Биогенные элементы. Разделы физической химии. Гончаров В.И - 42 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СтГМУ | Ставрополь

Составители: 

Рубрика: 

83
лоидными частицами, которое связано с размерами коллоидных частиц и длиной
волны падающего света. Частицы более крупные, чем световые волны (10
-3
- 10
-6
м), отражают их и поэтому растворы, содержащие такие частицы, выглядят мут-
ными; очень мелкие частицы – молекулы и ионы низкомолекулярных веществ
(10
-10
м) пропускают свет и истинные растворы являются прозрачными; частицы,
размеры которых соизмеримы с длиной полуволны r = 1/2 - это коллоидные час-
тицы, рассеивают свет во все стороны: световые волны, наталкиваясь на подоб-
ные частицы, огибают их, луч отклоняется от прямой линии (явление дифракции
света). По закону Рэлея, интенсивность рассеянного света (I) обратно пропорцио-
нальна четвертой степени длины волны падающего света:
4
2
0
V
KII
; где I и I
0
–
интенсивности рассеянного и падающего света, – число частиц в 1 м
3
золя (час-
тичная концентрация). V – объем отдельной частицы, – длина волны падающе-
го света, K – постоянная, зависящая от коэффициентов преломления дисперсной
фазы и дисперсионной среды. Из этого уравнения следует, что короткие волны
(синяя и фиолетовая часть спектра) рассеиваются сильнее, чем длинные волны
(желто-красная часть спектра). Если исходный цвет белый, то
рассеянный свет
обогащается коротковолновыми компонентами и приобретает голубоватый отте-
нок, характерный для многих коллоидных систем при боковом освещении. Этим
объясняется голубоватая окраска неба. В проходящем свете остается больше
длинноволновых компонентов спектра, которые и придают ему красный оттенок.
Для высокодисперсных систем свойственно еще одно оптическое явление – спо-
собность поглощать определенную часть видимого
спектра (адсорбция). Для зо-
лей металлов характерна избирательность поглощения, являющаяся функцией
дисперсности, с увеличением коэффициента диффузии максимум поглощения
сдвигается в сторону более коротких длин волн. Поэтому высокодисперсные зо-
ли золота поглощают зеленую часть спектра, окрашены в интенсивно-красный
цвет. С увеличением размеров частичек растворы коллоидного золота приобре-
тают синюю окраску.
Установлено, что поглощение света золями, как и молеку-
лярными растворами, подчиняется закону Бугера-Ламберта-Бера: интенсивность
окраски раствора находится в прямой зависимости от концентрации растворен-
ного вещества и толщины слоя раствора.
На явлении рассеивания света коллоидными частицами основаны
важнейшие методы исследования высокодисперсных систем – нефеломет-
рия, ультрамикроскопия и поточная ультрамикроскопия, которые исполь
-
зуются для определения концентрации коллоидных частиц и их размеров в
гетерогенных биологических средах.
На явлении поглощения света и измерении интенсивности поглощения
растворами света в видимой части спектра основан метод колориметрии, по-
зволяющий определять концентрацию вещества в окрашенных растворах.
84
Электрокинетические явления в коллоидных растворах
Электрокинетические явления отражают связь, существующую между
движением фаз дисперсной системы друг относительно друга и электриче-
скими свойствами границы раздела фаз. Причина существования этих явле-
ний – это наличие двойного электрического слоя (ДЭС) и легкость смеще-
ния гранулы относительно диффузного слоя. Различают четыре вида кине-
тических явлений: 1 – электрофорез
; 2 – электроосмос; 3 – потенциал тече-
ния; 4 – потенциал оседания (седиментации).
Электрокинетические явления были открыты профессором Московского
университета Ф.Ф. Рейсом в 1808 году при изучении электролиза воды.
1. Электроосмос.
Ф.Ф.Рейс пропускал постоянный электри-
ческий ток через U-образную трубку, запол-
ненную кварцевым песком и водой. При этом в
колене с отрицательным электродом (катодом)
вода поднималась, а в колене с анодом – опус-
калась, что свидетельствовало о движении
жидкости под действием электрического поля.
Явление перемещения жидкой среды относительно твердой фазы (мел-
копористого вещества, системы капилляров) под действие электриче-
ского тока называется электроосмосом.
2. Электрофорез.
Пропуская постоянный ток (~100 В) через
прибор, состоящий из двух наполненных водой
стеклянных
трубок, погруженных в мокрую
глину, Рейс обнаружил, что частички глины,
отрываясь от поверхности, двигались к поло-
жительному полюсу (аноду), следовательно,
имели отрицательный заряд. Явление пере-
мещения твердой фазы относительно жидкой фазы под действием
электрического поля называется электрофорезом.
При действии электрического поля мицелла как бы разрывается на границе меж-
ду адсорбционным и
диффузным слоями (эта граница называется поверхностью
скольжения): гранула движется к одному полюсу (электрофорез), а ионы диффузно-
го слоя – к другому полюсу, увлекая за собой гидратные оболочки (электроосмос).
Белки, бактерии, вирусы несут заряд и поэтому, находясь в буферном раство-
ре, способны двигаться под действием электрического поля, причем скорость
движения зависит от
размера и заряда частиц. Поэтому электрофорез чрезвычай-
но широко применяется в медицине. С помощью электрофореза проводят разде-
ление и анализ смесей макромолекул – белков сыворотки крови, спинномозговой
SiO
2
+
+
мокрая глина

Страницы