Лекция 16 Адсорбция Иваненко О.И. 27.03.06. Адсорбция – самопроизвольное изменение концентрации вещества на границе раздела фаз. - презентация

1 Лекция 16 Адсорбция Иваненко О.И

2 Адсорбция – самопроизвольное изменение концентрации вещества на границе раздела фаз.

3 Медико-биологическое значение темы: 1. Усвоение питательных и лекарственных веществ 2. Перенос О 2 и СО 2 из лёгких к тканям 3. Действие ферментов 4. Детоксикация организма: а) Гемосорбция - очистка крови б) Лимфосорбция - очистка лимфы. 5. Поглощение ядовитых веществ в желудочно-кишечном тракте. 6. Хроматография: - разделение смесей аминокислот; - очистка лекарственных препаратов; - количественное определение витаминов, гормонов; - диагностика заболеваний

4 Основные понятия Сорбент – поглотитель Сорбтив (сорбат) – поглощаемое вещество Сорбция – процесс поглощения одного вещества другим Адсорбция – поглощение поверхностью сорбента Абсорбция – поглощение всем сорбентом

5 Поверхностное натяжение Поверхностное натяжение (σ) равно работе, которую нужно совершить для создания единицы поверхности [Дж/м 2 ]. Поверхностное натяжение зависит от: природы жидкости σ(Н 2 О)=72,8 Дж/м 2 ; σ(сыворотки крови)=45,4 Дж/м 2 ). температуры (t σ, при t кип σ =0). давления (p σ ). концентрации растворенного вещества.

6 Поверхностная активность Способность растворенного вещества изменять поверхностное натяжение – поверхностная активность (g) Мера поверхностной активности:

7 ПАВ, ПИВ, ПНВ 1. Поверхностно-активные вещества (ПАВ): уменьшают σ растворителя. σ раствора О. ПАВ: спирты, органические кислоты, сложные эфиры, белки, холестерин, жиры, липиды, мыла. 2. Поверхностно-инактивные вещества (ПИВ): увеличивают σ растворителя. σ раствора > σ растворителя; g < О. ПИВ: неорганические кислоты, основания, соли, глицерин, α - аминокислоты. 3. Поверхностно-неактивные вещества (ПНВ): не изменяют поверхностное натяжение растворителя. σ раствора = σ растворителя; g = О. ПНВ: сахароза.

8 Изотерма поверхностного натяжения Зависимость σ от концентрации растворенного вещества при постоянной температуре – изотерма поверхностного натяжения. ПИВ ПНВ ПАВ σ с

9 Строение молекулы ПАВ: Молекула ПАВ состоит из: неполярной гидрофобной углеводородной группы (хвост) полярной гидрофильной группы (голова): -ОН, -СООН, -С(О)-О,-NН 2 ; -SО 3 H. хвост голова

10 Правило Траубе-Дюкло: При удлинении цепи на группу -СН 2 - в гомологическом ряду способность к адсорбции возрастает в 3,2 раза. НСООН СН 3 СООН СН 3 СН 2 СООН СН 3 СН 2 СН 2 СООН σ с

11 Уравнение Гиббса >0 Г < 0, т.е. с σ (ПИВ) С вещества в поверхностном слое < С вещества в объёме фазы 0, т.е. с σ (ПАВ) С вещества в поверхностном слое > С вещества в объёме фазы Г - количество адсорбированного вещества [моль/м 2 ] С - молярная концентрация раствора [моль/л] R - универсальная газовая постоянная = 8,31 Дж/моль.град(К) - поверхностная активность растворенного вещества.

12 Изотерма адсорбции Гиббса 1. Низкие С 1 2 Г c газ вода 2. Высокие С газ вода «частокол Лэнгмюра» Г

13 Адсорбция твердыми телами Величина адсорбции зависит от: 1. Размера поверхности адсорбента чем > Sповерхности, тем > адсорбция. 2. Температуры (t Г ). 3. Типа сорбента, его сродства к растворителю. - гидрофильные сорбенты (силикагель SiO 2, глина, пористое стекло) для адсорбции полярных веществ из неполярных (неводных) растворителей. - гидрофобные сорбенты (активированный уголь, графит, тальк) для адсорбции неполярных веществ из полярных растворителей. 4. Заряда адсорбента и адсорбтива. 5. Концентрации адсорбтива.

14 Уравнение Фрейндлиха Г = x/m = К Ф · C n х – количество вещества адсорбтива (моль) m – масса адсорбента С – равновесная концентрация, при которой v адсорбции = v десорбции К Ф – константа Фрейндлиха, К Ф = Г при С = 1 n – эмпирическая константа, 0,1–0,6.

15 Уравнение Ленгмюра Г = Г С для газов: Г = Г _Р_ К+С К+Р С – концентрация Р - давление газа К - константа адсорбционного равновесия = Кдесорбции Кадсорбции при С К Г = Г, дальнейшее увеличение концентрации не влияет на величину адсорбции. Изотерма адсорбции: а) по Фрейндлиху (парабола) б) по Ленгмюру. Г c

16 Правило Панета-Фаянса Из раствора адсорбируются те ионы, которые входят в состав кристаллической решетки сорбента или образуют с ним малорастворимое соединение. Определить знак заряда поверхности AgI(крист.) полученного по реакции: АgNО 3 (р) + КI(р) = АgI(крист.) + KNO 3 (р) а) nАgNО 3 = nКI : поверхность осадка не заряжена; б) nАgNO 3 > nКI:в) nАgNО 3 < nКI : избыток АgNO 3 Аg + + NО 3 - избыток КI К + + I - АgI + АgI - + -

17 Ионообменная адсорбция Ионообменная адсорбция – процесс, в котором адсорбент и раствор обмениваются между собой в эквивалентных количествах одноименно заряженными ионами. RM 1 + М 2 + RM 2 + M 1 + обмен катионов катионит RА 1 + А 2 - RА 2 + А 1 - обмен анионов анионит

18 Хроматография Хроматография - динамический метод анализа, основанный на многократно повторяющихся процессах сорбции и десорбции. А + В В А

19 ВЭЖХ Agilent Technologies

20 ВЭЖХ Милихром

21 ВЭЖХ HP

22 ВЭЖХ Люмекс

23 ВЭЖХ Чешский прибор

24 ГЖХ

25 ГЖХ Agilent Technologies

26 ГЖХ Кристалл

27 ГЖХ Хромос

28 ХМС НР

29 Спасибо за внимание Готовьтесь к семинару по адсорбции и зачету физколлоидной химии!