Методические указания

Л.В. Власова

Коллоидная химия

Учебное пособие для студентов

медицинских ВУЗов

Киров 2009

ББК 24.5

УФК 541.1 + 541.18 (075.8)

Печатается по решению центрального методического совета (протокол № 7 от 21.05.2009г.)

Власова Л.В. Коллоидная химия. Учебное пособие.- Киров: Кировская государственная медицинская академия, 2009.- 100 с. рис 44 ; табл. 11; библиогр.: 6 назв; прил.: 1

Учебное пособие предназначено для студентов 1 курса лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов и ВСО медицинских вузов. Оно рассматривает свойства коллоидных систем, а также растворов высокомолекулярных соединений. В качестве приложения приводятся графические схемы, систематизирующие изложенный материал. В конце каждой главы приводятся тестовые вопросы для самопроверки.

Рецензенты:

П. И. Цапок. – заведующий кафедрой биологической химии Кировской государственной медицинской академии, доктор медицинских наук, профессор.

©Власова Л.В. 2009

©ГОУ ВПО Кировская ГМА Росздрава

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ПРЕДИСЛОВИЕ.. 4

Методические указания. 5

ВВЕДЕНИЕ. 7

Глава 1. ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ. АДСОРБЦИЯ. 8

1.1. Классификация дисперсных систем.. 8

1.2.Особые свойства поверхности раздела фаз. 10

1.3. Поверхностное натяжение. 10

1.4. Поверхностные явления. 11

1.5. Сорбция. Адсорбция. 11

1.6. Физическая и химическая адсорбция. 12

1.7. Изотерма адсорбции.. 13

1.8. Адсорбция из раствора на поверхности раздела «газ-жидкость» . 13

1.9. Адсорбция газа на твердой поверхности.. 17

1.10. Адсорбция из раствора на твердых адсорбентах ........... 20

1.10.1 Молекулярная адсорбция. 20

1.10.2. Ионная адсорбция. 22

1.10. 3. Избирательная ионная адсорбция. 23

1.10.4.Ионообменная адсорбция. 24

- 1.11. Хроматография. 25

Глава 2. КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ. 30

2.1. Характеристика коллоидных систем и условия их. 31

образования. 31

2.2. Способы получения. 31

2.3. Очистка коллоидных растворов. 33

2.4. Строение коллоидных частиц – мицелл. 34

2.5. Электрокинетические явления в золях – электрофорез и электроосмос. 36

2.6. Свойства коллоидных растворов. 37

2.7. Устойчивость золей. 39

2.8. Коагуляция золей. 40

Глава 3. ЛИОФИЛЬНЫЕ КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ. РАСТВОРЫ КОЛЛОИДНЫХ ПАВ. 45

3.1. Классификация коллоидных ПАВ.. 45

3.2. Механизм мицеллообразования и строение мицелл в растворах коллоидных ПАВ 46

3.3. Устойчивость растворов коллоидных ПАВ.. 48

3.4. Солюбилизация в растворах коллоидных ПАВ. 48

Глава 4. МИКРОГЕТЕРОГЕННЫЕ И ГРУБОДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ. 51

4.1. Эмульсии. 51

4.2. Пены.. 55

4.3. Аэрозоли. 57

4.4. Суспензии и порошки.. 58

Глава 5. РАСТВОРЫ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ. 62

5.1. Характеристика растворов ВМС.. 62

5.2. Изоэлектрическое состояние. 63

5.3. Набухание и растворение ВМС.. 65

5.4. Вязкость растворов ВМС.. 67

5.5. Осмотическое давление. 69

5.6. Эффект Доннана. Мембранное равновесие Доннана. 70

5.7. Нарушение устойчивости ВМС. 71

5.8. Структурообразование в растворах ВМС.. 72

Глава 6. ЭЛЕКТРОХИМИЯ. 78

6.1. Электрическая проводимость растворов электролитов. Кондуктометрия. 78

6.2. Потенциометрия. 82

Заключение. 86

Ответы к тестовым заданиям.. 88

Список литературы. 89

Приложение. 90

ПРЕДИСЛОВИЕ

Данное учебное пособие составлено в соответствии с программой по общей химии для медицинских ВУЗов. Материал разбит на 6 глав, в кото­рых рассматриваются такие разделы коллоидной химии, как адсорбция в дисперсных системах на подвижных и неподвижных поверхностях раздела фаз; коллоидные системы – лиофобные и лиофильные, их свойства и спо­собы получения; свойства микрогетерогенных систем и растворов высоко­молекулярных соединений. Введена также глава по электрохимии, включающая кондуктометрию и потенциометрию – методы, широко применяемые в медико-биологической практике. Т.е. рассматриваются те разделы химии, кото­рые наиболее трудны для понимания студентами первого курса и в то же время являются теоретической основой для усвоения медико-биологиче­ских и клинических дисциплин.

Для облегчения усвоения материала он систематизирован в виде гра­фологических схем, данных в приложении. Каждая глава завершается материалами для самоконтроля усвоения темы в виде тестовых заданий.

Таким образом, цель данного пособия – помочь студентам при их са­мостоятельной подготовке к занятиям и курсовому экзамену освоить, по­нять и полюбить этот интереснейший раздел химии, объясняющий меха­низмы многих явлений в живых организмах, происходящих на клеточном уровне.

Автор благодарит за помощь в оформлении пособия Н.Л. Зобнину, а также коллектив кафедры общей химии КГМА за полезные советы и заме­чания.

Методические указания.

Учебное пособие предназначено для студентов лечебного и педиатриче­ского факультетов медицинских ВУЗов, где коллоидная химия изучается как раздел дисциплины «Общая химия», причём изучается в конце этого курса

Цель учебного пособия – дать систематизированное изложение совре­менных данных по коллоидной химии в свете проблем медицины на уровне, необходимом для последующего освоения медико-биологических дисциплин.

Необходимыми для изучения коллоидной химии смежными дисципли­нами (базисные знания) являются общая и биоорганическая химия, физика. Согласно учебной программе на изучение коллоидной химии отводится: лекций 10 часов и лабораторно-практических занятий 20 часов. Около 30 % материала выносится на самостоятельное изучение: подготовка к лабо­раторно-практическим занятиям и экзамену; подготовка докладов и рефе­ратов к учебной конференции, решение ситуационных задач и контроль­ных тестов.

В результате изучения данного раздела дисциплины студенты должны знать:

- особенности энергетического состояния поверхностного слоя как при­чины адсорбции;

- закономерности адсорбции на подвижных и неподвижных поверхно­стях раздела фаз как теоретической основы явлений, протекающих на внутри и межклеточных мембранах в норме и при патологии;

- особые свойства коллоидных систем, растворов биополимеров и мик­рогетерогенных систем;

- виды и причины устойчивости этих систем и факторы, вызывающие её нарушение.

Студенты должны уметь:

- опираясь на теоретические положения оценивать протекание поверх­ностных явлений в живых организмах;

- составлять формулы коллоидных мицелл и прогнозировать их поведе­ние при электрофорезе и при действии электролитов;

- определять заряды α-аминокислот и белков при разных рН и их пове­дение при электрофорезе;

- решать ситуационные задачи.

ВВЕДЕНИЕ.

Наука «Коллоидная химия» возникла в середине XIX века. Слово «коллоидный» означает «клееподобный» (ни жидкий, ни твёрдый). В те времена полагали, что коллоиды - это особые вещества, отличающиеся от кристаллоидов. Они не проходят через полупроницаемые мембраны, не кристаллизуются. Однако последующие исследования показали, что коллоидные растворы отличаются от истинных всего лишь размерами частиц дисперсной фазы. Это уже не отдельные молекулы и ионы растворённого вещества, как в истинных растворах, а мицеллы, состоящие из сотен и тысяч молекул, атомов или ионов. Такие мельчайшие, невидимые даже в микроскоп зародыши кристаллов, уже имеют поверхность раздела с дисперсионной средой, то есть коллоидные растворы являются гетерогенными системами. Благодаря столь малым размерам частиц (10^-9-10^-7м) их суммарная поверхность раздела просто гигантская и вследствие этого коллоидные системы приобретают совершенно новые необыкновенные свойства, которые изучаются в данном курсе.

Некоторые свойства коллоидных растворов присущи растворам ВМС, поскольку размеры их макромолекул такие же, как у коллоидных мицелл. Поэтому свойства растворов ВМС также изучаются в курсе коллоидной химии.

В живых организмах коллоидными системами являются все биологические жидкости, цитоплазма клеток, хрящи, кожа и т. д. По образному выражению русского физико-химика И.И.Жукова «Человек- это ходячий коллоид». Поэтому врач обязан знать основные свойства таких систем и закономерности протекающих в них процессов.