Материал: 1_metodichka_po_khimii

лянт крови.

Природу крови необходимо учитывать при ее консервировании. Так как свертыванию крови способствуют катионы кальция, то их удаляют из кро-

ви, предназначенной для консервирования, используя различные физико-

химические способы. Например, добавка цитрата натрия переводит каль-

ций в осадок, после чего кровь сохраняется в охлажденном состоянии,

оставаясь пригодной для переливания в течение 30 суток. Цельную кровь можно декальцинировать также методом ионообмена, используя для этого

Na-катиониты.

Коагуляция под действием электролитов. В биологических системах наибольшее практическое значение имеет коагуляция при добавлении не-

больших количеств электролита, поскольку коллоидные растворы клеток и биологических жидкостей находятся в соприкосновении с электролитами.

Коагуляцию коллоидного раствора может вызвать любой электролит. Од-

нако для каждого электролита необходима своя минимальная концен-

трация, называемая порогом коагуляции (Спк).

Порогом коагуляции называется минимальное количество электроли-

та, которое надо добавить к коллоидному раствору, чтобы вызвать явную коагуляцию (заметную на глаз) - помутнение раствора или изменение его окраски. Порог коагуляции можно рассчитать по формуле:

Спк =

где Сэл - исходная концентрация раствора электролита; Vэл - объем рас-

твора электролита, добавленного к коллоидному раствору; Vкp -объем коллоидного раствора.

Величина, обратная порогу коагуляции, называется коагули-

рующим действием (у): у=1/Спк Коагулирующее действие электролитов на коллоидные растворы с

ионным стабилизатором подчиняется правилу Шульце-Гарди: коагуля-

цию коллоидных растворов вызывают любые ионы, которые имеют знак заряда, противоположный заряду гранул. Коагулирующее действие ионов

177

(у) тем сильнее, чем выше заряд иона-коагулянта.

Коагулирующее действие иона-коагулянта прямо пропорционально его заряду в шестой степени: у = f(z6). Например, коагуляция золя AgI с

отрицательно заряженными гранулами (потенциалопределяющие ионы -

анионы I-) происходит за счет действия положительно заряженных ионов.

Поэтому при добавлении к этому золю растворов NaCl, CaCl2, AlCl3 коагу-

лирующее действие катионов Na+, Са2+, А13+ будет резко возрастать; y(Na+):у(Са2+):у(Аl3+) = 1:64:729. Коагуляция золя AgI с положительно за-

ряженными гранулами (потенциалопределяющие ионы-катионы Ag+),

наоборот, идет за счет отрицательно заряженных ионов. Добавление к зо-

лю растворов КCl, K2SO4, К3[Fе(СN)6] вызовет увеличение коагулирующе-

го действия анионов в следующем порядке: у(Сl-):y(SO4(2-)):y[Fe(CN)6]3- = 1:64:729.

От правила Шульце-Гарди встречаются отклонения, поскольку на коагулирующее действие иона кроме заряда влияют радиус коагулирую-

щего иона, а также природа иона, сопутствующего иону-коагулянту.

Сильное влияние электролита на коагуляцию коллоидных растворов следует учитывать при введении растворов солей в живые организмы. При этом имеет значение не только концентрация, но и заряд вводимых ионов.

Так, физиологический раствор хлорида натрия (0,9%) нельзя заменить изо-

тоническим раствором сульфата магния, поскольку в этой соли имеются двухзарядные ионы Mg2+ и SО4(2-), обладающие более высоким коагули-

рующим действием, чем ионы Na+ и Сl-.

При инъекциях электролита в мышечную ткань или кровь человека необходимо вводить его постепенно, медленно, чтобы не вызвать коагуля-

цию биологических коллоидных систем. Быстрое введение электролита из-

за малой скорости диффузии его в крови или мышечной ткани приводит к накоплению электролита, локальному (местному) превышению его поро-

говой концентрации и вызывает коагуляцию биосубстратов, которую труд-

но остановить. При медленном введении электролит успевает уноситься с

178

током крови и диффундировать в соседние ткани, поэтому пороговая кон-

центрация не достигается и коагуляция не наступает. Это явление в живых тканях называется «привыканием».

Механизм коагуляции. Роль электролитов при коагуляции заклю-

чается в уменьшении расклинивающего давления между сближающимися коллоидными частицами. Это может происходить двумя путями: за счет уменьшения заряда поверхности твердой фазы (заряда поверхности ядра),

т.е. за счет снижения межфазного потенциала Фмф, или за счет уменьшения толщины (сжатия) ионных атмосфер мицелл при неизменном заряде по-

верхности их ядер. В связи с этим возможны два вида коагуляции: нейтра-

лизационная и концентрационная.

Нейтрализационная коагуляция наступает под действием электро-

лита, который химически взаимодействует с потенциалопределяющими ионами, связывая их в прочное соединение (например, переводя в осадок)

и тем самым уменьшая заряд поверхности ядра. Нейтрализационная коагу-

ляция наблюдается, например, при добавлении K2S к коллоидному раство-

ру AgI с положительно заряженными гранулами (потенциалопределяющие ионы - катионы Ag+). Между коагулирующими анионами S2- и потенциа-

лопределяющими катионами Ag+ происходит реакция с образованием ма-

лорастворимого соединения Ag2S, что приводит к разрушению мицеллы

AgI:

В результате связывания потенциалопределяющих катионов Ag+

межфазный потенциал Фмф падает и число противоионов NO3(-), необхо-

димых для компенсации заряда поверхности ядра, уменьшается. Таким об-

разом, ионные атмосферы вокруг ядер становятся тоньше, снижается рас-

клинивающее давление между сближающимися частицами, а это в свою очередь приводит к их слипанию в более крупные агрегаты.

179

Концентрационная коагуляция наступает под действием электроли-

та, который химически не взаимодействует с ионами стабилизатора и не изменяет заряд поверхности ядра мицеллы. Однако в этом случае коагули-

рующее действие проявляют те ионы добавленного электролита, которые являются противоионами для данных мицелл, так как за счет повышения их концентрации они проникают внутрь гранулы, сжимая (уплотняя) ион-

ную атмосферу мицеллы вокруг ядра. Концентрационная коагуляция про-

исходит при неизменном межфазном потенциале Фмф, но сопровождается,

как правило, уменьшением ζ-потенциала. Концентрационная коагуляция наблюдается, например, при добавлении нитратов к коллоидному раствору

AgI, мицеллы которого содержат противоионы NО3(-):

По мере увеличения концентрации добавляемых ионов NO3(-) они способствуют внедрению противоионов диффузного слоя в ад-

сорбционный слой. При этом диффузный слой сжимается, и может насту-

пить такое состояние, при котором диффузный слой исчезнет вовсе и гра-

нула станет электронейтральной. В таком состоянии расклинивающее дав-

ление между сближающимися частицами минимально, и это приводит к слипанию частиц в более крупные агрегаты.

Поскольку заряд гранул в этих условиях равен 0, то в электрическом поле они не приобретают направленного движения к электродам, так как гранула находится в изоэлектрическом состоянии.

Изоэлектрическим состоянием называется состояние коллоидных ча-

стиц, при котором электрокинетический потенциал ζ равен 0 и которое ха-

рактеризуется отсутствием направленного движения гранул в электри-

ческом поле.

В агрегативно-устойчивом состоянии коллоидного раствора зна-

чение колеблется в пределах 50-70 мВ. При уменьшении ζ-потенциала под действием электролита до 25-30 мВ в системе не наблюдается никаких

180