Тема 13. Сорбция биологически-активных веществ на границе раздела фаз.

Поверхностные явления – это процессы, которые проходят на границе двух фаз и зависят от особенностей и структуры поверхности.

Клетки, которые являются основой строения живых организмов, имеют очень большую поверхность распределения, на которой происходит большое количество биологических процессов. Взаимодействие ферментов с субстратами, антител с антигенами, поляризация и деполяризация биологических мембран – все эти явления можно объяснить на основе адсорбционных процессов.

В медицине широко применяют адсорбционную терапию. Адсорбенты используют для связывания токсинов, нежелательных веществ, радиоактивных соединений и их выведения из организма. Основой одного из самых современных методов лечения – гемосорбции является молекулярная адсорбция токсинов на поверхности адсорбентов различной химической природы. В медицинской практике этот метод применяется при почечной и печеночной недостаточности, при сильных отравлениях. В медицинской практике широко применяются катионообменные смолы для декальцинирования крови с целью ее консервирования. Жидкие ионообменные смолы являются эффективными пролонгаторами некоторых лекарственных соединений, антибиотиков, многие из которых слишком быстро разрушаются в жидких средах организма. В основе действия пролонгаторов лежит связывание лекарственного вещества с матрицой полимера по ионообменному механизму.

Широкое применение иониты находят в фармацевтической и биохимической промышленности для получениея и очистки лекарств и биохимически активных веществ. Знание свойств поверхностно – активных веществ помогает глубокому изучению биохимических и физиологических процессов, происходящих в организме.

Теоретические вопросы.

1. Поверхностные явления. Поверхностная энергия и поверхностное натяжение на поверхности раздела фаз. Поверхностно-активные и поверхностно-инактивные вещества (ПАВ и ПИВ). Правило Дюкло-Траубе.

2. Сорбционные процессы: адсорбция, абсорбция, хемосорбция. Адсорбенты и адсорбтивы (адсорбаты).

3. Адсорбция на поверхности раздела жидкость – газ и жидкость – жидкость. Уравнение Гиббса. Ориентация молекул ПАВ в поверхностном слое. Представление о структуре биологических мембран.

4. Адсорбция на поверхности раздела твердое тело – газ. Уравнение Ленгмюра. Физическая и химическая адсорбция.

5. Закономерности адсорбции из раствора. Молекулярная и ионная адсорбция.

6. Адсорбция ионов. Избирательная и ионообменная адсорбция. Правило Панетта-Фаянса. Ионообменники, их применение.

7. Роль адсорбции и ионного обмена в процессах жизнедеятельности растений и организмов. Физико-химические основы адсорбционной терапии (гемосорбция, плазмосорбция, лимфосорбция, энтеросорбция, аппликационная терапия). Иммуносорбенты.

Набор заданий для контроля самоподготовки

Задание 1.

Согласно второму закону термодинамики, всякая система стремиться обладать минимальным запасом энергии. Укажите, каким путем можно уменьшить поверхностную энергию гетерогенной системы.

1. Уменьшить поверхностное натяжение;

2. Уменьшить концентрацию растворенных веществ;

3. Увеличить поверхность раздела фаз;

4. Увеличить поверхностное натяжение;

5. Прокипятить раствор.

Задание 2.

Поверхностно-активными свойствами обладают многие органические соединения. Укажите, какое из соединений имеет наиболее высокую поверхностную активность.

1. Трилон-Б;

2. Стеариновая кислота;

3. Бутанол;

4. Уксусная кислота;

5. Фосфорная кислота.

Задание 3.

Поверхностно-активные вещества обычно обладают низким поверхностным натяжением. Укажите характерную особенность строения молекул ПАВ.

1. Дифильность;

2. Малое сродство к воде;

3. Хорошая растворимость в воде;

4. Отрицательная адсорбция;

5. Наличие двух ковалентных связей.

Задание 4.

Всякая поверхность характеризуется запасом энергии, называемой поверхностной энергией. Укажите, от какого фактора зависит эта энергия.

1. природы растворителя;

2. природы растворенного вещества;

3. величины площади раздела фаз;

4. величины поверхностного натяжения;

5. диэлектрической проницаемости.

Задание 5.

Чем больше радиус иона, тем выше его поляризуемость и тем лучше ионы адсорбируются. Укажите ион, обладающий наибольшей адсорбционной способностью.

1. Na⁺;

2. Cs⁺;

3. K⁺;

4. Ca²⁺;

5. Al³⁺.

Задание 6.

Поверхностно-инактивные вещества хорошо растворимы в воде и взаимодействие их с растворителем сильнее, чем между молекулами растворителя. Укажите поверхностно-инактивное вещество.

1. Пропановая кислота;

2. Метиламин;

3. Уксусная кислота;

4. Бутанол;

5. Серная кислота.

Задание 7.

Процесс очистки воды при помощи ионитов широко используется в промышленности. Укажите, от каких ионов можно очистить воду при помощи анионитов.

1. Ca²⁺;

2. Na⁺;

3. H₃O⁺;

4. К⁺;

5. Cl^-.

Задание 8.

Процесс очистки воды при помощи ионитов широко используется в промышленности. Укажите, на какие ионы способны обмениваться ионы катионита.

1. Ca²⁺;

2. Br^-;

3. H₃O⁺;

4. SO₄^2-;

5. Cl^-.