تُستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي الغروية في صناعات الخبز والمعكرونة والحلويات. هذا يحسن جودة المنتجات ، ويزيد من مدة الصلاحية بسبب الاحتفاظ بالرطوبة ، ويقلل من استهلاك المواد الخام. بفضل استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي الغروية ، يتم الحفاظ على شكل المعكرونة أثناء الطهي.
في صناعة معالجة اللحوم ، تُستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي لتحسين طعم المنتجات ، وزيادة مقاومة العوامل الضارة أثناء التخزين ، وكطلاء خامل بيولوجيًا على منتجات اللحوم.
في صناعة المواد الغذائية المركزة ، تُستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي الغروية لتحسين هيكل المنتج ، لمنع التكتل والالتصاق.
تُستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي الغروية أيضًا في إنتاج الآيس كريم ، مما يؤدي إلى إبطاء عملية الذوبان ، ويتحسن طعم واتساق المنتج.
تجميع الزيت مع محاليل الفاعل بالسطح. تجمع المواد الخافضة للتوتر السطحي أغشية الفاعل بالسطح في قطرة واحدة يسهل إزالتها من السطح.
نظرًا لتأثير المواد الخافضة للتوتر السطحي في حالة الذوبان ، يتم استخدامها في الطب والصيدلة لتحويل الأدوية غير القابلة للذوبان في الماء إلى حالة قابلة للذوبان.
تُستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي كمثبطات للتآكل ، حيث إنها قادرة على تكوين غشاء أحادي الجزيء تقريبًا على السطح يحمي المعدن من التأثيرات البيئية.
7.3. المستحلبات
المستحلبات عبارة عن أنظمة مشتتة تكون فيها مرحلة التشتت ووسط التشتت غير قابل للذوبان بشكل متبادل أو سوائل ضعيفة الذوبان (الحليب ، الزبدة ، المايونيز).
جسيمات الطور المشتت من المستحلب لها شكل كروي ، لأن الجسيمات الكروية ، بالمقارنة مع الجسيمات ذات الشكل المختلف ، لها سطح أدنى ، وبالتالي ، لديها طاقة سطحية دنيا (G surf = σ · S).
يمكن أن يكون وسط تشتت المستحلبات قطبية وغير قطبية. عادة ما يتم الإشارة إلى أي سائل قطبي بالحرف "B" (ماء) ، وغير قطبي - "M" (زيت).
يتم تحديد الحصول على المستحلبات واستقرارها وتدميرها من خلال خصائص واجهة السائل والسائل.
7.3.1. تصنيف المستحلب
وفقًا لتركيز المرحلة المشتتة (C df) هناك:
مخفف (C df 0.1٪ حجم) ؛
تتركز (0.1 درجة مئوية مدافع< 74% об.);
عالي التركيز (C df> 74٪ حجم).
وفقًا لقطبية المرحلة المشتتة ووسط التشتت ، فإنهم يميزون:
مستحلبات من النوع الأول (مباشر) - O / W (حليب) ؛
مستحلبات النوع الثاني (عكسي) - W / O (زبدة).
في المستحلب المباشر ، يتم توزيع قطرات من سائل غير قطبي (زيت) في وسط قطبي (ماء) ؛ في المستحلب العكسي ، العكس هو الصحيح.
7.3.2. طرق الحصول على المستحلبات
يمكن الحصول على المستحلبات ، مثل أي أنظمة تشتيت أخرى ، من خلال مجموعتين من الطرق:
طرق التكثيف. على سبيل المثال ، بخار التكثيف. يُحقن بخار سائل واحد (طور مشتت) تحت سطح آخر (وسط تشتت). في ظل هذه الظروف ، يصبح البخار مفرط التشبع ويتكثف على شكل قطرات بحجم 1 ميكرومتر. والنتيجة هي مستحلب.
طرق التشتت والتي تعتمد على تكسير المرحلة المشتتة. يميز:
التشتت الميكانيكي (الاهتزاز ، الخلط ، التجانس). تنتج الصناعة خلاطات ذات تصميمات مختلفة مع محرضات من نوع المروحة والتوربينات ومطاحن الغروانية والمجانسات. في المجانسات ، يتم تمرير الطور المشتت من خلال ثقوب صغيرة تحت ضغط مرتفع. تستخدم هذه الأجهزة على نطاق واسع في تجانس الحليب ، ونتيجة لذلك يتم تقليل متوسط قطر قطرات الدهون في الحليب إلى 0.2 ميكرون. لا يتم تسوية مثل هذا الحليب.
استحلاب بالموجات فوق الصوتية. يستخدم الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة. نطاق التردد الأكثر فعالية هو من 20 إلى 50 كيلو هرتز.
الاستحلاب بالطرق الكهربائية. الميزة هي ارتفاع نسبة التشتت الأحادي للمستحلبات التي تم الحصول عليها.
(تخصص "صيدلية")
أهداف دراسة تخصص "الكيمياء الفيزيائية والغروية"
يعد التخصص الأساسي "الكيمياء الفيزيائية والغروية" هو الأساس للطلاب لإتقان الكيمياء التحليلية والعضوية والصيدلانية والكيمياء السمية وتكنولوجيا أشكال الجرعات المدرجة في المنهج الدراسي لإعداد الطلاب في تخصص 040500 "الصيدلة".
الكيمياء الفيزيائية
مادة ومهام وطرق الكيمياء الفيزيائية
المراحل الرئيسية في تطوير الكيمياء الفيزيائية. دور العلماء المحليين والأجانب في تطوير الكيمياء الفيزيائية. مكانة الكيمياء الفيزيائية بين العلوم الأخرى وأهميتها في تطوير الصيدلة. M. V. Lomonosov، D. I. Mendeleev، N. S. Kurnakov، G. I. Gess، V. F. Alekseev، N.N. Beketov - العلماء الروس ، مؤسسو الكيمياء الفيزيائية.
المفاهيم الأساسية وقوانين الديناميكا الحرارية الكيميائية. الكيمياء الحرارية
موضوع وطرق الديناميكا الحرارية. المفاهيم والتعاريف الأساسية .
الأنظمة: معزولة ومغلقة ومفتوحة. حالة النظام. وظيفة الدولة. العمليات: متساوي الضغط ، متساوي الحرارة ، متساوي الضغط ، ثابت الحرارة. الطاقة الداخلية للنظام. وظيفة. الحرارة.
القانون الأول للديناميكا الحرارية.
التعبير الرياضي للبداية الأولى. الطاقة الداخلية الكامنة. درجات الحرارة المتوازنة والمتساوية للعملية والعلاقة بينهما. قانون هيس. المعادلات الحرارية. درجات الحرارة القياسية لتكوين واحتراق المواد. حساب الحرارة القياسية للتفاعلات الكيميائية من درجات الحرارة القياسية لتكوين واحتراق المواد. درجات حرارة معادلة ، انحلال ، ترطيب. مخططات المحتوى الحراري. اعتماد حرارة العملية على درجة الحرارة ، معادلة كيرشوف.
القانون الثاني للديناميكا الحرارية.
عمليات قابلة للعكس ولا رجعة فيها بالمعنى الديناميكي الحراري. الحد الأقصى لعملية العمل. عمل مفيد. صياغة الانتروبيا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية. الانتروبيا هي دالة لحالة النظام. تغير الانتروبيا في الأنظمة المعزولة. تغير الانتروبيا أثناء العمليات المتساوية وتغير درجة الحرارة. الطبيعة الإحصائية للقانون الثاني للديناميكا الحرارية. الانتروبيا وارتباطها باحتمالية الديناميكا الحرارية لحالة النظام. صيغة بولتزمان.
القانون الثالث للديناميكا الحرارية.الانتروبيا المطلقة. الانتروبيا القياسية.
إمكانات الديناميكا الحرارية.
طاقة هيلمهولتز. طاقة جيبس العلاقة بينهما. تغيير طاقة هيلمهولتز وطاقة جيبس في عمليات عفوية. كمون كيميائي.
الديناميكا الحرارية للتوازن الكيميائي
معادلة درجة حرارة التفاعل الكيميائي.الإثبات الديناميكي الحراري لقانون الحركة الجماعية من أجل التوازن الكيميائي المتجانس وغير المتجانس. ثابت التوازن الكيميائي وطرق التعبير عنه.
معادلات Isobar و isochore لتفاعل كيميائي.النتائج المترتبة على هذه المعادلات. ثابت التوازن الكيميائي ومبدأ Le Chatelier-Brown. حساب ثابت التوازن الكيميائي باستخدام جداول الكميات الديناميكية الحرارية.
الديناميكا الحرارية لتوازن الطور
مفاهيم أساسية.أنظمة متجانسة وغير متجانسة. مرحلة. المواد المكونة. عناصر. تحولات الطور والتوازن: التبخر ، التسامي ، الذوبان ، التغيير في التعديل المتآصل. عدد المكونات وعدد درجات الحرية. حكم مرحلة جيبس. توقع انتقالات المرحلة في ظل الظروف المتغيرة.
أنظمة ذات مكون واحد.
مخططات الحالة للأنظمة ذات المكون الواحد (الماء ، ثاني أكسيد الكربون ، الكبريت) معادلة كلاوزيوس وكلابيرون. الاتصال بمبدأ Le Chatelier-Brown.
أنظمة مكونة من عنصرين (ثنائي).
مخططات انصهار الأنظمة الثنائية. التحليل الحراري. مفهوم التحليل الفيزيائي والكيميائي (N. S. Kurnakov) ، تطبيق لدراسة أشكال الجرعات. قانون راولت - الإثبات بطريقة الكمون الكيميائية على أساس القانون العام لتوزيع المادة بين مرحلتين. حلول مثالية وحقيقية. أنواع المخططات "التركيب - ضغط البخار" ، "التكوين - نقطة الغليان". الأزيوتروبس. القانون الأول والثاني لكونوفالوف جيبس. التقطير التجزيئي والمستمر (التصحيح). ذوبان السوائل في السوائل. درجات حرارة الذوبان العلوية والسفلية (V.F. Alekseev). سوائل غير قابلة للذوبان بشكل متبادل. الأسس النظرية للتقطير بالبخار .
أنظمة ثلاثية المكونات.
قانون نرنست لتوزيع المواد بين سائلين غير قابلين للامتزاج. معامل التوزيع. مبادئ الحصول على الصبغات ، مغلي. اِستِخلاص.
الديناميكا الحرارية للمحاليل المخففة
العلاقة بين الخصائص التجميعية:انخفاض نسبي في ضغط البخار ، وانخفاض في درجة تجمد المذيب ، وزيادة درجة غليان المذيب ، والضغط الاسموزي للمحاليل المخففة للشوارد غير المتطايرة. الثوابت التنظيرية والتبريدية وعلاقتها بحرارة الغليان وذوبان المذيب.
الخصائص التناضحية لمحاليل الإلكتروليت. نسبة متساوية التوتر.
طرق Cryometric و ebulliometric و osmometric لتحديد الكتل المولية ، معامل متساوي التوتر .
الديناميكا الحرارية لمحاليل الإلكتروليت
نظرية محاليل الإلكتروليت القوية بواسطة Debye و Hückel.مفهوم الغلاف الجوي الأيوني. النشاط الأيوني وعلاقته بالتركيز. معامل النشاط واعتماد قيمته على التركيز الكلي للكهارل في المحلول. القوة الأيونية للحل. حكم القوة الأيونية. اعتماد معامل النشاط على القوة الأيونية للمحلول.
أنظمة وحلول العازلة:حمض القاعدة ، التركيز ، الأكسدة والاختزال. آلية عملهم. خلات ، فوسفات ، أمونيا ، كربونات ، مخازن الهيموغلوبين. القدرة العازلة والعوامل التي تؤثر عليها. أهمية النظم العازلة للكيمياء والبيولوجيا.
الكيمياء الكهربائية
موصلات من النوع الثاني.الموصلية الكهربائية النوعية والمكافئة والمولية ؛ تغييرهم مع تخفيف المحلول. الموصلية الكهربائية المولارية بتخفيف غير محدود. قانون كولراوش. الموصلية الكهربائية للمحاليل غير المائية. سرعة وحركة الأيونات. تنقل وترطيب (إذابة) الأيونات.
جهود القطب.
آلية المنشأ. معادلة نرنست. الإمكانات الكهروكيميائية. جهود القطب القياسية. تصنيف الأقطاب الكهربائية. قطب هيدروجين قياسي. قياس جهد القطب. تركيز العناصر الجلفانية. مصادر التيار الكيميائي.
إمكانات الأكسدة والاختزال.آلية المنشأ. أقطاب الأكسدة والاختزال. إمكانات الأكسدة والاختزال القياسية الحقيقية .
الأقطاب الكهربائية الانتقائية للأيونات.
قطب كهربائي زجاجي. أنواع أخرى من الأقطاب الكهربائية الانتقائية للأيونات. التطبيق في علم الأحياء والطب والصيدلة. طريقة قياس الجهد لقياس الأس الهيدروجيني. معايرة الجهد. قيمة هذه الأساليب في الممارسة الصيدلانية. تحديد الجهد لطاقة جيبس القياسية للتفاعل وثابت التوازن الكيميائي.
حركية التفاعلات الكيميائية والحفز
موضوع وطرق الخواص الحركية الكيميائية. مفاهيم أساسية.
التفاعلات بسيطة (أحادية الطور) ومعقدة (متعددة المراحل) ومتجانسة وغير متجانسة. معدل التفاعلات الكيميائية المتجانسة وطرق قياسها. اعتماد معدل التفاعل على عوامل مختلفة. قانون العمل الجماعي لمعدل التفاعل. ترتيب الجزيئية ورد الفعل.
المعادلات الحركيةردود الفعل التي لا رجعة فيها من الدرجة الأولى ، الصفرية الثانية. نصف الحياة. طرق تحديد ترتيب التفاعل. اعتماد معدل التفاعل على درجة الحرارة. معامل درجة حرارة معدل التفاعل. نظرية الاصطدامات الثنائية النشطة. طاقة التفعيل. العلاقة بين معدل التفاعل وطاقة التنشيط. تحديد طاقة التنشيط. طرق متسارعة لتحديد العمر الافتراضي للعقاقير. عناصر نظرية الحالة الانتقالية (المركب المنشط).
ردود الفعل المعقدة:قابل للعكس (ثنائي) ، منافس (متوازي) ، متسلسل ، متقارن (N. A. Shilov). تحويل مادة طبية في الجسم إلى مجموعة من العمليات المتتابعة ؛ ثابت الامتصاص وثابت الإخراج. تفاعلات متسلسلة (M. Bodenstein، N.N.Semenov). مراحل منفصلة من تفاعل متسلسل. تفاعلات متسلسلة غير متفرعة ومتفرعة. تفاعلات ضوئية كيميائية. قانون أينشتاين للتكافؤ الكيميائي الضوئي. العائد الكمي للتفاعل.
العمليات التحفيزية.الحفز الإيجابي والسلبي. تطوير عقيدة الحفز (A. A. Balandin ، N. I. Kobozev). الحفز المتجانس. آلية عمل المحفز. طاقة تفعيل التفاعلات التحفيزية. الحفز الحمضي القاعدي. الحفز المركب المعدني. التحفيز الأنزيمي. تثبيط التفاعلات الكيميائية. آلية عمل المثبطات.
التحليل الديناميكي الحراري للامتصاص.
امتصاص جيبس الزائد. معادلة درجة حرارة امتصاص جيبس. قياس الامتزاز في واجهات الغاز الصلب والصلب السائل. العوامل المؤثرة على امتصاص الغازات والمواد المذابة. الامتزاز الجزيئي ، لانجموير ، معادلة متساوي الحرارة الامتزاز فريندليتش. الامتزاز متعدد الجزيئات. التكثيف الشعري ، الامتصاص ، الامتصاص الكيميائي.
امتزاز الشوارد.امتصاص غير محدد (مكافئ) للأيونات. الامتزاز الانتقائي للأيونات. حكم Panet-Faience. امتصاص التبادل الأيوني. الأيونات وتصنيفها. القدرة على التبادل. استخدام المبادلات الأيونية في الصيدلة.
اللوني(إم إس تسفيت). تصنيف الطرق الكروماتوجرافية حسب تقنية التنفيذ وحسب آلية العملية. استخدام الكروماتوغرافيا لتحضير وتحليل المواد الطبية. هجوم العمالقه.
كيمياء كولويد
موضوع ومهام وطرق الكيمياء الغروانية
المراحل الرئيسية في تطوير الكيمياء الغروانية. T. Graham و I.G Borshchov هما مؤسسا الكيمياء الغروانية. دور العلماء المحليين والأجانب في تطوير الكيمياء الغروانية (A. V. Dumansky، V. Ostwald، P. A. Rebinder). قيمة الكيمياء الغروانية في تطوير الصيدلة.
تفريق الأنظمة
هيكل الأنظمة المشتتة.المرحلة المشتتة ، وسط التشتت. الخصائص الكمية للتشتت.
تصنيف الأنظمة المشتتة:وفقًا لحالة تجميع المرحلة المشتتة ووسط التشتت ، وفقًا للتركيز ، وفقًا لطبيعة تفاعل المرحلة المشتتة مع وسط التشتت. مفهوم أنظمة التشتت المجففة والليوفوبيا. ملامح الحالة الغروانية (النانوستات) للمادة. عالمية حالة المادة المشتتة. تحديد دور الظواهر السطحية في الكيمياء الغروانية.
طرق الحصول على المحاليل الغروية وتنقيتها.غسيل الكلى ، غسيل الكلى ، الترشيح الفائق.
الخصائص الجزيئية الحركية والبصرية للأنظمة الغروية
الحركة البراونية (معادلة أينشتاين) ، الانتشار (معادلات فيك) ، الضغط الاسموزي. علاقتهم.
الترسيب.استقرار الترسيب وتوازن الترسيب. أجهزة الطرد المركزي وتطبيقاتها لدراسة النظم الغروية.
تشتت وامتصاص الضوء.معادلة رايلي. الفحص المجهري الفائق والمجهري الإلكتروني للأنظمة الغروية. تحديد شكل وحجم وكتلة الجسيمات الغروية.
الديناميكا الحرارية لظواهر السطح
الديناميكا الحرارية للطبقة السطحية.طاقة سطح جيبس والتوتر السطحي. طرق تحديد التوتر السطحي. اعتماد التوتر السطحي على درجة الحرارة. العلاقة بين الطاقة السطحية لجيبس والمحتوى الحراري السطحي. زاوية ترطيب. الظروف الديناميكية الحرارية للترطيب والانتشار.
الامتزاز السطحي
الديناميكا الحرارية للامتصاص. اشتقاق معادلة جيبس. المواد ذات النشاط السطحي وغير النشطة على السطح. درجة حرارة التوتر السطحي. معادلة شيشكوفسكي. نشاط السطح. حكم Duclos-Traube. معادلة لانجمير للامتصاص أحادي الجزيء.
اتجاه جزيئات الفاعل بالسطح في الطبقة السطحية. تحديد المنطقة التي يشغلها جزيء الفاعل بالسطح في طبقة امتصاص مشبعة والحد الأقصى لطول جزيء الفاعل بالسطح.
امتزاز المواد الخافضة للتوتر السطحي على سطح السوائل غير القابلة للامتزاج. امتزاز المواد الخافضة للتوتر السطحي من المحاليل الموجودة على سطح المواد الصلبة.
الظواهر الكهربية السطحية في الأنظمة المتفرقة.
الظواهر الكهرومغناطيسية
طبيعة الظواهر الكهربائية في الأنظمة المتفرقة. آلية حدوث شحنة كهربائية عند السطح البيني بين مرحلتين. هيكل الطبقة الكهربائية المزدوجة. ميسيل ، هيكل ميسيل من سول كاره للماء. الشحنة والجهد الكهربائي للجسيم الغرواني.
تأثير الإلكتروليتات على الجهد الكهربي. ظاهرة إعادة شحن الجسيمات الغروانية.
الظواهر الكهربية.الكهربائي. العلاقة بين سرعة الرحلان الكهربي للجسيمات الغروية وإمكانياتها الحركية الكهربية (معادلة هيلمهولتز-سمولوتشوفسكي). التنقل الكهربي. طرق البحث الكهربي في الصيدلة.
كهربي .
طريقة كهرومغناطيسية لقياس الجهد الكهربي. التطبيق العملي للتضخم الكهربي في الصيدلة.
استقرار وتخثر النظم الغروانية
استقرار الترسيب والتجمع للأنظمة الغروانية.
تجمع وترسيب جزيئات المرحلة المشتتة. عوامل الاستقرار. التخثر والعوامل المسببة له. تخثر بطيء وسريع. عتبة التخثر ، تعريفها. حكم شولز-هاردي. تناوب مناطق التخثر. تخثر السوائل عن طريق مخاليط الشوارد. قاعدة الجمع والعداء والتآزر للأيونات. حماية الغروانية. تجلط الدم. بيبدة.
نظريات التخثر.. نظرية Deryagin-Landau-Verwey-Overbeck. استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي للتحكم في خصائص الأنظمة المشتتة.
جيلاتين (جلتنة).ريولوجيا أنظمة التشتت المنظمة.
فئات مختلفة من الأنظمة الغروانية
الهباء الجوي وخصائصها.
التحضير ، الخواص الجزيئية الحركية. الخواص الكهربائية. الاستقرار التجميعي والعوامل التي تحدده. تدمير الهباء الجوي. استخدام البخاخات في الصيدلة.
المساحيق وخصائصها.تكتل وتحبيب ورش المساحيق. التطبيق في الصيدلة.
المعلقات وخصائصها.
إيصال. الاستقرار التجميعي والعوامل المحددة له. التندب. تحليل الترسيب للمعلقات. رغوة. المعاجين.
المستحلبات والرغاوي وخصائصها.إيصال. أنواع المستحلبات. المستحلبات والمشتتات وآلية عملها. انعكاس طور المستحلبات. استقرار المستحلبات والرغاوي وانتهاكها. عوامل ثبات المستحلبات والرغاوي. التحام. خصائص المستحلبات المركزة عالية التركيز. استخدام الرغاوي والمستحلبات في الصيدلة.
النظم الغروية التي شكلتها السطحي:محاليل الصابون والمنظفات والعفص والأصباغ. أنظمة Micellar الغروانية. التصفية في محاليل الفاعل بالسطح. تركيز الميسيل الحرج وطرق تحديده. الليبوزومات والحويصلات. الذوبان والمستحلبات الدقيقة. استخدامها في الصيدلة. أنظمة Micellar و liposomal الغروية في الصيدلة.
المركبات الضخمة الجزيئية (HMC) وحلولها.
أنظمة الغروية الجزيئية. طرق الحصول على اللولب. تصنيف HMC ، مرونة سلسلة البوليمر. الدوران الداخلي للروابط في جزيئات HMS. الحالة البلورية وغير المتبلورة للبحرية.
تورم وانحلال اللولب.آلية الانتفاخ. الديناميكا الحرارية لتورم وتفكك اللولب. تأثير العوامل المختلفة على درجة التورم. سلسلة الأيونات المتغيرة.
لزوجة حلول HMS.انحراف خواص حلول HMS عن قوانين نيوتن وبوزويل. معادلة بينغهام. أسباب اللزوجة غير الطبيعية لمحاليل البوليمر.
طرق قياس لزوجة محاليل HMS. لزوجة محددة ومخفضة وجوهرية. معادلة شتاودينجر وتعديلها. تحديد الكتلة المولية للبوليمر بطريقة قياس اللزوجة.
بوليمر غير إلكتروليتات وبولي إلكتروليتات.بولي أمفوليت. النقطة الكهروضوئية للبولي أمفوليت وطرق تحديدها.
الخصائص التناضحية لمحاليل اللولب.الضغط الاسموزي لمحاليل البوليمر غير المنحل بالكهرباء. الانحراف عن قانون فانت هوف. معادلة هالر. تحديد الكتلة المولية للبوليمرية غير المنحل بالكهرباء. بولي إلكتروليت. الضغط الاسموزي لمحاليل البولي إلكتروليت. توازن غشاء دونان.
عوامل ثبات حلول اللولب.التمليح ، تمليح العتبات. سلسلة الأيونات المتغيرة. اعتماد عتبات التمليح للخارج من البولي أمفوليت على الرقم الهيدروجيني للوسط. التماسك - بسيط ومعقد. الحفظ الدقيق. الأهمية البيولوجية. الكبسلة الدقيقة. دبق. تأثير العوامل المختلفة على معدل تكوين الجيلاتين. متغيرة الانسيابية للهلام والمواد الهلامية. التآزر.
الأساسية
- Gorshkov V.I. ، Kuznetsov IA ، أساسيات الكيمياء الفيزيائية. - م. معمل المعرفة 2006.
- Eremin V.V. ، Kargov S.I. ، Uspenskaya IA ، Kuzmenko N.E. ، Lunin V.V. اساسيات الكيمياء الفيزيائية - النظرية والمهام - امتحان 2005.
- Ershov Yu.A.، Popkov V.A.، Berlyand A.S.، Knizhnik A.Z. الكيمياء العامة. الكيمياء الحيوية الفيزيائية. م ، المدرسة العليا ، 2000.
- فريدريشسبيرج د. دورة الكيمياء الغروانية. - لام ، 1995.
- Evstratova K.I.، Kupina N.A.، Malakhova E.E. الكيمياء الفيزيائية والغروية. - المدرسة العليا 1990.
- ورشة عمل حول الكيمياء الفيزيائية والغروية (إي في بوغريفا وآخرون). - مدرسة ثانوية م. 1990.
إضافي
- Shchukin E. D. ، Pertsov A. V. ، Amelina E. A. كيمياء الغروانية. - م 2007.
- فرولوف يو جي دورة كيمياء الغروانية. الظواهر السطحية وأنظمة التشتت. - م ، كيمياء ، 2004
- Zimon D. A. ، Leshchenko N.F كيمياء الغروانية. - م 1999.
- ورشة عمل وكتاب إشكالية حول الكيمياء الغروانية ، تم تحريره بواسطة Nazarov V.V. ، Grodsky A.S. - M. 2007.
- شور أ.م.المواد عالية الجزيئية. - م ، 1981.
- Zakharchenko VN مجموعة من المهام والتمارين في الكيمياء الفيزيائية والغروية. - م ، 1978.
- Zakharchenko V.N. كيمياء الغروانية. - م ، 1989.
- Nikolsky BP (محرر) الكيمياء الفيزيائية. - إل ، 1987.
- سولوفيوف يو.أول. مقالات عن تاريخ الكيمياء الفيزيائية. - م ، 1984.
تم وضع البرنامج
مساعد. كارجوف إس.
مساعد. إيفانوفا إن.
أدوات
الموضوع: دراسة المحاليل الغروية.
انضباط : كيمياء
نحن سوف : 2
نصف السنة : 3
تجميع وانتاج : Polivanova T.V. مدرس كيمياء فئة المؤهل الأول
موسكو
2015
المحتوى:
الدافع من الموضوع ……………………… .. صفحة 4
أهداف و غايات..………………………. .p. 4
كتلة المعلومات ..................... ... صفحة 5
وحدة التحكم ……………… .. ص. الثامنة عشر
1. موضوع التحفيز
الأنظمة الغروية منتشرة على نطاق واسع في الطبيعة. البروتينات ، الدم ، اللمف ، الكربوهيدرات ، البكتين في حالة غروانية. ترتبط العديد من الصناعات (الأغذية والمنسوجات والمطاط والجلود والطلاء والورنيش وصناعات السيراميك وتكنولوجيا الألياف الاصطناعية والبلاستيك ومواد التشحيم) بأنظمة الغروانية. يعتمد إنتاج مواد البناء (الأسمنت والخرسانة وحلول الموثق) على معرفة خصائص الغرويات. تتعامل صناعات الفحم والجفت والتعدين والنفط مع المواد المشتتة (الغبار ، المعلقات ، الرغوات). الكيمياء الغروية لها أهمية خاصة في عمليات معالجة المعادن ، التكسير ، التعويم ، و ضماد الخام الرطب. ترتبط عمليات التصوير الفوتوغرافي والسينمائي أيضًا باستخدام الأنظمة المشتتة الغروانية.
تشمل كائنات الكيمياء الغروانية مجموعة كاملة من أشكال عالم النبات والحيوان ، على وجه الخصوص ، التكوينات الغروانية النموذجية هي العضلات والخلايا العصبية وأغشية الخلايا والألياف والجينات والفيروسات والبروتوبلازم والدم. لذلك ، صرح العالم الغرواني I.I. Zhukov أن "الشخص هو في الأساس غرواني يمشي". في ضوء ذلك ، فإن تقنية الأدوية (المراهم ، المستحلبات ، المعلقات ، الهباء الجوي ، المساحيق) ، لا يمكن تخيل تأثير الأدوية المختلفة على الجسم دون معرفة الكيمياء الغروانية.
2. الغايات والأهداف.
هدف: اكتساب المعرفة المنهجية حول الأنظمة المشتتة الغروانية ، اعتمادًا على علامات التصنيف ، حول طرق الحصول على الأنظمة المشتتة وتنظيفها واستقرارها والقدرة على تطبيق هذه المعرفة على أنظمة محددة موجودة في الكائنات البيولوجية.
مهام:
التعليمية:
لتعريف الطلاب بمفهوم الأنظمة المشتتة والحلول الغروية.
لتعريف الطلاب بطرق الحصول على المحاليل الغروانية.
شرح للطلاب طرق تنقية المحاليل الغروية وهيكل المذيلات.
لتعريف الطلاب بخصائص المحاليل الغروية.
تطوير:
لمواصلة وتوسيع النشاط المعرفي للطلاب ، وكذلك أفكارهم حول طرق الحصول على الحلول الغروية.
الاستمرار في تطوير وتوسيع فهم الطلاب لغسيل الكلى ، والديلزة الكهربائية ، والترشيح الفائق ، والأجزاء المكونة للجسيم الغرواني ، وأهميتها العملية في الحياة اليومية.
التنشئة:
الاستمرار في تنمية الانتباه والملاحظة والمشاعر الجمالية والمهارات في العمل مع التكنولوجيا.
كتلة المعلومات.
تفريق الأنظمة – أنظمة غير متجانسة حيث يتم توزيع مادة واحدة (طور مشتت) بالتساوي في أخرى (وسط تشتت). خصائص المادة في مجزأة (مشتت ) الحالة تختلف اختلافًا كبيرًا عن خصائص نفس المادة ، والتي تكون في شكل جسم صلب أو بعض حجم السائل.
هناك عدة تصنيفات مختلفة للجسيمات المشتتة: وفقًا لحجم الجسيمات ، وفقًا لحالة تجميع المرحلة المشتتة ووسط التشتت ، وفقًا لطبيعة تفاعل جزيئات المرحلة المشتتة مع جزيئات وسط التشتت ، لاستقرار الديناميكا الحرارية والحركية.
اعتمادًا على حجم الجسيم في المرحلة المشتتة أ ، يتم تمييز أنظمة التشتت التالية
تفريق الأنظمة
حجم الجسيمات
اسم
أ ≤ 10 -9 م
حلول حقيقية
أ = 10 -9 –10 -7 م
أنظمة الغروانية
أ ≥ 10 -7 –10 -5 م
الأنظمة الخشنة
يوضح الجدول تصنيف الأنظمة المشتتة وفقًا لحالة تجميع المرحلة المشتتة ووسط التشتت.
تصنيف أنظمة التفريق
مشتت
مرحلة
وسط التشتت
غاز
سائل
صلب
غاز
لم يتم تشكيلها
رغوة
رغوة صلبة
سائل
عبوة رش. بخاخ
مستحلب
مستحلب صلب
صلب
مسحوق الهباء الجوي
التعليق و سول
سول الصلبة
تعتبر الحالة الغروية من سمات العديد من المواد إذا كان حجم جزيئاتها 10 7 حتى 10 5 انظر ، سطحها الكلي ضخم ، وله طاقة سطحية ، بسببه يمكنه امتصاص الجزيئات من المحلول. يسمى الجسيم الغرواني الناتجميسيل . له هيكل معقد ويتكون من نواة وأيونات كثيفة ومضادات.
إذا كان المذيب يتفاعل مع لب الجسيم ، إذنمجفد الغرويات ، إذا لم تتفاعل ، إذنرهاب الموت الغرويات.
مرجع التاريخ
يُعتقد عادةً أن مؤسس الكيمياء الغروانية هو العالم الإنجليزي توماس جراهام (1805-1869) ، الذي قدم في الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي المفاهيم الكيميائية الغروانية الأساسية للتداول. ومع ذلك ، لا ينبغي أن ننسى أنه كان له أسلاف ، وقبل كل شيء - جاكوب برزيليوس ، الكيميائي الإيطالي فرانشيسكو سيلمي. في الثلاثينياتالتاسع عشرفي القرن الماضي ، وصف Berzelius عددًا من الرواسب التي تمر عبر الفلتر عند غسلها (أحماض السيليك والفاناديك ، وكلوريد الفضة ، والأزرق البروسي ، إلخ). أطلق برزيليوس على هذه الرواسب التي تمر عبر المرشح "حلول" ، لكنه في الوقت نفسه أشار إلى تقاربها الوثيق مع المستحلبات والمعلقات ، التي كان على دراية بخصائصها. فرانشيسكو سلمي في الخمسينياتالتاسع عشرقرن ، استمر العمل في هذا الاتجاه ، بحثًا عن الاختلافات الفيزيائية والكيميائية بين الأنظمة التي تكونت بواسطة الرواسب التي تمر عبر مرشح (أطلق عليها اسم "الحلول الزائفة") والحلول الحقيقية العادية.
عالم إنجليزي مايكل فاراداي (*) في عام 1857 المحاليل الغروية المركبة من الذهب - المعلقAuفي الماء مع أحجام الجسيمات من 1 إلى 10 نانومتر. وطرق تطويرها لتحقيق الاستقرار.
تشتت هذه "المحاليل الزائفة" الضوء ، والمواد الذائبة فيها تترسب عند إضافة كميات صغيرة من الأملاح ، ولا يصاحب انتقال المادة إلى محلول والترسيب منها تغير في درجة حرارة وحجم النظام ، والذي عادة ما يتم ملاحظته عند إذابة المواد البلورية.
طور توماس جراهام هذه الأفكار حول الفرق بين "الحلول الزائفة" والحلول الحقيقية وقدم مفهوم "الغروانية". اكتشف جراهام أن المواد القادرة على تكوين رواسب هلامية غير متبلورة ، مثل هيدروكسيد الألومنيوم والألبومين والجيلاتين ، تنتشر في الماء بمعدل بطيء مقارنة بالمواد البلورية (كلوريد الصوديومالسكروز). في الوقت نفسه ، تمر المواد البلورية بسهولة من خلال قشور البرشمان في محلول ("ديال") ، بينما لا تمر المواد الجيلاتينية من خلال هذه الأصداف. أخذ الغراء كممثل نموذجي للمواد الجيلاتينية وغير المنتشرة وغير الديالة ، وأعطاهم غراهام الاسم الشائع "الغرواني" ، أي تشبه الغراء (من الكلمة اليونانية colla - الغراء). وقد أطلق على المواد البلورية والمواد التي تفيد في نشر وغسيل السوائل "البلورات".
ميسيل وهيكلها
الجسيم الغرواني هو نواة مادة ضعيفة الذوبان للتشتت الغرواني ، حيث يتم امتصاص أيونات المحلول بالكهرباء على سطحه. توفر أيونات المنحل بالكهرباء استقرار محلول غرواني ، لذلك يسمى هذا المنحل بالكهرباء المثبت الأيوني. هذا يعني أن الجسيم الغرواني مركب يتكون من لب ، مع طبقة امتزاز من المضادات. مجموع الجسيم أو النواة هو مادة ذات بنية بلورية ، تتكون من مئات أو آلاف الذرات أو الأيونات أو الجزيئات ، محاطة بالأيونات. يسمى اللب مع الأيونات الممتصة بالحبيبات. لذا فإن الحبيبة لها شحنة معينة. تتجمع الأيونات ذات الشحنة المعاكسة حولها ، مما يمنحها حيادًا كهربائيًا شاملاً. يُطلق على النظام بأكمله المكون من حبيبة وأيوناتها المحيطة اسم micelle وهو متعادل كهربائيًا. تسمى المرحلة السائلة المحيطة بالميلي السائل بين الخلايا. يمكن تمثيل ذلك على أنه الرسم التخطيطي القصير التالي:
الحبيبية ، أي جسيم غرواني = طبقة أساسية + امتصاص + طبقة مضادة + طبقة منتشرة
ميسيل = حبيبة + عدادات
سول = مذيلات + سائل بين الخلايا.
ضع في اعتبارك على سبيل المثال sol As 2 س 3 (الشكل 7). للحصول على محلول مائي ، يجب معالجة حمض الزرنيخ بكبريتيد الهيدروجين. يمكن كتابة رد الفعل المستمر على النحو التالي:
2 ح 3 ASO 3 + 3 ح 2 س= مثل 2 س 3 + 6 ح 2 ا
الزائدة H 2 يلعب S دور عامل الاستقرار الأيوني في هذا النظام. ح 2 يتفكك S جزئيًا إلى أيونات:
ح 2 S↔HS - + ح +
من هذه الأيونات HS - يتم امتصاص الأيونات على سطح النواة As 2 س 3 ، لذلك في هذا النظام:
[مثل 2 س 3 ] ن - وحدة
[مثل 2 س 3 ] ن ، م HS - - النواة
([مثل 2 س 3 ] ن ، م HS - ، (م- س)ح + } - x - حبيبة
([مثل 2 س 3 ] ن ، م HS - ، (م- س)ح + } - xح + - ميسيل
نوى المذيلات لها هيكل بلوري. تمت دراسة عملية تكوين الجسيمات الغروية بالتفصيل بواسطة V.A. Kargin و Z.Ya. Berestneva في عام 1953 باستخدام المجهر الإلكتروني وخلق نظرية جديدة. وفقًا لهذه النظرية ، تحدث آلية تكوين الجسيمات الغروية على مرحلتين: أولاً ، تتكون الجسيمات الكروية في حالة غير متبلورة ، ثم تظهر بلورات صغيرة داخل الجسيمات غير المتبلورة. بسبب ظهور الهياكل البلورية داخل الجسيمات غير المتبلورة ، يتم إنشاء إجهاد ووفقًا للحد الأدنى من الطاقة الداخلية للنظام ، يخضع للشروط (∆Н<0, ∆S<0), |∆Н| >| Т∆S | ، ∆G<0) происходит самопроизвольный процесс распада на множество мелких кристаллических частиц и эти кристаллы становятся центром мицеллы. Скорость кристаллизации для различных золей различна.
طرق الحصول على المحاليل الغروانية
يمكن الحصول على المحاليل الغروية:
1. طرق التشتت على أساس تكسير أو تشتيت جزيئات كبيرة من مادة ما إلى أحجام غروانية. يمكن أن يتم التشتت عن طريق الطحن الميكانيكي والرش الكهربائي وما إلى ذلك.
تشمل الطرق المشتتة– عملية تكوين الصولس من المواد الهلامية أو الرواسب السائبة تحت تأثير الببتيدات (في معظم الحالات ، الإلكتروليتات) يتم امتصاصها على سطح النوى الغروية وتسهيل تفاعلها مع وسط التشتت.
2. طرق التكثيف , بناءً على تجميع الجزيئات أو أيونات الجسيمات الكبيرة. يمكن إجراء تجميع الجسيمات بطرق مختلفة.
في طريقة التكثيف ، يتوقف نمو الجسيمات قبل وقت طويل من تكوين واجهة مستقرة ديناميكيًا. لذلك ، فإن الأنظمة الغروانية ، بغض النظر عن طريقة التحضير ، هيغير مستقر من الناحية الديناميكية الحرارية . بمرور الوقت ، نتيجة للسعي لتحقيق حالة ديناميكية حرارية أكثر ملاءمة ، تتوقف الأنظمة الغروية عن الوجود بسبب التخثر - عملية توسيع الجسيمات.
يشير التكثيف الفيزيائي الكيميائي إلى طريقة استبدال المذيب ، والتي تتلخص في حقيقة أن المادة التي من المفترض أن يتم الحصول على محلول سولار تم إذابة في مذيب مناسب في وجود عامل استقرار (أو بدونه) ثم المحلول يخلط مع فائض من سائل آخر تكون فيه المادة غير قابلة للذوبان. نتيجة لذلك ، يتم تكوين سول. هذه هي الطريقة التي يتم بها الحصول على الكبريت ، الصنوبري. بسبب حدوث التشبع في هذه الحالة.
تعتمد الطريقة الكيميائية للتكثيف على التفاعلات التي تؤدي إلى تكوين منتج صلب.
أ) ردود فعل الانتعاش.
على سبيل المثال ، الحصول على مملس من الذهب والفضة عن طريق تفاعل أملاح هذه المعادن مع عوامل الاختزال:
2KAuO2 + 3HCHO + K2CO3 → 2Au + 3HCOOK + KHCO3 + H2O.
(· nAuO2– · (n – x) К +) x– · xК + - مذيلة محلول الذهب.
ب) تفاعلات الأكسدة.
على سبيل المثال ، الحصول على الكبريت:
2H2S + O2 → 2S + 2H2O.
يمكن تمثيل بنية micelle للـ sol الناتج بالصيغة التالية:
{ · nS5O62–· 2 (ن - س) ح +)· 2xH +.
ج) تبادل ردود الفعل. على سبيل المثال ، الحصول على محلول سولار من كبريتات الباريوم.
عند استخدام تفاعلات التبادل ، يعتمد تكوين المذيلات على الترتيب الذي تُسكب به محاليل الكاشف!
د) تفاعلات التحلل المائي.
على سبيل المثال ، يتم الحصول على محلول هيدروكسيد من الحديد البني الأحمر (III) بإضافة كمية صغيرة من كلوريد الحديد (III) إلى الماء المغلي: FeCl3 + H2O → Fe (OH) 3 + 3HCl.
يمكن التعبير عن بنية Fe (OH) 3 sol micelles ، اعتمادًا على أيون هو المثبت ، بالصيغ:
{ · nFeO +· (ن – س) Cl–) x +· xCl–
أو { · nFe3 +· 3 (ن – س) Cl–) 3x +· 3xCl–
أو { · nH +· (ن – س) Cl–) x +· xCl-.
مثال على إنتاج الأنظمة الغروانية عن طريق التبلور هو التبلور من محلول سكروز مفرط التشبع في إنتاج السكر. تحدث عملية إزالة الذوبان أثناء تكون السحب ، عندما تتشكل البلورات في ظروف التبريد الفائق من بخار الماء على الفور ، وليس قطرات الماء.
خصائص الأنظمة الغروانية:
تشتت الضوء (البريق) (يشير إلى عدم التجانس ، الطبيعة متعددة المراحل للنظام).
يصبح البريق ملحوظًا بشكل خاص ، كما فعل تيندال (
تمرير شعاع من الأشعة المتقاربة من خلال محلول غرواني ، ووضع عدسة بين مصدر الضوء وكوفيت مع المحلول. في هذه الحالة ، تُظهر الحلول الشفافة في الضوء المرسل جميع خصائص الوسائط العكرة في الإضاءة الجانبية. في سائل غرواني لوحظ من الجانب ، يتشكل مخروط مضيء لامع (مخروط تيندال).
الانتشار البطيء
ضغط أسموزي منخفض
المحاليل الغروية قادرة على غسيل الكلى ، أي. يمكن فصله عن الشوائب بواسطة غشاء
قادرة على تخثر (تدمير) النظام عند: إضافة الشوائب ، تغيير T ، الخلط ، إلخ.
في بعض الأحيان يتم الكشف عن ظاهرة الرحلان الكهربائي ، أي قد يكون للجسيمات في النظام شحنة.
استقرار المحاليل الغروانية
هناك استقرار حركي وإجمالي للأنظمة الغروانية.الاستقرار الحركي يرتبط بقدرة جسيمات المرحلة المشتتة على الحركة الحرارية العفوية في المحلول ، والتي تُعرف باسم الحركة البراونية. مثل هذه الحركة الفوضوية للجسيمات تمنع اتصالها. عادةً ما تكون المحاليل الغروية مستقرة حركيًا ، ولا يحدث تدميرها إلا بعد انتهاك الاستقرار الكلي للمحلول.
الاستقرار الكلي يرجع ذلك إلى حقيقة أن امتصاص الأيونات (الجزيئات) من البيئة يحدث على سطح الجسيمات الغروانية.
تسمى المادة التي يتم امتصاصها على نوى الجسيمات وتزيد من استقرار المحاليل الغروية بالمثبت. باستخدام المثبت الأيوني ، تظهر طبقات كهربائية مزدوجة حول نوى المذيلات ، مما يجعل من الصعب دمجها. في حالة المثبت الجزيئي ، على الجزيئات الممتصة بسبب قوى التفاعل بين الجزيئات ، تنشأ قذائف (طبقات) المنحلة من جزيئات وسط التشتت ، والتي تمنع ارتباط الجسيمات.
تدمير المحاليل الغروية
تسمى عملية تضخم الجسيمات الغروانية التي تؤدي إلى انخفاض درجة تشتت مادة مشتتةتجلط الدم . يؤدي التخثر أو الالتصاق ببعض الجسيمات إلى ترسب (ترسيب) الركام الكبير في شكل رواسب.
يرجع الانخفاض في استقرار الأنظمة الغروانية إلى إدخال الإلكتروليتات ، التي تغير بنية الطبقة المنتشرة من الأيونات. علاوة على ذلك ، فقط تلك الأيونات (المخثرات) التي تحمل شحنة ، وفقًا للقانون الذي يحمل نفس الاسم مع شحنة مواجهة الجسيم الغرواني ، يكون لها تأثير تخثر في المنحل بالكهرباء. يكون تأثير التخثر لأيون التخثر أكبر ، وكلما زادت شحنته.
تجلط الدم - عملية عفوية تنشأ عن رغبة النظام في الدخول في حالة ذات طاقة سطحية منخفضة وقيمة منخفضة للجهد المتساوي الضغط. كما تستمر عملية ترسيب المادة المتخثرة بشكل عفوي. يمكن أن يكون التخثر نتيجة لأسباب مختلفة ، وهو الإجراء الأكثر فعالية للكهارل. يسمى الحد الأدنى لتركيز المنحل بالكهرباء في المحلول الذي يسبب التخثر بعتبة التخثر. يحدث التخثر أيضًا عندما يتم إزاحة اثنين من المريخ مع علامات مختلفة لشحن الجسيمات. هذه الظاهرة تسمى التخثر المتبادل.
طريقة تنقية المحاليل الغروية
عن طريق غسيل الكلى
عند الحصول على أنظمة غروانية ، بالإضافة إلى المرحلة المشتتة ، توجد الأحماض والقواعد والأملاح بكميات كبيرة في تكوينها. لضمان استقرار المحلول الغرواني ، يجب أن يكون بعض المنحل بالكهرباء موجودًا في المحلول ، ولكن يجب إزالة الإلكتروليت الزائد. يُطلق على إزالة كمية زائدة من الإلكتروليت من محلول غرواني إزالة الإلكتروليت من المحلول الغرواني. عند تنقية المحاليل الغروية ، يتم استخدام طرق غسيل الكلى ، والترشيح الفائق ، والغسيل الكهربائي.
تتمثل إحدى سمات غسيل الكلى في فصل المحلول الغرواني والإلكتروليتات الموجودة فيه عن المذيب النقي (الماء) باستخدام غشاء شبه نافذ (الشكل 4). سوف تدخل الجزيئات والأيونات القادرة على المرور عبر هذا الغشاء في المحلول حتى يتم إنشاء توازن بين تراكيز الجزيئات والأيونات على جانبي الغشاء. من خلال تغيير المذيب بشكل دوري ، من الممكن إزالة سول من الشوائب إلى حد معين. بالنسبة لغسيل الكلى ، يتم استخدام أغشية الكولوديون عادةً ، بالإضافة إلى الأقسام المصنوعة من أسيتات السليلوز والسيلوفان ومواد أخرى. إلى جانب ذلك ، يتم استخدام الأفلام الطبيعية أيضًا ، على سبيل المثال ، جدران المثانة.
يُسكب محلول غرواني (أ) في وعاء مغطى بغشاء (ب) ، وبعد ذلك يُغمر في وعاء مملوء بالماء النقي (ج). يتغير الماء في الوعاء الخارجي بشكل دوري ، أي يتم استخدام جهاز غسيل الكلى المتدفق مع تغيير الماء المستمر. تحتوي جدران المثانة أو الأغشية الأخرى على ثقوب صغيرة جدًا (قطرها 20-30 ميكرون). يمكن للجزيئات أو الأيونات أن تمر عبر هذه الثقوب ، ولكن ليس الجسيمات الغروية. تنتشر الشوارد الموجودة في الرماد في الماء وتغسل من المحلول الغرواني عبر الغشاء. عن طريق تغيير الماء ، يمكن تنقية المحلول الغرواني إلى حد معين. 
طريقة غسيل الكلى
في غسيل الكلى ، يتم تسريع غسيل الكلى بفعل تيار كهربائي. بين غشاءين M. 1
معهم 2
يتم وضع محلول غرواني ، والذي يجب تنظيفه من الشوارد (الشكل 5). في الأجزاء الجانبية من الوعاء ، حيث يتم تمرير الماء النقي (المذيب) بشكل مستمر ، توجد أقطاب كهربائية. عند تمرير تيار كهربائي ، يتم توجيه أيونات موجبة الشحنة إلى القطب السالب ، وشحنها سالبًا إلى القطب الموجب. يتم جمع أيونات الإلكتروليت ، بعد مرورها عبر الغشاء ، في جزء من الوعاء حيث يتم تثبيت الأقطاب الكهربائية. يبقى محلول الصول المنقى في الجزء الأوسط من الوعاء بين الغشاءين. تستخدم هذه الطريقة بشكل رئيسي في تنقية الغرويات العضوية. في الصناعة ، يتم استخدامه على نطاق واسع للحصول على الجيلاتين النقي ، والغراء.
طريقة الترشيح الفائق
يمكن تنقية المحاليل الغروية عن طريق ترشيحها من خلال أغشية شبه منفذة. يتكون المرشح الفائق من قمع بوشنر (1) ، غشاء (2) ، دورق بونسن (3) ومضخة (4) (الشكل 6). لتسريع الترشيح الفائق يتم تحت الضغط. باستخدام غشاء معين ، من الممكن تصفية المحلول الغرواني من المنحل بالكهرباء ، وكذلك سولس من بعضها البعض. للقيام بذلك ، يجب أن تكون أقطار فتحة الغشاء أكبر من جسيمات أحد سول ، وأصغر من جسيمات سول آخر. 
استخدم في الطب
في الطب ، تستخدم المحاليل الغروية في كل مكان. فيما يلي بعض الأمثلة على استخدامها. وهي جزيئات معدنية صغيرة منتشرة في الماء ، تستخدم في علاج الحروق ، والاثني عشر لغسل الغشاء المخاطي للأنف لمنع انتشار الالتهابات الفيروسية.
تقدم صناعة الأدوية مجموعة واسعة من الحلول الغروية لأغراض مختلفة. من بينها علاجات عالمية يمكن استخدامها في التئام الجروح للحروق والبواسير. مضاد للالتهابات - مع سيلان الأنف والتهاب اللوزتين والتهاب الجيوب الأنفية. المسكنات - لتخفيف وجع الاسنان وليس فقط. وتشمل هذه الحلول الغروية "الألفية". يحتوي الجل على الصبار وبروتين القمح والجينسنغ وفيتامين هـ وإضافات مفيدة أخرى. العديد من الأدوية الموضعية هي في الواقع حلول غروانية. بالنسبة للمفاصل ، على سبيل المثال ، يتم استخدام "مجمع Artro" ، والذي يحتوي على عنصر مفيد مثل غضروف سمك القرش.
التطبيق في الحياة اليومية والصناعة
تشكل المحاليل الغروية أساس المنظفات والمنظفات السطحية. تخترق الملوثات المذيلات وبالتالي يتم إزالتها من السطح.
جانب آخر مهم لاستخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي المكونة للميلي هو إنتاج البوليمرات ، ولا سيما اللاتكس ، والكحول البولي فينيل ، والمواد اللاصقة من أصل نباتي. يتم الحصول على بدائل البلاستيك والجلود المختلفة على أساس المستحلب. كما تستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي للتنظيف ومياه الشرب.
تتمثل مزايا مستحضرات التجميل القائمة على المحاليل الغروية في تغلغل المواد الفعالة من خلال بشرة الإنسان وبنية الشعر. هذه المنتجات تستخدم بشكل فعال ضد الشيخوخة. وتشمل هذه ، على وجه الخصوص ، هلام ميلينيوم نيو. يساعد المحلول الغرواني المكونات الموجودة فيه على الوصول إلى الطبقات العميقة من الجلد ، متجاوزًا البشرة.
المؤلفات:
Pustovalova L.M.، Nikanorova I.E. كيمياء عامة. - روستوف ن / د: فينيكس ، 2006. - 478 ص.
Stromberg A.G. ، Semchenko D.P. الكيمياء الفيزيائية. - م: المدرسة العليا 2003. - 527 ص.
Evstratova K.I.، Kupina N.A.، Malakhova E.E. الكيمياء الفيزيائية والغروية. - م: المدرسة العليا 1990. - 487 ص.
بولديريف أ. تجارب توضيحية في الكيمياء الفيزيائية والغروية. - م: المدرسة العليا 1976 - 256 ص.
كتلة التحكم
اختبار حول الموضوع: "أنظمة متفرقة"
1.
ضع في اعتبارك الشكل الذي يصور نظامًا مشتتًا. قم بتسمية مكوناته الرئيسية:
1
2
2.
الجل البيولوجي هو:
غضروف
هواء
سحاب
ماء النهر
3 .
توزيع الأنظمة المشتتة في مجموعات منفصلة اعتمادًا على حالة تجمع المرحلة المشتتة ووسط التشتت: سوائل الجسم ، والعواصف الرملية ، والهواء ، والغاز المصاحب مع قطرات الزيت ، والقشدة ، والرغوة ، والنظارات الملونة ، والأقمشة النسيجية ، والمشروبات الغازية ، والمنتجات الطبية والتجميلية ، الشوكولاتة الغازية ، الحليب ، الطوب والسيراميك ، الغاز الطبيعي ، التربة الرطبة ، الصخور ، الملاط ، المعاجين ، الضباب الدخاني ، المساحيق ، الزيت ، الغبار الجوي ، المواد الهلامية ، الأبخرة ، السبائك ، الضباب ، سول.
مرحلة الأربعاء
جي - مادة غازيةF - مادة سائلةتي - صلب
4.
تشابه المعلقات والمستحلبات هو:
هم أنظمة غير متجانسة
الجسيمات مرئية للعين المجردة
يسقطون بسهولة
كل الإجابات صحيحة
5.
المستحلب هو:
حليب
رغوة
هلام
ضباب
6.
تشمل الأنظمة الخشنة:
المحلول
سول
ايقاف عن العمل
هلام
7.
المرحلة المشتتة لمنتجات السيراميك هي:
1) مادة صلبة
2) الغاز
3) سائل
4) يعتمد على نوع منتج السيراميك
8.
تشمل المستحلبات:
1) كريم
2) طمي النهر
3) زجاج ملون
4) الأقمشة النسيجية
9.
المرحلة المشتتة من المشروبات الغازية:
1) النيتروجين
2) الماء
3) ثاني أكسيد الكربون
4) الأكسجين
10.
حدد الشكل الذي يوضح تأثير تيندال في الحلول الغروية والحقيقية:
11.
الهباء الجوي هو:
1) مسحوق
2) سحابة الغبار
3) مثبتات الشعر
4) كل الإجابات صحيحة
12.
اللوني هو:
طريقة لفصل المخاليط غير المتجانسة
نوع النظام المشتت
وسط التشتت
طريقة فصل المخاليط المتجانسة
13.
المستحلب هو نظام يتكون من:
1) المواد الصلبة والغازية
2) نوعان من السوائل المختلفة
3) السائل والغاز
4) سائل وصلب
14.
إنشاء المراسلات بين أمثلة أنظمة التفريق واسمها:
نظام تشتت
مثال
1) التعليق
حليب
2) مستحلب
ب) بياض البيض
3) محلول غرواني
ب) تعليق الطمي
4) الحل
د) محلول السكر
معايير الإجابات
الفصل 1
الميزات الهيكلية للطبقة السطحية. التوتر السطحي
1.1 طاقة سطح جيبس. التوتر السطحي
لا يمكن أن يوجد السطح البيني إلا إذا كان هناك طور سائل أو صلب في النظام. يحددون شكل وبنية الطبقة السطحية - منطقة الانتقال من مرحلة إلى أخرى.
تتكون أي مادة صلبة أو سائلة في أبسط الحالات من جزيئات من نفس النوع. ومع ذلك ، فإن حالة تلك الجزيئات الموجودة على السطح تختلف عن حالة الجزيئات الموجودة في حجم الطور الصلب أو السائل ، حيث إنها ليست محاطة من جميع الجوانب بجزيئات أخرى مماثلة. تُسحب جزيئات السطح إلى السائل أو الصلب ، لأنها تواجه انجذابًا أكبر من الجزيئات الموجودة في الجزء الأكبر من الطور المكثف مقارنة بجزيئات الغاز الموجودة على الجانب الآخر من السطح. يتسبب هذا التجاذب في تقلص السطح قدر الإمكان وينتج عنه بعض القوة في مستوى السطح تسمى القوة التوتر السطحي.
لذلك ، فإن الأجسام السائلة والصلبة تكتسب تلقائيًا الحد الأدنى من الحجم الممكن وهي غير قابلة للضغط عمليًا ، ويتطلب تمددها وتمزقها قدرًا كبيرًا من الطاقة.
هذه الطاقة ، التي يتم نقلها إلى الطبقة السطحية وتحديد ثباتها ، هي ، وفقًا لـ J.W. Gibbs ، ما يسمى الطاقة السطحية الحرة جي س ، بما يتناسب مع مساحة واجهة المرحلة:
جي س = س , (1.1)
أين هو معامل التناسب يسمى التوتر السطحي. المعنى المادي - طاقة سطحية حرة لكل وحدة مساحة للواجهة أو ، بخلاف ذلك ، عمل تشكيل متساوي الحرارة عكسي لمساحة وحدة من الواجهة. البعد SI - ي / م 2.
يمكن أيضًا اعتبار التوتر السطحي كقوة تعمل لكل وحدة طول من محيط السطح ، وتميل إلى تقليل السطح إلى الحد الأدنى لنسبة معينة من أحجام الطور. في هذه الحالة ، البعد هو أكثر ملاءمة للتعبير عنها في N / m.
يفسر وجود التوتر السطحي هذه الحقائق المعروفة: قطرات الماء لا تخترق الثقوب الصغيرة والفجوات بين خيوط المظلة أو أقمشة الخيام ؛ يمكن أن تعمل العناكب والحشرات المائية على سطح الماء ، مدعومة بفيلم سطحي غير مرئي ، وتصبح قطرات المطر أو الضباب كروية ، إلخ.
عند سحق جسم صلب أو سائل ، يزداد السطح البيني الكلي ، مما يؤدي إلى ظهور جزء متزايد من جزيئاته على السطح ، وتقل نسبة الجزيئات في الحجم. لذلك ، كلما كانت الجسيمات أصغر ، زادت نسبة الوظائف الديناميكية الحرارية ، بما في ذلك طاقة جيبس للجسيم ، التي تنتمي إلى جزيئات السطح.
1.2 طرق لتقليل الطاقة السطحية الحرة
تميل أي أنظمة ، بما في ذلك الأنظمة المشتتة ، إلى التوازن. من مسار الكيمياء الفيزيائية ، من المعروف أنه في هذه الحالة يوجد دائمًا ميل إلى انخفاض تلقائي في طاقة جيبس جي
. ينطبق هذا أيضًا على الطاقة السطحية الحرة للأنظمة المشتتة جي
س
.
في هذه الحالة ، وفقًا للمعادلة (1.1) ، يتم الانخفاض جي س يمكن تحقيقه بالطرق التالية:
أ) بقيمة ثابتة للتوتر السطحيبتقليل الواجهة البينية:
جي س = س .
يمكن أيضًا تقليل مساحة الواجهة بطريقتين:
الاعتماد التلقائي من قبل جسيمات بهذا الشكل الهندسي الذي يتوافق مع الحد الأدنى من الطاقة السطحية الحرة. لذلك ، في حالة عدم وجود تأثيرات القوة الخارجية ، تأخذ قطرة السائل شكل كرة.
اتحاد (تجميع) الجسيمات الصغيرة في جزيئات أكبر (مجاميع). في هذه الحالة ، يتم تحقيق زيادة كبيرة في الطاقة ، لأنه عندما يتم دمجها ، تقل واجهة الطور بشكل كبير.
ويترتب على ذلك ، وجود إمداد كبير من الطاقة السطحية ، الأنظمة المتفرقة غير مستقرة بشكل أساسيوتميل إلى انخفاض تلقائي في درجة التشتت عن طريق الجمع بين جزيئات المرحلة المشتتة.
ب) في منطقة ثابتة لواجهة الطوربتقليل التوتر السطحي:
جي س = س .
في كثير من الحالات ، بما في ذلك تصنيع أشكال الجرعات ، عندما يكون من الضروري الحفاظ على أحجام جسيمات ثابتة للمرحلة المشتتة في النظام ، فإن تقليل التوتر البيني هو الأكثر أهمية ، وغالبًا ما يكون الطريقة الوحيدة للحفاظ على درجة التشتت.
يتم تحقيق الانخفاض في التوتر السطحي عن طريق إدخاله في النظام المشتت السطحي (التوتر السطحي) ، والتي لها القدرة على التركيز (كثف) على الواجهة ، وبوجودها ، تقلل التوتر السطحي.
1.3 السطحي
القدرة على خفض التوتر السطحي تمتلكها المواد العضوية غير المتماثلة ، ثنائي المحبةالجزيئات التي تحتوي على مجموعات قطبية (محبة للماء) وغير قطبية (محبة للدهون). توفر المجموعات المحبة للماء (-OH ، -COOH ، -SO 3 H ، -NH 2 ، وما إلى ذلك) تقارب خافض للتوتر السطحي في الماء ، كاره للماء (عادةً الجذور الهيدروكربونية ، الأليفاتية والعطرية) - تقارب الفاعل بالسطح للوسائط غير القطبية. يجب أن يكون التوتر السطحي الجوهري للمادة الخافضة للتوتر السطحي أقل من التوتر السطحي للمادة الصلبة أو السائلة. في طبقة الامتزاز عند حدود الطور ، يتم توجيه الجزيئات البرمائية بالطريقة الأكثر ملاءمة من حيث الطاقة: المجموعات المحبة للماء - نحو المرحلة القطبية ، كارهة للماء - نحو غير القطبية.
بيانياً ، يتم تمثيل جزيء الفاعل بالسطح بالرمز ، حيث تشير الدائرة إلى مجموعة محبة للماء ، ويشير الشريط إلى مجموعة كارهة للماء.
1.4 تصنيف المواد الخافضة للتوتر السطحي
حسب الحجم الجزيئي
تنقسم المواد الخافضة للتوتر السطحي إلى وزن جزيئي مرتفع (على سبيل المثال ، بروتينات) ووزن جزيئي منخفض (الغالبية العظمى من المواد الخافضة للتوتر السطحي المدرجة في أنواع أخرى من التصنيف).
حسب نوع المجموعات المحبة للماء تميز غير أيوني (غير أيوني) و أيوني (أيونوجينيك) التوتر السطحي.
توجد غير أيونية في محلول في شكل جزيئات غير مرتبطة (على سبيل المثال ، المراهقات أو السوربيتال ، والكحول).
يتفكك الأيوني في المحلول إلى أيونات ، بعضها له نشاط سطحي بالفعل ، بينما البعض الآخر لا يفعل ذلك. اعتمادًا على علامة شحنة أيون نشط السطح ، يتم تقسيم المواد الخافضة للتوتر السطحي إلى نشط الموجبة, أنيون نشطو مذبذب.
في الممارسة العملية ، غالبًا ما تستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية: الأحماض الكربوكسيلية وأملاحها (الصابون) ، كبريتات الألكيل ، سلفونات الكيل ، ألكيل سلفونات ، الفينولات ، التانينات ، إلخ.
تحتل المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية المرتبة الثانية من حيث الأهمية - الكحولات الأليفاتية ، وإيثرات البولي أوكسي إيثيلين ذات الطبيعة المختلفة ، والدهون.
تقع حصة أصغر بكثير ، ولكن متزايدة باستمرار في إنتاج المواد الخافضة للتوتر السطحي ، على الموجبة (مشتقات الألكيلامين ، الأولية والثانوية والثالثية) والمواد الخافضة للتوتر السطحي (على سبيل المثال ، الأحماض الأمينية والبروتينات). العديد من القلويدات هي أيضًا كاتيوني خافض للتوتر السطحي.
السلوك في الحل تنقسم جميع المواد الخافضة للتوتر السطحي إلى قابل للذوبان حقاوغرواني (أو ميسيلار، MPAV). تتضمن المجموعة الأولى عددًا كبيرًا من المركبات العضوية البرمائية القابلة للذوبان في الماء مع جذور هيدروكربونية صغيرة (كحول ، فينولات ، أحماض كربوكسيلية منخفضة وأملاحها ، أمينات). توجد مواد من هذا النوع في محلول كجزيئات أو أيونات منفصلة تصل إلى التركيزات المقابلة لقابليتها للذوبان.
ذات أهمية خاصة هي المواد الخافضة للتوتر السطحي الغروية. وهي الأكثر استخدامًا في الممارسة العملية ، بما في ذلك تثبيت الأنظمة المشتتة ، ويتم فهمها في المقام الأول من خلال مصطلح الفاعل بالسطح. السمة المميزة الرئيسية لها هي القدرة على تكوين مستقر ديناميكيًا ( مجفد) أنظمة تشتت غير متجانسة - محاليل الفاعل بالسطح micellar. الحد الأدنى لعدد ذرات C في جزيئات MPAS هو 8-12 ، أي أن هذه المركبات لها جذور هيدروكربونية كبيرة نسبيًا.
1.5 تطبيق المواد الخافضة للتوتر السطحي
تُستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي ككاشف تعويم ، ومشتتات ، ومستحلبات ، ومنظفات ، ومكونات لتركيبات إطفاء الحرائق ، ومستحضرات التجميل ، وما إلى ذلك. تلعب المواد الخافضة للتوتر السطحي دورًا مهمًا في العمليات البيولوجية.
في الصيدلة ، تُستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي بشكل أساسي في شكل صابون طبي ومثبتات لأشكال الجرعات مثل المستحلبات ، والمعلقات ، والمحاليل الغروية ، والأنظمة المذابة.
تستخدم الصابون الطبي كمنظفات ومطهرات وعوامل جلدية. وهي عبارة عن خليط من صابون الصوديوم والبوتاسيوم العادي مع الأصباغ والعطور والمطهرات أو الأدوية المختلفة (على سبيل المثال ، الصابون الأخضر ، القطران ، الإكثيول ، الكاربوليك ، الكبريت ، الكلوروفينول ، صابون السولسين).
كمثبتات لأشكال الجرعات في الصيدلة ، مثل المواد الخافضة للتوتر السطحي الطبيعية عالية الجزيئات مثل البروتينات (بما في ذلك الجيلاتين) ، واللثة ، والمواد الطبيعية منخفضة الجزيئات - الصابونين ، بالميتات ، لورات الصوديوم أو البوتاسيوم ، وكذلك المواد الخافضة للتوتر السطحي الاصطناعية - المراهقات (السوربيتال) ، إلخ. . يستخدم.
المنظفات المستخدمة على نطاق واسع في الحياة اليومية (في الواقع الصابون والشامبو ومنظفات غسل الصحون ومساحيق الغسيل وما إلى ذلك) مصنوعة على أساس المواد الخافضة للتوتر السطحي مثل ستيرات الصوديوم (أو البوتاسيوم) ، أوليات أو بالميتات ، وكذلك مشتقات السلفانول ( زوج-دوديسيل بنزين سلفونات الصوديوم).
التوأم 80 سلفانول
1.6 متساوي التوتر السطحي. المعادلة
شيشكوفسكي
يتم التعبير عن اعتماد التوتر السطحي لمحاليل الفاعل بالسطح على تركيزها عند كل درجة حرارة ثابتة معينة بواسطة متساوي الحرارة. يظهر الشكل العام لمثل هذا متساوي الحرارة في الشكل. 1.1 التوتر السطحي يترك النقطة
0
على المحور y ، والذي يتوافق مع التوتر السطحي لمذيب نقي. مع زيادة تركيز المادة الخافضة للتوتر السطحي ، ينخفض التوتر السطحي تدريجيًا ، ويميل إلى حد أدنى معين للقيمة الثابتة المميزة لكل مادة خافضة للتوتر السطحي.
أرز. 1.1 منظر عام للتوتر السطحي متساوي الحرارة
يمكن وصف متساوي حرارة التوتر السطحي باستخدام معادلة ب.شيشكوفسكي (1908):
,
أين - التوتر السطحي لمحلول الفاعل بالسطح ؛ - خفض التوتر السطحي لمحلول الفاعل بالسطح بتركيز مع مقارنة مع 0 - التوتر السطحي للمذيب (مثل الماء) عند درجة حرارة معينة ؛ أ و ب - الثوابت. ثابت أ سمة كل سلسلة متجانسة ؛ معامل في الرياضيات او درجة ب فردي لكل مادة خافضة للتوتر السطحي.
1.7 خصائص الفاعل بالسطح: نشاط السطح، محبة للماء
التوازن المحبة للدهون
يمكن تمييز قدرة المواد الخافضة للتوتر السطحي على خفض التوتر السطحي نشاط السطح، والذي يعتمد بشكل أساسي على طول الجذر الهيدروكربوني في جزيء الفاعل بالسطح. النشاط السطحي هو مشتق من التوتر السطحي لمحلول الفاعل بالسطح فيما يتعلق بتركيزه
تشير علامة الطرح إلى أنه كلما زاد تركيز المادة الخافضة للتوتر السطحي ، يقل التوتر السطحي لمحلولها.
بالنسبة للمواد الخافضة للتوتر السطحي القابلة للذوبان حقًا ، يتم تحديد النشاط السطحي بواسطة القسم الأولي من متساوي التوتر السطحي (الشكل 1.2) بتركيز يميل إلى الصفر.
أرز. 1.2 تحديد النشاط السطحي للمواد الخافضة للتوتر السطحي بواسطة متساوي الحرارة
التوتر السطحي
للعثور عليه ، يتم رسم الظل إلى درجة حرارة التوتر السطحي عند النقطة المقابلة لها 0 . يتم تمديد الظل حتى يتقاطع مع محور التركيز. يتم حساب نشاط السطح على أنه ظل منحدر الظل للمحور السيني:
.
بالنسبة للمواد الخافضة للتوتر السطحي المكونة للميسيل ، يمكن حساب نشاط السطح باستخدام الصيغة
,
أين 0 و دقيقة - على التوالي ، التوتر السطحي لمذيب نقي وأقل قيمة ثابتة للتوتر السطحي عند الوصول إلى التركيز الحرج للميكلة (انظر الفقرة 1.8).
يتم وصف اعتماد النشاط السطحي على بنية جزيئات المواد الخافضة للتوتر السطحي بواسطة قاعدة P. E. Duclos - I. Traube:
زيادة طول الجذر الهيدروكربوني في جزيء الفاعل بالسطح بواسطة مجموعة CH-CH 2 يؤدي إلى زيادة في نشاط السطح بمقدار 3-5 مرات (حوالي 3.2 مرات).
يتم ملاحظة هذه القاعدة بشكل أساسي بالنسبة للمحاليل المائية للمواد الخافضة للتوتر السطحي القابلة للذوبان حقًا ، مثل الأحماض الكربوكسيلية المنخفضة والكحولات الأليفاتية. بالنسبة للوسائط العضوية ، يتم عكس قاعدة Duclos-Traube ، أي أن نشاط السطح يتناقص مع زيادة طول الجذر الهيدروكربوني.
سمة كمية مهمة أخرى من السطحي هي توازن ماء - محبة للدهون (GLB). يتم التعبير عنها بأرقام بلا أبعاد. :
,
أين ( ب + ) هو تقارب (طاقة جيبس للتفاعل) للجزء غير القطبي من جزيء الفاعل بالسطح إلى سائل الهيدروكربون ( ب هو معامل يعتمد على طبيعة الفاعل بالسطح ، - تقارب لكل مجموعة CH 2 ، - عدد المجموعات CH 2 في الجذر الهيدروكربوني) ؛ أ هي ألفة المجموعة القطبية للمياه.
كلما زادت نسبة الماء في الفاعل بالسطح ، زاد مستوى HLB الخاص به. يوجد مقياس لأرقام HLB (D. Davis، 1960s؛ Griffin) يتراوح من 1 إلى 40. يمكن حساب رقم HLB على هذا المقياس من خلال مجموع أرقام المجموعة المخصصة لكل مجموعة ذرات متضمنة في جزيء الفاعل بالسطح:
HLB = أرقام المجموعة المحبة للماء +
+ أرقام مجموعة كارهة للماء + 7
فيما يلي بعض أرقام المجموعات وفقًا لـ Griffin:
|
المجموعات المحبة للماء |
||||
|
ابحث |
COONa |
-COOH |
-أوه |
= س |
|
21,1 |
19,1 |
2,4 |
1,9 |
1,3 |
|
مجموعات كارهة للماء |
||||
|
= CH |
CH 2 |
- CH 3 |
= C = | |
|
0,475 |
0,475 |
0,475 |
0,475 | |
في التحديد العملي لـ HLB ، يتم استخدام ما يسمى بالنقاط المرجعية ، وهي أرقام HLB لبعض المواد الخافضة للتوتر السطحي: حمض الأوليك - 1 ، ثلاثي إيثانولامين - 12 ، أوليات الصوديوم - 18.
على الرغم من أن مفهوم HLB رسمي إلى حد ما ، إلا أنه يسمح للفرد بتحديد مجالات تطبيق المواد الخافضة للتوتر السطحي تقريبًا. علي سبيل المثال:
1.8 التخصيب في حلول MPAS. حرج
تركيز micelle. الذوبان
توجد المواد الخافضة للتوتر السطحي المكونة للميسيلار بتركيزات منخفضة في محاليل على شكل جزيئات أو أيونات فردية. مع زيادة تركيز المحلول ، ترتبط جزيئاتها (أيوناتها) ببعضها البعض ، وتشكل في البداية ثنائيات ، ومقلدات ، وشركاء آخرين. بعد تجاوز خاصية تركيز معينة مميزة لكل مادة خافضة للتوتر السطحي ، تسمى تركيز الميسيل الحرج (CMC) ، توجد المواد الخافضة للتوتر السطحي في محلول على شكل نوع خاص من التكوينات تسمى المذيلات. بالنسبة لمعظم المواد الخافضة للتوتر السطحي ، يقع CMC في حدود 10-5-10-2 مول / لتر.
يُفهم مذيلة الفاعل بالسطح على أنها مجموعة من الجزيئات البرمائية ، والتي تتحول مجموعاتها المجففة إلى المذيب المقابل ، وتتصل المجموعات التي تعاني من رهاب التوتر ببعضها البعض ، وتشكل جوهر الميلي. يمكن عكس عملية تكوين المذيلات ، لأنه عندما يتم تخفيف المحلول ، تنقسم المذيلات إلى جزيئات وأيونات.
في المحاليل المائية بتركيزات تتجاوز بقليل CMC ، تتشكل مذيلات كروية ("مذيلات هارتلي"). يتكون الجزء الداخلي من مذيلات جارتلي من جذور هيدروكربونية متشابكة ، وتتحول المجموعات القطبية من جزيئات الفاعل بالسطح إلى الطور المائي. قطر هذه المذيلات يساوي تقريبًا ضعف طول جزيئات الفاعل بالسطح. ينمو عدد الجزيئات في الميلي (درجة التجمع) إلى حد معين (عادة 30-100 جزيء) ، وبعد ذلك لا يتغير مع زيادة أخرى في التركيز ، ولكن عدد المذيلات يزداد.
في التركيزات الأعلى ، تتفاعل مذيلات جارتلي مع بعضها البعض ، مما يؤدي إلى تشوهها. يمكن أن تأخذ شكل أسطواني ، على شكل قرص ، على شكل قضيب ، رقائقي ("McBain micelles"). عند تركيزات أعلى بحوالي 10-50 مرة من CMC (ما يسمى CMC 2) ، تكتسب المذيلات اتجاه سلسلة ويمكن ، جنبًا إلى جنب مع جزيئات المذيبات ، تكوين جسم هلامي. عند إضافة الأملاح المحايدة (كلوريد الصوديوم ، بوكل ، NH 4 NO 3 ، إلخ) إلى مثل هذه المحاليل الميسيلية المركزة من المواد الخافضة للتوتر السطحي ، تحرم الأملاح المذيلات من الماء الذي يدخل قشرة الترطيب (المذيلات المجففة) وتسهل اتحاد المذيلات. في هذه الحالة ، فإن الفاعل بالسطح ، اعتمادًا على الكثافة ، يترسب أو يطفو على السطح. يطلق على هذا الإصدار من المواد الخافضة للتوتر السطحي من المحاليل الميسيلار يملح.
في الوسط غير المائي ، أثناء عملية التلميع ، تظهر المذيلات "المقلوبة" ، وفي الجزء المركزي منها توجد مجموعات قطبية محاطة بطبقة من جذور الهيدروكربون على الأطراف. تحتوي مثل هذه المذيلات عادة على جزيئات فاعلة بالسطح أقل بشكل ملحوظ (30-40) مما هي عليه في الوسط المائي.
عند إضافة مواد غير قابلة للذوبان في وسط معين إلى محاليل ميسيلار من المواد الخافضة للتوتر السطحي ، وخاصة السائلة ، ومع التحريك ، فمن الممكن الذوبان، أي تغلغل جزيئات هذه المواد في المذيلات. لذلك ، يتم إذابة الهيدروكربونات والدهون بالمحاليل المائية للصابون والبروتينات (الذوبان المباشر) ، ويتم إذابة الماء والمواد القطبية بمحلول ميسيلار من المواد الخافضة للتوتر السطحي في المذيبات العضوية غير القطبية (الذوبان العكسي).
تُستخدم ظاهرة الذوبان في تكنولوجيا الأدوية لتحضير أشكال جرعات سائلة من مواد غير قابلة للذوبان في الماء. تسمى أشكال الجرعات هذه بالمواد الطبية المذابة وغير القابلة للذوبان في الماء (على سبيل المثال ، الفيتامينات التي تذوب في الدهون) والتي تشكل جزءًا من المذيلات تسمى solubilisates. ومع ذلك ، يجب استخدام أشكال الجرعات هذه بحذر ، لأنه عندما يتم تخفيفها ، تتحلل مذيلات الفاعل بالسطح ، مما يؤدي إلى إطلاق قطرات أو حبيبات كبيرة من المادة المذابة.