Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов (диффузия, броуновское движение, осмос)

Молекулярно-кинетическискими называются с-ва, обусловленные хаотическим тепловым движением частиц.

Кол. р-ры частный случай истинных р-ров. Д. фаза – растворенное в-во, д. среда – растворитель.

Броуновское движение беспорядочное движение микроскопических видимых, взвешенных в жидкости или газе частиц твердого вещества, вызываемое тепловым движением частиц жидкости или газа. Броуновское движение никогда не прекращается.

Интенсивность броуновского движения зависит от р-ров частиц, температуры и вязкости жидкости.

с повышение температуры скорость движение увеличивается, с увеличением вязкости - уменьшается.

Присуще частицам с размером не превышающих 10^-6м. При размерах 4-5 мкм частицы только колеблятся, меньше 4 мкм приобретают беспорядочно-поступательное движение, а при коллоидных – интенсивное зигзагообразное поступательное движение. коллоидная частица, изменяет свое направление примерно 10¹⁴ раз в 1с.

Частицы дисперсной фазы испытывают в единицу времени огромное число ударов со стороны молекул дисперсионной среды, находящихся в тепловом движении. в следствии чего частицы получают постоянно меняющийся импульс движения.

Диффузия коллоидных р-ров, как и истинных, описывается законом Фика, согласно которому

скорость диффузии прямо пропорциональна площади поверхности,

через которую проходит в-во, и градиенту его к-ции:

 

 

коэффициент диффузии сферических частиц прямо пропорционален абсолютной температуре и обратно пропорционален радиусу частицы и вязкости среды:

 

 

Уравнение позволяет объяснить малую скорость фиффузии коллоидных частиц. размеры коллоидных частиц приблизительно в 100 раз больше р-ров атомов, молекул и ионов НМВ. эксперементально определив коэффициент диффузии, с помощью уравнения можно вычислить р-ры диффундирующих частиц.

Осмотическое давление подчиняется з-ну Вант- Гоффа:

 

 

осматическое давление кол р-ра пропорционально числу частиц дисперсной фазы в единице объема и абсолютной температуре.

Из-за большого р-ра частиц и малых значений частичной концентрации осмотическое давление кол. р-ров в тысячу раз приблизительно ниже, чем у истинного р-ра такой же массовой доли.

Принимая, что коллоидная частица имеет шаровидную форму с радиусом r и считая, что плотность д. фазы равна р получают:

 

Можно получить:

 

 

осматическое давление к. р-ра при прочих равных условиях обратно пропорционально кубу рудиуса к. частицы. зависимость эта позволяет объяснить, почему в отличии от истинных р-ров осм давление многих золей во времени падает. Это происходит в тех случаях, когда в р-те агрегации кол. частиц их размер возрастает, а частичная конц уменьшается. Кроме того ускоряется оседание частиц.

 

5. Оптические свойства коллоидных растворов. Уравнение Рэлля.

в зависимости от соотношения диаметра 2r частиц д. фазы и длиной волны, проходящей через дисперсную систему, оптические с-ва системы меняются.

если 2r >>>Л, то происходит гл образом отражение, преломление и поглощение света,. В следствии этого грубдисп системы обнаруживают мутность как в проходящем свете, так и в освещении сбоку

Для кол – дисп систем, 2r = Л падающего света. В этом случае преобладает дифракционное рассеяние света, когда каждая коллоидная частица становиться дополнительным источником света. визуально наблюдают опалесценцию. это явление заключается в том, что окраска кол. р-ров в рассеянном свете (при рассмотрении сбоку) и в проходящем свете не одинакова

при рассмотрении сбоку хорошо виден опалесцирующий конус Фарадея-Тиндаля.

Инненсивность светорассеяния зависит от целого ряда факторов и количественно выражается у-нием Рэлеем:

 

интенсивность рассеянного света прямо пропорциональна интенсивности падающего света, частичной концентрации золя и шестей степени радиуса к. частицы и обратно пропорциональна четвертой степени длины падающей волны.

 

 

6. Методы изучения состава биополимеров. Электрофорез и электроосмос. Уравнение Гельмгольца-Смолуховского. Применение электрофоретических методов в медицине.

Электроосмос – перемещение частиц д фазы относительно неподвижной д. среды под д-вием внешнего эл. поля.

скорость движения частиц д. фазы в эл. поле рассчитывают по у0нию Гельмгольца – Смолуховского:

 

 

Положительно заряженные гранулы под д-вием эл. поля перемещаются к катоду, а отрицат противоионы диф слоя – к аноду. Качественно электрофорез равен электролизу. Различие количественное: под д-вием эл. поля в первом случае движутся частицы, а во втором – ионы, и на электродах выделяются сущ различные массы в-ва.

С помощью электрофореза можно определить знак зарядачастиц д. фазы и числовое значение электрокинетического потенциала.

Электроосмос – перемещение д. среды относительно неподвижной д. ф. по д-вие внешнего эл поля.

Скорость перемещения д. среды пасчитывается по у-нию:

 

Под д-вием внешнего эл. поля положительно заряженные противоины диф слоя вместе с гидратной оболочкой перемещаются к ктоду. В р-те происходит перемещение слоя жидкости к аноду

С помощью элосмоса можно определить числовое значение электрокинетического потенциала и знак заряда частиц д. фазы.

Использование в медицине.

эфорез используют в клинических исследованиях для диагностики многих заболеваний, для разделения аминокислот, нк к-т, антибиотиков, ферментов, антител, форменных эл. крови, бактериальных клеток, для определения частоты белковых препаратов