Поверхностные явления. Адсорбция

Поверхностные явления

А - молекула в объеме

Б - молекула на поверхности

В –молекула

Поверхностные явления

На поверхностный слой молекул действует сила, направленная вглубь объема. Она

Величины коэффициента поверхностного натяжения
(Ж/Ж, Ж/Т)

СПЭ в биологии и медицине

Полная альвеолярная поверхность легких при вдохе

Расчет и определение СПЭ

площадь (м2)

коэффициент
поверхностного
натяжения (Дж/м2 , н/м)

B

Демонстрационный опыт

вода

σ ×103 н/м

72,5

масляная кислота

26,5

Начальное
состояние

СH3CH2CH2COOH

Гидрофобный хвост

Гидрофильная головка

Равновесное
состояние

Адсорбция – самопроизвольный процесс накопления вещества на поверхности раздела фаз.

Адсорбция

Еактивации мала, Vадсорбции высокая

Процесс самопроизвольный

Процесс избирательный

Первые исследования в области
адсорбции –

Адсорбция в медицинской практике

Физиотерапевтические процедуры –
ванны, аппликации, обертывания

Гемосорбция – удаление

Pасчет адсорбции

Уравнения адсорбции

Г = f(природа адсорбента/адсорбтива, С(Р), Т)

Изотермы (T=const) адсорбции для твердых

Уравнение Гиббса

1. Δ С > 0; Δσ > 0

Г < 0

неорганические соединения:
кислоты, основания, соли.

Для воды:

Вещества, вызывающие положительную
адсорбцию, называются
поверхностно-активными веществами

ПАВ

Полярные
органические молекулы

С17Н35СООNa → С17Н35СОО- + Na+

Анионактивные ПАВ

Алкилсульфаты

С12Н25OSO3Na → С12Н25OSO3- + Na+

ПАВ

Мыла

Алкиларилсульфонаты

роккол

Соли аммония и пиридиния

Катионактивные ПАВ

цетилпиридиний хлорид

Неионногенные мыла

C11H21-O-(CH2CH2O)8H

ПАВ

Анионактивные ПАВ

Мыла

С17Н35СООNa → С17Н35СОО- + Na+

Катионактивные ПАВ

Соли аммония и пиридиния

Неионногенные мыла

C11H21-O-(CH2CH2O)8H

роккол

Применение ПАВ в медицине

Моющие средства;

дегазирующие средства.

стабилизаторы лекарственных

Моющее действие ПАВ

Грязь попала на руку. Ее удерживает на коже сила

Молекулы мыла связываются с поверхностью руки и грязью.

Раствор мыла смачивает частицу.

Моющее

Моющее действие ПАВ

Частица грязи отрывается от кожи и уносится струей воды,

Уравнение Лэнгмюра

Нобелевская премия за работы по теории поверхностных явлений (1932)

Г∞ -

1. Адсорбция происходит лишь на активных центрах поверхности.

адсорбент

Активные центры

Основные положения

адсорбат

2.

3. Процесс адсорбции равновесен.

Г∞ (предельная адсорбция)

Общее число активных центров

Vадс

Вывод уравнения Ленгмюра

Vадс = КадсС(Г∞- Г)

Vдес = КдесГ

Vадс = Vдес

Делим на

I

II

III

Г∞

Изотерма адсорбции

I – область малых концентраций,

С<<К, тогда Г = (Г∞

Расчет площади полярной «головки» молекулы ПАВ

Для RCOOH S = 21 ×10-16

Уравнение Фрейндлиха

Г(x/m) = aCn

a, n – постоянные величины для данной пары

lgx/m

lgcр

1

2

3

1

2

3

lga

n = tgα= OC/AO

α

A

O

C

Определение констант “a” и “n”

Константы “a” и “n”
(адсорбент - активированный уголь)

Избирательность адсорбции

Правило Панета-Фаянса

При адсорбции ионов на кристаллических поверхностях адсорбируются те ионы,

Избирательность адсорбции

Многовалентные ионы адсорбируются сильнее одновалентных

Способность к адсорбции одинаково заряженных ионов

Биологическое значение
избирательной адсорбции

Избирательная адсорбция токсинов тканями и клетками

Токсины возбудителей столбняка поражают

Обменная адсорбция

Явление замещения на адсорбенте одного
вещества другим, находящимся во внешней
среде.

Ионообменная адсорбция

Некоторые

Иониты

1 – каркас

2 – фиксированный ион

3 – подвижный ион, способный

Иониты

Катиониты Z-X Kat+y
Z-X (каркас, с закрепленным анионом)
Kat+y (катионы, способные

Иониты

Природные:

Алюмосиликаты (цеолиты, гидрослюда и др.)

Древесина, торф, целлюлоза,
сульфированные угли

Синтетические:

Алюмосиликаты (пермутиты)

Органические ионообменные

Цеолиты

Атомы кислорода обозначены голубым, кремния или алюминия – сиреневым, натрия –

Натриево-силикатное стекло

Атом кремния

Атом кислорода

Атом натрия

x Na2O × y SiO2

Применение ионитов

Опреснение воды

ZH+катионит + Na+ + Cl- D ZNa+ +