5.3 Уявлення про структуру біологічних мембран. Адсорбція на межі поділу тверде тіло - газ.

5.4 Адсорбція із розчину на поверхні твердого тіла. Фізична та хімічна адсорбція. Закономірності адсорбції розчинених речовин, парів та газів. Рівняння Фрейндліха.

 Фізична та колоїдна хімія

Лекція № 6. Адсорбція електролітів. Хроматографія та її

застосування в біології й медицині

6.1 . Адсорбція електролітів: специфічна (вибірна) та йонообмінна. Правило Панета- Фаянса.

6.2. Йонообмінники природні та синтетичні. Роль адсорбції та йонного обміну в процесах життєдіяльності рослин і організмів.

6.3. Хроматографія. Класифікація хроматографічних методів аналізу за ознакою агрегатного стану фаз, техніки виконання та механізму розподілу. Адсорбційна, йонообмінна та розподільча хроматографія.

6.4. Застосування хроматографії в біології та медицині. (СПРС)

Самостійна робота : Застосування хроматографії в біології та медицині.

6.1 Адсорбція електролітів: специфічна (вибірна) та йонообмінна. Правило Панета- Фаянса.

Адсорбція електролітів твердими адсорбентами становить особливий інтерес через ту роль, яку вона грає в багатьох природних і штучно здій­снюваних процесах. Важливо відзначити, що явище адсорбції електролітів лежить в основі таких процесів, як поглинання живильних речовин грун­том, надходження мінеральних речовин із грунту в клітини рослинних організмів, хімічна меліорація грунтів та ін. Адсорбція електролітів з роз­чинів відіграє важливу роль у багатьох явищах, що спостерігаються в колоїдних системах.

Адсорбція іонів твердими адсорбентами одержала назву полярної, або іонної адсорбції. Розрізняють кілька видів іонної адсорбції. Важливим і широко розповсюдженим видом іонної адсорбції є обмінна адсорбція Сутність обмінної адсорбції полягає в тім, що адсорбент поглинає з розчину іони одного знака, тобто або катіони, або аніони, причому це поглинання супроводжується переходом з адсорбенту в розчин іонів того ж знака.

Якщо адсорбованість якої-небудь речовини значно перевершує адсорбованість інших, то можна говорити про його виборчу адсорбцію даним адсорбентом. Ця обставина має надзвичайно велике практичне значення. Підбираючи потрібні адсорбенти, можна витягувати з складних сумішей строго певні речовини.

Одним з прикладів виборчої адсорбції є іонна. За правилом Панета-Фаянса на твердому адсорбенті переважно адсорбуються іони, що мають загальне з адсорбентом угрупування.

Так, на частинках ВаSО₄, що утворюються при реакції Н2SО₄ + ВаС1₂, адсорбуються або іони SО₄^2-, або Ва²⁺, але не Н⁺ або Сl^-.

Багатовалентні іони адсорбуються сильніше одновалентних. Рівновалентні іони також адсорбуються неоднаково у зв'язку з відмінностями в розмірах і ступені гідратації. По їх здібності до адсорбції вони розташовані в так звані ліотропні ряди.

Сs⁺ > Rb⁺ >K⁺> Nа⁺ >Li⁺.

СNS^- > I^- > Вr^- > Сl^-.

Аніони і катіони адсорбуються також не однаково. Викладені особливості іонної адсорбції мають дуже велике значення для процесів стабілізації і коагуляції колоїдів.

БІОЛОГІЧНЕ ЗНАЧЕННЯ ВИБІРКОВОСТІ АДСОРБЦІЇ

Важливо відзначити, що на одному і тому ж адсорбенті можуть бути активні центри з різною вибірковістю, тому одні речовини краще адсорбуватимуться на одних центрах, інші - на інших. Як приклад можна привести отруєння нікелю тіофеном: це приводить, до пригноблення каталітичного впливу нікелю на процес гідрування ароматичних ядер при збереженні колишньої дії на гідрування неграничних вуглеводнів. Очевидно, що два види каталізу - здійснюються різними активними центрами нікелю, на одному з яких вибірково адсорбується тіофен.

Явище вибірковості адсорбції має відношення до фактів різної адсорбованості токсинів і інших речовин різними тканинами і клітками. Так, наприклад, токсини збудників правця (стовбняк), ботулізму і ін. вражають перш за все клітки центральної нервової системи а токсини збудників дизентерії - вегетативну нервову систему; при висипному тифі вражаються переважно судини шкіри, мозку і частково серця і т.д.

Дуже високою вибірковістю володіють імунні білки (антитіла), що з'єднуються тільки із строго визначеними для кожного антитіла чужорідними білками (антигенами). Вивчення за допомогою електронного мікроскопа показало, що антитіла адсорбуються, наприклад, на поверхні черевнотифозних бактерій не рівномірно, а ділянками, як би по «активних центрах».

Введення в організм навіть невеликих кількостей отрут і токсинів, що володіють високою адсорбованістю на активних центрах деяких ферментів і інших, біологічно активних сполук, часто приводить до їх блокади. Так, введення в організм ціаністих сполук приводить до смерті через декілька секунд.

Для вибірковості адсорбції безперечне значення мають електричні заряди адсорбенту і адсорбтіва, оскільки різнойменно заряджені частинки легше з'єднуватимуться. Саме цим пояснюється хороша забарвлюваність лужних білків ядер кліток, заряджених в нейтральному середовищі позитивно, кислими (отріцательно- зарядженими) фарбами, а кислих білків протоплазми - основними (позитивно зарядженими) фарбами.

Нарешті, не можна не згадати про так звану адсорбційну терапію, що полягає у введенні хворому адсорбентів для поглинання шкідливих речовин. Так, часто застосовують карболен ( активоване вугілля) для скріплення отрут, токсинів, що потрапили в шлунково-кишковий тракт, а також для адсорбції тих, що накопичуються іноді в кишечнику газів (при метеоризмі).