Одержання, очищення та властивості колоїдних розчинів

Особливі властивості колоїдних розчинів зумовлені перш за все тим, що вони за розміром частинок дисперсної фази займають проміжне становище між істинними розчинами та грубо дисперсними системами. Один із методів приготування колоїдних розчинів – метод хімічної конденсації. Золі очищують від домішок низькомолекулярних речовин в діалізаторі. Знак заряду колоїдних частинок визначають за допомогою електрофорезу.

Дослід 1. Очищення золю методом діалізу

Завдання:

- Склянку ємністю 50мл заповнити за допомогою мірного циліндра дистильованою водою на 1/3 її об’єму.

- Налити в діалізатор золь ферум (III) гідроксиду та занурити його в склянку з водою.

- Через 30 хвилин за допомогою піпетки відібрати із склянки та перенести до пробірки 1-2мл рідини.

- Додати до рідини за допомогою крапельниці 5-6 крапель розчину аргентум нітрату.

- Записати спостереження, навести формулу міцели золю ферум (III) гідроксиду, приготованого з FeCl₃ (потенціал визначальними йонами є йони FeO⁺) та рівняння хімічної реакції.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Дослід 2. Одержання золю аргентум йодиду

Завдання:

- Перенести у пробірку 10мл розчину калій йодиду з молярною концентрацією 0,02 моль/л, додати 1мл розчину аргентум нітрату з молярною концентрацією 0,01моль/л.

- Охарактеризувати забарвлення розчину у відбитому світлі та в світлі, що проходить крізь нього, навести рівняння хімічної реакції та формулу міцели із зазначенням її складових частин.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Дослід 3. Отримання золей берлінської лазурі з різним зарядом частинок

Завдання:

- Перенести у пробірку 10мл розчину ферум (ІІІ) хлориду та додати 3 краплі розчину калій гексаціаноферату (ІІ) (масові частки розчинених речовин дорівнюють 0,001).

- Перенести у пробірку 10мл розчину калій гексаціаноферату (ІІ) та додати 3 краплі розчину ферум (ІІІ) хлориду (масові частки розчинених речовин дорівнюють 0,001).

- Порівняти отримані результати, навести рівняння хімічної реакції та формули міцел.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Дослід 4. Визначення знаку заряду колоїдних частинок методом електрофорезу

Завдання:

- U-подібну трубку електрофоретичної комірки заповнити до половини дистильованою водою.

- Заповнити дистильованою водою канал крану, відкривши кран та нахиливши електрофоретичну комірку. Після заповнення кран закрити.

- Закріпити електрофоретичну комірку вертикально на штативі.

- Ємність над краном заповнити золем ферум (III) гідроксиду.

- Обережно відкрити кран для заповнення колін U-подібної трубки золем. У момент, встановлення чіткої межі поділу між золем та боковою рідиною на рівні позначки, закрити кран.

- Занурити електроди в бокову рідину обох колін, підключити блок живлення до електричної мережі, подати, за допомогою регулятора, на електроди напругу (200-220 В).

- Пояснити явище, що спостерігається, визначити полярність електродів виходячи з характеристик золю (Дослід 1).

 

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Заняття 14. Коагуляція колоїдних розчинів. Властивості розчинів біополімерів.

Мета (знати, вміти):

– отримати уявлення про стійкість дисперсних систем;

– знати фактори, що впливають на стійкість і коагуляцію дисперсних систем;

– вміти визначати поріг коагуляції;

– інтерпретувати фізико-хімічні властивості білків, що є структурними компонентами тканин організму;

– робити висновки щодо заряду розчинених біополімерів на підставі їх ізоелектричної точки.

 

Основні поняття теми заняття: коагуляція, поріг коагуляції, коагулююча здатність, колоїдний захист, гель, ізоелектрична точка.

Література:

1. Медична хімія: Підр. для ВНЗ/В.О. Калібабчук, І.С Чекман, В.І. Галинська та інш.; Під ред. В.О. Калібабчук.- К.: ВСВ Медицина, 2013 – 390 с. [230-277]

2. Медична хімія: Підр. для вузів/В.О. Калібабчук, Л.І. Грищенко, В.І. Галинська та інш.; Під ред. В.О. Калібабчук.- К.: Інтермед, 2006 – 460 с. [271-325]

Теоретичні питання:

Кінетична (седиментаційна) та агрегативна стійкість дисперсних систем. Фактори стійкості. Коагуляція. Механізм коагулюючої дії електролітів. Поріг коагуляції. Правило Щульце-Гарді. Взаємна коагуляція. Процеси коагуляції при очистці питної води та стічних вод. Колоїдний захист.

Дисперсні системи з газоподібним дисперсійним середовищем. Класифікація аерозолей, методи одержання та властивості. Застосування аерозолей в клінічній та санітарно-гігієнічній практиці. Токсична дія деяких аерозолей. Порошки.

Грубодисперсні системи з рідинним дисперсійним середовищем. Суспензії, методи одержання та властивості. Пасти, їх медичне застосування.

Емульсії, методи одержання та властивості. Типи емульсій. Емульгатори. Застосування емульсій в клінічній практиці. Біологічна роль емульгування.

Напівколоїдні мила, детергенти. Міцелоутворення у розчинах напівколоїдів.

Високомолекулярні сполуки - основа живих організмів. Глобулярна та фібрилярна структура білків. Порівняльна характеристика розчинів високомолекулярних сполук, істинних та колоїдних розчинів.

Набухання та розчинення полімерів. Механізм набухання. Вплив рН середовища, температури та електролітів на набухання. Роль набухання в фізіології організму. Драглювання розчинів ВМС. Механізм драглювання. Вплив рН середовища, температури та електролітів на швидкість драглювання. Тиксотропія. Синерезис. Дифузія в драглях. Висолювання біополімерів з розчинів. Коацервація та її роль у біологічних систе­мах.

Аномальна в'язкість розчинів ВМС. В'язкість крові.

Мембранна рівновага Доннана.

Ізоелектричний стан білка. Ізоелектрична точка та методи її визначення. Іонний стан біополімерів в водних розчинах.

 

Тести та вправи до самостійної роботи:

1. Коагулююча здатність іона електроліту, що викликає коагуляцію золю, залежить від:

а) частинкової концентрації золю; б) заряду коагулюючого іона;

в) в’язкості дисперсійного середовища; г) тиску;

д) ступеня дисперсності золю.

 

2. Як залежить поріг коагуляції від величини заряду коагулюючого іона електроліту згідно з теорією ДФЛО:

а) пропорційно;

б) обернено пропорційно у шостому степені;

в) не залежить;

г) обернено пропорційно у другому степені;

д) обернено пропорційно?

 

3. Лікарські препарати, наприклад, колоїдні розчини протарголу можуть втрачати агрегативну стійкость внаслідок злипання частинок дисперсної фази. Цей процес називається:

а) седиментацією; б) пептизацією; в) коагуляцією;

г) флокуляцією; д) коалесценцією.

 

4. Коагулянти та антикоагулянти застосовують у медицині та фармації. Коагулююча здатність іонів електроліту не залежить від:

а) заряду коагулюючого іона; б) температури; в) радіуса іона;

г) здатності іонів гідратуватися; д) об’єму золю.

 

5. Виберіти із запропонованого ряду одновалентних катіонів іон з найменшою коагулюючою здатністю:

а) Li⁺; б) Rb⁺; в) Na⁺; г) Cs⁺; д) K⁺.

 

6. Величина порогу коагуляції золей електролітами залежить від:

а) молярної концентрації еквівалента коагулюючого електроліту;

б) об’єму золю;

в) загального об’єму золю та електроліту, необхідного для коагуляції золю;

г) об’єму коагулюючого електроліту;

д) заряду протиіонів електроліту.

 

7. Золь ферум (ІІІ) гідроксиду, частинки якого заряджені позитивно, коагулюють електролітами. Який з наведених електролітів має найбільшу коагулюючу здатність:

а) калій хлорид; б) магній сульфат;

в) натрій бромід; г) алюміній нітрат?

 

8. Коагулююча здатність іонів з однаковими зарядами та електронною структурою збільшується зі зменшенням їх ступеня гідратації. Який з катіонів має найменшу коагулюючу здатність стосовно золю AgI з негативно зарядженими гранулами:

а) Li⁺; б) Rb⁺; в) Cs⁺; г) K⁺; д) Na⁺?

 

9. Вибрати із запропонованого ряду одновалентних іонів, що розташовані за зменшенням ступеня гідратації, іон з найвищою коагулюючою здатністю:

а) Cl^–; б) Br^–; в) NO₃^–; г) I^–; д) SCN^–.

 

10. Гідрозоль AgBr одержано шляхом змішування рівних об’ємів розчину KBr з молярною концентрацією с(KBr) = 0,005 моль/л та розчину AgNO₃ з молярною концентрацією с(AgNO₃) = 0,01 моль/л. Який з електролітів матиме найменший поріг коагуляції:

а) KNO₃; б) MgSO₄; в) KCl; г) CaCl₂?

 

11. Пороги коагуляції золю електролітами MgCl₂ та AlCl₃ співвідносяться між собою, як

C_k ( MgCl₂) > C_k ( AlCl₃). Який знак заряду мають гранули золю:

а) негативний; б) позитивний; в) нейтральний?

 

12. Фармацевтичний препарат протаргол – це колоїдний розчин аргентум (І) оксиду. Для підвищення агрегативної стійкості до нього додають високомолекулярні сполуки (білки). Користуючись величинами срібного числа (в мг), вибрати ВМС, яка матиме найбільшу захисну дію:

а) желатин – 0,035; б) декстрин – 100,0;

в) сапонін – 35,0; г) яєчний альбумін – 2,5.

 

13. У колоїдний розчин було додано необхідну кількість желатину для того щоб:

а) викликати коагуляцію; б) підвищити агрегативну стійкість;

в) зменшити агрегативну стійкість; г) збільшити ступінь седиментації;

д) зменшити ступінь дисперсності.

 

14. Структурною одиницею макромолекул ВМС є:

а) комплексні іони; б) окремі молекули;

в) мономери; г) низькомолекулярні сполуки.

 

15. Розчини ВМС відрізняються від справжніх розчинів такими властивостями:

а) гомогенністю; б) малою швидкістю дифузії;

в) термодинамічною стійкістю; г) оборотністю.

 

16. ВМС розчиняються у розчинниках:

а) полярність яких відповідає полярності ВМС;

б) полярність яких не відповідає полярності ВМС;

в) природа яких не подібна до природи ВМС.

 

17. Розчини ВМС відрізняються від колоїдних розчинів такими властивостями:

а) малою швидкістю дифузії;

б) світлорозсіюванням;

в) міцелярною будовою частинок;

г) не проходять через напівпроникні мембрани.

 

18. Розчини ВМС відрізняються від розчинів НМС такими властивостями:

а) гомогенністю; б) оборотністю;

в) малою швидкістю дифузії; г) термодинамічною стійкістю.

 

19. Утворенню драглів із розчинів полімерів сприяють такі фактори:

а) зниження температури;

б) концентрування;

в) внесення в розчин речовин, які знижують розчинність полімеру;

г) усі наведені фактори.

 

20. У рівнянні Галлера k = 0 за умови, що макромолекули:

а) лінійні (ниткоподібні); б) розгалужені;

в) сферичні (глобулярні); г) циліндричні.

 

21. Рівняння Донанна: х = перетворюється у рівняння х = за умови:

а) с_з < с_в; б) с_з = с_в; в) с_з << с_в; г) с_з >> с_в.

 

22. Причиною набрякання є:

а) дифузія молекул розчинника у проміжки між макромолекулами ВМС;

б) велика молекулярна маса ВМС;

в) однакова швидкість дифузії ВМС і розчинника.

 

23. У розчинах ВМС може спостерігатися за певних умов злиття сольватних оболонок макромолекул без безпосереднього контакту самих макромолекул. Це явище називається:

а) коацервацією; б) набряканням;

в) тиксотропією; г) драглюванням.

 

24. В якому ряді аніони розміщені в порядку зростання їх висолюючої дії:

а) CH₃COО^-, I^-, Сl^-, NO₃^-, SO₄^2-, CNS^-.

б) CNS^-, I^-, NO₃^-, Сl^-, CH₃COO^-, SO₄^2-.

в) SO₄²-, CH₃COO^-, NO₃^-,Cl^-, CNS^-, I^-?

 

25. Мікрокапсулювання використовують в фармацевтичній практиці для підвищення стійкості та пролонгації дії ліків, маскування неприємного смаку ліків. Який процес лежить в основі мікрокапсулювання:

а) тиксотропія; б) синерезис; в) коагуляція; г) коацервація?

 

26. Онкотичний тиск крові людини при температурі тіла має значення:

а) 3,5^.10⁵ – 3,9^.10⁵ Па; б) 3,5 – 3,9 Па;

в) 3,5^.10³ – 3,9^.10³ Па; г) 3,5 – 3,9^.10⁴ Па;.

 

27. В людському організмі драглі входять до складу:

а) мозку, шкіри, очного яблука; б) мозку, кісток, нігтів;

в) мозку, волосся, зубів; г) волосся, шкіри, зубів.

 

28. До складу живих організмів входять такі ВМС:

а) силоксани, енант, агар-агар, капрон;

б) параформ, лавсан, желатина, найлон;

в) нуклеїнові кислоти, полісахариди, гемоглобін;

г) поліетилен, полісахариди, гемоглобін.

 

25. В′язкість розчинів білків:

а) збільшується при рН = ІЕТ; б) зменьшується при рН = ІЕТ;

в) зменьшується при рН < ІЕТ; г) зменьшується при рН > ІЕТ_.

 

29. Зниження вмісту білка в крові спричиняє:

а) збільшенні онкотичного тиску; б) зниженні онкотичного тиску;

в) онкотичний тиск не змінюється; г) збільшення осмотичного тиску.

 

30. Онкотичний тиск крові від загального осмотичного тиску крові при температурі тіла складає:

а) 5 %; б) 0,5 %; в) 0,05 %; г) 1 %.

 

31. До якого з електродів під час електрофорезу будуть рухатись частинки білка, що знаходяться в ізоелектричному стані:

а) катода; б) анода; в) і катода, і анода; г) не будуть рухатись?

 

32. Ізоелектрична точка білка дорівнює 7,40. Які функціональні групи переважають у макромолекулі цього білка:

а) аміногрупи;

б) карбоксильні групи;

в) Рівна кількість аміно- та карбоксильних груп?

 

33. Ізоелектрична точка казеїну дорівнює 4,50. Який знак заряду мають макроіони казеїну в ацетатному буферному розчині з рН 3,9:

а) позитивний; б) негативний; в) нейтральний?

 

34. Вкажіть напрямок руху частинок альбуміну сироватки крові, ІЕТ якого 4,6, при електрофорезі в буферному розчині з рН = 5,6:

а) до катода; б) не будуть рухатись; в) до анода; г) до катода і до анода.

 

35. Желатина, ІЕТ якої дорівнює 4,7, поміщена в буферний розчин, в якому

[H⁺] = 1^.10 ^-9 моль/л. Який заряд частинок желатини в розчині:

а) позитивний; б) негативний; в) нейтральний?

 

32. Поріг коагуляції с_к(1/2CaCl₂) = 0,69 ммоль/л по відношенню до золя AgI. Який об’єм розчину кальцій хлориду з молярною концентрацією еквівалента 0,5 моль/л викликає коагуляцію 100 мл золя?

 

33. Коагуляція 500 мл золю ферум (ІІІ) гідроксиду відбулася при додаванні до нього 70 мл розчину натрій хлориду з молярною концентрацією еквівалента 0,2 моль/л. Розрахувати поріг коагуляції.

 

34. Коагулююча здатність фосфат -іонів, стосовно золю алюміній гідроксиду дорівнює 20,0 л/ммоль. Розрахувати мінімальну молярну концентрацію електроліта, що викликає коагуляцію золя Al(OH)₃.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №17