АДСОРБЦІЯ НА РУХОМІЙ ТА НЕРУХОМІЙ МЕЖІ ПОДІЛУ ФАЗ
Поверхневі явища 1 Поверхневі явища – сукупність явищ, обумовлених особливими властивостями тонких поверхневих шарів речовини на межі поділу фаз. Причина появи: ненасичені міжатомні та міжмолекулярні зв’язки поверхневих часточок. Наслідок: молекули на поверхні набувають інших, відмінних від молекул в об’ємі, властивостей; на поверхні з’являється надлишок енергії. Поверхнева енергія трансформується: • енергія Гіббса; • теплота; • хімічна енергія; • механічна енергія; • електрична енергія. Внаслідок трансформації поверхневої енергії на поверхні речовини спостерігаються явища: • залежність хімічної реакційної здатності від величини поверхні; • адгезія та змочування, капілярні явища; • адсорбція; • електричні явища.
Поверхневий натяг 2 Поверхневий натяг – сила, що прагне зменшити надлишок поверхневої енергії шляхом зменшення поверхні. Поверхневий натяг ( ) – основна термодинамічна характеристика поверхневого шару рідини на межі з газовою фазою (або іншою рідиною). Одиниця виміру: Дж/м 2 (енергія, потрібна на розрив одиниці поверхні) Е= S де Е – поверхнева енергія; – поверхневий натяг; S – площа поверхні. Залежність поверхневого натягу від температури: де 0 – поверхневий натяг при температурі Т 0; – поверхневий натяг при температурі Т; α – температурний коефіцієнт поверхневого натягу, 0, 0001 Н/(м К). Зі збільшенням температури поверхневий натяг зменшується. При досягненні критичної температури: = 0.
Поверхневий натяг 3 Прояви поверхневого натягу: • в невагомості краплина набуває сферичної форми; • маленькі предмети, що важчі води, можуть утримуватися на її поверхні, якщо поверхневий натяг перевищує силу тяжіння; • водомірки пересуваються по поверхні води; • вода на поверхнях, що погано змочуються (тефлон), збирається в краплини; • капілярні явища. молекули рідини між собою взаємодіють слабше, ніж із молекулами стінок капіляру молекули рідини між собою взаємодіють сильніше, ніж із молекулами стінок капіляру
Поверхнево активні речовини 4 Регулювати поверхневий натяг можна за допомогою поверхнево-активних речовин (ПАР). Поверхнево-активні речовини (ПАР) – хімічні сполуки, які концентруються на поверхні рідини (води) та зменшують її поверхневий натяг. Поверхнева активність – здатність речовини зменшувати поверхневий натяг на межі поділу фаз. ПАР мають амфіфільну будову (гідрофільний і гідрофобний фрагменти в молекулі).
Поверхнево активні речовини Класифікація ПАР (за характером гідрофільної групи): Йоногенні ПАР • Катіонні ПАР • Аніонні ПАР • Амфотерні Нейоногенні ПАР 5
Поверхнево активні речовини 6 Правило Дюкло-Траубе (пов’язує зміну поверхневого натягу з довжиною карбонового ланцюга ПАР): при збільшенні карбонового ланцюга на одну СН 2 групу поверхнева активність зростає в середньому в 3, 2 рази.
Ліпідний бішар біологічних мембран 7
Адсорбція 8 Адсорбція – поглинання речовини поверхневим шаром іншої речовини завдяки надлишковій поверхневій енергії. Абсорбція – поглинання речовини всім об’ємом іншої речовини (а не лише поверхнею, на відміну від адсорбції). Адсорбенти – речовини, на поверхні яких відбувається адсорбція. Адсорбати – речовини, що адсорбуються.
Адсорбція 9 Ізотерма адсорбції – графічна залежність кількості речовини, що адсорбується, від концентрації (або тиску – для газів).
Адсорбційна терапія 10 Гемосорбція - метод позаниркового очищення крові від токсичних речовин шляхом адсорбції отрути на поверхні сорбенту. У якості сорбентів використовують активоване вугілля (гемокарбоперфузія) або йонообмінні смоли, призначені для очищення крові від певних груп хімічних речовин. Пристрій для гемосорбції: заповнена сорбентом колонка, яку приєднують до судин пацієнта. Кров по системі трубчастих магістралей прокачується за допомогою насоса через колонку. Плазмосорбція – адсорбційне очищення плазми крові, аналогічне гемосорбції. Лімфосорбція - метод видалення токсичних речовин із організму шляхом пропускання лімфи, отриманої зовнішнім дренуванням грудної протоки, через шар адсорбентів.
Адсорбційна терапія 11 Ентеросорбція – зв’язування токсичних речовин в ШКТ за допомогою ентеросорбентів. Ентеросорбенти підрозділяються за такими характеристиками: за лікарською формою - гранули (вугілля), порошки (карболен, холестирамін), таблетки, пасти, харчові добавки (пектини, хітин); за хімічною структурою - вугілля активоване, алюмосилікати, алюмогель, сорбенти окисні, органомінеральні і композиційні, харчові волокна; за механізмами сорбції - адсорбенти, абсорбенти, йонообмінні матеріали, сорбенти з катаболічними властивостями, сорбенти з поєднаними механізмами; за селективністю - селективні, моно-, бі-, поліфункціональні, неселективні (вугілля активоване, природні препарати - лігнін, хітин, целюлоза). Адсорбційно-аплікаційна терапія – метод видалення шкідливих речовин та бактерій з ураженної поверхні (гнійні рани тощо) шляхом нанесення сорбенту. Імуносорбент - речовина з сорбованими на ній антигенами або антитілами, що використовується для вилучення, відповідно антитіл, або антигенів зі складних сумішей (наприклад, нітроцелюлозна мембрана з сорбованих на ній рекомбінантними антигенами). Використовується в ферментному імуносорбційному аналізі.
Адсорбція електролітів. Йонообмінна адсорбція 12 Йонообмінна адсорбція відбувається шляхом заміни йонів адсорбенту на йони, що адсорбуються близької природи. Правило Панета – Фаянса: на поверхні твердої речовини переважно адсорбуються йони, які можуть добудовувати кристалічну решітку, тобто входять до її складу, ізоморфні або утворюють важкорозчинні сполуки з йонами, що складають кристалічну решітку. Іоніти – нерозчинні речовини, здатні до йонного обміну при контакті з електролітами. Йонообмінна здатність – кількість речовини (в моль), яку здатен обміняти 1 кг (або 1 г) іоніту.
Іоніти 13
Іоніти 14
Хроматографія – динамічний сорбційний метод визначення, розділення та очистки речовин, заснований на різних швидкостях розподілення речовин між рухомою (елюент) та нерухомою фазою. Вперше метод був застосований у 1900 р. М. С. Цвєтом. Він використав колонку з карбонатом кальцію для розділення суміші рослинних пігментів. 15
Хроматографія 16 Класифікація хроматографії: за метою проведення: • аналітична хроматографія • препаративна хроматографія • промислова хроматографія за агрегатним станом фаз: • газова хроматографія • газо-рідинна хроматографія • газо-твердофазна хроматографія • рідинно-рідинна хроматографія (високоефективна рідинна хроматографія, ВЕРХ) • рідинно-твердофазна хроматографія (колонкова хроматографія, тонкошарова хроматографія, ТШХ) • рідинно-гелева хроматографія
Хроматографія 17 Класифікація хроматографії: за механізмом взаємодії: • розподільча хроматографія (нерухома фаза - рідина, хімічно зв’язана з поверхнею носія) • йонообмінна хроматографія • адсорбційна хроматографія (нерухома фаза тверда) • ексклюзіонна хроматографія (гель-фільтрація, речовини утримуються в порах сорбента) • афінна хроматографія (різновид лігандної, речовини вступають у специфічну взаємодію з лігандом) • осадкова хроматографія (на нерухому фазу нанесено речовину, що утворює осад з компонентами суміші, що хроматографується) • адсорбційно-комплексоутворююча хроматографія (лігандна)
Хроматографія Тонкошарова хроматографія 18 Паперова двовимірна хроматографія амінокислот
Газова хроматографія 19
Приклади застосування хроматографічних методів для біологічних об’єктів 20 газова хроматографія для визначення низькомолекулярних біомолекул; хроматографія амінокислот (йонообмінна на сульфованих смолах, одно- та двовимірна паперова з нінгідрином як проявником); розділення великих пептидів шляхом йонообмінної хроматографії на модифікованих целюлозах; хемоспецифічна або ковалентна хроматографія пептидів (наприклад, цистеїнвмісних пептидів за рахунок утворення дисульфідних містків; електрофоретична гомохроматографія нуклеїнових кислот з метою встановлення послідовності нуклеотидів; колонкова, йонообмінна хроматографія та гель-фільтрація для встановлення первинної послідовності оліго- та полісахаридів.
Скачать презентацию АДСОРБЦІЯ НА РУХОМІЙ ТА НЕРУХОМІЙ МЕЖІ ПОДІЛУ ФАЗ
MedChem_2-3.ppt