Адсорбция

• 1 слайд

  Адсорбция
  Иваненко О.И.
  

• 2 слайд

  Адсорбция – самопроизвольное изменение концентрации вещества на границе раздела фаз.
  

• 3 слайд

  Медико-биологическое значение темы:
  
  1. Усвоение питательных и лекарственных веществ
  2. Перенос О2 и СО2 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 слайд

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

• 5 слайд

  Поверхностное натяжение
  Поверхностное натяжение (σ) равно работе, которую нужно совершить для создания единицы поверхности [Дж/м2].
  
  Поверхностное натяжение зависит от:
  природы жидкости
  σ(Н2О)=72,8 Дж/м2; σ(сыворотки крови)=45,4 Дж/м2).
  температуры (↑t ↓σ , при tкип σ =0).
  давления (↑p ↓σ ).
  концентрации растворенного вещества.
  

• 6 слайд

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

• 7 слайд

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

• 8 слайд

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

• 9 слайд

  Строение молекулы ПАВ:
  Молекула ПАВ состоит из:
  неполярной гидрофобной углеводородной группы (“хвост”)
  полярной гидрофильной группы (“голова”):
  -ОН, -СООН, -С(О)-О,-NН2; -SО3H.
  
  
  “хвост” “голова”
  

• 10 слайд

  Правило Траубе-Дюкло:
  При удлинении цепи на группу -СН2 - в гомологическом ряду способность к адсорбции возрастает в 3,2 раза.
  НСООН
  
  СН3СООН
  
  СН3СН2СООН
  
  СН3СН2СН2СООН
  σ
  с
  

• 11 слайд

  Уравнение Гиббса
  
  >0 Г < 0, т.е. ↑с ↑σ (ПИВ)
  С вещества в поверхностном слое < С вещества в объёме фазы
  
  <0 Г > 0, т.е. ↑с ↓σ (ПАВ)
  С вещества в поверхностном слое > С вещества в объёме фазы
  
  Г - количество адсорбированного вещества [моль/м2]
  С - молярная концентрация раствора [моль/л]
  R - универсальная газовая постоянная = 8,31 Дж/моль.град(К)
  
  - поверхностная активность растворенного вещества.
  
  
  

• 12 слайд

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

• 13 слайд

  Адсорбция твердыми телами
  Величина адсорбции зависит от:
  Размера поверхности адсорбента
  чем > Sповерхности, тем > адсорбция.
  2. Температуры (↑t ↓Г ).
  3. Типа сорбента, его сродства к растворителю.
  - гидрофильные сорбенты (силикагель SiO2, 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 слайд

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

• 15 слайд

  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 << КГ = Г С, линейная зависимость Г от С
  К
  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 слайд

  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:
  АgNО3(р) + КI(р) = АgI(крист.) + KNO3(р)
  
  а) nАgNО3 = nКI : поверхность осадка не заряжена;
  б) nАgNO3 > nКI:в) nАgNО3 < nКI :
  избыток АgNO3  Аg+ + NО3- избыток КI  К+ + I-
  
  АgI + АgI -
  + -
  + -
  
  
  

• 17 слайд

  Ионообменная адсорбция
  Ионообменная адсорбция – процесс, в котором адсорбент и раствор обмениваются между собой в эквивалентных количествах одноименно заряженными ионами.
  
  RM1 + М2+ → RM2 + M1+обмен катионов
  катионит
  RА1 + А2- → RА2 + А1- обмен анионов
  анионит
  

• 18 слайд

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

• 19 слайд

  ВЭЖХ Agilent Technologies
  

• 20 слайд

  ВЭЖХ Милихром
  

• 21 слайд

  ВЭЖХ HP
  

• 22 слайд

  ВЭЖХ Люмекс
  

• 23 слайд

  ВЭЖХ Чешский прибор
  

• 24 слайд

  ГЖХ
  

• 25 слайд

  ГЖХ “Agilent Technologies”
  

• 26 слайд

  ГЖХ “Кристалл”
  

• 27 слайд

  ГЖХ “Хромос”
  

• 28 слайд

  ХМС НР
  

• 29 слайд

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