что относится к коллоидным растворам
КРИСТАЛЛОИДНЫЕ И КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ
Они обладают специфическими свойствами и получили в современной хирургии и интенсивной терапии особое значение.
Кристаллоидные (солевые, электролитные) растворы. Они легко проникают в интерстициальное пространство, регулируют водно-электролитный обмен и кислотно-щелочное состояние крови. Они способны улучшать реологические свойства циркулирующей крови, активировать почечный кровоток и оказывать умеренное диуретическое действие. Эти растворы включают низкомолекулярные вещества, которые легко проникают через стенку сосудов, заполняя интерстициальное пространство. В связи с этим введенные в организм эти растворы через 1-3 часа выходят из сосудистого русла. Различают простые и сложные солевые растворы.
К простым солевым растворам относится 0,85-0,9% изотонический раствор NaCl. Он до сих пор остается одним из наиболее часто употребляемых растворов для компенсации потерь жидкости и в качестве растворителя различных лекарственных веществ. Лечебная ценность раствора невелика, т.к. он содержит только воду, ионы натрия и хлора.
К сложным растворам относятся следующие растворы.
Раствор Рингера-Локка включает NaCl (8,0г), NaHCO3 (0,2г), CaCl2 (0,2г), KCl (0,2г), глюкозу (1г) и дистиллированную воду (1л). Применяют раствор для восполнения дефицита жидкости, коррекции электролитных нарушений и метаболического ацидоза при травме, кровопотере, интоксикации.
Раствор Гартмана. В его состав входят NaCl (6г), KCl (0,3г), CaCl2 (0,2г), лактат натрия (3,1г) и бидистиллированная вода (1л). Лактат натрия способствует нормализации рН крови (это свойство лактата превращаться в бикарбонат), кроме того, ион лактата является энергетическим субстратом, реализуемым в цикле Кребса.
Недостатком многих кристаллоидных растворов является их быстрое выведение их кровеносного русла,т.е. восполняют объем потерянной крови на очень короткое время. Поэтому в последние годы созданы коллоидые растворы, которые способны быстро восстанавливать объем циркулирующей плазмы, увеличивать коллоидно-осмотическое давление крови, нормализовать центральную и периферическую гемодинамику. Кроме этого, низкомолекулярные коллоидные растворы обладают дезинтоксикационным действием. К таким коллоидным растворам относят: полиглюкин (с самым высоким гемодинамическим эффектом за счет онкотической активности), реополиглюкин (с высокой реологической активностью, т.к. улучшает текучесть крови, оказывает антиагрегантное действие на клетки крови), гемодез (связывает токсины и инактивирует их, чем объясняется его высокая клиническая эффективность), волекам (плазмозаменитель гемодинимического действия, обладает реологическими и антиагрегантными свойствами).
Таким образом, кровезамещающие растворы оказывают различные эффекты и имеют разные составы. В зависимости от этого выделяют 4 группы кровезаменителей.
Известным поставщиком кровезаменителей является наш Саранский завод медицинских препаратов.
В целом при приготовлении кровезамещающих растворов необходимо учесть, что в идеале они должны быть изотоничны, изоионичны, содержать глюкозу (3,3-5,5 ммоль/л), белки, иметь рН, соответствующий рН крови (или компоненты, стабилизирующие рН), должны быть насыщены кислородом и температура их должна соответствовать температуре крови. Однако идеального кровезаменителя пока нет.
Дата добавления: 2018-10-26 ; просмотров: 5488 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Что относится к коллоидным растворам
Выбор первичных средств замещения плазмы ограничен. Кровь и препараты крови имеются в ограниченном количестве. Все большее беспокойство вызывает опасность инфекционных и иммунологических заболеваний, продолжают увеличиваться затраты, связанные с получением, хранением, перекрестными пробами, обработкой и распространением крови и препаратов крови.
Заменители крови и плазмы являются экономически эффективной альтернативой препаратам крови.
Рекомендации по применению альбумина и небелковых коллоидных и кристаллоидных растворов приведены в таблице ниже.
Кристаллоиды
Растворы электролитов, содержащие натрий (такие кристаллоиды, как изотонический раствор и лактатный раствор Рингера), не обладают онкотическим давлением и поэтому относительно неэффективны с точки зрения увеличения объема крови.
Пониженное осмотическое давление благоприятствует движению жидкости в интерстициальное пространство, способствуя развитию интерстициального отека легких. После интраваскулярной инфузии эти препараты распределяются по всей внеклеточной жидкой среде.
Только около 25 % введенного объема остается внутри сосудов. Если их вводят отдельно для поддержания объема крови, они вызывают серьезную гипоальбуминемию. Для эффективного увеличения объема плазмы требуются большие объемы препаратов. Исследования, которые проводили Shoemaker и соавт., показали, что коллоидная терапия может улучшить сердечную деятельность и транспорт кислорода.
Shoemaker и соавт. полагают, что главным становится конечная цель, а не тип применяемой жидкости. Основная проблема заключается в том, как увеличить транспорт кислорода на клеточном уровне у тяжелобольного.
Цель — увеличить сердечный индекс на 50 % больше нормы (> 4,5 л/мин/м 2 ), поглощение кислорода на 30 % выше нормы (> 170 мл/мин/м 2 ), подачу кислорода выше нормы (>600 мл О2/мин/м 2 ) и увеличить объем крови на 500 мл относительно нормы (3,2 л/м 2 для мужчин и 2,8 л/м 2 для женщин). Wagner и D’Amelio представили обстоятельный обзор по этим темам.
Коллоиды
Применение синтетических коллоидов ограничено главным образом внутрисосудистым пространством, поскольку они содержат коллоидные осмотические частицы, которые из-за своих размеров в значительной степени удерживаются нормальными капиллярными эндотелиальными клетками в базальной мембране.
Вследствие осмотического давления, оказываемого молекулами через капиллярный эндотелий, раствор находится во внутрисосудистом пространстве. Эти коллоидные макромолекулы пребывают во взвешенном состоянии в электролитном растворе, концентрация натрия в котором близка к концентрации натрия в плазме.
Три основные группы синтетических коллоидов — декстраны, желатины и гидроксиэтиловый крахмал. Для медиков-токсикологов основные проблемы, возникающие вследствие применения плазмозаменителей, разделяются на 4 главные категории: анафилактоидные реакции, отек легких, почечная недостаточность и проблемы со свертываемостью крови.
Физиологические и химические свойства некоторых коллоидов приведены в таблице ниже.
Рекомендации Ассоциации университетских клиник по применению альбумина, небелковых коллоидов и кристаллоидных растворов
При начальной реанимации в первую очередь следует применять кристаллоиды. В отсутствие препаратов крови коллоиды могут быть применены в совокупности с кристаллоидами.
С точки зрения экономической эффективности*, небелковые коллоиды предпочтительнее альбумина, за исключением следующих случаев:
• если необходимо ограничить натрий, рекомендуется использовать 25 % альбумин, разбавленный до 5 % пятипроцентным раствором декстрозы;
• если небелковые коллоиды противопоказаны, рекомендуется использовать 5 % раствор альбумина**
В тех случаях, когда способность переноса кислорода подавлена и/или необходимо восполнить факторы свертывания крови или тромбоциты, кристаллоидные и коллоидные растворы нельзя рассматривать как заменители крови или компоненты крови.
Пациенты с симптомами шока в процессе гемодиализа также учтены в этом пункте рекомендаций и должны получать кристаллоидные растворы как наиболее предпочтительную реанимационную среду.
Эффективность коллоидных растворов при лечении сепсиса не установлена при проведении клинических испытаний; однако при капиллярном истечении с легочным или периферическим отеком или после того, как введение по меньшей мере 2 л кристаллоидного раствора оказалось безуспешным, можно применить небелковый коллоид.
Если небелковые коллоиды противопоказаны, можно использовать альбумин
В зависимости от функционирования оставшейся части печени и гемодинамического статуса целесообразно также применение небелковых коллоидных растворов и альбумина.
Если кристаллоиды не применяются, в качестве наиболее экономически эффективной альтернативы рекомендуются небелковые коллоиды.
Кристаллоидные растворы следует применять в начальном периоде реанимации, осуществляемой с введением жидкости (в течение первых 24 ч).
Коллоиды следует вводить в сочетании с кристаллоидами, если имеют место все три указываемых ниже обстоятельства:
• ожоги покрывают > 50 % поверхности тела пациента;
• с момента ожога прошло по меньшей мере 24 ч;
• с помощью кристаллоидной терапии не удалось скорректировать гиповолемию
Из соображений экономической эффективности рекомендуется применять небелковые коллоиды. Если последние противопоказаны, можно применять альбумин
Коллоидные растворы неэффективны, и их не следует применять при лечении ишемического инсульта или субарахноидального кровоизлияния.
От их применения по данным показаниям следует отказаться, за исключением тех случаев, когда гематокритное число у пациента при госпитализации ниже 40 %.
Пациенты, у которых при госпитализации было повышенное гематокритное число, должны получать кристаллоидные растворы для увеличения внутрисосудистого объема, при этом развивается состояние гиперволемии и гемодилюции (гематокритные показатели порядка 30 % обеспечивают максимальную церебральную перфузию).
В таких случаях может возникнуть необходимость в принятии дополнительных мер (например, кровопускание).
Из соображений экономической эффективности следует отказаться от коллоидных растворов (как небелковых, так и альбумина).
Альбумин не следует применять в качестве дополнительного источника белковых калорий для пациентов, нуждающихся в лечебном питании; однако для пациентов с диареей и непереносимостью энтерального питания введение альбумина может оказаться благоприятным, если имеют место все три указанных ниже условия:
• сильная диарея (> 2 л/день);
• уровень альбумина в сыворотке ниже 20 г/л (2,0 г/100 мл);
• диарея не прекращается, несмотря на применение короткоцепочечных пептидов и лекарств на основе отдельных элементов; следует рассмотреть возможность других причин диареи и исключить их
Использование небелковых коллоидов в дополнение к кристаллоидам можно рекомендовать в тех случаях, когда чрезвычайно важно избежать скопления интерстициальной жидкости в легких.
Для увеличения объема крови в послеоперационном периоде в первую очередь рекомендуется применять кристаллоиды, затем небелковые коллоиды и, наконец, альбумин.
Применение небелковых коллоидов целесообразно в том случае, если требуется уменьшить системный отек.
Альбумин нельзя применять в сочетании с фототерапией. Альбумин нельзя вводить до обменного переливания крови.
Альбумин с переменным успехом применяли в качестве адъюванта при обменных переливаниях крови, и его следует вводить только одновременно с переливанием крови.
Кристаллоиды и небелковые коллоиды не обладают билирубинсвязывающими свойствами, и их нельзя использовать в качестве альтернативных альбумину средств.
Альбумин, вводимый отдельно или в сочетании с модифицированной диетой и диуретиками, не следует использовать при лечении цирроза с удалением асцитической жидкости в объеме менее 4 л.
Наиболее предпочтительным вариантом является введение кристаллоидов, так как это позволяет предотвратить осложнения, связанные с парацентезом больших объемов, например такие, как пониженный эффективный объем плазмы и дисфункция печени.
Небелковые коллоиды и альбумин следует рассматривать как средства второго ряда, применяемые для предупреждения осложнений, обусловленных удалением 4 л или большего объема асцитической жидкости.
Нельзя считать окончательно установленной эффективность введения альбумина и/или небелковых коллоидов во время или после хирургической трансплантации почек.
Альбумин может быть полезен после пересадки печени как средство контроля асцитической жидкости и периферического отека, если справедливы все приводимые ниже условия:
• уровень сывороточного альбумина ниже 25 г/л (2,5 г/100 мл);
• давление заклинивания в легочных капиллярах ниже 12 мм рт.ст.;
• гематокрит больше 30 %
В этих случаях после трансплантации печени альбумин может также использоваться для возмещения потери асцитической жидкости через дренажные катетеры.
Применение альбумина при трансплантации печени не имеет достаточных документальных подтверждений в биомедицинской литературе.
Применение альбумина целесообразно в сочетании с плазмаферезом больших объемов.
Плазмаферез большого объема определяется как более 20 мл/кг за одну процедуру или более, чем 20 мл/кг в неделю при проведении повторных процедур.
При проведении плазмафереза в малом объеме экономически эффективными альтернативами являются кристаллоидные растворы и комбинации альбумина и кристаллоидов.
Гранулоцитоферез: небелковые коллоидные растворы пригодны в качестве осаждающих агентов при донорстве гранулоцитов и при острой редукции количества клеток в случаях хронической миелоидной лейкемии (хронической гранулоцитарной лейкемии).
Криоконсервация стволовых клеток: небелковые коллоидные растворы целесообразно использовать как часть криоконсервирующего раствора для хранения в замороженном виде гематопоэтических стволовых клеток:
• предварительная обработка дакроновых трансплантатов аорты: альбумин обеспечивает непроницаемость трансплантатов для крови перед пересадкой;
• отделение красных кровяных телец в случаях несовместимости основных групп крови при трансплантации костного мозга: показано применение небелковых коллоидов;
• тяжелый некротизирующий панкреатит: показано применение альбумина.
Тяжелая гипоальбуминемия; угрожающий почечно-печеночный синдром; возрастающая эффективность лекарственного средства; панкреатит без осложнений.
* Терапевтическая эквивалентность продуктов определялась в нескольких руководствах. В этих случаях продукты были рекомендованы на основании экономических соображений.
Так, небелковым коллоидам (которые в последнее время дешевле альбумина) отдавалось предпочтение при сопоставлении с альбумином. Изменения в относительной стоимости этих продуктов (например, альбумин становится менее дорогостоящим, чем небелковые коллоиды) должны находить отражение в новых редакциях этих руководств.
** Относительные противопоказания к использованию небелковых коллоидов включают следующие факторы (хотя число их, возможно, больше):
1) предшествующая сверхчувствительность к компонентам раствора;
2) расстройства, связанные с кровоточивостью;
3) риск серьезного внутричерепного кровоизлияния и
4) почечная недостаточность с олигурией или анурией.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Лекция по химии на тему «Коллоидные растворы»
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Тема: Изучение коллоидных растворов.
Составила : Поливанова Т.В., преподаватель химии, первой квалификационной категории
Мотивация темы ………………… …..стр.4
Информационный блок ……………. стр.5
Контролирующий блок ……………….стр. 18
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.
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.
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.
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.
продолжить воспитывать внимательность, наблюдательность, эстетические чувства, навыки работы с техникой.
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
Классификация дисперсных систем по агрегатным состояниям дисперсной фазы и дисперсионной среды приведена в таблице
Классификация дисперсных систем
Если растворитель взаимодействует с ядром частицы, то образуются лиофильные коллоиды, если не взаимодействует – то лиофобные коллоиды.
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.
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 As 2 S 3 (рис 7). Для получения данного золя на мышьяковую кислоту нужно подействовать сероводородом. Протекающую реакцию можно написать следующим образом:
Избыток H 2 S в данной системе играет роль ионного стабилизатора. H 2 S частично диссоциирует на ионы:
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 |Т∆S|, ∆G
Методы получения коллоидных растворов
Коллоидные растворы могут быть получены:
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.
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 + H2O.
б) Реакции окисления.
Например, получение золя серы:
2Н2S + O2 → 2S + 2H2O.
Строение мицеллы полученного золя можно представить следующей формулой:
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 + H2O → Fe(OH)3 + 3HCl.
Строение мицеллы золя Fe(OH)3 в зависимости от того, какой ион является стабилизатором, может быть выражено формулами:
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:
рассеивание света (опалесценция) (указывает на неоднородность, многофазность системы).
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).
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
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
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.
При электродиализе диализ ускоряется действием электрического тока. Между двумя мембранами М 1 и М 2 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.
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.
Пустовалова Л.М., Никанорова И.Е. Общая химия. – Ростов н/Д: Феникс, 2006. – 478 с.
Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. – М.: Высшая школа, 2003. – 527 с.
Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия. – М.: Высшая школа, 1990. – 487 с.
Болдырев А.И. Демонстрационные опыты по физической и коллоидной химии. – М.: Высшая школа, 1976. – 256 с.