Текст книги "Физическая и коллоидная химия. Основные термины и определения. Учебное пособие"

Гемадсорбция. Процесс адсорбции эритроцитов на поверхности инфицированных вирусами клеток. Наблюдается в основном у вирусов, вирионы которых после образования выходят из клетки путем почкования, например, у орто– и парамиксовирусов. Проводят для индикации вируса на чувствительной к нему культуре клеток. Наблюдают различия в типе адсорбции (диффузный, очаговый), в виде сорбируемых эритроцитов (человека, обезьян, морской свинки и др.), в температуре, при которой протекает реакция (37 °C, 0 °C), наличии элюции (есть, нет). Гемадсорбция может быть заторможена предварительной инкубацией инфицированной вирусом культуры клеток. Реакцию торможения гемадсорбции используют для идентификации вирусов. 1) Способность культур клеток, зараженных вирусами (ортомиксовирусами, парамиксовирусами, тогавирусами), адсорбировать эритроциты различных животных, что объясняется включением в плазматическую мембрану синтезирующихся вирусных белков. 2) Способность клеток, зараженных некоторыми вирусами (гемагглютинирующими), фиксировать на своей поверхности эритроциты. 3) Явление, используемое для диагностики некоторых инфекционных болезней.

Генная инженерия. Направление биотехнологии, разрабатывающее генно-инженерные клеточные методы и технологии создания трансгенных растений как сырья для биотоплива и биодизеля, а также трансгенных пород животных и птицы. В ее основе лежат специальные технологии на нано– и пикоразмерном уровне (10^–12 м).

Геномика. Новое направление генетики, изучающее геном, индивидуальные гены на молекулярном уровне, структуру (сиквенс) гена, его экспрессию и механизмы регуляции активности, а также клонирование гена и использование его в генно-инженерных целях. Одной из задач структурной геномики является построение детальных генетических и физиологических карт организмов. Основой для построения этих карт служат молекулярно-генетические маркеры. Поэтому разрешающая способность карт определяется количеством известных молекулярно-генетических маркеров. Для создания маркеров используются, например, молекулярные методы, позволившие создать тест-системы на уровне продуктов генов (белковый полиморфизм), а позднее на уровне генетического материала клетки (полиморфизм ДНК). Более перспективным представляется использование в качестве маркерных систем полиморфных последовательностей нуклеотидов в молекуле ДНК. Гомологичные последовательности ДНК у разных индивидов могут различаться по одному или нескольким основаниям в результате точечных мутаций, вставок, делений или инверсий. Такие последовательности ДНК называются полиморфными, а само явление гетерогенности или вариабельности нуклеотидного состава гомологичных последовательностей – полиморфизмом ДНК. Использование в качестве маркерных систем полиморфных последовательностей ДНК позволяет тестировать генетический полиморфизм непосредственно на уровне генотипа, а не на уровне продуктов генов, как в случае использования метода белкового полиморфизма. Картирование геномов играет существенную роль в разработке новых средств диагностики наследственных заболеваний и создания исходного материала для коррекции таких заболеваний (генотерапия).

Геномика функциональная. Раздел современной молекулярной биологии, устанавливающий особенности структурно-функциональной организации генов, а также молекулярные механизмы генетических заболеваний. Фундамент этой новой науки составляют: определение первичных последовательностей ДНК, их физическая упорядоченность в геномах, размах и закономерности их полиморфизма, скорость эволюции. Использование микроматриц оказывается высокоэффективным для выявления полиморфизма участков ДНК как внутри видов, так и при сравнении генов между разными таксонами. Способность зондов к гибридизации с ДНК микроматриц существенно изменяется при наличии даже единственного неспаренного нуклеотида в гибридах зонд – мишень. Это позволяет с высокой эффективностью выявлять полиморфизм в сравниваемых фрагментах ДНК даже на уровне различий в единичных нуклеотидах.

Геомодификатор. Специальная микро– или нанодобавка в топливно-смазочные материалы и технологические среды на базе минералов геологического (реже – искусственного) происхождения, которые могут вступать во взаимодействие с контактируемыми (трущимися) участками деталей и формировать на них металлокерамический слой, частично восстанавливающий дефекты поверхностей трения.

Гербициды. Вещества, уничтожающие нежелательные растения. Гербициды, применяемые для уничтожения деревьев и кустарников, называются также арборицидами; вещества, служащие для борьбы с водорослями, – альгицидами. Главная область применения – уничтожение сорняков в посевах сельскохозяйственных культур.

Гетероадагуляция. Осаждение и прилипание (адгезия) дисперсной фазы на макроповерхностях тел, помещенных в дисперсную систему. Гетероадагуляции способствует наличие противоположных зарядов на поверхностях взаимодействующих тел. Имеет большое значение при получении пленок, покрытий, модифицировании поверхности.

Гетерогенная система. Система, которая состоит из двух или нескольких фаз, т. е. частей, отличающихся по свойствам и соприкасающихся по поверхностям раздела. Примеры: жидкость – насыщенный пар; соль – насыщенный раствор; две ограниченно смешивающиеся друг с другом жидкости.

Гетерогенность. Многофазность. Выступает в коллоидной химии как признак, указывающий на наличие межфазной поверхности, поверхностного слоя. Н. П. Песков писал: «Коллоидная система есть система гетерогенная, то есть многофазная. С этой многофазностью коллоидных систем и с фактом существования у них поверхности раздела связаны все самые существенные и характерные свойства коллоидов» (1934).

Гетерогенные реакции. Реакции, протекающие между веществами, находящимися в разных фазах. Например: газ – жидкость, газ – твердое вещество, жидкость – твердое вещество, а также две несмешивающиеся жидкости. Гетерогенные реакции проходят на границе фаз. Примеры:

CaCO₃ (тв) + H₂SO₄ (ж) = CaSO₄ (тв.) + H₂O (ж) + CO₂ (г)

4Al (тв.) + 3O₂ (г) = 2Al₂O₃ (тв.)

2C₂H₅OH (ж) + 2Na (тв.) = 2C₂H₅ONa (ж) + H₂ (г)

Гетерогенный катализ. Изменение скорости химической реакции при воздействии катализаторов, образующих самостоятельную фазу и отделенных от реагирующих веществ границей раздела.

Гетерокоагуляция. Взаимная коагуляция разнородных дисперсных систем. Если поверхности дисперсных фаз смешиваемых систем имеют заряды противоположного знака, то гетерокоагуляция тем сильнее, чем полнее происходит нейтрализация зарядов частиц. При смешении систем с одноименно заряженными частицами, как правило, образуются устойчивые смешанные системы. Гетерокоагуляция широко используется в процессах водоподготовки и очистки сточных вод.

Гетерополимер. Полимер, состоящий из разных мономеров. Пример: нуклеиновые кислоты.

Гетерополимерный белок. Белок, образованный из нескольких полипептидных цепей разных типов, т. е. различающихся по последовательности аминокислот (гетеродимер, гетеротетрамер и т. д.).

Гетероструктура. Комбинация нескольких гетеропереходов (контакт двух разных полупроводников), используемая для создания потенциальных ям для электронов и дырок в слоистых полупроводниковых структурах и применяемая в полупроводниковых лазерах и светоизлучающих диодах.

Гидратация. Химическая реакция между веществом (ионами или молекулами) и водой.

Пример 1. Гидролиз солей:

СН₃СООNH₄ + H₂O = CH₃COOH + NH₄OH

Пример 2. Гидратация непредельных углеводородов, например, получение этилового спирта из этилена:

СН₂=СН₂ + Н₂О = СН₃—СН₂—ОН

Гидратная оболочка. Ориентированные относительно иона в растворе молекулы воды. Толщина гидратной оболочки зависит от концентрации раствора, от температуры и от радиуса гидратируемого иона.

Гидраты. Соединения вещества с водой, имеющие постоянный или переменный состав и образующиеся в результате процесса гидратации. Примеры: медный купорос – CuSO₄⋅5H₂O, гипс – CaSO₄⋅2H₂O.

Гидрозоль. Свободнодисперсная коллоидная система, в которой твердые частицы размером 10^–5–10^–7 см распределены в водной среде. Методы получения гидрозолей, как правило, основаны на образовании малорастворимых соединений с помощью химических реакций восстановления, окисления, гидролиза, обмена и других, например:

2HAuCl₄ + 3H₂O₂ → 2Au ↓ + 8HCl + 3O₂

Na₂SiO₃ + H₂SO₄ → H₂SiO₃ ↓ + Na₂SO₄

2H₂S + SO₂ → 2H₂O + 3S ↓

AgNO₃ + KJ → AgJ ↓ + KNO₃

Гидроксиапатитная хроматография. Метод отделения двухцепочечной ДНК или ДНК/РНК-гибридной молекулы от одноцепочечной ДНК: колонки заполняются гидроксиапатитом, связывающим нуклеиновые кислоты путем электростатического взаимодействия между остатками кальция и фосфатными группами полинуклеотидов. При этом одноцепочечные нуклеиновые кислоты связываются относительно слабо и элюируют из колонки при более низкой концентрации фосфатов, чем двунитчатые молекулы. Этот метод используется также для приготовления радиоактивно меченых кДНК-зондов.

Гидролиз. Каталитическое расщепление макромолекул или полимеров на составляющие единицы с включением элементов воды. Продуктами гидролиза белков являются аминокислоты, углеводов – моно– и дисахариды, нуклеиновых кислот – нуклеотиды, жиров – глицерин и жирные кислоты.

Гидролизат. Раствор, образующийся при химическом или энзиматическом гидролизе полимера, клеточного экстракта и т. д. Гидролизат используют при анализе химического состава макромолекул и полимеров, а также как источник питательных веществ: например, дрожжевые гидролизаты служат источником витаминов и аминокислот.

Гидролиз солей. Химическая реакция взаимодействия ионов соли и воды, приводящая к образованию слабого электролита. Гидролиз солей может быть обратимым или необратимым, одноступенчатым или многоступенчатым. Различают три типа обратимого гидролиза:

1) соль образована сильным основанием и слабой кислотой (K₂S, Na₂CO₃, Li₂SO₃….). Гидролиз идет по аниону, реакция среды – щелочная, так как продуктом реакции являются гидроксид-ионы.

Пример: гидролиз Na₂CO₃. Гидролиз идет по аниону, следовательно:

CO₃^2– + HOH = HCO₃^— + OH^— – сокращенное ионное уравнение гидролиза;

Na₂CO₃ + H₂O = NaHCO₃ + NaOH – молекулярное уравнение гидролиза.

2) соль образована слабым основанием и сильной кислотой (CuSO₄, Fe (NO₃)₂, АlСl₃…). Гидролиз идет по катиону, реакция среды – кислая, так как в результате реакции образуются катионы водорода.

Пример: гидролиз СuSO₄. Сокращенное ионное уравнение гидролиза:

Cu²⁺ + HOH = CuOH⁺ + H⁺

Молекулярное уравнение гидролиза:

2CuSO₄ + 2H₂O = (CuOH)₂SO₄ + H₂SO₄

3) соль образована слабым основанием и слабой кислотой ((NH₄)₂CO₃, CH₃COONH₄, Al₂S₃…). Гидролиз идет до конца с образованием исходной кислоты и исходного основания. Реакция среды близкая к нейтральной и зависит от констант диссоциации кислоты и основания.

Пример: гидролиз ацетата аммония.

CH₃COONH₄ + H₂O = CH₃COOH + NH₄OH

Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой (NaCl, KNO₃, K₂SO₄), гидролизу не подвергаются, реакция среды – нейтральная.

NaCl + H₂O – гидролиз не идет, происходит только растворение соли в воде и гидратация ионов.

Гидрофилия. Высокая степень сродства молекул или функциональных групп в молекулах (карбоксильная – СООН и гидроксильная – ОН группы, аминогруппа – NН₂ и т. д.) к воде, что обеспечивает их хорошую растворимость (гидрофильные соединения).

Гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ). Соотношение между гидрофильными свойствами полярной группы и липофильными (от греч. lipos – жир) свойствами углеводородного радикала (его размером), характеризуется числами ГЛБ. Числа ГЛБ определяются путем сравнения способности различных ПАВ к мицеллообразованию, стабилизации эмульсий и др.

Гидрофильность. Характеристика интенсивности молекулярного взаимодействия поверхности тел с водой.

Гидрофильные группы. Группы – ОН, – СООН, – NH₂ и ряд других, несущие избыточный электрический заряд. Такие группы способны притягивать к себе полярные молекулы воды.

Гидрофобность. Характеристика плохой смачиваемости поверхности тел водой.

Гидрофобные взаимодействия. Связывание неполярных групп растворенных веществ друг с другом в водных системах, обусловленное стремлением молекул окружающей воды достичь наиболее термодинамически стабильного состояния. Неполярные молекулы и части молекул (например, углеводородные цепи) в таком полярном растворителе, как вода, прочно удерживаются вместе. Это обусловлено тем, что они не взаимодействуют с молекулами воды. Поэтому неполярные молекулы или их части нерастворимы в воде, т. е. гидрофобны. В водном растворе нековалентные связи (ионные, водородные и гидрофобные) примерно в 100 раз слабее ковалентных. В совокупности эти связи определяют структуру макромолекул и, как следствие, их функции. Гидрофобное взаимодействие участвует в формировании третичной структуры белков и обеспечивает молекулярное распознавание в некоторых супрамолекулярных комплексах «гость – хозяин». Оно проявляется также при образовании мицелл и других структур в растворах поверхностно-активных веществ.

Гидрофобные группы. Неполярные углеводородные радикалы, не способные притягивать молекулы воды, но зато притягивающие молекулы неполярных жидкостей, например бензола, толуола и т. д. Взаимодействия, обусловленные гидрофобными радикалами, очень важны для поддержания структуры молекул многих веществ. Так, например, они поддерживают третичную структуру белка.

Гипс. Кристаллогидрат сульфата кальция CaSO₄ ∙ 2H₂O. Минерал подкласса водных сульфатов.

Глина. 1) Минерал либо порода, состоит из очень мелких частиц (мельче 0,001 мм, или 1 мкм) глинистых минералов: каолина, монтмориллонита, галлуазита, гидрослюды и т. д. Часты примеси более крупных неглинистых минералов. 2) Гранулометрический состав почвы, ее твердой фазы. 3) Землистая горная порода. При смачивании водой дает пластичную массу. При высыхании сохраняет приданную ей ранее форму. После обжига приобретает крепость камня.

Глинистые минералы (вторичные минералы). Окристаллизованные неорганические материалы (элементарные частицы которых имеют размер меньше 1–2 мкм), присутствующие в естественном состоянии в почвах и породах или вновь формирующиеся в процессе выветривания и почвообразования (неосинтеза).

Гомогенная система. Система, которая состоит из одной фазы, т. е. не содержит частей, различающихся по свойствам и разделенных поверхностями раздела.

Гомогенные реакции. Реакции, протекающие между веществами, находящимися в одной фазе (жидкой или газовой). Реакции проходят во всем объеме. Примеры:

СН₄ (г) + Сl₂ (г) = СН₃Сl (г) + НСl (г)

H₂ (г) + Cl₂ (г) = 2HCl (г)

Ba (OH)₂ (ж) + 2HNO₃ (ж) = Ba (NO₃)₂ (ж) + 2H₂O (ж)

Гомогенный катализ. Ускорение химической реакции в присутствии катализатора, который находится в одной фазе с исходными реагентами (субстратами) в газовой фазе или растворе.

Горение. Физико-химический процесс, при котором превращение вещества сопровождается интенсивным выделением энергии и тепло– и массообменом с окружающей средой. В отличие от взрыва и детонации протекает с более низкими скоростями и не связан с образованием ударной волны. В основе горения лежит химическая реакция, способная протекать с прогрессирующим самоускорением вследствие накопления выделяющегося тепла (тепловое горение) или активных промежуточных продуктов (цепное горение).

Гранула. 1) Агрегатированная часть двойного электрического слоя мицеллы гидрофобного коллоида. 2) Зернистые включения в цитоплазме клеток. 3) Мелкие плотные комочки какого-либо вещества в виде зерна.

Графен. Углеродный наномонослой, в котором связи С – С образуют правильные графитовые шестиугольники («пчелиные соты»).

Гриффина метод. Метод основан на способности ПАВ образовывать устойчивые эмульсии типа вода – масло или масло – вода. Условно выбраны значения гидрофильно-липофильного балансаГЛБ для олеата натрия – 18, триэтаноламина – 12, олеиновой кислоты – 1. Чем выше гидрофильность, тем больше число гидрофильно-липофильного баланса, которое может изменяться от 1 до 40.

Грэм Томас. Английский химик (1805–1869). Впервые ввел термин «коллоиды». Полагал, что существуют два класса веществ – класс кристаллоидов, которые могут образовывать только истинные растворы, и класс коллоидов, существующих только в аморфном коллоидном состоянии. Исследовал процесс диализа и диффузию газов.

Грубодисперсные (микрогетерогенные) системы. Размер частиц колеблется от 10^–2 до 10^–7 м. К данным системам относятся взвеси, суспензии, если дисперсная фаза состоит из твердых частиц, и эмульсии, если дисперсная фаза состоит из капелек жидкости. Примером суспензии может служить взмученная глина в воде, примером эмульсии – молоко.

Гуминовые кислоты (от лат. humus – земля, почва). Смесь органических темноокрашенных веществ, экстрагируемых из почвы. Высокомолекулярные кислоты с максимальным содержанием углерода (черноземы) характерны для гумуса типа мюлль, бурые гуминовые кислоты – для гумуса типа модер. Гуминовые кислоты – сложные органические кислоты полимерного строения, важная составная часть органического вещества почв. Темного цвета, растворяются в щелочах и осаждаются из раствора при подкислении. Благодаря высокой клеящей способности гуминовые кислоты создают структуру почв; рыхлость строения их молекул обусловливает высокую катионную обменную способность; содержат азот. Под гуминовыми кислотами понимают: 1) неплавкие темноокрашенные вещества, входящие в состав органической массы торфа (до 60 %), бурых углей (20–40 %), почв (до 10 %); строение окончательно не установлено. Стимуляторы роста растений; 2) высокомолекулярные азотсодержащие органические кислоты циклического строения. Гуминовые кислоты хорошо растворяются в щелочных растворах, слабо в воде и не растворяются в кислотах. Из растворов легко осаждаются водородом минеральных кислот и двух– и трехвалентными катионами (Са²⁺, Mg²⁺, Fe³⁺). Гуминовые кислоты, выделенные из почв в виде сухого препарата, имеют темно-коричневый или черный цвет, среднюю плотность 1,6 г/см³. Элементный состав гуминовых кислот в процентах по массе: С – 50–62 %; Н – 2,8–6,6 %; О – 31–40 %; N – 2–6 %. Основная масса гуминовых кислот в любой почве с рН > 5 находится в виде нерастворимых в воде органо-минеральных производных, а в почвах с кислой реакцией среды (рН < 5) – в форме дегидратированных гелей и частично растворяющихся при действии щелочных растворов, образуя молекулярные и коллоидные растворы. Гуминовые кислоты – важный фактор плодородия почв.

Гуминовые удобрения. Удобрения, содержащие связанные химические и адсорбционные органические вещества, основными компонентами которых являются гуминовые кислоты и минеральные соединения. Получают гуминовые удобрения обработкой гуминовых кислот или содержащих ее веществ (торф, бурые угли, выветрившиеся отходы каменных углей, ил, сланцы, перегной) аммиаком, аммиачными растворами фосфатов, фосфорной кислотой, калийными солями. В зависимости от используемых материалов получают органо-минеральные соединения с различным составом и наименованием: гумофос, гумофоска, водорастворимые гуматы натрия и алюминия, нитрогуматы (продукты обработки торфа или бурого угля азотной кислотой или аммиаком), торфо-аммиачные удобрения ГГАУ), торфо-минерально-аммиачные удобрения (ТАМУ) и др. Эффективность гуминовых удобрений изучена недостаточно.

Давление. Отношение силы, равномерно распределенной по нормальной к ней поверхности, к площади этой поверхности. Единица давления – паскаль (Па). Давление газа с молекулярно-кинетических позиций определяется ударами молекул на стенки заключающего этот газ сосуда и, следовательно, зависит от кинетической энергии их теплового движения. Различают давление:

– насыщенного пара. Характеризует равновесное состояние системы жидкость – пар при постоянной температуре;

– осмотическое. Наименьшее давление, которое необходимо приложить к раствору, чтобы предотвратить перемещение растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор;

– набухания. То давление, которое возникает, если создать препятствие увеличению объема набухающего тела;

– парциальное (см. Парциальное давление).

В качестве стандартного в термодинамике принято состояние при давлении в одну атмосферу. Соответственно, в качестве единицы давления в базе принята физическая атмосфера, равная по определению 1,01325.10⁵ Н/м² (ньютон на квадратный метр).

Двойное лучепреломление. Обусловлено анизотропией структуры частиц и, в частности, зависимостью диэлектрической проницаемости или показателя преломления от направления в кристалле. Наибольшее распространение в исследованиях дисперсных систем получило явление двойного лучепреломления в потоке (эффект Максвелла). Это явление наблюдается в жидкостях, растворах, дисперсных системах, содержащих анизометрические или способные деформироваться молекулы или частицы, что позволяет определять форму частиц.

Двойной электрический слой. Представляет собой тонкий поверхностный слой, состоящий из пространственно разделенных электрических зарядов противоположного знака. Двойной электрический слой (ДЭС) может возникать вблизи границы раздела фаз, например, при погружении проводника 1-го рода (медь) в раствор электролита (CuSO₄). В этом случае ионы Сu²⁺ переходят на поверхность металла, и металл заряжается положительно. Положительный заряд препятствует дальнейшему накоплению ионов меди из раствора на поверхности. Около положительно заряженной поверхности будут концентрироваться отрицательно заряженные сульфат-ионы SO₄^2–. Как только произойдет нейтрализация положительно заряженных ионов отрицательно заряженными ионами, установится электрохимическое равновесие. В других случаях источниками заряда на поверхности металла, электрода, мембран клетки и других микрочастиц могут быть процессы электролитической диссоциации веществ и адсорбции частиц, разложения комплексных соединений, перераспределение электронной плотности на границе с плазмой, при облучении поверхности частицами и др.

В растворах электролитов ионы, которые находятся на твердой поверхности и определяют ее заряд, называют потенциалопределяющими ионами, а ионы, нейтрализующие этот заряд, – противоионами. В примере Cu – CuSO₄ ионы меди Сu²⁺– потенциалопределяющие, а ионы SO₄^2–– противоионы. Всегда можно экспериментально подобрать такую концентрацию раствора электролита, при которой на поверхности металла не будет ДЭС. Это так называемые нулевые растворы. При изучении электрохимических процессов наличие ДЭС необходимо всегда учитывать, так как он влияет на кинетику электродных процессов в электролитах, скорость и качество обработки различных поверхностей в плазме, в биологических системах – на скорость распространения электрических импульсов вдоль нервных и мышечных волокон. ДЭС играет важную роль для коллоидных систем, поскольку определяет их устойчивость, препятствуя коагуляции.

Дегидратация. Отщепление воды от молекул органических или неорганических соединений. Осуществляется термически (обычно в присутствии катализаторов) или под действием веществ, связывающих воду (дегидратирующих агентов, например Р₂О₅, H₂SO₄). Различают внутримолекулярную и межмолекулярную дегидратацию. Пример: дегидратация спиртов.

Дезактивация. Процесс, который осуществляется при фотохимических реакциях. Происходит при соударении возбужденной при фотохимической реакции частицы (А*) с невозбужденной (А) с образованием двух невозбужденных частиц:

A* + A → A + A

Денатурация. Специфическое необратимое осаждение белков под влиянием изменения температуры, при действии высококонцентрированных кислот и щелочей, дубильных веществ, лучистой энергии, ультразвука, высокого давления, механического и других видов воздействия.

Дендримеры. Относительно новый класс химических соединений (наноструктуры размером от 1 до 10 нм), образующихся при соединении молекул, которые обладают ветвящейся структурой (древообразные полимеры).

Десорбция. Обратный процесс сорбции (адсорбции). Осуществляется переход адсорбированного вещества с поверхности адсорбента в объемную фазу.

Детергенты. Синтетические моющие средства, многокомпонентные композиции, применяемые в водных растворах для интенсификации удаления загрязнений с различных твердых поверхностей: тканей, волокон, металлов, стекла, керамики. Химические соединения, понижающие поверхностное натяжение воды и используемые в качестве моющих средств и эмульгаторов. Особенно широкое распространение получили синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), входящие в состав моющих и чистящих средств (их называют также тензидами). Уменьшают величину поверхностного натяжения жидкостей и обладают моющим, дезинфицирующим и растворяющим действием; используются для солюбилизации гидрофобных макромолекул (белков, липидов), а также в виде синтетических моющих средств. В зависимости от заряда групп различают детергенты анионные (мыла, алкилсульфаты, алкилсульфонаты и др.), катионные (инвертные мыла, амины, четвертичные соли аммония и др.) и неионные (сульфанол и др.). Используют как моющие средства, а также для приготовления дезинфицирующих и антисептических растворов. В микробиологии применяют для мойки и дезинфекции стеклянной посуды, других загрязненных материалов, в случаях «мягкой» деградации микроорганизмов и получения отдельных структур и молекул микробной клетки. Примеры: неионный детергент – Тритон Х-100; ионный детергент – додецилсульфат натрия. Детергенты применяют при приготовлении различных дезинфицирующих средств, фармацевтических препаратов, как моющие дезинфицирующие средства. Разнообразное применение (для мытья тканей, посуды, автомобилей, для личной гигиены) привело к возрастающему их переходу в бытовые и производственные сточные воды. В сельском хозяйстве СПАВ используются для эмульгирования пестицидов, поэтому они легко попадают в почвы и подземные воды.

Деформация. Изменение структурно-механических свойств системы, обусловленное взаимодействием частиц со средой и между собой. Термин означает относительное смещение точек системы, при котором не нарушается ее сплошность. Деформацию делят на упругую и остаточную. Упругая деформация исчезает после снятия нагрузки (напряжения), остаточная деформация необратима, изменения в системе остаются и после снятия нагрузки. Остаточная деформация, при которой не происходит разрушения тела, называется пластической. Среди упругих деформаций различают объемные (растяжение, сжатие), сдвиговые и деформации кручения.

Джоуль. Единица энергии в системе СИ.

1 Дж = 1 кг × м² × с^–1

= 1 Н × м

= 1 Вт × с

= 1 Кл × В (кулон-вольт)

Пример. Работа, которую необходимо совершить для поднятия груза весом 1 кг на высоту 1 м, равна 9,807 Дж.

Свободная энергия гидролиза 1 моля АТР (трифосфат аденозина), который играет важную роль в энергообмене клеток, при рН = 7 составляет – 52,2 кДж или – 12,48 ккал.

Дзета-потенциал. Разность потенциалов между подвижной (диффузной) и неподвижной (адсорбированной) частями двойного электрического слоя мицеллы. Возникает при движении частиц между адсорбционным слоем ионов, располагающимся на поверхности частиц, и диффузионным слоем ионов среды, окружающим частицу. Дзета-потенциал (обозначают греческой буквой ζ – дзета) является важным физико-химическим параметром. При расчете ζ-потенциала используют формулу Эйнштейна – Смолуховского.

Диализ. Процесс очистки коллоидных растворов, основанный на свойстве полупроницаемой мембраны, например, из коллодия или целлофана, пропускать примеси ионов и молекул малых размеров и задерживать коллоидные частицы. Задержка коллоидных частиц мембранами происходит потому, что размер частиц значительно больше размера пор в мембране, и поэтому частицы не в состоянии проникнуть через нее. Диализ проводится в специальных аппаратах – диализаторах, имеющих различную форму и устройство в зависимости от задач, которые преследуются диализом. Для диализа малых количеств золей применяются пергаментные мешки и гильзы, коллоидные мешки и гильзы, свиные и рыбьи пузыри. Для диализа больших количеств коллоидных растворов употребляются диализаторы, в которых происходит непрерывная смена внешней жидкости (воды). Диффузия растворенных веществ с малой молекулярной массой через полупроницаемую мембрану. Диализ составляет основу метода очистки растворов белков, полисахаридов и других крупных молекул от низкомолекулярных примесей. Диализ широко используется в медицинской практике, например, при очистке крови – гемодиализе. На этом принципе работает аппарат «искусственная почка». Отделение макромолекул от низкомолекулярных компонентов путем использования полупроницаемых мембран. Низкомолекулярные компоненты проникают через эту мембрану в другой раствор, а макромолекулы остаются в исходном растворе. Выделение веществ (солей, сахаров и др.) из коллоидных растворов путем осмоса с помощью мембраны животного происхождения или искусственной пластинки. Процесс разделения молекул по размеру на основе их различной способности к диффузии через полупроницаемую мембрану. В иммунологии диализ используется при солевом методе выделения белков сывороток или антигенов бактерий.

Диализаторы. Устройства для проведения диализа. Состоят из двух сосудов – внутреннего и внешнего. Внутренний сосуд предназначен для диализируемой жидкости и весь или частично (дно) состоит из полупроницаемой перепонки. Внешний сосуд представляет собой сосуд большого размера из стекла или другого материала. Процесс диализа осуществляется следующим образом: внутренний сосуд наполняется диализируемым веществом и погружается во внешний сосуд, содержащий большое количество воды, так чтобы уровень жидкости в обоих сосудах был на одной высоте. Для ускорения процесса диализа, т. е. ускорения перехода электролитов из коллоидного раствора в наружный сосуд с водой через мембрану, необходимо производить смену жидкости во внешнем сосуде несколько раз, до тех пор пока в ней обнаруживается отделяемый электролит (качественная реакция на ион). Большое распространение получили электродиализаторы, в которых диализ ускоряется электрическим током. При электродиализе достигается почти полное удаление электролитов, поэтому широко применяется в практике, например, при очистке белков и других важных биологических соединений.

Дизассемблер. Кибернетическое устройство нанометрических масштабов, способное по заданной программе отделять атомы от молекул, записывая при этом их месторасположение на молекулярном уровне. Пара «ассемблер – дизассемблер» сможет создавать копии любых макрообъектов.