Поверхностные явления. Адсорбция.

Значение темы: Адсорбция - одно из поверхностных явлений, протекающих на межфазной поверхности самопроизвольно и уменьшающих избыточную поверхностную энергию. Примерами адсорбции в биологических системax, имеющих огромные межфазные поверхности, являются: избирательная адсорбция токсинов различными тканями, избирательная адсорбция антител на поверхности чужеродных белков - антигенов (явления иммунитета), ускорение оседания эритроцитов - СОЭ при патологических процессах, участие желчных кислот (ПАВ) в процессе пищеварения и др.

В медицине на явлениях адсорбции основаны детоксикационная терапия – гемосорбция, лечение желудочно-кишечных отравлений и метеоризма активированным углем- (карболеном), использование противогаза, получение детского питания из коровьего молока (ионообменная адсорбция), хроматография в клиническом анализе и др.

Цель занятия:

1. Изучить причины и закономерности поверхностных явлений (на примере адсорбции) на различных видах межфазных поверхностей.

2. Познакомиться с практическим применением и медико-биологическим значением адсорбционных явлений.

Задание для домашней подготовки к занятию:

1. Сформулируйте понятия: фаза, гомогенная и гетерогенная система.

2. Что называют дисперсностью вещества, степенью дисперсности, дисперсной системой, дисперсной фазой, дисперсионной средой? Как классифицируют состояние вещества по степени дисперсности?

3. Приведите классификацию дисперсных систем по агрегатному состоянию образующих их фаз.

4. Каковы особенности состояния вещества на границе раздела фаз? Что такое избыточная поверхностная энергия и пограничное (поверхностное) натяжение? Каковы возможные пути самопроизвольного уменьшения поверхностного натяжения?

5. Сформулируйте определения понятий: сорбция, сорбент, сорбат (сорбтив). Как классифицируют сорбционные процессы в зависимости от механизма сорбции? Какова природа адсорбционных сил? Как влияет температура на равновесие процессов адсорбции - десорбции?

6. В чем состоят особенности адсорбции paстворенных веществ на поверхности раздела между жидкостью и газом? Как классифицируют вещества по их поверхностной активности? Каково строение. Каково строение и ориентация молекул поверхностно-активных веществ на границе раздела фаз? Запишите уравнение Гиббса и объясните смысл входящих в него величин. Что такое положительная и отрицательная адсорбция? Сформулируйте правило Дюкло-Траубе.

7. Как Вы представляете процесс адсорбции вещества из газовой фазы на поверхности твердого адсорбента? Какова зависимость количества адсорбированного вещества oт величины и состояния адсорбирующей поверхности, природы адсорбента и адсорбата, а также" от внешних условий? Что такое удельная адсорбция, предельная адсорбция? Приведите основные положения теории мономолекулярной адсорбции Ленгмюра.

8. Каковы возможные варианты взаимодействия жидкости с твердой поверхностью (смачивание) и как классифицируют адсорбенты в зависимости от их смачиваемости водой? Охарактеризуйте влияние смачиваемости поверхности адсорбента растворителем на адсорбируемость растворенного вещества - неэлектролита или слабого электролита. В чем заключается правило уравнивания полярностей?

9. Какова основное закономерности адсорбции сильных электролитов из растворов на твердой поверхности (ионная адсорбция)? Сформулируйте правило Панета-Фаянса.

10. Какова природа явления ионного обмена (ионообменной адсорбции) и в чем состоит отличие ионнообменной адсорбции от ионной? Приведите классификацию ионообменных материалов (ионитов), охарактеризуйте структуру ионитов с точки зрения природы ионогенных групп.

11. Приведите примеры применения физической адсорбции и ионного обмена в промышленности, технике, медицине и лабораторной практике, охарактеризуйте медико-биологическое значение адсорбционных и ионообменных явлений.

12. Что такое хроматография (хроматографический анализ), в чем состоит сущность метода? Какие виды хроматографии Вы знаете? Каковы наиболее существенные достоинства и возможные области применения хроматографии?

Литература:

1. Равич-Щербо M.И., Анненков Г.A. Физическая и коллоидная химия. 2-е изд. М.: Высшая школа - I968 - с.108-114, 130-149.

2. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия. М.: Высшая школа - 1975-с.132-133, 158-174.

3. Глинка Н.Л. Общая химия. Л.: Химия - 1988 - гл. Х - Дисперсионные системы.

4. Захарченко В.Н. Коллоидная химия. М.: Высшая школа – 1974 - с.7-11.