Поверхностные явления. Адсорбция. Хроматография

Граф структуры

Адсорбция – процесс, самопроизвольного накопления
одного вещества на поверхности другого (экзотермический)

Обратный

Адсорбент – вещество, на поверхности которого происходит адсорбция.
гидрофильные: силикагель,

Хемосорбция – процесс сорбции одного вещества другим, при котором происходит

Причина адсорбции
– уменьшение поверхностного натяжения (энергии)

Поверхностное натяжение σ –
величина,

σ численно равна работе, которую необходимо совершить в данной системе

Каждая из «глубинных» молекул жидкости притягивается друг к другу.
Молекулы, находящиеся

Каждая жидкость с поверхности как бы покрыта особой самостягивающейся пленкой,

Чем больше силы сцепления между молекулами, тем больше σ.

Значения σ
Этанол – 22.75 эрг/см2
Вода – 72.75 эрг/см2
Ртуть – 480.3

Поверхностная активность веществ
Изотерма поверхностного натяжения при добавлении к чистому растворителю различных

ПАВ
∆σ/∆С < 0
- соли высших карбоновых кислот

Модель молекулы поверхностно-активного вещества:
а — строение гептановой кислоты;
б – строение

Зависимость поверхностного натяжения от концентрации ПАВ
(изотерма поверхностного натяжения)

Антимикробное действие ПАВ связывают с их влиянием на проницаемость клеточных

Биологическая активность (наркотическое действие, бактерицидность) веществ одного и того же гомологического

Правило Дюкло–Траубе.
Увеличение радикала на одну –СН2– группу увеличивает адсорбцию органических

Связь σ с концентрацией.
Уравнение Гиббса

Молекулы ПАВ на поверхности воды:
а- при

Уравнение Гиббса

ГИББС Джозайя Уиллард
(11.02.1839-28.04.1903)

Заложил основы термодинамики поверхностных явлений и электрохимических процессов,

С 1942 г. заведовал кафедрой коллоидной химии Московского университета. Изучал

Нобелевская премия по химии (1932) «за открытия и исследования в

гладкие адсорбенты;
концентрации адсорбтива
большие и малые;
границы раздела фаз:

Изотерма Ленгмюра для границы раздела
«твердое вещество-газ»

Изотерма мономолекулярной адсорбции

Изотерма Ленгмюра для границы раздела
«жидкость–газ»

Определение констант изотермы адсорбции Ленгмюра

→

→

«Частокол» Ленгмюра.
Определение длины молекул ПАВ.

Представления об ориентации молекул ПАВ в

В 1925 году Е.Горшнер и Г.Грендел установили, что площадь мономолекулярного слоя

1 – липидный бислой;
2 – поверхностный слой белков; 3

Мозаичная модель биологической мембраны

Макромолекулы интегральных белков, пронизывающих мембрану, образуют ионные каналы,

2. S-образная изотерма БЭТ (Брунауэр, Эммет, Теллер)
поверхность гладкая;
концентрации средние и

Пористые адсорбенты

Николай Дмитриевич Зелинский
(6.02.1861–31.07.1953)

Русский советский химик. Высшее образование получил в

Была весна 1915 года. 22 апреля вечером на реке Ипр

Герберт Макс Фрейндлих
(28.01.1880 – 30.03.1941)
Исследовал коагуляцию и устойчивость коллоидных растворов.

адсорбент пористый;
концентрации средние;
границы раздела фаз:
тв-г, тв-ж.

3. Изотерма

Графическое определение К и n из уравнения Фрейндлиха

График для определения констант

Характеристики поверхностей в живых организмах
Живые организмы представляют собой системы с

Li+ > Na+ > K+ > Rb+ > Cs+

Многозарядные ионы адсорбируются

В первую очередь из растворов адсорбируются те ионы, которые входят

Явление избирательной адсорбции токсинов тканями и клетками наблюдаются в организме

Ионообменная адсорбция
- процесс, в котором адсорбент и раствор обмениваются между собой

Весовая обменная емкость Гвес - число ммоль-эквивалентов ионов, поглощенных 1

Определение динамической обменной емкости ионита
(микроаналог схемы опреснения воды)

Н+(кат)+Nа+(р-р) ↔ Н+(р-р)+Nа+(кат)

Иониты

Применение ионитов

1. Разделение и очистка аминокислот и белков
(пепсин (рI=2), химотрипсин

норма

†

†

†

†

†

†

7.40

некомпенсированный
ацидоз

комп.
ацидоз

комп.
алкалоз

некомпенсированный
алкалоз

норма

4. Лечение отеков и ацидоза

5. Очистка сточных вод

6. Удаление ионов металлов ( Fe3+, Cu2+ и Ca2+) ,
вызывающих

7. Опреснение воды

Граф структуры

Хроматография

Хроматография
- динамический метод анализа, основанный на многократно повторяющихся процессах адсорбции

Михаил Семенович Цвет (1872-1919)
Русский ботаник, физиолог, биохимик. Исследовал пигменты растений и

Вещества распределяются по высоте колонки в зависимости от адсорбционных свойств: плохо

1. Адсорбционная
Основана на различии в адсорбционных свойствах разделяемых веществ.
Хорошо

б) колоночная

в) тонкослойная

Хроматография на пластинке в тонком слое сорбента.

2. Распределительная хроматография
Основана на различной растворимости вещества в неподвижной

3. Молекулярно-ситовая хроматографи
(гель-фильтрация, гель-хроматография)
В качестве стационарной фазы используют молекулярные сита

Из гель-хроматограммы видно, что вещества
из колонки выходят в следующем

4. Афинная хроматография (биоспецифическая)
Основана на специфичности взаимодействия ферментов.
Стационарная фаза

Из анализируемой смеси с высокой степенью специфичности будет «вылавливаться» партнер соответствующей

Иммобилизация уреазы широко применяется при аналитическом определении мочевины и в

Клиренс -
объем крови, полностью очищаемый в данном аппарате за единицу

Принцип афинной хроматографии в сочетании
с абсорбцией используется в марлевых повязках

Современные активные медицинские сорбенты можно разделить на четыре группы:
1. Дренирующие

5. Ионообменная хроматография
Разделение вещества связано с различием термодинамических констант ионного

Уравнение Б.П.Никольского:

где x1 и x2 – количество поглощенных ионов
(мг-экв/г); a1

6. Газо-адсорбционная хроматография

Степень разделения зависит от:
длины колонки;
природы адсорбента;
природы адсорбтива;
температуры.

Типичная запись показаний прибора при хроматографическом разделении газов.

Первыми из колонки выходят

На твердый адсорбент наносится тончайший слой растворителя, что позволяет разделять жидкие

Первыми из колонки выходят плохо растворимые вещества

Хроматограмма смеси изомерных ксилолов.
Разделение

Газо-жидкостная хроматограмма

Изменение порядка выхода из колонки компонентов
разделяемой смеси при смене неподвижной фазы

Каждый двадцатый раненый в годы второй мировой войны страдал от

до лечения

после лечения

Хроматограмма гноя из плевральной полости при анаэробном сепсисе:

2. В сельском хозяйстве
Определение микроколичеств ферромонов (аттрактивов) используется для борьбы

3. В фармакологической промышленности
Для получения и очистки биологически активных веществ:

витаминов

ферментов

гормонов

антибиотиков

4. В пищевой и парфюмерной промышленности
Определяется состав эфиров и масел в

5. При борьбе с воздушным терроризмом.