Коллоидтық қорғау

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым Министрлігі

Е. А. Бөкетов атындағы Қарағанды Мемлекеттік Университеті

 

 

 

 

Химия факультеті

 

Химиялық технология және мұнай химиясы кафедрасы

 

 

 

 

 

 

 

Тақырыбы: Коллоидтық қорғау

 

 

 

 

 

Қабылдаған: х.ғ.к. доцент

        Уәли А.С

                                                                                    Орындаған: ХЕ-31 тобының

                                                                                 студенті Иманкулова А. Е.

 

 

 

 

 

 

 

 

Қарағанды 2013

 

Мазмұны

 

 Кіріспе……………………………………………………………………...…3

 

I.Негізгі бөлім

 

    1.1. Коллоидтық қорғау……………………………………….…...............4-5

 

    1.2. Коллоидтық қорғаудың биологиялық маңызы………...................….6

 

II. Тәжірибелік бөлім

 

    2.1. Зольдегі коагуляция табалдырығын анықтау.......................................7

 

    2.2. ПВС-тің қорғау санын анықтау..............................................................8

 

    2.3. Желатиннің қорғау санын анықтау........................................................8-9

 

 Қорытынды…………………………………………………………….....…....10

 

 Қолданылған әдебиеттер тізімі..……………………………………...……....11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

 

   Коагуляция-дисперстік фаза бөлшектерінің өзара дисперстік ортаның жұқа қабаты арқылы әрекеттесіп бірігуі. ЖМҚ мен коллоидтардың қосылыстары ерекше қасиет көрсете бермейді. Полимерлерлі (ақуыз) қосылыстарда болатын жағдайларда ол коллоидтық бөлшектердің бетінде адсорбцияланады да, гидрофильді қасиет көрсететін мөлшері үлкен агрегат түзеді. Оның беріктігі екі әрекеттесіп жатқан бөлшектердің арасында орташа болады. Бұл құбылыс зольдердің жоғары молекулалы қосылыстармен қорғануы яғни, коллоидтық қорғау деп аталады. Зерттеулер бойынша, ЖМҚ ерітінділерінің қорғау әсерінің деңгейі ерітілген полимер мен қорғалатын гидрофобты зольдің табиғатына тікелей байланысты. ЖМҚ ерітінділерінің қорғау әсерінің сандық өлшемі болып алтын, рубин және темір саны жатады. Коллоидтық қорғау құбылысын дәрілік өнімдерді дайындағанда қолданады [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коллоидтық қорғау.

  Лиофобты колллоидты ерітінділердің құрамына жоғары молекулалы заттың (белоктар, көмірсутектер, пектиндер) аз мөлшерін қосқанда зольдердің беріктілігі жоғарылай бастайды, бұны электролиттердің әсеріне сезімталдылығының төмендеуінен байқауға болады. Осы құбылыс коллоидтық қорғау деген атау алған. Қорғаушы зат зольге осы заттың ерітіндісінің қасиетін береді деуге болады. Концентрлеуге мүлдем ұшырамайтын жоғары молекулалы қорғаушы заттардың қатысындағы зольдерді құрғақ күйге дейін кептіріп, алынған құрғақ қалдықты  тағы коллоидтық ерітуге болады. Заттай қорғаушы затты тұнбаға түсіре алатын реагент қорғанушы зольді де тұнбаға түсіре алады. Электролиттер қатысында қорғалатын зольдер Шульце-Гарди ережесіне бағынбайды (электролиттердің коагуляцилық қабілеттілігі коагулятордың, яғни иондардың валенттілігі артқан сайвн күшейеді).

  Коллоидтық қорғау құбылысының себебі ЖМҚ-ның коллоидтық бөлшектер бетінде адсорбциялануы және беріктілігінің жоғарылауы, негізіен электростатикалық емес табиғатына  байланысты. Полярлы топтары бар адсорбцияланушы макромолекулалар жақсы гидратталып,  бөлшектердің жабысуына (адсорбциялық-сольватты фактор) кедергі жасайтын  бөлшектердің айналасында күшті гидратты бұлттар түзеді. Адсорбциялық-  гидратты тұздар механикалық берік және біртегіс болып келеді (құрылыстық-механикалық фактор). Адсорбцияланушы макромолекулалар иілгіш тізбектерге ие, сондықтан олардың конформациялары көп болады.   Бөлшектер мен олардың бетінде адсорбциялагған макробөлшектердің жақындасуы  макромолекулалардың «тарлануы» нәтижесінде конформация санының төмендеуіне алып келеді, яғни энтропияның да төмендеу жүреді. Термодинамиканың екінші заңдарына сәйкес жүйе өздігінен бөлшектердің  бір-бірінен тебісуіне қарай талпынады (энтропиялық фактор). 

  Жоғары молекулалы қосылыстардың қорғау әсерін сипаттау үшін Зигмонди «Алтын санын» енгізді. Алтын саны-10см³ қызыл түсті алтын золіне 1см³ 10%-дық натрий хлоридін енгізгенде  жүйенің көкшілденуін (коагуляция әсерінен) тоқтататын ЖМҚ-ның миллиграммдық саны. Кейбір жағдайларда ЖМҚ-ның қорғау әсерін анықтау үшін алтын золінің орнына күмістің коллоидтық ерітіндісі, конгорубин бояғышын, темір гидроксидінің коллоидтық ерітінділерін алады. Бұндай жағдайларда күмістің, рубиннің және темір сандарын айтады.  Рубин санын ұсынған В. Освальт.

 

Кесте 1. Алтын, рубин, темір, күміс қорғау сандары.

 

Жоғары молекулалы қосылыс	Алтын саны, мг	Рубин саны, мг	Темір саны, мг	Күміс саны, мг
Желатин	0,01	2,50	5,00	0,035
Гемоглобин	0,25	0,80	-	-
Жұмыртқа альбумині	2,5	2,00	15,00	1,5
Крахмал	25,00	20,00	20,00	-

 

 

  Кейбір жағдайларда жүйеге  ЖМҚ-ның өте аз мөлшерін қосқанда ол коллоидтық қорғауға емес, керісінше коллоидтық ерітіндінің беріктігінің төмендеуіне - сенсибилизацияға алып келеді. Сенсибилизацияның себебінің бірі  бір макромолекуланың әртүрлі жерде, әртүрлі колллоидтық бөлшектердің адсорбциялануы болып табылады. Яғни, бөлшектер бір˗бірімен «жабысып», үлкенмөлшерде агломерат түзіп, тұнбаға түседі [2-4].

 

 

 

 

Коллоидтық қорғаудың биологиялық маңызы.

  Коллоидтық қорғау құбылысы физиологиялық тұрғыдан өте маңызды: көптеген қан және биологиялық сұйықтықтар құрамындағы гирофобты коллоидтар мен бөлшектер коагуляциядан ақуыздар арқылы қорғанады. Осылайша қандағы ақуыздар май тамшыларын, холестеринді және көптеген гидрофобты заттардан қорғайды. Бұндай қорғау деңгейінің төмендеуі қан тамырларында холестерин мен кальцийдің жиналып қалуына әкеп соғады (атеросклероз және кальциноз). Осыған байланысты теория ұсынылған, бұл теория бойынша адам қанының құрамындағы белоктардың гидрофильділігі және холестериннің адсорбциялануы жас ұлғайған сайын төмендейді, яғни сәйкесінше олардың холестериннен қорғану әсері де азаяды. 
Холестериннің қан тамырларында жиналып қалуы қан тамырларының өзгерісіне осыған сәйкес адам мүшелерінің жұмыс істеу қабілетінің өзгеруіне әкеледі. Осы процесстің ағзаның қартаюына әсер ететін фактор екенін көруге болады. Қандағы ақуыздардың және басқа да гидрофильді қослыстардың қорғау қасиетінің төмендеуі бауырда , бүйректе және ас қорыту мүшелерінде тас жиналу қауіпіне әкеп соғады. Коллоидтық қорғау құбылысы адам ағзасы үшін өте маңызды болып табылады [5].

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тәжірибелік бөлім.

Керекті құрал-жабдықтар мен реактивтер:

1. Фотоэлектрокалориметр.
2. Штативтегі пробиркалар жиынтығы-10 дана.
3. Тамшуырлар 10см³ үшін-3дана, 5см³ үшін-1 дана, 2см³ үшін-1дана.
4. Темір гидроксидінің Fe(OH)3 золі.
5. Na2SO4 ерітіндісі (0,0025 моль/дм³).
6. Поливинил спиртінің ерітіндісі (ПВС) 1%
7. Желатин ерітіндісі 0,025%

  Жұмысты орындау барысы. Ерітінділердің  оптикалық тығыздығы фотоэлектрокалориметрде жүргізіледі. Жарық түсіруші фильтр - қызыл, кювета биіктігі l=3см. Оптикалық тығыздықты өлшеу әдісін прибор нұсқаулығынан көруге болады.

   Тәжірибе №1. Зольдегі коагуляция  табалдырығын анықтау. Әр пробиркаға  тамшуырмен 10 см³ темір гидроксидінің Fe(OH)3   золін енгіземіз және оған 2-ші кестеде көрсетілгендей  Na2SO4 электролит мөлшерін және су қосамыз. Пробирканың ішіндегісін мұқият шайқаймыз. 2 мин өткеннен кейін зольдің күйін белгілейміз (коагуляцияның болуы  «+» белгісімен, коагуляция болмаған жағдайда  «-» белгісімен). Алынған нәтижелерді 2-ші кестеге енгіземіз.

 

Кесте 2. Коагуляция табалдырығын анықтау

 

№	Электролит көлемі V Na2SO4, см³	Судың көлемі VH2O, см³	Коагуляцияның болуы немесе болмауы «+» , «-»
1	0	10,0
2	0,5	9,5
3	0,8	9,2
4	1,1	8,9
5	1,4	8,6
6	1,7	8,3
7	2,0	8,0
8	2,3	7,7
9	2,6	7,4

 

Тәжірибе №2. ПВС-тің қорғау санын анықтау. Әр пробиркаға тамшуырмен 10см³ зерттеліп жатқан зольді және 2-кестедегідей өзгеріп отыратын тұрақтандырғыш мөлшерін құяды. Ерітінділерді мұқият араластырып 8-10 мин кейін қоспаның жалпы көлемі 20 см³ болатындай етіп, тамшуырмен барлық пробиркаға коагуляция табалдырығына V*Na2SO4 сәйкес келетіндей етіп      (1-тәжірибе бойынша) коагуляторды қосамыз. Қоспаларды тағы араластырып 2 мин кейін №2-10 ден №1 қатысты оптикалық тығыздықтарын өлшеймді. Алынған оптикалық тығыздық көрсеткіштерін 3-ші кестеге енгіземіз.

 

Кесте 3. ПВС-тің қорғау санын анықтау

 

Ерітінділер №	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Зольдің көлемі, см³	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10
ПВС көлемі, см³	0	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0
Судың көлемі, см³
Ерітінді көлемі Na2SO4 , см³
Оптикалық тығыздығы

 

Тәжірибе №3. Желатиннің қорғау санын анықтау. Тәжірибе №2 тәжірибеге ұқсас жүргізіледі. Тәжірибе көрсеткіштерін және өлшеу нәтижелерін      4-ші кестеге енгізеді.

 

Кесте 4. Желатиннің қорғау санын анықтау

 

Ерітінділер №	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Зольдің көлемі, см³	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10
Желатин көлемі, см³	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
Судың көлемі, см³
Ерітінді көлемі Na2SO4 , см³
Оптикалық тығыздығы

 

Тәжірибелік көрсеткіштермен есеп жүргізу

1. Бірінші тәжірибе бойынша коагуляция табалдырығына сәйкес келетін натрий сульфатының V* Na2SO4 көлемін  анықтайды.
2. Екінші және үшінші тәжірибелердің нәтижесі бойынша тұрақтандырғыштың (ПВС және желатин) көлеміне оптикалық тығыздық тәуелділігінің графигін құрамыз  D=f (Vтұрақ), осы график арқылы зольдің коллоидтық қорғауы болғандағы тұрақтандырғышты минималды көлемін анықтайды V*тұрақ. Қорғау санын а мына формула бойынша есептейді: