УЧЕБНА КНИГА ПО ХИМИЯ

ЗА УЧИТЕЛИ НА СРЕДНИ УЧИЛИЩА,
УЧЕНИЦИ НА ПЕДАГОГИЧНИ УНИВЕРСИТЕТИ И УЧИЛИЩА 9-10 КЛАСОВЕ,
РЕШИЛИ ДА СЕ ПОСВЕТИТЕ НА ХИМИЯТА И ПРИРОДНАТА НАУКА

Продължение. Вижте # 4-14, 16-28, 30-34, 37-44, 47, 48/2002;
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,
24, 25-26, 27-28, 29, 30, 31, 32, 35, 36, 37, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47/2003;
1, 2, 3, 4, 5, 7, 11, 13, 14, 16, 17, 20, 22, 24, 29, 30, 31, 34, 35, 39, 41, 42, 45/2004;
2, 3, 5, 8, 10, 16, 17/2005;
1, 2, 10, 12, 15, 23/2006

Най-важната област на колоидната химия са научните основи на теорията за стабилността на дисперсните системи. Това се разбира като способността на дисперсната фаза да поддържа състояние на равномерно разпределение в дисперсионната среда. Стабилността на дисперсните системи е изключително важна за естествените и индустриалните процеси. Колоидите на почвите трябва да са стабилни, за да не се разрушава тяхната структура, но колоидите в питейната вода, естествени или след нейното пречистване, са неприемливи и те трябва да бъдат унищожени. Поради това е много важно да се знаят онези фактори, които допринасят за стабилността на разпръснатите системи и тяхното унищожаване.

Колкото по-малко хидратиран е един йон, толкова по-изразена е коагулиращата му способност. Коагулиращата способност на катиона се влияе от естеството на аниона, свързан с него. И така, прагът на коагулация на положително заредения зол от алуминиев хидроксид е 0,05 mol/L за калиев хлорид и 0,003 mol/L за калиев сулфат.

Запазването на колоидните системи и тяхното стабилизиране са от голямо значение в природата и в производството. Стабилизаторите са вещества с йонна или молекулярна структура. Йонните стабилизатори подсилват йонните слоеве, които затрудняват комбинирането на частиците. Молекулярните стабилизатори създават солватни обвивки на молекули от дисперсионната среда около частиците, което също затруднява комбинирането им.

Повърхностноактивните вещества (повърхностноактивни вещества) се използват широко за стабилизиране на дисперсни системи. Повърхностноактивните молекули навлизат в адсорбционните и дифузионните слоеве, така че полярните групи на молекулите се насочват във вода и това повишава хидрофилността на частицата и нейната стабилност.

Стабилността на хидрофобните золи се увеличава значително, когато дори малки количества високомолекулни съединения, разтворими в дисперсионна среда, се въвеждат в разтвора. Золите на хидрофобни колоиди могат да станат по-стабилни чрез добавяне на малки количества желатин, яйчен белтък, казеин, нишесте, захар (изброени в ред на намаляване на защитния ефект) и други подобни вещества. Това явление се нарича колоидна защита и се обяснява с адсорбцията на вещества на повърхността на золните частици. В този случай в резултат на определена ориентация на OH, COOH, NH2 групите на адсорбираните молекули се образуват допълнителни и по-силни хидратиращи черупки, които предотвратяват слепването на частиците. При нагряване колоидната защита отслабва поради десорбция на стабилизатора.

Коагулацията се използва широко за пречистване на природни и промишлени отпадъчни води от окачени и колоидни примеси. При почистване на отпадъци и естествени води от колоиди, във водата се добавя електролит. Коагулантът трябва да бъде избран така, че знакът на заряда на колоидните му частици да е противоположен на знака на заряда на примесните частици.

Разрушаването на колоидни системи може да се случи в електрическо поле (поради разрушаването на дифузния слой частиците се слепват). Такива електрокоагулация използва се за пречистване на вода, в медицината за спиране на кървенето по време на операции, за лечение на ерозия.

Напротив, пречистването на замърсената вода се извършва с колоиди. За целта към замърсената вода се добавят вещества, които при определени условия (например рН) образуват флокули, които улавят замърсяването и се утаяват с тях.

Най-често за отстраняване на дисперсни примеси се използват алуминиев хлорид AlCl3, алуминиев сулфат Al2 (SO4) 3 • 18H2O, железен хлорид FeCl3 • 6H2O и железен сулфат FeSO4 • 7H2O (железен сулфат). Тези вещества се хидролизират, но за пълна хидролиза и образуването на слабо разтворим хидроксид е необходимо свързването на получените водородни йони. За целта добавете алкални (хидроксидни йони), сода (карбонатни или бикарбонатни йони) и други вещества към разтвора.

При хидролизата на алуминиев сулфат алуминиевият хидроксид е от особено значение
[Al (H2O) 3 (OH) 3], който се образува при рН = 5,5. Алуминиевият хидроксид създава с йони [Al6 (OH) 15] 3+, [Al8 (OH) 20] 4+ и [Al2 (OH) 7]) - мрежова структура, поради която по време на коагулацията се улавят колоидни примеси и вода се пречиства. Ежедневно за пречистване на водата за Москва се консумират до 300 тона алуминиев сулфат.

Образуването на различни отлагания понякога се обяснява с коагулацията на естествени разтвори. Например образуването на медни отлагания се обяснява с лесното коагулиране с алкални води на разтвори, съдържащи медни соли.

Кръвта е течна тъкан на тялото, която циркулира в кръвоносната система на хората и животните и се състои от плазма и частици, суспендирани в нея - еритроцити (съдържащи хемоглобин), левкоцити и тромбоцити - дисперсна система, чиято стабилност се осигурява от някои протеини.

Спирането на кървенето възниква в резултат на коагулацията на кръвта, превръщането на течната кръв в еластичен съсирек. Тромбоцитите (тромбоцитите) играят важна роля за спиране на кървенето, слепване и разграждане, образувайки влакна, които формират основата на тромб (съсирек). В същото време еритроцитите и левкоцитите се слепват. Протеините участват в кръвосъсирването - фибриноген, протромбин и др. Липсата им в кръвта до известна степен предпазва организма от образуването на кръвни съсиреци в съдовете на кръвоносната система, но води до кървене на лигавиците и забавяне на кръвосъсирване при кожни порязвания. За спиране на кървенето се използват калиев стипца, алуминиев сулфат, калциев хлорид, креда, желатин, както и фибринови гъби, образувани от фибриноген.

След коагулацията отлагането на образуваните големи частици започва под въздействието на гравитацията - утаяване (фиг. 8.39). В течна среда по време на коагулация на золите увеличаването на частиците до определена граница (до 10 –4 cm) не е придружено от тяхното утаяване. По-нататъшният растеж на частиците води до образуване на бучки или флокули (флокули), утаени.