид, образованный из несмешивающихся жидкостей
гель
Коллоидная дисперсия жидкости в твердом теле
Эффект Тиндаля
Рассеяние видимого света коллоидной дисперсией

Решения

Ответы на упражнения в конце главы по химии

1.

Коллоидная система Дисперсная фаза Средняя дисперсия
крахмальная дисперсия крахмал вода
дым твердые частицы воздух
туман вода воздух
жемчуг вода карбонат кальция (CaCO 3 )
взбитые сливки воздух крем
плавающее мыло воздух мыло
желе фруктовый сок пектиновый гель
молоко жир вода
рубин оксид хрома (III) (Cr 2 O 3 ) оксид алюминия (Al 2 O 3 )
Таблица 5.

3. Коллоидные дисперсии состоят из частиц, которые намного больше, чем растворенные вещества в типичных растворах. Коллоидные частицы — это либо очень большие молекулы, либо агрегаты более мелких частиц, которые обычно достаточно велики, чтобы рассеивать свет. Коллоиды гомогенны в макроскопическом (визуальном) масштабе, а растворы гомогенны в микроскопическом (молекулярном) масштабе.

5. Если их поместить в электролитическую ячейку, диспергированные частицы будут двигаться к электроду, несущему заряд, противоположный их собственному заряду.На этом электроде заряженные частицы нейтрализуются и коагулируют в виде осадка.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *