Коллоидные системы

Коллоидные системы

Коллоидные системы занимают промежуточное положение между грубодисперсными системами и истинными растворами.

Коллоидные системы широко распространены в природе. Почва, глина, природные воды, многие минералы, в том числе и драгоценные камни, — всё это коллоидные системы.

Большое значение имеют коллоидные системы для биологии и медицины. В состав любого живого организма входят твёрдые, жидкие и газообразные вещества, находящиеся в сложном взаимоотношении с окружающей средой. Цитоплазма клеток обладает свойствами, характерными как для жидких, так и для аморфных веществ. С химической точки зрения организм в целом — это сложнейшая совокупность многих коллоидных систем (рис. 85), включающих в себя и жидкие коллоиды (золи), и студни (гели).

Биологические жидкости (кровь, плазма, лимфа, спинномозговая жидкость) представляют собой коллоидные системы, содержащие такие органические соединения, как белки, холестерин, гликоген и многие другие, находятся в коллоидном состоянии.

Почему же природа отдаёт предпочтение именно коллоидному состоянию? Это связано в первую очередь с тем, что в такой системе большая поверхность раздела между фазами, а это способствует лучшему протеканию обмена веществ.

Коллоидные системы подразделяют на золи (коллоидные растворы) и гели (студни).

Большинство биологических жидкостей (уже упомянутые цитоплазма, ядерный сок — кариоплазма, содержимое вакуолей) и живого организма в целом (плазма крови, лимфа, тканевая жидкость, пищеварительные соки, гуморальные жидкости и т. д.) являются коллоидными растворами (золями).

Для золей характерно явление коагуляции, т. е. слипания коллоидных частиц и выпадения их в осадок. При этом коллоидный раствор превращается в суспензию или гель. Некоторые органические коллоиды коагулируют при нагревании (яичный белок, клеи) или при изменении кислотности среды (пищеварительные соки) (рис. 86).

Гели — это дисперсные системы, которые встречаются вам в повседневной жизни

(схема 3).

Со временем структура гелей нарушается — происходит синерезис — самопроизвольное уменьшение объёма геля, сопровождающееся отделением жидкости. Синерезис определяет сроки годности пищевых, медицинских и косметических гелей.

Для теплокровных животных важен биологический синерезис, сопровождающий свёртывание крови. Под действием специфических факторов растворимый белок крови фибриноген превращается в фибрин, сгусток которого и закупоривает ранку. Если этот процесс затруднён, то это может указывать на наличие у человека заболевания — гемофилии. Как вы знаете из курса биологии, носителями гена гемофилии являются женщины, а заболевают ею мужчины. Известен исторический пример: царствовавшая более 300 лет российская династия Романовых страдала этим заболеванием.

По внешнему виду истинные и коллоидные растворы трудно отличить друг от друга. Чтобы сделать это, используют эффект Тиндаля — образование конуса «светящейся дорожки» при пропускании через коллоидный раствор луча света (рис. 87). Более крупные, чем в истинном растворе, частицы дисперсной фазы золя отражают своей поверхностью свет, а частицы истинного раствора — нет. Аналогичный эффект, но только для аэрозоля, а не жидкого коллоида вы можете наблюдать в кинотеатре при прохождении луча света от киноаппарата через воздух зрительного зала.

1. Что такое дисперсные системы; дисперсионная среда; дисперсная фаза?

2. На какие подгруппы можно разделить гели? Чем определяется срок годности косметических, медицинских и пищевых гелей?

3. Почему чистый воздух, природный газ и истинные растворы не относят к дисперсным системам?

4. Как подразделяют грубодисперсные системы? Назовите представителей каждой группы и укажите их значение.

5. Как подразделяют коллоидные системы? Назовите представителей каждой группы и укажите их значение.

6. Как классифицируют дисперсные системы по агрегатному состоянию дисперсионной среды и дисперсной фазы? Приведите примеры, используя рисунок 88.

7. Что такое коагуляция? Чем она может быть вызвана?

8. Что такое синерезис? Чем он может быть вызван?

9. Почему природа в качестве носителя эволюции выбрала именно коллоидные системы?

10. Подготовьте сообщение-презентацию на тему «Эстетическая, биологическая и культурная роль коллоидных систем в жизни человека», используя возможности Интернета.

11. Как коллоидные системы иллюстрируют тезис об относительности истины?

⇐ Предыдущая 1 23