Физическая и коллоидная химия. Основные термины и определения. Учебное пособие - Сергей Белопухов

Математическое выражение второго начала термодинамики:

где Qобр или Qнеобр – полное количество тепловой энергии, выделенной или поглощенной системой; S – энтропия.

Высаливание. Выпадение растворенного высокомолекулярного соединения в осадок при определенной концентрации добавляемого электролита.

Высокомолекулярные соединения (ВМС). Соединения органической природы, молекулярная масса которых от нескольких тысяч до нескольких миллионов. ВМС образуют при смешивании с растворителем молекулярные растворы, подобные обычным растворам низкомолекулярных веществ, но с очень длинными цепными молекулами. Такие растворы относятся к однофазным (гомогенным) системам. Как и растворы сахара или мочевины, они образуются самопроизвольно, потому что сам процесс растворения идет с уменьшением свободной энергии и не требует наличия стабилизатора. Растворы ВМС оказываются вполне устойчивыми, независимо от длительности существования. Они являются молекулярными термодинамически равновесными системами, и поэтому обратимы. Вследствие наличия длинных молекулярных цепей ВМС отличаются по ряду свойств от растворов низкомолекулярных веществ и проявляют свойства высокодисперсных гетерогенных систем. К ВМС относятся натуральный и искусственный шелк, шерсть, хлопок, лен, синтетические смолы, пластические массы, натуральный и синтетический каучуки, синтетические волокна – капрон, нитрон, лавсан и др., а также белковые вещества, крахмал, целлюлоза, ее производные и многие другие.

Высокопроводящие материалы. Наноматериалы, которые разрабатываются в настоящее время с использованием нанотехнологий. Например, электрические кабели, сделанные из нанотрубок, при комнатной температуре будут иметь электропроводность на два порядка выше, чем медные кабели.

Вязкость. Внутреннее трение жидкости, возникающее при истечении одного слоя относительно другого. Единицы вязкости: в системе СИ – паскаль × секунда (Па × с); в системе СГС— пуаз (П). 1 Па × с = 10 П.

Вязкость относительная – отношение вязкости раствора полимера ηр к вязкости растворителя η0:

Вязкость удельная отражает возрастание относительной вязкости по сравнению с единицей:

ηуд = ηотн – 1

Вязкость приведенная учитывает влияние концентрации раствора на вязкость, т. е. оценивает, насколько велика удельная вязкость, отнесенная к единице концентрации растворенного вещества:

Вязкость характеристическая, или предельное число вязкости – экстраполяция зависимости ηуд /с от концентрации раствора с:

Вязкость структурная (зависит от давления) является результатом образования в жидкости внутренней сетчатой структуры, способной связывать в ячейках сетки большое количество жидкости.

Газ идеальный. Предельное состояние реальных газов при бесконечно малом давлении.

Газ Кнудсена. Газ, для которого в процессе диффузионного переноса число межмолекулярных столкновений меньше, чем со стенками капилляра, при условии, что диаметр капилляра (d) существенно меньше длины свободного пробега (d << λ) молекул (λ).

Газовая хроматография. Хроматографический метод разделения соединений, при котором используется инертный газ.

Газовые электроды. Относятся к электродам 1-го рода. Состоят из металла, не участвующего в электродном процессе, но адсорбирующего газ. Участниками электродного процесса являются адсорбированный газ и соответствующие ионы раствора. Пример – водородный электрод, где платиновая пластина находится в растворе кислоты. Через кислоту пробулькивается газообразный водород, и электродная реакция имеет вид:

Н+ + е— ↔1/2 Н2.

Газообмен. Совокупность процессов обмена газов (О2, СО2, пары Н2О и др.) между организмом и окружающей средой; состоит в потреблении организмом кислорода, выделении углекислого и других газов, паров воды. У растений осуществляется через специальные органы – устьица, у простейших – через всю поверхность тела, у животных – через органы дыхания. Газообмен является первым этапом дыхания.

Гальванический элемент (цепь). Устройство, в котором энергия химических реакций, протекающих на электродах, преобразуется в электрический ток. Различают следующие цепи:

– концентрационная. Электрическая энергия возникает за счет разницы концентраций растворов, в которые опущен один и тот же металл. Пример:

Сu | Cu2+ (c1) | KCl | Cu2+ (c2)|Cu

– окислительно-восстановительная. Электрическая энергия возникает за счет реакций окисления – восстановления, которые могут протекать в электродном растворе. Пример:

Pt |Fe3+,Fe2+| 2H+ |H2,

где реакция окисления – восстановления имеет вид:

Fe2+ – e = Fe3+

– химическая. Электрическая энергия возникает за счет химического окислительно-восстановительного процесса, протекающего на электродах. Пример:

Cu | Cu2+ (c1) | KCl | Zn2+ (c2) |Zn.

Гальванопластика. Метод основан на использовании электролиза растворов солей, при котором металл соли выделяется на катоде в виде слоя, имеющего кристаллическое строение. Сущность гальванопластики заключается в получении металлических копий с различных предметов. Изобрел гальванопластику Б. С. Якоби (1801–1874).

Гальваностегия. Метод заключается в осаждении при посредстве электричества одного металла на поверхность другого металла с целью защитить последний от коррозии или повысить твердость металлических изделий. Для защиты металлов от коррозии применяют никелирование, хромирование, кадмирование, серебрение и т. д. Изобрел гальваностегию Б. С. Якоби.

Гамма-лучи (гамма-излучение). Электромагнитное излучение ультракоротких волн, испускаемое претерпевающими радиоактивный распад атомными ядрами или имеющее место при аннигиляции. Гамма-лучи обладают мощным мутагенным и иным повреждающим действием (лучевая болезнь и т. п.).

Гели. Дисперсные системы, которые характеризуются структурой, придающей им механические свойства твердых тел. Образуются при коагуляции золей, при высушивании необратимо разрушаются.

Гель. 1) Осадок высокомолекулярного вещества, полученный из его коллоидного раствора (золя). В виде геля осаждаются белки в изоэлектрической точке или при добавлении к растворам белков водоотнимающих средств (спирт, нейтральные соли). Гель легко перевести в коллоидный раствор. 2) Полуплотная смесь, состоящая из полимерного компонента и жидкости, используемая для разделения макромолекул ДНК (агарозный гель), РНК (агарозный полиакриламидный гель) или белков (полиакриламидный, или крахмальный гель). 3) Студнеобразная система, обладающая плотностью и эластичностью. Образуется в результате разбухания в горячей воде мицелл вещества, например, агара, желатины, алюминия гидроксида и др. Используется в реакции преципитации, электрофорезе, иммуноэлектрофорезе, приготовлении плотных питательных сред.

Гель гидроксида алюминия. Используют как носитель в колоночной или тонкослойной распределительной хроматографии.

Гель денатурирующий. Гель, в котором нарушается нативная структура биополимеров.

Гель концентрирующий. Верхний слой двухслойного полиакриламидного геля, состав и структура которого позволяют сконцентрировать образцы для лучшего разделения их в слое разделяющего геля методом электрофореза.

Гель неденатурирующий. Гель, в котором сохраняется нативная структура биополимеров.

Гель прерывистый. Двухслойный гель, состоящий из концентрирующего и делящего слоев.

Гель-сканер. Прибор, предназначенный для индикации распределения биологических макромолекул в плоских ПААГ-пластинах, а также агарозных пластинах, при анализе сложных смесей методом электрофореза.

Гель-фильтрация. Разделение молекул по размерам в гелях с заданным диаметром пор. Метод очистки веществ путем фильтрации через колонки различной величины, наполненные адсорбентом, выполняющим функцию молекулярного сита. Используется при разделении различных классов антител, ферментов, белков, отличающихся по молекулярному весу. Гель-фильтрацию проводят через различные марки сефадексов и других полимерных соединений. Матрица представляет собой множество простых частиц, между которыми находится элюат. При нанесении исследуемого материала на верхнюю часть колонки мелкие частицы или молекулы задерживаются некоторое время в порах адсорбента и элюируются позднее. В первых порциях элюата обнаруживают молекулы, имеющие наибольший молекулярный вес и размеры. Таким образом, гель-фильтрация – это разделение смеси в порядке уменьшения молекулярного веса и размеров.