Что способствует коагуляции?

- Изменение температуры, встряхивание или перемешивание, облучение – любое энергетическое воздействие на систему приведет к ускорению движения частиц и большей вероятности их столкновений.

- При добавлении электролитов происходит уменьшение заряда коллоидных частиц, потому что, противоположно заряженные ионы оказавшись в избытке, притягиваются к коллоидным частицам. Если заряд на частицах становиться равен нулю (изоэлектрическое состояние) частицы начинают слипаться.

Правила коагуляции электролитами:

1). Коагуляцию лиофобных золей могут вызвать любые электролиты.Но коагулирующим действием обладают ионы противоположные по знаку грануле коллоидной частицы.

2). Каждый электролит характеризуется коагулирующей способностью. Это величина обратная пороговой концентрации. Пороговой концентрацией (или порогом коагуляции) называют количество ммоль электролита, которое надо добавить к 1 л коллоидного раствора, чтобы вызвать его коагуляцию.

3). Коагулирующая способность ионов увеличивается с увеличением их заряда (правило Шульце- Гарди: порог коагуляции обратно пропорционален заряду иона в 6 степени) и уменьшается с увеличением радиуса гидратированного иона.

Al³⁺> Ca²⁺>K⁺

PO₄^3-> SO₄^2-> Cl^-

K⁺ > Na⁺> Li⁺

CNS^->I^-> Br^-> Cl^-

4). Коагулирующая способность многих органических веществ (алкалоиды, красители) больше чем у электролитов.

5)Высокой коагулирующей способностью обладает ионы Н⁺ и ОН^- .

6). Коагуляция многих лиофобных золей наступает раньше, чем достигается их изоэлектрическое состояние.

-потенциал при котором начинается явная коагуляция называется критическим потенциалом 30 мВ)

Коагуляция в биосистемах.Процесс свертывания крови – сложный ферментативный процесс. Коагуляционным этапом процесса свертывания крови является образование тромбина, который, действуя на фибриноген, вызывает образование нитей нерастворимого фибрина и образование сгустков. В крови действует не только система свертывания, но и система антисвертывающая, основой которой является гепарин. Часто при сильных кровотечениях или образовании тромбов проводят коагулограмму - совокупность анализов на содержание протромбина, фибриногена, толерантность к гепарину, время рекальцификации и т.д.

При консервировании крови, при обработке посуды предназначенной для анализов, при создании современных материалов для протезирования надо учитывать процессы коагуляции. Например, добавка цитрата натрия переводит кальций в осадок, и кровь, обработанная таким образом может храниться до 30 суток (на холоду). Посуду, предназначенную для анализа крови, обрабатывают специальными составами, чтобы их поверхность приобрела водоотталкивающие свойства. При контакте с такой поверхностью тромбоциты не активируются, и свертывания крови не происходит. Такими же свойствами должны обладать материалы, используемые для протезирования сосудов.

Существует теория ДЛФО (Дерягина – Ландау – Фервея – Овербека), сущность которой состоит в учете молекулярных сил притяжения и электростатических отталкивания при сближении двух одинаково заряженных частиц. Согласно этой теории силы притяжения начинают действовать только на расстояниях, сравнимых с радиусом частиц. Электростатическое отталкивание возникает при перекрывании их диффузионных слоев. Небольшой минимум энергии при больших расстояниях между частицами соответствует явлению тиксотропии (гель золь), объясняет способность некоторых простейших образовывать цепочки, не соприкасаясь между собой. Максимум (энергетический барьер) – характеризует область устойчивости КС. Если кинетической энергии частиц хватит, чтобы его преодолеть, значит, частицы объединятся. Если нет – частицы не смогут образовать агрегаты. Глубокая потенциальная яма – соответствует прочной связи частиц в агрегатах при малых расстояниях между ними. Теория ДЛФО позволила объяснить многие процессы в КС.

Коллоидная защита. Мы уже говорили, что растворы ВМС являются лиофильными, устойчивыми. Большую устойчивость растворов ВМС используют для стабилизации лиофобных золей. Стабилизация золей по отношению к электролитам путем добавления незначительного количества ВМС получила название коллоидной защиты.Такое действие ВМС обусловлено способностью молекул полимера адсорбироваться на поверхности коллоидных частиц и предохранять их от непосредственного соприкосновения между собой, а значит и от агрегации. Кроме того, защищенный золь приобретает свойства адсорбированного полимера (т.е. лиофильность), у частицы уменьшается поверхностное натяжение, система становится более устойчивой.

Защитное действие ВМС весьма специфично. Оно зависит и от природы защищаемого коллоидного раствора, и от природы ВМС, и от степени дисперсности коллоида и рН среды. Если для одних золей полисахариды являются стабилизаторами, то для других они не проявляют защитного действия. Аналогично – растворы белков. В общем случае защитное действие того или другого полимера определяется конкретно по отношению к изучаемой КС, и характеризуется его защитным числом. Защитное число– это количество мг сухого ВМС, которое надо добавить к 10 мл исследуемого золя, чтобы защитить его от коагуляции.

Большое значение имеет коллоидная защита для живых организмов. Защитным действием обладают различные белки, полисахариды, пектины. Они адсорбируются на коллоидных частицах карбонатов, фосфатов, липидов и т.д. переводя их в устойчивое состояние. Примером таких защищенных систем являются кровь, моча, молоко. Если выпарить 1 л мочи, собрать получившийся осадок и попытаться его растворить, то понадобиться 7-14 л воды. С возрастом или при патологии коллоидная защита нарушается, и образуются осадки малорастворимых веществ в почках, протоках печени, суставной жидкости и т.д. К заболеваниям такого типа относится и одну из стадий атеросклероза – атерокальциноз сосудов, отложение холестерина в желчных протоках, мочекаменная болезнь и т.д. Явления коллоидной защиты используют при изготовлении лекарств: колларгол, протаргол, лизоргинон (золи серебра, серы, ртути).

В некоторых случаях добавление малого количества ВМС может привести к осаждению коллоидных частиц. Это происходит, если огромная молекула биополимера адсорбируется своими концами на разных коллоидных частицах и общая масса частицы существенно увеличивается, она осаждается. Явление осаждения коллоидных частиц под действием неэлектролитов называетсяфлокуляцией. Она используется для очистки растворов от коллоидных частиц.

Процесс перехода осадка во взвешенное состояние под действием внешних факторов, называется пептизацией. Вещества, способствующие пептизации – пептизаторы (часто их называют просто стабилизаторами). Такими пептизаторами могут быть белки, полисахариды и даже мыла. Этот процесс обусловлен адсорбционными явлениями, в результате которых изменяется значение - потенциала. На явлении пептизации основано действие моющих средств.

6. Эмульсии –КС, в которых одна жидкость диспергирована в другой. Размеры капель жидкости обычно достаточно большие – 10^-6-10^-7. Конечно, жидкости д.б. нерастворимы или слабо растворимы друг в друге. Если одна из них вода (полярная жидкость), то другую обычно называют «масло» (неполярная), даже если это вовсе не масло. Эмульсии масла в воде называют прямыми (молоко), а эмульсии воды в масле – обратными (крем). Эти эмульсии сильно отличаются по электропроводности, способности к растворению веществ и т.д. Эмульсии получают методом физической конденсации, при добавлении ПАВ или механическом воздействии.

Классический пример образования эмульсии в результате изменения растворимости при повышении или понижении температуры: фенол- вода. При критической температуре 65,9^о жидкости смешиваются неограниченно, поверхностное натяжение равно 0. При температуре немного ниже критической самопроизвольно образуется эмульсия, слабое стремление к слиянию частиц уравновешивается энтропийным фактором (стремлением к увеличению беспорядка). При понижении температуры начинает преобладать стремление понизить энергию системы за счет уменьшения площади поверхности раздела. При этом может образоваться две жидких фазы: фенол и вода.

Существенное понижение поверхностного натяжения и самопроизвольное образование эмульсии можно добиться и путем добавления к коллоидным системам ПАВов, которые в этом случае называют эмульгаторами.

Такой процесс может происходить и в организме. Система таурохолат (желчная соль) – моноглицерид олеиновой кислоты при рН 6.0-8.5 обладает очень низким поверхностным натяжением. И эмульсия в кишечнике образуется практически самопроизвольно. Хорошими стабилизаторами (ПАВами) являются лауриновая и миристиновая кислоты, мыла и другие вещества.

Причем свойства эмульсий и даже ее тип может зависеть от типа эмульгатора. Например: белки, камеди, декстрины, мыла щелочных металлов дают прямые эмульсии, а стеарины, мыла многовалентных металлов – обратные эмульсии. Могут применяться также твердые эмульгаторы: гипс, графит и т.д. способные скапливаться на границе раздела фаз, благодаря избирательной смачиваемости. Для эмульсионных мазей, применяемых в фармации, обычно в роли эмульгаторов применяют мыла кальция, магния, цинка, алюминия или соответствующие соли смоляных кислот. В организме жиры и липиды переносятся кровью в виде хиломикронных эмульсий, обеспечивая жировое питание. В фармацевтической промышленности многие лекарства применяются в виде эмульсий, причем прямые эмульсии обычно используются во внутренних лекарствах, а обратные – в наружных средствах. В ряде случаев эмульгированием удается ослабить неприятный запах или вкус. Чаще всего для лекарственных препаратов в качестве эмульгаторов используют крахмал, яичный желток, камедь, декстрин, желатину, казеинат натрия (внутрь). Эмульсии акрифлавина, этиламинбензоата используют для местной анестезии, бактерицидные эмульсии (до 97% масла) – для лечения ожогов и т.д.

Но чаще всего такого понижения не происходит, и система подчиняется коллоидным механизмам устойчивости. Т.е. для образования коллоидной системы необходимо перемешивание, вибрация, ультразвук и т.д. После гомогенизации эмульсии (так называют процесс диспергирования коллоидных систем), размер частиц уменьшается до 0,2 мкм, и она становится устойчивой длительное время.

Пены по природе близки к концентрированным эмульсиям, но дисперсной фазой является газ, а не другая жидкость. Устойчивость пен зависит от устойчивости пленочного каркаса жидкости. Если пленка образована чистой низкомолекулярной жидкостью, то прочность ее не велика. Хорошими стабилизаторами пен являются все те же ПАВы. Если эти ПАВы относятся к полимерам, то жидкая фаза при полимеризации превращается в твердую и образуется твердая пена, т.н. пенопласты.

Аэрозоли– коллоидные системы у которых дисперсная среда– газ, дисперсная фаза может быть жидкостью (туман) или твердым веществом (дым). Особенностью аэрозолей является наличие у них только кинетической устойчивости, которая зависит в основном от размера частиц. Поэтому они образованы очень маленькими частицами (золи). Они лишены агрегативной устойчивости, и каждое соприкосновение их частиц приводит к слипанию. Поэтому нельзя получить аэрозоли высокой концентрации.

Для здравоохранения актуальное значение имеют различные патогенные аэрозоли, потому что именно так передаются многие инфекции или возникают профзаболевания. Для осаждения дисперсной фазы аэрозолей применяют циклотроны, тканевые и волокнистые фильтры, электрофильтры. В медицине часто применяют аэрозоли для введения в организм лекарственных и антибиотических веществ в виде ингаляций.

7.Особое положение среди коллоидных систем занимают растворы ВМС. Поскольку они имеют важное значение для организма человека, нам необходимо рассмотреть особенности свойств таких лиофильных коллоидных систем.

ВМС (высокомолекулярными соединениями) или полимерами называют соединения с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов. Макромолекулы ВМС построены из большого числа повторяющихся групп атомов, которые называются структурными звеньями. Число таких звеньев в молекуле называется степенью полимеризации,а сама макромолекула – молекулой полимера. Свойства полимеров зависят не только от состава, но и от пространственного строения макромолекулы. По этому признаку различают линейные, разветвленные и сшитые (пространственные) полимеры…По происхождению ВМС делят на природные и синтетические. Природные ВМС составляют основу живых организмов. К ним относятся полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты. Полисахариды являются полимерами глюкозы или других моносахаридов. Они входят в состав клеточных мембран, являются запасной формой питательных веществ (крахмал, гликоген, целлюлоза, гликопротеиды). Нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК) обладают очень высокой молекулярной массой, состоят из сотен тысяч нуклеотидов. Белки образуются остатками -аминокислот. Таких остатков в полипептидной цепи может быть и несколько десятков и сотни тысяч. В организме человека содержится до 5 млн. различных белков. В отличии от низкомолекулярных веществ ВМС не имеют определенной молекулярной массы и характеризуются ее средним значением. Поэтому ВМС, в отличии от низкомолекулярных соединений, не имеют определенной плотности и температуры плавления. Все физические и химические процессы с их участием протекают очень медленно. Если в низкомолекулярных растворах равновесие достигается в течении нескольких минут или часов, то в растворах полимеров для этого требуются недели или даже месяцы. Это связано с очень маленькой скоростью диффузии макромолекул. Медленное протекание процессов в растворах ВМС должно всегда учитываться во избежание ошибок при толковании экспериментальных результатов.

Рассмотрим процесс растворения ВМС.Растворимость ВМС, как и других соединений, определяется в первую очередь природой вещества и растворителя (подобное в подобном). Но не последнюю роль играет здесь пространственное строение полимера и его молекулярная масса. Лучше всего растворяются линейные полимеры с небольшой молекулярной массой. Процесс растворения для ВМС является самопроизвольным, но проходит через стадию набухания. Прежде чем перейти в раствор, полимер, поглощая значительное количество низкомолекулярной жидкости – растворителя, увеличивается в объёме и массе, это явление и называют набуханием.Твердые по агрегатному состоянию полимеры не имеют правильного кристаллического строения. Небольшие молекулы растворителя заполняют пространство между макромолекулами, раздвигают звенья цепей и ослабляют межмолекулярные связи в полимере. Образующиеся щели заполняются новыми молекулами растворителя. Расстояние между макромолекулами увеличивается, поэтому при набухании полимер увеличивается в массе и в объёме. Таким образом, набухание – это проникновение низкомолекулярной жидкости в среду молекул высокомолекулярного соединения и связанное с этим раздвигание звеньев, а затем и цепей макромолекул.

В общем случае процесс набухания происходит в две стадии. На первой стадии поглощается небольшое количество растворителя, которое идёт на гидратацию макромолекул. Эта стадия характеризуется выделением некоторого количества теплоты. Измерения теплоты набухания показали, что энергетически прочно с полимером связывается очень небольшое количество растворителя. Гидратный слой в растворах полимеров мономолекулярен. Эта стадия набухания характеризуется уменьшением суммарного объёма полимера и растворителя, т е. происходит объёмное сжатие. Растворитель в сольватных оболочках изменяет свои физические свойства, плотность его становится больше, диэлектрическая проницаемость и давление насыщенного пара уменьшается. Т.н. гидратная вода обладает особыми свойствами и уже не участвует в процессах растворения. На второй стадии набухания полимер поглощает много жидкости без выделения теплоты. Низкомолекулярная жидкость в результате диффузии проникает в пустоты между макромолекулами. На этой стадии наблюдается увеличение объёма системы, которое может заканчиваться процессом растворения, т. е. распределением макромолекул полимера по всему объёму растворителя.

Справедливости ради, надо сказать, что ВМС способны образовывать не только истинные растворы, но и типичные лиофобные золи, если в качестве дисперсионной среды использовать такую жидкость, по отношению к которой данное высокомолекулярное вещество является лиофобным, т.е. не способным растворяться в нем.

В зависимости от строения полимера набухание может быть ограниченным и неограниченным, подобно ограниченной и неограниченной растворимости двух жидкостей друг в друге. Неограниченное набухание – это набухание, которое заканчивается растворением. Связи между макромолекулами в результате набухания ослабляются, и молекулы полимера переходят в растворитель, образуется гомогенный раствор. Процесс этот идёт самопроизвольно. Так набухают и растворяются альбумины и желатина в теплой воде, целлюлоза в ацетоне. Ограниченное набухание – это набухание, не переходящее в растворение. Полимер поглощает растворитель, увеличивается в объеме, но молекулы ВМС в растворитель практически не переходят, как бы долго он ни находился в контакте с полимером. Набухшее тело сохраняет форму и чёткую границу раздела с жидкой средой, но становится более прозрачным и эластичным. Ограниченно набухают полимеры, которые имеют очень большую молекулярную массу или химические связи – «мостики» - между макромолекулами (сшитое строение). Такие «мостики» не дают возможности макромолекулам оторваться друг от друга и перейти в раствор. Отрезки цепей между «мостиками» могут изгибаться под действием растворителя. Поэтому полимер может набухать, но растворяться не может. Примером ограничено набухающего полимера может служить коллаген или клетчатка в воде, резина в бензоле…

Процесс набухания в закрытых системах (т.е. при постоянном объеме) сопровождается образованием очень высоких давлений. Например, при набухании желатины в воде объем увеличивается в 14 раз, и если препятствовать увеличению объема, то развивается значительное давление, называемое давлением набухания. При прорастании семян давление набухания разрывает прочные оболочки семян; эластичные стебли растений поднимаются высоко над землей, корни растений разрушают горные породы.

Давление набухания было известно и находило себе применение уже в древности: для раскалывания скал в щели вводилось сухое дерево, разрывавшее камень при размачивании.

Влияние условий на процесс и результат набухания. Даже для одного и того же полимера характер набухания зависит от внешних условий: так, желатина и агар при повышении t° делаются неограниченно набухающими. При повышении температуры скорость набухания увеличивается, а степень набухания уменьшается. Влияние рН среды на набухание изучалось для белков и целлюлозы. Оказалось, что минимум набухания наблюдается в изоэлектрической точке (для желатины при рН=4,7). В качестве примера резкого влияния рН на процесс набухания тканей можно привести пример появления сильной отечности при укусах пчел, комаров, ожогах крапивой. При этом снижается рН и ткань мгновенно набухает за счет жидкости из соседних участков. Увеличение степени измельченности влияет на скорость набухания, так как это вызывает увеличение поверхности соприкосновения набухающего вещества с растворителем и скорости проникновения молекул растворителя в полимер. Влияет на набухание "возраст" или свежесть ВМС (особенно для белков). Чем свежее ВМС, тем больше степень и скорость набухания его. Уменьшение этих показателей связано с явлением старения ВМС, причиной которого обычно является образование связей между полипептидными цепями.

Набухание биоколлоидов играет большую роль в организме. Так, например, в начале процесса пищеварения происходит набухание пищевых веществ. Наряду с осмотическими силами, набухание определяет связывание и распределение воды в тканях. Особенно большие количества воды связывает соединительная ткань. Отдельные части ее ведут себя при этом различным образом. Например, слабое подщелачивание резко усиливает набухание основного вещества, подкисление же вызывает разбухание коллагенновых волокон. Таким образом, небольшое изменение реакции вызывает перемещение и перераспределение воды между элементами соединительной ткани. Набухание соединительной ткани при различных патологиях вызывает сильные боли. Сокращение мышц, образование опухолей объясняются набуханием соответствующих тканей.

Типичным процессом набухания является приготовление пищи с применением повышенных температур и давлений. В процессе получения различных клеящих веществ важную роль играет предварительное набухание высокомолекулярных веществ в подходящих растворителях. Набухание происходит в процессе дубления кож, в производстве целлюлозы, в процессе схватывания цемента. Действие так называемых пластификаторов, повышающих эластичность и температурный интервал высокоэластичного состояния веществ, основывается на процессе набухания. Медики с давних времён использовали давление набухания смоченного гороха для расчленения черепа на составные части.

Не так давно американские ученые разработали новое средство для остановки кровотечения за несколько минут в случае серьёзного ранения. Внешне новинка напоминает пакет, наполненный горохом. Его необходимо вложить в открытую рану, где гранулы полимера разбухнут и остановят ток крови. Оболочка пакета сделана из эластичного синтетического волокна, способного растягиваться под давлением образующегося геля. Порошок полимера поглощает воду и ускоряет процесс свёртывания крови (т.к. увеличивается концентрация коагулирующих веществ). Использовать новинку можно везде: она заменит собою и обычные перевязочные материалы (например, дома или в клиниках, в случае небольших ранений), и жгуты (в случае крупных потерь крови, к примеру, на поле боя). Материал поглощает большее количество жидкости, и при этом его можно оставить в ране на достаточно длительное время (несколько часов), не опасаясь за жизнь или здоровье пострадавшего.

Гель (от лат. gelo- застываю) – это не текучая структурированная дисперсная система, которая образуется в результате набуханиясшитых полимеров или в результате межмолекулярного взаимодействия между макромолекулами полимеров (коллоидными частицами) в концентрированных растворах полимеров.Такими гелями являются набухшие в водной среде ионообменные смолы; пространственно-сшитые декстраны (сефадексы) и полиакриламиды, используемые в хроматографии; набухшие в жидких углеводородах резины; гидрогели желатины, агар-агара, поливинилового спирта; органогели некоторых эфиров целлюлозы и акрилонитрила.

Т.е. это коллоидная система ж/тв. Ячейки пространственных сеток геля заполнены растворителем. Гели представляют собой «студенистые», «желеобразные» тела, способные сохранять форму, обладающие упругостью (эластичностью) или пластичностью... Гели могут возникать в виде рыхлых осадков, либо образуют структурную сетку во всем объеме первоначальной жидкой системы без нарушения ее однородности. Гели с водной дисперсионной средой называют гидрогелями, с углеводородной - органогелями. Гели могут быть природного и искусственного происхождения, органические и неорганические. Естественные неорганические гели: агаты, опалы и т.д. Естественные органические (цитоплазма живых клеток, кожа, хрусталик и т.д.). Искусственные неорганические (гель кремниевой кислоты). Искусственные органические (желатина, агар-агар, каучук). Живые организмы состоят из гелей различной степени обводненности. Тело медузы – живой гель содержащий 98% воды, а роговая ткань (тоже гель!) содержит порядка одной десятой процента воды. Кости имеют некоторую упругость, т.к. содержат гель – оссеин. Многие продукты питания (хлеб, сыр, творог, джем), синтетические волокна и пленки тоже являются гелями.

Гелеобразование напоминает процесс коагуляции коллоидных систем. Но сходство только в однотипном влиянии факторов на оба процесса.При гелеобразовании не происходит разделения на фазы, растворитель полностью остается в системе и концентрация вещества не изменяется.

Процесс гелеобразования зависит от природы вещества, от формы молекулы (белки глобулярного типа студней не образуют, их молекулы практически не взаимодействуют между собой); от концентрации(чем больше концентрация, тем вероятнее образование геля, но желатина застывает в плотный гель уже при содержании в 2—3%, агар-агар—даже при одной десятой этой концентрации); рН раствора(лучше всего в ИЭТ); от содержания ионов (ионы, увеличивающие набухание, замедляют гелеобразование, и наоборот); температуры (с повышением температуры процесс образования гелей затрудняется).

При неограниченном набухании гель превращается в золь, т.е. в коллоидный раствор. Такое же разжижение геля и обратное его образование может происходить без поглощения им новых количеств воды. Оно происходит, например, под влиянием изменения температуры: многие гели при нагревании превращаются в золь, из которого снова могут образоваться по охлаждении. Гелеобразование может быть вызвано также изменениями химического состава, в частности рН или концентрации солей. Наконец, временное, обратимое разжижение является во многих случаях результатом механического сотрясения. Это последнее явление, привлекшее к себе особенное внимание в последние годы, получило название тиксотропии; оно очень хорошо выражено в живой протоплазме. Обратимое разжижение и желатинирование протоплазмы или отдельных клеточных структур играет, повидимому, существенную роль при многих жизненных процессах. Оно имеет место при клеточном делении (кариокинетические фигуры), при амебоидном движении (уплотнение наружного слоя протоплазмы в эктоплазму и разжижение внутренней эндоплазмы), возможно, также при наркозе и т. д.

Причина образования геля - в возникновении кратковременных связей между макромолекулами. Если они существуют длительное время, гели приобретают некоторые свойства, характерные для твердых тел. Пристаренииобратимая по отношению к механическому воздействию структура перерождается в необратимую, в системе происходят изменения, связанные с повышением твердости, потерей эластичности и т.д. Это явление называется синерезис.Гели, имеющие сперва совершенно сухую поверхность, при хранении сжимаются, выделяя на поверхности некоторое количество воды. Сам гель при этом уменьшается в объеме, становиться менее прозрачным и эластичным. Хорошо известный пример этого явления представляет сжимание кровяного сгустка, выделяющего при этом чистую сыворотку.

Существует понятие«гелевая технология», это технология получения материалов с определенными химическими и физико-механическими свойствами.

Гели обладают высокой пластичностью и практически неограниченной устойчивостью; структура получаемых гелей сохраняется даже при таких больших размерах частиц дисперсной фазы, как 10^-4м. Это свойство используется при получении различных материалов, требующих введения в состав композиции более грубодисперсных частиц. Гели способны не только сохранять форму, но и постепенно уплотняться с повышением плотности и прочности. Этот эффект используется при формировании структуры с определенными размером пор, что очень важно при производстве сорбентов, ППМ, молекулярных сит и катализаторов. При высушивании гель превращается в твердое тонкопористое тело. В гелях, как и в коллоидных растворах, может проходить диффузия. Этот процесс зависит от размера частиц (если они велики, то не пройдут через молекулярную сетку геля). На этом основано применение гелей для изготовления полупроницаемых мембран (ППМ), ионоселективных электродов, использование их для разделения молекул по размеру (гель-фильтрация).

Растворы ВМС отличаются от растворов низкомолекулярных соединений повышенной вязкостью. Большая вязкостьобъясняется высокой гидрофильностью биополимеров. Кроме того, на величину вязкости сильно влияет форма молекулы.

При течении жидкости через трубку разные ее слои, расположенные концентрическими кругами, движутся с различной скоростью. Такое равномерное движение каждого слоя называетсяламинарным.Ламинарное течение характерно для чистых жидкостей, истинных растворов, некоторых коллоидов и очень разбавленных растворов ВМС. Такие жидкости называют ньютоновскими, потому что они описываются законами Ньютона и Пуазейля. В ньютоновской жидкости форма частиц сферическая, т.е. правильная. Частицы не мешают двигаться друг другу. Если частицы имеют неправильную форму, то располагаясь поперек потока жидкости, то они оказывают сопротивление течению жидкости и увеличивают ее вязкость. Тогда в растворе образуются завихрения, и такое течение называюттурбулентным.

белок	Молекулярная масса	Характер. вязкость
Рибонуклеаза *		3,3
Лизоцим*		3,0
Миоглобин*		3,1
Гемоглобин*		3,5
Каталаза*		3,9
тропомиозин
коллаген

Все биологические жидкости не являются ньютоновскими, их вязкость определяется размерами, массой и формой частиц. По вязкости раствора можно определить молекулярную массу белка. Но для группы белков (*) вязкость небольшая и приблизительно одинакова, хотя молекулярная масса разная. Это говорит о глобулярной структуре белка, такая форма молекулы близка к сферической форме частицы ньютоновского раствора.

Вязкость или текучесть - одно из важнейших свойств крови. Вязкости крови составляет предмет биореологии. Измеряемая на капиллярных вискозиметрах (с диаметром капилляра несколько десятых миллиметра) вязкость крови в 4 – 5 раз выше вязкости воды. Это отношение вязкости крови к вязкости воды называют относительной вязкостью крови. Вязкость крови зависит многих факторов, в том числе от вязкости плазмы крови, которая в свою очередь определяется концентрацией белков.

Упражнения.

1. Домашний опыт 1. Приготовление эмульсии подсолнечного масла.

В стеклянную банку с водой налейте несколько капель подсолнечного масла. Что наблюдаете? Почему? Закройте банку крышкой и энергично встряхните ее. Что наблюдаете и почему? Какие изменения произойдут в пробирке через несколько минут? Опишите свои действия, наблюдения, поясните их.

2. Домашний опыт 2. Стабилизация коллоидных растворов.

Возьмите банку со смесью воды и масла (из опыта 1) и добавьте туда немного куриного белка. Закройте и хорошо встряхните банку. Что наблюдаете? Почему? Описать свои действия и наблюдения, пояснить их. Как называется такой способ стабилизации коллоидных растворов? Какое значение он имеет для фармации?

3. Домашний опыт 3. В стакан с водой добавьте несколько капель спиртового раствора иода. Направьте через полученный раствор луч света. Что наблюдаете? Почему? Опишите свои действия, наблюдения, поясните их.

4. В растворе имеются частицы {[AgCl]_mnCl^-(n-x)Na⁺}^x-хNa⁺. Чем определяется устойчивость коллоидных частиц в этом растворе? Какие ионы здесь являются потенциалопределяющими? Какие – противоионами? Какой электролит быстрее вызовет коагуляцию Na₂SO₄ или CaCl₂?

5. Домашний опыт 4. Набухания желатина.

В стакан с небольшим количеством воды поместили желатин. Что наблюдаете? Почему? Что измениться, если желатин оставить в стакане на несколько минут? Почему? Поставьте стакан с желатином в мисочку с горячей водой и перемешайте. Что происходит? Почему? Достаньте стакан с желатином и дайте ему остыть. Что наблюдаете? Почему? Описать свои действия и наблюдения, пояснить их.

6. Что такое «суспензия»? Как можно получить суспензию?

7. Что такое «эмульсия»? Какие виды эмульсии вам известны?

8. Что такое «аэрозоль»? Какие виды аэрозолей вам известны?

9. Как можно очистить коллоидные растворы от избытка посторонних ионов? Как ускорить этот процесс?

10. Что такое гемодиализ? Поясните в чем суть процесса. Можно ли использовать в этом процессе изотонический раствор NaCl?

11. Как можно отделить дисперсионную фазу от дисперсионной среды? Почему обычное фильтрование для коллоидных растворов использовать нельзя?

12. Почему в коллоидных растворах луч света рассеивается, а истинные растворы прозрачны? Как можно продемонстрировать «конус Тиндаля»?

13. В чем разница между обычным оптическим микроскопом и ультрамикроскопом? Для чего в медицине используют ультрамикроскопы?

14. Какие явления в коллоидных растворах называют электрокинетическим? Почему такие явления характерны для коллоидных систем?

15. В чем заключается суть явления электрофореза? Как это свойство коллоидных систем используют в медицине?

16. Что такое агрегативная устойчивость КС? Какие факторы и почему влияют на агрегативную устойчивость КС?

17. Какие факторы и почему будут способствовать коагуляции? Что такое порог коагуляции?

18. Как протекает процесс растворения ВМС? Что такое набухание? Что такое ограниченное и неограниченное набухание полимера?

19. Что такое гель и как он образуется? От чего зависит этот процесс?

20. Почему в последнее время гели широко используются в разных областях человеческой деятельности? Для чего используют гели в медицинской практике?