Тема лекции: Поверхностные явления Хроматография

1. Кафедра химии Тема лекции: Поверхностные явления Хроматография

2. Поверхностные явления А- молекула в объеме Б- молекула на поверхности Любая поверхность имеет избыточную свободную поверхностную энергию(СПЭ)

3. СПЭ в биологии и медицине • Полная альвеолярная поверхность легких при вдохе равна 70—80 м2, что примерно в 40 раз больше наружной поверхности тела. • Суммарная поверхность эритроцитов, контактирующих со всеми альвеолами в течение 1 мин – 3750 м2. • В печени суммарная площадь внутренней митохондриальной мембраны составляет 40м2 на 1 г белка. Большая удельная поверхность органов и тканей необходима для активного обмена веществ: он происходит лишь в том случае, когда уменьшается СПЭ.

4. Расчет и определение СПЭ площадь (м2) коэффициент поверхностного натяжения (Дж/м2 , н/м) B  min,= const Образованиесферических капель; укрупнение частиц (коагуляция); идеально гладкая жидкая поверхность. • min,B = const Адсорбция

5. Основные термины Адсорбция – самопроизвольный процесс накопления вещества на поверхности раздела фаз. Адсорбент – вещество, на котором происходит адсорбция. Вещество, молекулы которого могут адсорбироваться, называется адсорбтивом, а уже адсорбированные молекулы – адсорбатом. Абсорбция – процесс поглощения одного вещества всем объемом другого, а не только его поверхностью. Сорбция – любой процесс поглощения веще-ства (как адсорбция, так и абсорбция).

6. Г (гамма) – адсорбция, С0 – начальная концентрация адсорбтива, моль/л; Ср – равновесная концентрация адсорбтива , моль/л; V – объем раствора, л или м3. B – площадь адсорбента, см2 или м2 m – масса адсорбента, г или кг Pасчет адсорбции

7. Уравнение Гиббса 1. С > 0;  >0 Г < 0 (отрицательная адсорбция) С адсорбтива на поверхности< С адсорбтивав объеме. 2.  С > 0;  <0 Г> 0 (положительная адсорбция) С адсорбтива на поверхности> С адсорбтивав объеме.

8. Вещества, вызывающие отрицательную адсорбцию, называются поверхностно-инактивными веществами (ПИАВ). Для воды: неорганические соединения: кислоты, основания, соли. Вещества, вызывающие положительную адсорбцию, называются поверхностно-активными веществами (ПАВ).

9. С10 –С18 ПАВ Полярные органические молекулы Анионактивные ПАВ Мыла С17Н35СООNa С17Н35СОО- + Na+ Алкилсульфаты С12Н25OSO3Na С12Н25OSO3-+ Na+ Катионактивные ПАВ Соли аммония и пиридиния Роккол

10. Применение ПАВ в медицине • Моющие средства; • бактерицидные препараты (катионактивные ПАВ); • эмульгаторы при стабилизации эмульсий для внутривенного применения; • стабилизаторы лекарственных суспензий; • смачиватели для улучшения растекания лекарственных форм; • дегазирующие средства.

11. Уравнение Лэнгмюра Нобелевская премия за работы по теории поверхностных явлений (1932) Основные положения: - адсорбция происходит лишь на активных центрах поверхности; - адсорбция мономолекулярна; - процесс адсорбции равновесен. Г - предельная адсорбция, Кдес, Кадс константы скорости процессов адсорбции и десорбции Г, К - константы для пары адсорбент-адсорбтив.

12. Уравнение Фрейндлиха Описывает процесс адсорбции на твердой пористой поверхности Г = x/m = aCn х – количество адсорбтива; m – масса адсорбента a, n – постоянные величины для данной пары адсорбент-адсорбтив

13. Правило Панета-Фаянса При адсорбции ионов на кристаллических поверхностях преимущественно адсорбируются те ионы, которые способны достраивать кристаллическую решетку твердого тела, находятся в избытке и дают труднорастворимые соединения.

14. Хроматография Метод разделения, анализа и физико-химического исследования веществ, основанный на распределении компонентов смеси между двумя фазами. Первооткрыватель: М.С. Цвет (1903) «Ни одно другое открытие не имело такого влияния и не расширило в такой степени область исследования химика-органика, как хроматографический анализ. Только благодаря этому методу удалось достигнуть такого быстрого и значительного прогресса в исследовании природных веществ». П. Карер, лауреат Нобелевской премии (1932)

15. Типы и виды хроматографии Адсорбционная хроматография Разделение совершается благодаря разной адсорбционной способности компонентов. НФ мелкодисперсный инертный адсорбент (Al2O3, SiO2, CaCO3, полисахариды) ПФ жидкость, газ Распределительная хроматография Разделение совершается благодаря разной растворяемости компонентов в разных средах. НФ жидкость на носителе (носитель – бумага, твердый адсорбент) ПФ жидкость, газ

16. Типы и виды хроматографии Ионообменная хроматография Разделение совершается благодаря разной способности компонентов к ионообмену. НФ ионит (вещество, способное обмениваться ионами с окружающей средой) ПФ водные растворы электролитов Биоспецифическая (аффинная) хроматография Разделение совершается благодаря разной биологической активности компонентов. НФ биологически активное вещество на носителе (носитель – бумага, твердый адсорбент) ПФ водные буферные растворы

17. Виды хроматографии (по геометрии сорбционного слоя и задачам исследования) • Колоночная хроматография: • препаративная; • аналитическая (информационная). • Плоскослойная хроматография: • тонкослойная (ТСХ); • бумажная (БХ). • Плоскослойная хроматография также может быть и препаративной и аналитической

18. Колоночная адсорбционная хроматография Цвет (1903) Смесь: экстракт из зеленых листьев НФ: мел ПФ: петролейный эфир Разделяемая смесь ГА>ГB>ГС Непроявленная ХГ Проявленная ХГ

19. Бумажная хроматография Финиш L Исследуемая смесь l «Свидетель A» Старт Элюент Характеристика вещества (точность – до 0,01; обязательно указание элюента)

20. Тонкослойная хроматография Адсорбент: окись алюминия, силикагель Носитель: алюминиевая фольга, полимер после до старт

21. Газо-жидкостная хроматография (ГЖХ) Разделение смеси в колонке НФ: жидкость на адсорбенте ПФ: газ-носитель(N2, He)

22. Преимущества хроматографии Быстрота выполнения анализа Высокая чувствительность (до 10-8 %) Отсутствие химических превращений анализируемого вещества Иногда хроматография – единственный метод разделения смеси и выделения чистого вещества