колоїдна хімія

1. Лектор - к. хім. н., доц.
Томаровська Тетяна Олександрівна
НАЦІОНАЛЬНИЙ ФАРМАЦЕВТИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
Тема лекції:
“ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА
ДИСПЕРСНИХ СИСТЕМ. МЕТОДИ ЇХ
ОДЕРЖАННЯ ТА ОЧИЩЕННЯ”

2. ПЛАН ЛЕКЦІЇ:
1. Загальна характеристика дисперсних систем.
2. Класифікація дисперсних систем.
2.1. Класифікація за дисперсністю.
2.2. Класифікація за агрегатним станом дисперсної фази та
дисперсійного середовища (класифікація В. Оствальда).
2.3. Класифікація за структурою.
2.4. Класифікація за взаємодією між фазами.
3. Одержання дисперсних систем.
3.1. Диспергаційні методи.
3.2. Конденсаційні методи.
3.3. Пептизація.
4. Очищення дисперсних систем.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

3. ЛІТЕРАТУРА:
1. Фізична і колоїдна хімія / В. І. Кабачний, Л. К. Осіпенко, Л. Д.
Грицан та ін. – Х. : Прапор, Видавництво УкрФА, 1999. – 368 с.
2. Фізична та колоїдна хімія. Збірник задач / В. І. Кабачний,
Л. К. Осіпенко, Л. Д. Грицан та ін. – Х. : Вид-во НФАУ; Вид-во
ТОВ “Золоті сторінки”, 2001. – 208 с.
3. Фізична та колоїдна хімія: Збірник завдань для самостійної
роботи: Навч. посібник для студентів заочної (дистанційної)
форми навчання фармацевтичних вузів і факультетів III—IV
рівнів акредитації / В. I. Кабачний, Л. К. Осіпенко, Л. Д. Грицан
та ін. За ред. В. I. Кабачного. – Х. : Вид-во НФаУ, 2008. – 140 с.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

4. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА
ДИСПЕРСНИХ СИСТЕМ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

5. Колоїдна хімія
дисципліна, що нерозривно пов’язана з
фізичною хімією; вивчає дисперсні системи і
методи їх дослідження, тому її ще називають
фізикохімією дисперсних систем.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

6. Дисперсна система
Дисперсна
фаза
Дисперсійне
средовище
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

7. Ознаки дисперсних
систем
Гетерогенність Високий ступінь
подрібненості
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

8. Вивчення властивостей цих систем і способів їх
одержання дає можливість обрати раціональну
технологію їх виготовлення, умови зберігання, а
також передбачити можливий механізм
терапевтичної дії. Вивчення колоїдної хімії
необхідне для підготовки кваліфікованого фахівця у
галузі фармації, основним напрямком діяльності
якого є розробка ефективних лікарських препаратів
у вигляді аерозолів, мазей, супозиторіїв тощо.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

9. Значення колоїдної хімії
Колоїдна хімія відіграє важливу роль у науково-
технічному прогресі. Особливо велике значення вона
має для:
біології
медицини
фармації
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

10. Рослинні і тваринні організми містять складні
дисперсні системи (кров, лімфу та ін.), а процеси
життєдіяльності носять колоїдно-хімічний характер.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

11. Багато харчових продуктів, засоби гігієни, якими
людина користується щоденно, є дисперсними
системами
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

12. У медицині в теперішній час широко застосовуються
методи колоїдної хімії, а саме:
гемодіаліз;
 гемофільтрація;
сорбційна екстракорпоральна детоксикація
організму;
препаративний електрофорез клітин тощо.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

13. У фармації як лікарські форми, використовують:
аерозолі;
піни;
емульсії;
мазі;
пасти;
порошки та ін.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

14. КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

15. Вивчення властивостей Д. с. та способів їх
отримання дозволяє визначити:
раціональну технологію їх виготовлення;
умови зберігання;
можливий механізм терапевтичної дії
лікарських препаратів.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

16. ВІДМІННІСТЬ КОЛОЇДНИХ
РОЗЧИНІВ ВІД
ІСТИННИХ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

17. Колоїдні розчини розсіюють світло;
істинні розчини – оптично інертні
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

18. КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

19. Колоїдні розчини:
дуже повільно дифундують;
мають дуже мале та непостійне значення
осмотичного тиску.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

20. Колоїдні розчини здатні до діалізу, тобто
можуть бути очищені за допомогою
напівпроникної мембрани від розчинених у
них домішок низькомолекулярних речовин
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

21. агрегативно нестійкі і здатні руйнуватись
(коагулювати) під впливом зовнішніх факторів
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

22. Колоїдні частинки здатні до руху в
електричному полі (електрофорез)
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

23. КЛАСИФІКАЦІЯ ДИСПЕРСНИХ
СИСТЕМ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

24.  за ступенем дисперсності;
за агрегатним станом;
за структурою;
за міжфазною взаємодією.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

25. КЛАСИФІКАЦІЯ ЗА
ДИСПЕРСНІСТЮ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

26. Дисперсність – величина, обернена розміру
частинки:
D = 1/а (1)
де а – діаметр сферичної частинки, або довжина
ребра частинки кубічної форми
[D] = м-1
Питома поверхня
Sпит. = S/V або Sпит. = S/m
де S – площа поверхні частинки, V – об’єм
частинки, m – маса частинки
[Sуд.] = м -1
[Sуд.] = м2
/кг
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

27. Для систем, які містять кубічні частинки з ребром l ,
маємо:
(2)
Для систем, які містять сферичні частинки з
радіусом r, отримуємо :
(3)
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
ll
l
S èòï
66
3
2
.
==
( ) drr
r
Sïèò.
63
3/4
4
3
2
===
π
π

28. Дисперсні системи поділяють на:
Ультрамікрогетерогенні
(колоїдно-дисперсні)
10 -9
– 10-7
м Золі (вірус
грипу, золь
золота)
Мікрогетерогенні 10 -7
– 10-4
м Завис
еритроцитів,
кишкової
палички
Грубодисперсні Більш, ніж 10-4
м Емульсії,
суспензії
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

29. КЛАСИФІКАЦІЯ ЗА
АГРЕГАТНИМ СТАНОМ
ДИСПЕРСНОЇ ФАЗИ ТА
ДИСПЕРСІЙНОГО
СЕРЕДОВИЩА
(КЛАСИФІКАЦІЯ В.
ОСТВАЛЬДА)
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

30. Дисперсна
фаза
Дисперсійне
средовище
Позначення
системи
Приклади
Газ Газ Г/Г Атмосфера землі
Рідина Газ Р/Г
Аерозолі рідких лікарських
речовин, туман
Тверде тіло Газ Т/Г
Аерозолі твердих лікарських
речовин, дим, пил, порошки
Газ Рідина Г/Р Піни, газові емульсії
Рідина Рідина Р/Р
Емульсії (молоко, лікарські
емульсії)
Тверде тіло Рідина Т/Р Суспензії, ліозолі
Газ Тверде тіло Г/Т Тверді піни, пемза, силікагель
Рідина Тверде тіло Р/Т Гелі, перлини
Тверде тіло Тверде тіло Т/Т Забарвлене скло
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

31. Приклади дисперсних систем
(класифікація за агрегатним станом)
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

32. КЛАСИФІКАЦІЯ ЗА
СТРУКТУРОЮ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

33. 3333
Вільнодисперсні – частинки дисперсної фази не
пов’язані в суцільну сітку, здатні переміщатися у
дисперсійному середовищі (суспензії, емульсії,
золі).
Зв’язанодисперсні – частинки утворюють
просторову структуру, не можуть вільно
переміщатися (гелі, діафрагми, мембрані, драглі).
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

34. КЛАСИФІКАЦІЯ ЗА
МІЖФАЗНОЮ
ВЗАЄМОДІЄЮ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

35. Взаємодія між дисперсною фазою і дисперсійним
середовищем відбувається завжди, але не в однаковій
мірі для різних систем.
Ліофільні (від грец. lyo – розчиняю і phileo – люблю)
– характерна сильна взаємодія фази та середовища;
сухий залишок здатний самодовільно диспергувати в
дисперсійному середовищі (ПАР).
Ліофобні (від грец. phobos – страх) – характерна
слабка взаємодія фази та середовища; самодовільного
диспергування не відбувається (золі, тобто типові
колоїдні розчини з яскраво вираженою гетерогенністю і
високою дисперсністю).
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

36. ОДЕРЖАННЯ ДИСПЕРСНИХ
СИСТЕМ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

37. Дисперсні системи можна одержати подрібненням
твердих і рідких речовин у відповідному середовищі,
або утворенням частинок дисперсної фази з окремих
молекул, атомів або іонів.
Розрізняють наступні методи одержання Д.с.:
Диспергаційні
Конденсаційні
Пептизація
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

38. Диспергування
– подрібнення частинок до колоїдно-дисперсних
розмірів:
механічне (подрібнювачі, жорна, млини);
ультразвукове (пов’язане з кавітацією);
електричне (отримують вольтову дугу).
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

39. Колоїдний млин
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

40. Конденсація
─ виникнення нової фази шляхом сполучення
молекул, атомів або йонів в гомогенному
середовищі
фізична конденсація
хімічна конденсація
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

41. Фізична конденсація
Конденсація з пари – пропускання пари речовин
у рідину (ліозолі), конденсація пари у газах
(аерозолі), конденсація пари речовин, які
утворюють дисперсну фазу та дисперсійне
середовище на охолодженій поверхні (гідро- і
органозолі).
Заміна розчинника – додавання розчину
речовини невеликими порціями до рідини, яка
змішується з розчинником, в якому речовина мало
розчинна і виділяється у вигляді
високодисперсної фази (золь сірки, каніфолі).
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

42. Хімічна конденсація
Заснована на виділенні нової фази, яка утворюється в
результаті хімічної реакції з пересиченого розчину.
ДЛЯ ЦЬОГО НЕОБХІДНО:
швидкість утворення центрів кристалізації дисперсної
фази повинна значно перевищувати швидкість їх
зростання.
ЯК ЗДІЙСНИТИ ПРАКТИЧНО?
додавати концентрований розчин одного компонента
до дуже розбавленого розчину іншого; інтенсивно
перемішувати.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

43. Пептизація
переведення в колоїдний стан свіжоутвореного осаду.
ЯК ЗДІЙСНИТИ?
Обробити пептизатором
розчинником (видаляються речовини, які сприяли
агрегації частинок, тому останні переходять у розчин);
розчином електроліту (його йони адсорбуються на
частинках осаду, надаючи їм однаковий заряд, внаслідок
чого виникають сили електростатичного відштовхування і
відбувається процес дезагрегації);
розчином ПАР (утворює на поверхні частинок
адсорбційні шари, які захищають їх від злипання).
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

44. ОЧИЩЕННЯ ДИСПЕРСНИХ
СИСТЕМ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

45. Діаліз
Ультрафільтрація
Комбіновані методи очищення
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

46. Діаліз
─ вилучення з дисперсної системи
низькомолекулярних речовин (домішок) водою або
іншим розчинником за допомогою напівпроникної
мембрани, яка не пропускає частинки дисперсної
фази.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

47. Діалізатор
А
В
А – дисперсна система;
В – очищена вода.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

48. Електродіаліз
 це процес прискорення діаліза при накладанні
електричного поля.
А
В
В
Електродіалізатор:
А – дисперсна система;
В – очищена вода.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

49. Ультрафільтрація
– це фільтрування дисперсної системи під
надлишковим тиском крізь ультрафільтр, який
виготовлений з напівпроникної мембрани.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

50. Застосування мембран з певним розміром
пор дозволяє розділити дисперсну фазу на
фракції за розміром частинок і визначити ці
розміри. Так були знайдені розміри деяких
вірусів та бактеріофагів.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

51. Комбіновані методи очищення
сполучення діалізу з ультрафільтрацією –
апарат «штучна нирка»
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

52. Дякую за увагу!
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ