Portál:Otázky z biochemie (1. LF UK, VL, ÚLB)/Disperzní soustavy, rozpustnost látek, pravé a koloidní roztoky, emulze a suspenze
Disperzní systém je soustava, která obsahuje alespoň dvě fáze nebo dvě složky (chemická individua), přičemž jedna nespojitá fáze nebo složka (disperzní podíl – dispersum) je více nebo méně rozptýlena v druhé spojité fázi nebo složce (disperzním prostředí – dispergens).
Obsahuje-li systém dvě fáze, existuje určitá hranice mezi částicemi tvořícími disperzní podíl a druhou fází, která je obklopuje. Takový systém se nazývá heterogenní. Obsahuje-li naopak dvě složky a jen jednu fázi, je složka tvořící disperzní podíl rozptýlena ve složce tvořící disperzní prostředí v tak drobných částicích (atomech, molekulách), že nelze mluvit o rozhraní, a takový systém se nazývá homogenní.
Disperzní systémy lze třídit podle různých kritérií, jako je skupenství nebo velikost částic. U částic kulového tvaru se převrácená hodnota průměru částice nazývá stupeň disperzity (rozměr je m-1). Vyšší stupeň disperzity tedy znamená jemnější rozptýlení disperzního podílu. V monodisperzním systému mají všechny částice stejnou velikost, v systému polydisperzním se vyskytují částice různých velikostí.
Podle velikosti částic zhruba rozlišujeme:
- disperze analytické (do 1 nm)
- disperze koloidní (1 nm až 1 µm);
- disperze hrubé (1 µm až 1 mm).
Jsou-li částice větší než 1 mm, nejde již o disperze, ale o souvislou hmotu.
V medicíně jsou znalosti disperzních systémů důležité zvláště při podávání léčivých látek ve formě léčivých přípravků, které mohou tvořit:
- iontové disperze;
- molekulové disperze;
- koloidní disperze.
Analytické disperze
Disperzní systém o velikosti částic <1 nm (složky nezjistitelné opticky, pouze analyticky/chemicky).
| disperzní prostředí | disperzní podíl | analytická disperze |
|---|---|---|
| plynné | plynný | směsi plynů, parciální tlaky i objemy složek se při míchání sčítají |
| kapalný | hlavně vodní páry ve vzduchu, relativní vlhkost vzduchu je podíl absolutní vlhkosti (kg páry v 1 m3) a maximální vlhkosti (absolutní vlhkost při nasycení vzduchu vodními parami) – udáváme v % | |
| pevný | páry tuhé látky v plynu | |
| kapalné | plynný | plyny rozpuštěné v kapalině – viz Henryho zákon |
| kapalný | směsi mísitelných (neomezeně nebo omezeně) kapalin | |
| pevný | pravé roztoky tuhých látek (nejčastěji ve vodě)
S rostoucí teplotou roste rozpustnost, při ustavení rovnováhy se látka přestane rozpouštět a vzniká nasycený roztok. Při ochlazení nasyceného roztoku vzniká buď přesycený roztok, nebo se v případě přítomnosti vhodných kondenzačních center vyloučí pevná látka. | |
| pevné | kapalný | voda vázaná na krystalickou sůl (ta potřebuje vodu, aby vytvořila mřížku a při zahřívání a vysoušení se rozpadá na prášek) |
| pevný | tuhé roztoky, např. skla |
Koloidální disperze
Pevné látky ve vodě
Koloidní částice mají velikost 1-1000 nm a jsou tvořeny buď makromolekulami nebo micely. Částice se neustále neuspořádaně pohybují – Brownův pohyb. Při větších velikostech částic se nárazy molekul disperzního prostředí na částici vyrovnají, ale u koloidních částic obvykle jeden směr převládne a podle něj se pak molekula pohybuje.
Sedimentace
Částice disperzního podílu, která má větší hustotu než disperzní prostřední, postupně klesá (sedimentuje) vlivem působení gravitačního pole. Pro sedimentační rychlost platí:
η = viskozita prostředí, r = poloměr částice, g = gravitační zrychlení
Ultracentrifugací se zvýší gravitační zrychlení a tím i sedimentační rychlost.
Dialýza
Dialýza – koloidní částice jsou (ne)propustné určitými filtry, a proto je můžeme oddělit od disperzního podílu současně přítomného v roztoku, nebo i od disperzního prostředí
Elektrická dvojvrstva
Nejdůležitější vlastností koloidních částic ve vodě je existence jejich el. dvojvrstvy na povrchu. Každá kol. částice nese na svém povrchu el. náboj a přiblíží-li se dvě částice k sobě, nemohou se spojit, protože se jejich souhlasné náboje odpuzují.
Aerosoly
- Kapalina nebo pevná látka v plynu:
- plyn + kapalina = mlha;
- plyn + pevná látka = dým, prach.
- Nepříznivé jsou hlavně průmyslové dýmy a prachy znečišťující atmosféru.
