Капиллярная химия

Капилля'рная хи'мия,устаревшее название физико-химии поверхностных явлений, входящей как составная часть в современную коллоидную химию.

Капиллярное давление

Капилля'рное давле'ние,разность давлений по обе стороны искривленной поверхности раздела фаз (жидкость - пар или двух жидкостей), вызванная её поверхностным (межфазным) натяжением. См. Капиллярные явления.

Капиллярное кровообращение

Капилля'СЂРЅРѕРµ кровообраще'ниедвижение РєСЂРѕРІРё РІ мельчайших сосудах - капиллярах обеспечивающее обмен веществ между РєСЂРѕРІСЊСЋ Рё тканями, Рљ. Рє. осуществляется вследствие разности гидростатических давлений РІ артериальном Рё венозном концах капилляра.Давление РІ артериальном конце равно 30-35 РјРј СЂС‚. СЃС‚.что РЅР° 8-10 ммпревышает онкотическое давление плазмы РєСЂРѕРІРё, РїРѕРґ влиянием этой разности давлении РІРѕРґР° Рё РјРЅРѕРіРёРµ растворённые РІ ней вещества (РєСЂРѕРјРµ высокомолекулярных белков) переходят РёР· плазмы РєСЂРѕРІРё РІ тканевую жидкость, РїСЂРёРЅРѕСЃСЏ Рє тканям необходимые для жизнедеятельности вещества. РџРѕ мере продвижения РєСЂРѕРІРё РїРѕ капилляру гидростатическое давление падает Рё РІ венозном конце капилляра равно 12-17 СЂС‚. СЃС‚.,что примерно РЅР° 10 ммниже онкотического давления РєСЂРѕРІРё. Вследстствие этого РІРѕРґР° Рё растворённые РІ ней вещества переходят РёР· тканевой жидкости РІ плазму. Тем самым обеспечивается удаление продуктов обмена РёР· тканей. Величина Рљ. Рє. соответствует интенсивности обмена веществ. Так, РІ состоянии РїРѕРєРѕСЏ РЅР° 1 РјРј ²РїРѕРїРµСЂРµС‡РЅРѕРіРѕ сечения скелетной мышцы приходится 30-50 функционирующих капилляров; РїСЂРё интенсивной деятельности мышцы РёС… количество возрастает РІ 50-100 раз.

  И. Н. Дьяконова.

Капиллярные волны

Капилля'рные во'лны, волны на поверхности жидкости малой длины. В восстановлении равновесного состояния поверхности жидкости при К. в. основную роль играют силы поверхностного натяжения.

Капиллярные явления

Капилля'рные явле'РЅРёСЏ,физические явления, обусловленные действием поверхностного натяжения РЅР° границе раздела несмешивающихся сред. Рљ Рљ. СЏ. относят обычно явления РІ жидких средах, вызванные искривлением РёС… поверхности, граничащей СЃ РґСЂ. жидкостью, газом или собственным паром. Искривление поверхности ведёт Рє появлению РІ жидкости дополнительного капиллярного давления D p, величина которого связана СЃРѕ средней РєСЂРёРІРёР·РЅРѕР№ rповерхности уравнением Лапласа: D p= p ₁ - p ₂ . =2s ₁₂/ r, РіРґРµ (s ₁₂- поверхностное натяжение РЅР° границе РґРІСѓС… сред; p ₁Рё p ₂- давления РІ жидкости 1Рё контактирующей СЃ ней среде ( фазе ) 2.Р’ случае вогнутой поверхности жидкости ( r< 0) давление РІ ней понижено РїРѕ сравнению СЃ давлением РІ соседней фазе: p ₁ < p ₂Рё D p< 0. Для выпуклых поверхностей ( r> 0) знак D pменяется РЅР° обратный. Капиллярное давление создаётся силами поверхностного натяжения, действующими РїРѕ касательной Рє поверхности раздела. Искривление поверхности раздела ведёт Рє появлению составляющей, направленной внутрь объёма РѕРґРЅРѕР№ РёР· контактирующих фаз. Для плоской поверхности раздела ( r= Тђ) такая составляющая отсутствует Рё D p= 0.

  К. я. охватывают различные случаи равновесия и движения поверхности жидкости под действием межмолекулярных сил и внешних сил (в первую очередь силы тяжести).

  В простейшем случае когда внешние силы отсутствуют или скомпенсированы, поверхность жидкости всегда искривлена. Так, в условиях невесомости ограниченный объём жидкости, не соприкасающейся с др. телами, принимает под действием поверхностного натяжения форму шара. Эта форма отвечает устойчивому равновесию жидкости, поскольку шар обладает минимальной поверхностью при данном объёме, и, следовательно, поверхностная энергия жидкости в этом случае минимальна.

  Форму шара жидкость принимает и в том случае, если она находится в другой, равной по плотности жидкости (действие силы тяжести компенсируется архимедовой выталкивающей силой, см. Архимеда закон ). При нескомпенсированной силе тяжести картина существенно меняется Маловязкая жидкость (например, вода), взятая в достаточном количестве, принимает форму сосуда, в который она налита. Её свободная поверхность оказывается практически плоской, т.к. силы земного притяжения преодолевают действие поверхностного натяжения, стремящегося искривить и сократить поверхность жидкости. Однако по мере уменьшения массы жидкости роль поверхностного натяжения снова становится определяющей: при дроблении жидкости в среде газа или газа в жидкости образуются мелкие капли или пузырьки практически сферической формы (см. Капля ) .

 Свойства систем, состоящих из многих мелких капель или пузырьков (эмульсии, жидкие аэрозоли, пены), и условия их образования во многом определяются кривизной поверхности частиц, т. е. К. я. Не меньшую роль К. я. играют и при образовании новой фазы: капелек жидкости при конденсации паров, пузырьков пара при кипении жидкостей, зародышей твёрдой фазы при кристаллизации.

 При контакте жидкости с твёрдыми телами на форму её поверхности существенно влияют явления смачивания,обусловленные взаимодействием молекул жидкости и твёрдого тела. На рис. 1 показан профиль поверхности жидкости, смачивающей стенки сосуда. Смачивание означает, что жидкость сильнее взаимодействует с поверхностью твёрдого тела (капилляра, сосуда), чем находящийся над ней газ. Силы притяжения, действующие между молекулами твёрдого тела и жидкости, заставляют её подниматься по стенке сосуда, что приводит к искривлению примыкающего к стенке участка поверхности. Это создаёт отрицательное (капиллярное) давление, которое в каждой точке искривленной поверхности в точности уравновешивает давление, вызванное подъёмом уровня жидкости. Гидростатическое давление в объёме жидкости при этом изменений не претерпевает.

  Если сближать плоские стенки сосуда таким образом, чтобы зоны искривления начали перекрываться, то образуется вогнутый мениск-полностью искривленная поверхность. В жидкости под мениском капиллярное давление отрицательно, под его действием жидкость всасывается в щель до тех пор, пока вес столба жидкости (высотой h) не уравновесит действующее капиллярное давление D p. В состоянии равновесия

( r ₁- r ₂) gh =D p =2s ₁₂/ r,

В  РіРґРµ r ₁Рё r ₂- плотность жидкости 1Рё газа 2; g -ускорение СЃРІРѕР±РѕРґРЅРѕРіРѕ падения. Это выражение, известное как формула Р”. Жюрена (J. Jurin, 1684-1750), определяет высоту hкапиллярного поднятия жидкости, полностью смачивающей стенки капилляра. Жидкость, РЅРµ смачивающая поверхность, образует выпуклый мениск, что вызывает СЃС‘ опускание РІ капилляре ниже СѓСЂРѕРІРЅСЏ СЃРІРѕР±РѕРґРЅРѕР№ поверхности ( h< 0).

  Капиллярное впитывание играет существенную роль в водоснабжении растений, передвижении влаги в почвах и др. пористых телах. Капиллярная пропитка различных материалов широко применяется в процессах химической технологии.

  Искривление свободной поверхности жидкости под действием внешних сил обусловливает существование т. н. капиллярных волн («ряби» на поверхности жидкости). К. я. при движении жидких поверхностей раздела рассматривает физико-химическая гидродинамика.

 Движение жидкости в капиллярах может быть вызвано разностью капиллярных давлений, возникающей в результате различной кривизны поверхности жидкости. Поток жидкости направлен в сторону меньшего давления: для смачивающих жидкостей - к мениску с меньшим радиусом кривизны ( рис. 2 , а).

  Пониженное, в соответствии с Кельвина уравнением , давление пара над смачивающими менисками является причиной капиллярной конденсации жидкостей в тонких порах.

  Отрицательное капиллярное давление оказывает стягивающее действие на ограничивающие жидкость стенки ( рис. 2 , б) .Это может приводить к значительной объёмной деформации высокодисперсных систем и пористых тел - капиллярной контракции. Так, например, происходящий при высушивании рост капиллярного давления приводит к значительной усадке материалов.

  Многие свойства дисперсных систем (проницаемость, прочность, поглощение жидкости) в значительной мере обусловлены К. я., т.к. в тонких порах этих тел реализуются высокие капиллярные давления.

  К. я. впервые были открыты и исследованы Леонардо да Винчи (15 в.), затем Б. Паскалем (17 в.) и Д. Жюреном (18 в.) в опытах с капиллярными трубками. Теория К. я. развита в работах П. Лапласа (1806), Т. Юнга (1805), С. Пуассона (1831), Дж. Гиббса (1875) и И. С. Громеки (1879,1886).

  Лит.: Адам Н. К., Физика и химия поверхностей, пер. с англ., М., 1947; Громека И. О., Собр. соч., М., 1952.

  Н. В. Чураев.

Рис. 1. Капиллярное поднятие жидкости, смачивающей стенки (вода в стеклянном сосуде и капилляре).

Р РёСЃ. 2. Р° - перемещение жидкости РІ капилляре РїРѕРґ действием разности капиллярных давлений (r ₁> r ₂); Р± - стягивающее действие капиллярного давления.

Капилляроскопия

Капилляроскопи'я(от капилляры и греч. skopйo - смотрю), метод прижизненного изучения осмотром (под увеличением) капилляров эпителиальных или эндотелиальных покровов животных и человека (кожа, слизистые оболочки и др.). У человека исследуют капилляры кожной складки ногтевого ложа, где они наиболее доступны наблюдению. Для К. используют микроскоп или специальный аппарат - капилляроскоп. Увеличение микроскопа в 20-100 раз после нанесения на кожу капли просветляющего масла, хорошее боковое освещение обеспечивают хорошую видимость. Изменения капилляров наблюдаются при нарушениях периферического кровообращения различного происхождения (при сосудистых неврозах, ранних стадиях сердечной недостаточности, облитерирующем эндартериите и др.). Изменения, видимые при К., не являются строго специфичными для того или иного патологического состояния; они возникают как приспособительный механизм при нарушении общего кроветока. Поэтому К. является лишь дополнительным диагностическим методом в общеклиническом исследовании.

Капилляры

Капилля'ры(от лат. capillaris - волосной) кровеносные, мельчайшие сосуды, пронизывающие все ткани человека и животных и образующие сети ( рис. 1 , I) между артериолами, приносящими кровь к тканям, и венулами, отводящими кровь от тканей. Через стенку К. происходит обмен газов и др. веществ между кровью и прилежащими тканями (см. Капиллярное кровообращение ) .

 Впервые К. были описаны итал. натуралистом М. Мальпиги (1661) как недостающее звено между венозными и артериальными сосудами, существование которого предсказывал У. Гарвей.Диаметр К. обычно варьирует от 2,5 до 30 мкм.Широкие К. называют также синусоидами. Стенка К. состоит из 3 слоев ( рис. 1 , II) ;внутреннего - эндотелиального, среднего - базального и наружного - адвентициального. Эндотелиальный слой состоит из плоских клеток многоугольной формы, меняющейся в зависимости от их состояния. Для эндотелиальных клеток характерно наличие в цитоплазме большого количества микропиноцитозных ( см. Пиноцитоз) везикул диаметром 300-1500 , которые перемещаются между краем клетки, обращенным к просвету К., и краем, обращенным к ткани, и переносят порции веществ, необходимых для осуществления обмена между кровью и тканями. Между эндотелиальными клетками имеются щелевидные пространства шириной 100-150  и два типа межклеточных соединений: без зон облитерации и с зонами облитерации. Базальный слой (шириной 200-1500 ) представлен клеточным компонентом и неклеточным, состоящим из сплетённых между собой фибрилл, погруженных в богатое мукополисахаридами гомогенное вещество. Клеточный компонент - перициты, или клетки Руже, - полностью окутан неклеточным компонентом. Адвентициальный слой состоит из фибробластов, гистиоцитов и др. клеточных и волокнистых структур, а также межуточного вещества соединительной ткани; он переходит в окружающую К. соединительную ткань, образующую т. н. перикапиллярную зону.

  Ультраструктура стенки артериального К. отличается от таковой венозного К. величиной просвета (как правило, артериальный - до 7 мкм,венозный - 7-12 мкм) ;ориентацией ядер эндотелиальных клеток (в артериальном - длинная ось ядра направлена по ходу К., в венозном - перпендикулярно); эндотелиальный слой более гладкий и мощный в артериальном К., истонченный, с множеством отростков цитоплазмы - в венозном К. Набухание ядер и цитоплазмы эндотелиальных клеток в артериальном К. приводит обычно к закрытию его просвета, а в клетках венозного К. только суживает его. Проницаемость стенки К. связана прежде всего с проницаемостью эндотелия; определённую роль в проницаемости стенки К. играет и неклеточный компонент базального слоя. Существует мнение, что перицит - сократительная клетка, способная, подобно мышечной, активно изменять просвет К. Согласно др. точке зрения, перицит - специальная клетка, участвующая в двигательной иннервации К.: в ответ на поступающий из центральной нервной системы нервный импульс, переданный через перицит к эндотелиальным клеткам, последние отвечают молниеносным накоплением (набухание) или выделением (спадение) жидкости, что вызывает изменение просвета К. Ультраструктура стенки К. в различных органах имеет свою специфику. Например, в мышечных органах К. имеют широкий эндотелиальный и узкий базальный слои; в К. почек базальный слой широкий, а эндотелиальные клетки истончены и местами имеют закрытые мембраной отверстия - фенестры; в лёгких и эндотелиальный, и базальный слои К. тонкие; в К. костного мозга базальный слой отсутствует, в К. печени и селезёнки - имеет поры и т.д. Особенности ультраструктуры эндотелиального и базального слоев К. в различных органах лежат в основе классификации К. Одно из основных биологических свойств капиллярной стенки - её реактивность: своевременное и адекватное изменение деятельности всех компонентов стенки К. в ответ на воздействие внешней среды. Изменение реактивности стенки К. может лежать в основе патогенеза ряда заболеваний.

  К. лимфатические ( рис. 2 , I и II) , вотличие от кровеносных, имеют только эндотелиальный слой, расположенный на окружающей соединительные ткани и прикрепленный к её коллагеновым фибриллам особыми «стропными» нитями (филаментами). Лимфатические К. пронизывают почти все органы и ткани животных и человека, кроме головного мозга, паренхимы селезёнки, лимфатические узлов, хрящей, склеры, хрусталика глаза и некоторых др. Форма и контуры лимфатической сети разнообразны и определяются строением и функцией органа и свойствами соединительной ткани, в которой расположены К. Лимфатические К. выполняют дренажную функцию, способствуют оттоку из тканей коллоидных растворов белковых веществ, не проникающих в кровеносные К., удалению из организма инородных частиц и бактерий. Стенка лимфатических К. проницаема для мелких и крупных молекул, проходящих как через эндотелиальные клетки с помощью микро-пиноцитозных везикул, так и через межклеточные щели, более широкие, чем у кровеносных К., и не замкнутые зонами облитерации. Лимфа из межклеточных щелей собирается в лимфатические К., которые, соединяясь, образуют лимфатические сосуды.

  Лит.:Жданов Д. А., Общая анатомия и физиология лимфатической системы, М., 1952; Шахламов В. А., Капилляры, М., 1971; Крог А., Анатомия и физиология капилляров, пер. с. нем., М., 1927.

  В. А. Шахламов.

Рис. 2. Схема сети лимфатических капилляров в тканях (вверху) и поперечного среза лимфатического капилляра (внизу): Пр - просвет капилляра; Я - ядро эндотелиальной клетки; Э - цитоплазма эндотелиальной клетки; М - митохондрия; КФ - коллагеновые фибриллы; СФ - стропные филаменты; Л - лимфоцит.

Рис. 1. Схема сети кровеносных капилляров в тканях (I) и поперечного среза кровеносного капилляра (II): Пр - просвет капилляра; Эр - эритроцит; Я - ядро эндотелиальной клетки; Э - цитоплазма эндотелиальной клетки; М - митохондрия; ПВ - микропиноцитозные везикулы; БС - базальный слой кровеносного капилляра; ЯП - ядро перицита; П - цитоплазма перицита; Т - терминаль двигательного нерва; А - адвентициальный слой; КФ - коллагеновые фибриллы; Фб - фибробласт.

Капитал

Капита'л(нем. Kapital, франц. capital, первоначально - главное имущество, главная сумма, от лат.