Какие способы пептизации применяют для получения золей
Пептизацией называют переход осадков под действием пептизаторов в состояние коллоидного раствора. Пептизировать можно только «свежие» (свежеприготовленные) осадки, в которых частицы коллоидного размера соединены в более крупные агрегаты через прослойки ДС. По мере хранения осадков происходят явления рекристаллизации и старения, приводящие к сращиванию частиц друг с другом, что препятствует пептизации.
Различают следующие виды пептизации:
— пептизация промыванием осадка растворителем.
1) Получение золя бромида серебра адсорбционной пептизацией.
Возьмем избыток AgNO3 (который играет роль пептизатора) и добавим его в раствор. В результате образуется золь, структурная единица дисперсной фазы которого называется мицеллой. Образование мицеллы происходит следующим образом. Ионы Ag+ (потенциалопределяюшие ионы) адсорбируются на поверхности частиц осадка AgBr, заряжая их положительно, к положительно заряженной поверхности образовавшегося ядра мицеллы притягиваются ионы противоположного знака – противоионы (ионы NO3-). Часть этих ионов, составляющая адсорбционный слой, прочно удерживается у поверхности ядра за счет электростатических и адсорбционных сил. Ядро вместе с адсорбционным слоем составляет коллоидную частицу. Остальные противоионы связаны с ядром только электростатическими силами. Эти противоионы образуют диффузный слой. Наличие заряда у коллоидных частиц приводит к их отталкиванию и обеспечивает устойчивость золя.
Мицеллу золя AgBr можно представить и в графическом виде:
Как следует из рисунка и структурной формулы мицеллы, на поверхности твердых частиц осадка располагаются противоположные по знаку заряда ионы, которые пространственно разделены. Эти ионы образуют двойной электрический слой.
Диссолюционная пептизация отличается от адсорбционной только отсутствием в готовом виде электролита-пептизатора. Рассмотрим на примере получения золя гидрооксида железа.
К полученному осадку добавляем HCl:
Образовавшийся FeOCl является электролитом – пептизатором.Далее происходят такие же процессы, как и при адсорбционной пептизации с образованием мицелл:
Метод промывания осадка растворителем используется, если осадок получен при значительном избытке одного из реагентов. Большая концентрация ионов в растворе вызывает сжатие двойного электрического слоя. Ионы диффузного слоя проникают в адсорбционный, в результате заряд коллоидной частицы становится равным 0 и происходит агрегация частиц:
После промывания осадка растворителем мицеллы будут иметь вид:
Источник
Получение золей методом пептизации
Многие осадки, практически нерастворимые в воде, переходят в коллоидный раствор при действии на них некоторых веществ. Этот старый классический метод получения золей разрабатывался впервые биохимиками, которые назвали его пептизацией, а прибавляемое вещество – пептизатором. В отличие от других методов получения золей при пептизации не происходит изменение степени дисперсности частиц, а наблюдается только их разрыхление.
При пептизации из осадка удаляются коагулирующие ионы или пептизатор адсорбируется коллоидными частицами осадка, что ведет к образованию двойных электрических слоев (ДЭС) или сольватных оболочек вокруг коллоидных частиц и преобладанию благодаря им сил сцепления между частицами. Затем частицы равномерно распределяются во всем объеме жидкости. Таким образом пептизация является процессом, обратным коагуляции.
Пептизация протекает при достаточном количестве пептизатора в начальный период быстро, затем замедляется. Скорость пептизации возрастает при перемешивании, так как при этом ускоряется проникновение пептизатора внутрь агрегатов. Повышение температуры также ускоряет пептизацию.
При пептизации наблюдается зависимость между количеством пептизированного вещества, взятого осадка и пептизатора. Эта закономерность, называемая правилом осадка, заключается в том, что при постоянном содержании пептизатора с возрастанием количества взятого для пептизации осадка, количество осадка, перешедшего в раствор сначала увеличивается, а затем уменьшается.
Объяснение правила осадка заключается в следующем. Для пептизации одной частицы осадка требуется некоторое минимальное количество пептизатора. При введении первых порций осадка, в системе пептизатора много, а осадка мало и он легко переходит в золь. При дальнейшем добавлении осадка на одну его частицу приходится все меньше пептизатора и коллоидное растворение замедляется. Затем, когда пептизирующего вещества в системе станет много, осадок не только перестает растворяться, но даже выпадает уже растворившийся осадок, так как пептизатора не хватает для того, чтобы частицы находились в растворе.
Различают следующие виды пептизации: пептизация промыванием осадка; пептизация осадка электролитом; пептизация поверхностно-активными веществами; химическая пептизация.
Пептизация промыванием осадка сводится к удалению из него электролита, вызвавшего коагуляцию. В результате этого оставшийся двойной электрический слой утолщается, силы отталкивания начинают преобладать над силами притяжения и отделившиеся друг от друга мицеллы в результате броуновского движения равномерно распределяются в дисперсионной среде, т.е. образуют коллоидный раствор. При этом в систему нет необходимости вводить пептизатор, так как стабилизатор присутствует в осадке и промывание лишь увеличивает его активность. Этот вид пептизации хорошо известен в аналитической химии, когда при промывании полученного осадка водой он начинает проходить через фильтр, что указывает на увеличение его дисперсности и образование гидрозоля. Чем больше заряд и радиус коагулирующего иона, тем труднее идет коагуляция промывкой, так как ионы прочнее удерживаются осадком и этим затрудняют пептизацию.
Пептизация электролитами наблюдается при введении в осадок электролита, один из ионов которого может достраивать кристаллическую решетку дисперсной фазы или адсорбироваться на ее поверхности. Такой пептизации способствует предварительная промывка осадка чистым растворителем.
Примером пептизации с помощью электролита является введение в свежеполученный и промытый водой осадок гидроксида железа (Ш) раствора хлорида железа (Ш). В этом случае ионы железа, адсорбируясь на поверхности частиц, сообщают им положительный заряд. Одноименно заряженные частицы взаимно отталкиваются и переходят в раствор из осадка:
Эта реакция служит примером непосредственной пептизации, примером косвенной (посредственной) пептизации может служить получение того же золя гидроксида железа (Ш) при действии разбавленной HС1 на осадок гидроксида железа (Ш). В этом случае часть молекул Fe(OH)3 взаимодействует с НС1 с образованием ионов FeO + , адсорбируясь на поверхности частиц осадка Fe(OH)3, переводя его в коллоидное состояние:
nFeOCl ® nFeO + + nCl —
mFe(OH)3 + nFeO + + nCl — ®
Вышеприведенная реакция может служить также примером химической пептизации, когда вещество, добавляемое в систему (НС1) взаимодействует с веществом осадка Fe(OH)3, образуя на поверхности частиц осадка стабилизатор (FeOCl).
С пептизацией имеют дело в технике, получая некоторые коллоиды, например глинистые суспензии в фарфоро-фаянсовом производстве, специальные виды цементов, некоторые пищевые продукты. Однако часто пептизация может играть и отрицательную роль, например, при извлечении сахара из свеклы диффузией возможна пептизация пектина и других веществ, содержащихся в растительных тканях.
Источник
Пептизация, применение процесса пептизации в общественном питании
Пептизацией (дезагрегацией) называется процесс расщепления коагулировавшего золя (коагулята) на первичные частицы – процесс, противоположный коагуляции. Пептизация возможна лишь тогда, когда структура частиц в коагуляте не изменена по сравнению с первоначальной (т.е. когда еще не произошло полного сращивания частиц и они слабо связаны друг с другом). Пептизация названа так потому, что похожа на переход в раствор осадка из продуктов распада белка (полипептида) под действием фермента пепсина.
Различают непосредственную и опосредованную пептизацию.
Непосредственная пептизация происходит в результате добавления к коагуляту электролита, содержащего потенциалопределяющий ион; в результате его специфической адсорбции на поверхности частиц дисперсной фазы их заряд вновь увеличивается, толщина двойного электрического слоя возрастает. Это приводит к тому, что силы отталкивания между частицами начинают преобладать над силами притяжения; происходит деагрегация – распад образовавшегося ранее агрегата из слипшихся частиц.
Опосредованная пептизация вызывается добавлением в систему вещества, химическое взаимодействие которого с поверхностью коагулята приводит к высвобождению потенциалопределяющих ионов. Например, коагулировавший золь гидроксида железа(III) может быть пептизирован добавлением в систему либо какой-либо соли железа (непосредственная пептизация), либо соляной кислоты (опосредованная пептизация).
Происходит пептизация при введении в жидкую дисперсионную среду, в которой находится осадок, некоторых электролитов или ПАВ (пептизаторов). Иногда возможно протекание пептизации и при повышении температуры, при удалении коагулянтов в ходе промывания осадка и т.п. Обычно под пептизацией подразумевают только стадию перевода осадка в золь. Но если рассматривать процесс в целом, следует помнить, что имеется и первая стадия – образование осадка. Осадки получают чаще всего химическими реакциями, идущими с образованием нерастворимых веществ, хотя возможны и другие пути их возникновения, например, при коагуляции уже имеющихся коллоидных растворов и др. Существует несколько разновидностей пептизации:
- адсорбционная пептизация происходит при физической адсорбции молекул или ионов пептизатора на поверхности частиц, входящих в состав крупных агрегатов. Адсорбционные слои сольватированных молекул или ионов раздвигают частицы, ослабляют их притяжение друг к другу, и в результате диффузии или перемешивания стабилизированные пептизатором частицы переходят в коллоидный раствор. Разновидностью адсорбционной пептизации является пептизация под действием ПАВ;
- пептизация под действием ПАВ является одной из составляющих моющего действия мыл и других детергентов. При адсорбции молекул ПАВ на поверхности мельчайших грязевых частиц происходит ослабление их связей с тканью, кожей рук и т. д., а также друг с другом, что облегчает удаление этих частиц при перемешивании водной среды;
- химическая (диссолюционная) пептизация — получение золя при действии на осадок реагента, который химически реагирует с ним. Такими реагентами могут быть, например, кислоты. В этом случае часть молекул вещества осадка взаимодействует с ним с образованием растворимого соединения, которое, собственно, и будет играть роль пептизатора;
- пептизация при отмывании осадка может происходить при промывании на фильтре свежеприготовленных осадков. Её причиной является удаление избытка электролита, вызывающего объединение частиц осадка. Это явление нежелательно во многих случаях, особенно при гравиметрическом анализе, когда в результате пептизации значительная часть определяемой весовой формы теряется в виде коллоидного раствора.Пептизация проходит благодаря образованию двойного электрического слоя, адсорбции ионов и гидратации частиц. Пептизация протекает с выделением энергии (Н
К химическим методам диспергирования относится и так называемый метод самопроизвольного диспергирования. Он заключается в получении коллоидных растворов веществ растворением их в соответствующих растворителях. Так, путем растворения в воде можно получить коллоидные растворы крахмала, желатина, агар-агара и др. Самопроизвольное диспергирование совершается без внешних механических воздействий. Этот метод широко применяется для получения растворов высокомолекулярных веществ из твердых полимеров.
Пептизация легче всего проходит у свежеосажденных и лиофильных осадков. В образовавшемся осадке сразу начинаются взаимодействия частиц, приводящие к уменьшению дисперсности и поверхностной энергии, поэтому с течением времени пептизация часто не происходит.
Пептизация широко используется в производстве пищевых продуктов, например мармеладов, желе, различных паст, студней и др.
При нагревании препаратов коллагена с водой до 58. 65 °С коллагеновые волокна резко (примерно на 1/3) сокращаются. При этом, по-видимому, разрушаются только связи, удерживающие полипептидные цепочки в направлении продольной оси структуры коллагена. Происходят неупорядоченное изгибание и скручивание полипептидных цепей, а также разрыв части преимущественно водородных связей в молекуле коллагена. Это явление называется свариванием коллагена. Сваренный коллаген более доступен действию пепсина. Его прочность резко снижается: например, сопротивление резанию соединительной ткани.При дальнейшем осторожном нагреве коллагена полностью разрываются водородные и солевые связи, удерживающие полипептидные цепочки в структуре коллагена, без заметного нарушения связей внутри цепей. Этот процесс, протекающий с участием воды, известен под названием пептизации коллагена. Продукт пептизации, состоящий из нескольких связанных друг с другом полипептидных цепочек, называется глютином.
Подобным образом используются крахмал, желатин, хитозан и другие препараты, способные при нагревании, растворении или под действием (химически веществ (кислот, щелочей, различных электролитов) образовывать золи. Золи этих веществ — основное сырье, которое формирует определенную структуру пищевых изделий. У всех этих веществ наблюдается переход в раствор осадка под действием пептизаторв.
Свойства коллоидного раствора хитозана образовывать с молочными белками белок-хитозановые комплексы позволяют использовать их как основу для выработки продуктов нового поколения с лечебно-профилактическими свойствами.
Агар-агар, животный желатин, крахмал, каррагинан, пектин, альгинат натрия и др. Эти вещества также являются гидроколлоидами с длинной цепью полимера, обладают высокой желирующей активностью, превышающей их загущающую активность, а также имеют различный уровень стабилизирующей активности. Все они широко используются в общественном питании для производства пищевых продуктов (кисель, джем, паста, желе, студень и др.).
Большинство загустителей и гелеобразователей относятся к полисахаридам. Исключение, пожалуй, составляет гелеобразователь желатин, имеющий белковую природу.
Список использованной литературы
1. Гамеева О. С. Физическая и коллоидная химия. – М.: Высшая школа, 1983.
2. Пищевая химия [Текст] / А. П. Нечаев, С. Е. Траубенберг, А. А. Кочеткова и др.; под ред. А. П. Нечаева. – СПб. : ГИОРД, 2007.
3. Зимон, А.Д. Коллоидная химия [Текст] / А. Д. Зимон, Н. Ф. Лещенко. – М. : Агар, 2003.
Источник
