Лекция 16 Адсорбция Иваненко О.И

Адсорбция – самопроизвольное изменение концентрации вещества на границе раздела фаз.

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

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

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.

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

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.

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

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

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

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.

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

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.

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.

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

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 - + -

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

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

ВЭЖХ Agilent Technologies

ВЭЖХ Милихром

ВЭЖХ HP

ВЭЖХ Люмекс

ВЭЖХ Чешский прибор

ГЖХ

ГЖХ Agilent Technologies

ГЖХ Кристалл

ГЖХ Хромос

ХМС НР

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