Скачать презентацию Физико-химия поверхностных явлений 14 02 2018 Поверхностные Скачать презентацию Физико-химия поверхностных явлений 14 02 2018 Поверхностные

7_PYa.ppt

  • Количество слайдов: 44

Физико-химия поверхностных явлений. 14. 02. 2018 Физико-химия поверхностных явлений. 14. 02. 2018

Поверхностные явления (ПЯ) – это особенности поведения веществ, которые наблюдаются на поверхности раздела фаз, Поверхностные явления (ПЯ) – это особенности поведения веществ, которые наблюдаются на поверхности раздела фаз, и обусловленные особенностями состава и строения поверхностного слоя. 14. 02. 2018

Поверхности раздела подвижные ж-г, ж-ж неподвижные т-ж, т-г, т-т Влияние поверхности раздела фаз на Поверхности раздела подвижные ж-г, ж-ж неподвижные т-ж, т-г, т-т Влияние поверхности раздела фаз на свойства системы возрастает с увеличением удельной поверхности. 14. 02. 2018

Удельная поверхность Sуд – это величина, измеряемая суммарной площадью граничной поверхности фазы Scум, отнесенной Удельная поверхность Sуд – это величина, измеряемая суммарной площадью граничной поверхности фазы Scум, отнесенной к объему фазы V: Sсум Sуд= V 14. 02. 2018

14. 02. 2018 14. 02. 2018

Для молекул внутри жидкости равнодействующая всех сил = нулю. Для молекул на границе раздела Для молекул внутри жидкости равнодействующая всех сил = нулю. Для молекул на границе раздела фаз равнодействующая всех сил 0 и направлена вглубь жидкой фазы. Отличия в энергетическом состоянии молекул поверхностного слоя характеризуются свободной поверхностной энергией. 14. 02. 2018

Свободная поверхностная энергия GS – термодинамическая функция, характеризующая энергию межмолекулярного взаимодействия частиц на поверхности Свободная поверхностная энергия GS – термодинамическая функция, характеризующая энергию межмолекулярного взаимодействия частиц на поверхности раздела фаз с частицами каждой из контактирующих фаз. GS=σ·S S – площадь раздела фаз, σ – поверхностное натяжение 14. 02. 2018

Поверхностное натяжение σ - это величина, численно равная работе, которую необходимо совершить для образования Поверхностное натяжение σ - это величина, численно равная работе, которую необходимо совершить для образования единицы поверхности раздела фаз (Т=const) - это сила, стремящаяся сократить свободную поверхность тела до наименьших возможных пределов 14. 02. 2018

Капли воды на гидрофобной поверхности 14. 02. 2018 Капли воды на гидрофобной поверхности 14. 02. 2018

σ биологических жидкостей используют в диагностике. σ плазмы крови различно при различных заболеваниях. С σ биологических жидкостей используют в диагностике. σ плазмы крови различно при различных заболеваниях. С возрастом σ сыворотки крови уменьшается. σ играет значительную роль в процессе деления клеток, фагоцитозе, пиноцитозе, изменении проницаемости клеточных мембран и др. 14. 02. 2018

Недостаток сурфактанта в легких – причина гибели недоношенных детей (cурфактанты легких – это фосфолипидно-белковые Недостаток сурфактанта в легких – причина гибели недоношенных детей (cурфактанты легких – это фосфолипидно-белковые комплексы, которые выстилают поверхности альвеол, понижая σ и препятствуя спадению стенок альвеол при выдохе). 14. 02. 2018

Поверхностная активность g – это способность растворенного вещества изменять поверхностное натяжение: ∆σ g=∆C ∆σ Поверхностная активность g – это способность растворенного вещества изменять поверхностное натяжение: ∆σ g=∆C ∆σ - изменение поверхностного натяжения при изменении концентраций ∆С. 14. 02. 2018

По способности изменять поверхностное натяжение растворов по сравнению с чистым растворителем все вещества делятся По способности изменять поверхностное натяжение растворов по сравнению с чистым растворителем все вещества делятся на три типа: 14. 02. 2018

1. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) (σр-ра< σ0), концентрация растворенных веществ в поверхностном слое больше, чем 1. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) (σр-ра< σ0), концентрация растворенных веществ в поверхностном слое больше, чем в объеме раствора (спирты, кислоты алифатического ряда, сложные эфиры, белки); 14. 02. 2018

2. Поверхностно-инактивные вещества (ПИВ) (σр-ра> σ0), концентрация растворенных веществ в поверхностном слое меньше, чем 2. Поверхностно-инактивные вещества (ПИВ) (σр-ра> σ0), концентрация растворенных веществ в поверхностном слое меньше, чем в объеме раствора (неорганические кислоты, основания и соли, некоторые органические соединения, такие как глицерин, α-аминокислоты и др. ); 14. 02. 2018

3. Поверхностно неактивные вещества (ПНВ) практически не изменяют поверхностного натяжения растворителя (σр-ра= σ0) (сахароза, 3. Поверхностно неактивные вещества (ПНВ) практически не изменяют поверхностного натяжения растворителя (σр-ра= σ0) (сахароза, и др. ) 14. 02. 2018

Изотерма поверхностного натяжения – это зависимость поверхностного натяжения от концентрации растворенного вещества (Т=const) σ, Изотерма поверхностного натяжения – это зависимость поверхностного натяжения от концентрации растворенного вещества (Т=const) σ, H/м 2 ПИВ ПНВ ПАВ С, моль/л 14. 02. 2018

В состав организмов входит множество ПАВ: соли жирных кислот, желчные кислоты и их соли, В состав организмов входит множество ПАВ: соли жирных кислот, желчные кислоты и их соли, фосфолипиды… 14. 02. 2018

ПАВ - дифильны СН НООС полярная часть (головка) 14. 02. 2018 2 СН 3 ПАВ - дифильны СН НООС полярная часть (головка) 14. 02. 2018 2 СН 3 СН 2 неполярная часть (хвостик)

Классификация ПАВ: ПАВ ионогенные неионогенные (спирты…) катионактивные (соли алифатических аминов) С 8 -С 14 Классификация ПАВ: ПАВ ионогенные неионогенные (спирты…) катионактивные (соли алифатических аминов) С 8 -С 14 – антимикробное анионактивные (мыла, действие соли желчных кислот…) амфотерные (алкиламинокислоты…) 14. 02. 2018

Модели биологических мембран 14. 02. 2018 Модели биологических мембран 14. 02. 2018

правило Дюкло-Траубе: Поверхностная активность ПАВ в разбавленных водных растворах при одинаковой молярной концентрации увеличивается правило Дюкло-Траубе: Поверхностная активность ПАВ в разбавленных водных растворах при одинаковой молярной концентрации увеличивается в 3 -3, 5 раза при удлинении гидрофобной части на одну группу -СН 2 -. σ, Н/м 2 НСООН СН 3 СН 2 СООН 14. 02. 2018 С, моль/л

ПЯ: • физическая сорбция: абсорбция, адсорбция, десорбция, капиллярная конденсация • хемосорбция 14. 02. 2018 ПЯ: • физическая сорбция: абсорбция, адсорбция, десорбция, капиллярная конденсация • хемосорбция 14. 02. 2018

Сорбция – поглощение газов, паров или растворенных веществ (сорбатов) твердым телом или жидкостью (сорбентом) Сорбция – поглощение газов, паров или растворенных веществ (сорбатов) твердым телом или жидкостью (сорбентом) Абсорбция – поглощение сорбата всем объемом сорбента (поглощение аммиака водой) Адсорбция – поглощение сорбата поверхностью сорбента (поглощение газов активированным углем) 14. 02. 2018

Капилярная конденсация – процесс сжижения пара в порах твердого сорбента при снижении Т ниже Капилярная конденсация – процесс сжижения пара в порах твердого сорбента при снижении Т ниже критической для этого пара. Хемосорбция – сорбция с образованием химических связей. Десорбция – процесс обратный сорбции 14. 02. 2018

Метод хемосорбции используется для создания лекарственных форм с замедленным высвобождением активного вещества (обеспечивает равномерное Метод хемосорбции используется для создания лекарственных форм с замедленным высвобождением активного вещества (обеспечивает равномерное высвобождение лекарственного вещества, позволяет уменьшить число приёмов лекарства). 14. 02. 2018

• NH-СО-R NH 2 + матрица противовоспалительное средство NH-СО-R коньюгат лекарства 14. 02. • NH-СО-R NH 2 + матрица противовоспалительное средство NH-СО-R коньюгат лекарства 14. 02. 2018 R-CO-Cl +2 Н 2 О кишечник коньюгат лекарства NH 2 матрица + R-CO-Cl Освобожденное лекарственное средство

Адсорбция молекул на твердых адсорбентах зависит от: 1. природы адсорбента, 2. природы растворителя, 3. Адсорбция молекул на твердых адсорбентах зависит от: 1. природы адсорбента, 2. природы растворителя, 3. природы поглощаемого вещества, 4. концентрации раствора, 5. температуры. 14. 02. 2018

гидрофильные адсорбенты (силикагель, глины, пористые стекла) поглощают полярные вещества гидрофобные адсорбенты (сажа, активированный уголь) гидрофильные адсорбенты (силикагель, глины, пористые стекла) поглощают полярные вещества гидрофобные адсорбенты (сажа, активированный уголь) поглощают неполярные вещества 14. 02. 2018

Влияние природы поглощаемого вещества определяется правилами: • «подобное взаимодействует с подобным» , • правило Влияние природы поглощаемого вещества определяется правилами: • «подобное взаимодействует с подобным» , • правило Шилова: чем больше растворимость вещества в данном растворителе, тем хуже оно адсорбируется на поверхности твердого адсорбента. 14. 02. 2018

• правило Ребиндера (правило выравнивания полярностей контактирующих фаз): на полярных адсорбентах лучше адсорбируются • правило Ребиндера (правило выравнивания полярностей контактирующих фаз): на полярных адсорбентах лучше адсорбируются полярные адсорбаты из малополярных растворителей; на неполярных адсорбентах – неполярные адсорбаты из полярных растворителей. 14. 02. 2018

С повышением температуры адсорбция уменьшается. Влияние концентрации растворенного вещества на процесс адсорбции из раствора С повышением температуры адсорбция уменьшается. Влияние концентрации растворенного вещества на процесс адсорбции из раствора при Т=const описывается уравнениями изотермы адсорбции: 14. 02. 2018

• Изотерма адсорбции Гиббса С ∆σ Γ=· R·T ∆C • Изотерма адсорбции Френдлиха • Изотерма адсорбции Гиббса С ∆σ Γ=· R·T ∆C • Изотерма адсорбции Френдлиха n Γ = k·C • Изотерма адсорбции Ленгмюра К·С Γ = Г∞· 1+К·С 14. 02. 2018

При адсорбции ПАВ полярный фрагмент всегда обращен к полярной (гидрофильной) фазе – к воде, При адсорбции ПАВ полярный фрагмент всегда обращен к полярной (гидрофильной) фазе – к воде, силикагелю, а неполярный фрагмент – к неполярной (гидрофобной) фазе – активированному углю, маслу. 14. 02. 2018

полярная часть вода неполярная часть полярная фаза бензол неполярная фаза активированный уголь 14. 02. полярная часть вода неполярная часть полярная фаза бензол неполярная фаза активированный уголь 14. 02. 2018 силикагель

Ионная адсорбция - адсорбция ионов из растворов электролитов на полярных адсорбентах. Ионнообменная + избирательная Ионная адсорбция - адсорбция ионов из растворов электролитов на полярных адсорбентах. Ионнообменная + избирательная 14. 02. 2018

Особенности ионной адсорбции: • на границе раздела фаз возникает ДЭС; • скорость ионной адсорбции Особенности ионной адсорбции: • на границе раздела фаз возникает ДЭС; • скорость ионной адсорбции < скорости молекулярной адсорбции; • ионная адсорбция не всегда обратима (хемосорбция); 14. 02. 2018

• адсорбируемость иона увеличивается с увеличением радиуса негидратированного иона и увеличением абсолютной величины • адсорбируемость иона увеличивается с увеличением радиуса негидратированного иона и увеличением абсолютной величины заряда иона (исключение катион водорода); • ионная адсорбция подчиняется правилу Панета-Фаянса. 14. 02. 2018

Правило Панета-Фаянса: на поверхности кристалла преимущественно адсорбируются те ионы, которые входят в состав кристаллической Правило Панета-Фаянса: на поверхности кристалла преимущественно адсорбируются те ионы, которые входят в состав кристаллической решетки адсорбента или изоморфны им по строению и могут достроить кристаллическую решетку. 14. 02. 2018

При добавлении к раствору Ag. NO 3 раствора KI на осадке Ag. I будут При добавлении к раствору Ag. NO 3 раствора KI на осадке Ag. I будут адсорбироваться ионы Ag+ и I-. NO 3 - NO 3 - K+ K+ Ag+ Ag+ NO 3 - NO 3 - Ag+ 14. 02. 2018 Ag+ I- Ag+ NO 3 - K+ - IK+ NO 3 - K+ IK+ Ag+ I- I- Ag+ NO 3 -

Ионообменная адсорбция (ИА) процесс эквивалентного обмена собственных ионов нерастворимого адсорбента (ионита), посылаемого в раствор, Ионообменная адсорбция (ИА) процесс эквивалентного обмена собственных ионов нерастворимого адсорбента (ионита), посылаемого в раствор, на другие ионы того же знака, находящиеся в растворе. 14. 02. 2018

Na+ H+ H+ Na+ H+ + Na Cl- H+ Na+ H+ H+ H+ Na+ Na+ H+ H+ Na+ H+ + Na Cl- H+ Na+ H+ H+ H+ Na+ Na H+ + H+ Na+ H+ Cl- катионит 14. 02. 2018 Cl- Cl. H+ Na+ Na+ Cl- раствор Cl- Cl. H+

Иониты = аниониты + катиониты На ИА основана хроматография – метод определения и разделения Иониты = аниониты + катиониты На ИА основана хроматография – метод определения и разделения веществ 14. 02. 2018

ИА используется для • очистки воды, • консервирования крови (удаление Са 2+), • беззондовой ИА используется для • очистки воды, • консервирования крови (удаление Са 2+), • беззондовой диагностики р. Н желудочного сока. Аниониты –антацидные средства. Катиониты –предупреждение и лечение отеков, связанных с декомпенсацией сердечной деятельности, предотвращение ацидоза и др. 14. 02. 2018