Слайд 1А Вы, коллега, сегодня в ХАЛАТЕ?!
Слайд 2Адсорбционные равновесия и процессы на подвижных поверхностях раздела. Структура биомембран
Лекция
№18 курса
«Общая химия»
Лектор: проф. Иванова Надежда Семёновна
Слайд 3Адсорбция ‒ …
… самопроизвольное перераспределение молекул компонента между объёмом фазы
и поверхностью раздела.
Положительная ‒ сопровождается накоплением компонента на поверхности.
Отрицательная ‒
сопровождается накоплением компонента в глубине фазы.
Слайд 4Основные понятия
Адсорбенты ‒ вещества, на поверхности которых идут адсорбционные процессы.
Бывают жидкие и твёрдые.
Адсорбтивы ‒ вещества, которые накапливаются на поверхности
адсорбента. Находятся в жидком или газообразном состоянии.
Слайд 5Основные понятия
Адсорбционная система с подвижной поверхностью раздела фаз реализуется в
случае жидкого адсорбента.
Адсорбционная система с неподвижной поверхностью раздела фаз ‒
в случае твёрдого адсорбента.
Слайд 6Причина адсорбции ‒ …
… энергетическая неуравновешенность частиц адсорбента в поверхностном
слое, что ведёт к возникновению поверхностной энергии (СЭП, Gs).
жидкий
твёрдый
Слайд 7СЭП ‒ …
… термодинамическая функция, характеризующая энергию межмолекулярного взаимодействия частиц
на поверхности раздела фаз с частицами каждой из контактирующих фаз.
Gs
= σ · S,
где S ‒ площадь поверхности адсорбента,
σ ‒ поверхностное натяжение.
Слайд 8Факторы, влияющие на S
S ‒ главная характеристика твёрдого адсорбента.
Слайд 9Классификация адсорбентов по пористости
Непористые:
S, Gs и адсорбционная способность малы.
Слайд 10Макропористые
Классификация адсорбентов по пористости
Микропористые
Слайд 11rпоры = 100 ‒ 200 нм;
S = 0,5 ‒ 2
м2/г;
Gs и адсорбционная способность выше.
Классификация адсорбентов по пористости
Слайд 12rпоры = 0,5 ‒ 2 нм;
S = 1000 м2/г;
Gs и
адсорбционная способность самые высокие.
Классификация адсорбентов по пористости
Слайд 13Поверхностное натяжение ‒ …
… свободная энергия, которой обладает 1см2 поверхностного
слоя.
… работа, необходимая для создания 1см2 поверхностного слоя [Дж/м2].
σ ‒
главная характеристика жидкого адсорбента.
Слайд 14Классификация веществ по величине поверхностного натяжения
Поверхностно-активные вещества (ПАВ, Surfactants) ‒
адсорбтив с меньшим, чем у адсорбента σ. Накапливаясь на поверхности
адсорбента, понижает Gs и обладает положительной адсорбцией.
Слайд 15Классификация веществ по величине поверхностного натяжения
Поверхностно-инактивные вещества (ПИАВ) ‒ адсорбтив
с большим, чем у адсорбента σ. Накапливаясь на поверхности адсорбента,
повышает Gs, поэтому вытесняется вглубь адсорбента, обладая отрицательной адсорбцией.
Слайд 16Изотерма поверхностного натяжения
ПИАВ незначительно влияют на σад-та.
Малая СПАВ значительно изменяет
σад-та.
Большие СПАВ насыщают поверхность адсорбента полностью.
σ
Садсорбтива
σад-та
ПИАВ
ПАВ
Слайд 17Правило Дюкло-Траубе ‒ …
… поверхностная активность (q = ‒Δσ/ΔС) в
гомологическом ряду нормальных жирных кислот, спиртов и аминов возрастает с
удлинением углеводородной цепи, в среднем, в 3,2 раза на каждую СН2‒ группу.
Слайд 18Роль ПАВ в развитии аэроэмболии: пузырьки газа плохо деформируются и
закупоривают кровеносные сосуды.
Строение дифильных ПАВ
Слайд 19Роль дифильных ПАВ
σН2О = 72,2 мДж/м2, поэтому вода образует прочные
поверхностные плёнки. При попадании в воду ПАВ идёт её
разрыхление, на
чём основан анализ желчных кислот в моче (проба Гайфкрафта).
Слайд 20Лёгочный сурфактант (PS) ‒ …
… ПАВ, которое выполняет важные функции
в живом организме.
Основу (PS) составляют фосфолипиды (85%). Являясь дифильными ПАВ,
они адсорбируются на границе раздела воздух/жидкость на поверхности альвеол. В результате понижается σ и предотвращается заполнение альвеол интерстициальной жидкостью.
Недостаток сурфактанта наблюдается у недоношенных детей, при лёгочных заболеваниях.
Слайд 21Строение клеточной мембраны
ℓ ≈ 70Å
Слайд 22Мозаичная модель строения мембраны
1962 г. Мюллер разработал методику получения искусственных
мембран.