Тема: Сорбція біологічно-активних речовин на межі поділу фаз

Актуальність теми:Адсорбційні явища на твердих адсорбентах широко використовуються в медицині. Переважна більшість процесів у живому організмі проходить на межі поділу фаз і їх швидкість на ряду із іншими факторами визначається площею поверхні. При гемосорбції кров очищається від токсинів середньої молекулярної маси пропусканням її через адсорбенти – активоване вугілля різних марок, що широко використовується в реанімаційних відділеннях лікарень. Ентеросорбція є використання активованого вугілля для зв’язування токсинів в шлунково-кишковому тракті. Адсорбція органічних барвників на поверхні біологічних препаратів використовується в гістології.

Навчальні цілі:

Знати: механізми адсорбційних процесів на границі розділу фаз, теорію молекулярної адсорбції, кількісне визначення адсорбції.

Вміти: визначати адсорбцію оцтової кислоти активованим вугіллям і встановити залежність адсорбції від концентрації. Вивчити закономірності адсорбції на каоліні кислотних і основних барвників, а також залежність адсорбції від рН розчину.

Самостійна позааудиторна робота студентів.

  1. Сорбційні процеси, їх різновиди.

2. Адсорбція на границі розділу тверда речовина- рідина, тверда речовина-газ, її механізм. Вплив різних факторів на ці процеси.

3. Привести приклади адсорбційної терапії.

4. Теорія молекулярної адсорбції Ленгмюра.

5. Кількісне визначення адсорбції. Рівняння Фрейндліха.

6. Особливості адсорбції з розчинів. Правило Ребіндера.

7. Адсорбція електролітів. Правило Панета – Фаянса.

8. Йонообмінна адсорбція. Йоніоніти. Їх використання в медико- біологічних дослідженнях

9.Хемосорбція. Вплив рН на процеси хемосорбції барвників білками.

Контрольні питання.

  1. Що таке адсорбція, адсорбент, адсорбтив?
  2. Теорія адсорбції Гіббса.
  3. Ізотерма адсорбції Гіббса.
  4. Приведіть приклади фізичної і хімічної адсорбції.
  5. Рівняння адсорбції Ленгмюра.
  6. Ізотерма адсорбції Ленгмюра.
  7. Рівняння адсорбції Фрейндліха.
  8. Теорія полімолекулярної адсорбції.
  9. Правило Паннета-Фаянса.
  10. Закономірності молекулярної адсорбції.
  11. Особливості адсорбції на межі поділу тверде тіло – розчин.
  12. Йонообмінна адсорбція.
  13. Від яких факторів залежить адсорбція на межі поділу тверде тіло – розчин.
  14. Згідно рівняння Ленгмюра знайти величину максимальної адсорбції, якщо при рівноважній концентрації 0,03 моль/л величина адсорбції 6.10-3 моль/м2, а К=0,8.
  15. Початкова концентрація розчину 0,44 моль/л після адсорбції розчиненої речовини із 60 см3 розчину активованим вугіллям масою 3 г концентрація знизилась до 0,350 моль/л. Обчислити величину адсорбції.

Самостійна робота на занятті.

Виконати лабораторні роботи:

1. Адсорбція оцтової кислоти на активованому вугіллі.

2. Вплив розчинника на адсорбцію.

3. Вибіркова адсорбція кислих і основних барвників каоліном.

4. Фарбування шерсті.

Методика виконання роботи

Робота 1 Адсорбція оцтової кислоти на активованому вугіллі.

Активоване вугілля відноситься до неполярних речовин, які мають розвинуту поверхню, на якій проходить адсорбція із полярного розчину різноманітних речовин. Адсорбція із розчину на поверхні твердого тіла в області середніх молярних концентрацій речовин задовільно описується емпіричним рівнянням Фрейндліха.

де x- маса адсорбованої речовини

m-маса адсорбенту

-величина адсорбції розчиненої речовини

c-її рівноважна концентрація

K і -константи, які можна знайти визначивши дослідним шляхом величину адсорбції.

Для одержання значення величини адсорбції необхідно використати 4 розчини оцтової кислоти з молярними концентраціями 0,05; 0,1; 0,2; 0,4 моль/л. В 4 конічні колбочки ємністю 100 мл внести по 0,5 г активованого вугілля (2 таблетки). В ці колбочки внести за допомогою піпеток по 25 мл відповідних розчинів кислоти. Залишити вугілля в контакті з розчином на 30 хв., періодично струшуючи колбочки з сумішшю. Відфільтрувати рівноважні розчини через паперові фільтри у колбочки, відкинувши перші порції фільтрату.

З кожної колбочки відібрати по 5 мл рівноважних розчинів кислоти, додати по 2 краплі фенолфталеїну і титрувати робочим розчином NaOH до появи слабо-рожевого кольору. Титрування повторити 2-3 рази і одержані дані занести до таблиці:

таблиця

СО(СН3СООН) моль/л V NaOH мл Ср(СН3СООН) моль/л моль/л
0,05 сер. з-ня.    
0,1 сер. з-ня.    
0,2 сер. з-ня.    
0,4 сер. з-ня.    

Обчислити рівноважні концентрації Ср(СН3СООН) у фільтратах за формулою:

Обчислити величини адсорбції оцтової кислоти за формулою:

де Со(СН3СООН) і Ср(СН3СООН) - молярні концентрації відповідно у вихідному та рівноважному розчинах кислоти.

Vо(СН3СООН) – об’єм вихідного розчину кислоти

m- маса активованого вугілля.

Побудувати графік залежності адсорбції від концентрації в координатах: с і . Зробити висновок про відповідність адсорбції рівнянню Фрейндліха.

 

Робота 2. Вплив розчинника на адсорбцію.

В одну пробірку наливають 3 мл водного, а в другу - 3 мл спиртового розчину фуксину. В обидві пробірки додають по 0,1 г каоліну. Вміст пробірок перемішують і фільтрують. Порівнюють забарвлення одержаних фільтратів і вихідних розчинів. Поясніть результати використавши правило вирівнювання полярностей Ребіндера.

 

Робота 3 . Вибіркова адсорбція кислих і основних барвників каоліном.

В одну пробірку наливають 2 мл розчину еозину, в другу – 2 мл розчину метиленової синьки. В пробірки вносять по 0,1 г каоліну, перемішують, фільтрують через фільтрувальний папір на скляній лійці. Пояснити результати досліду, враховуючи, що еозин відноситься до кислотних, а метиленовий синій до основних барвників.

Робота 4 . Фарбування шерсті .

У три пробірки наливають по 5 мл 0,05 % розчину метиленової синьки . В одну пробірку додають 5 крапель 2 М розчину НСl, в другу - 5 крапель 2 М розчину NaOH, а в третю – 5 крапель води. В кожну з пробірок вносять по декілька шерстяних ниток білого кольору і витримують 20-30 хв. Розчини з пробірок зливають. Нитки промивають водою. Пояснити результати досліду.

 

Будова барвників, які використовувались:

 

еозін метиленовий синій

фуксин

Література

  1. Клименко А.О., Мельник М.В., Павлюк В.М., Нечитайло Л.Я., Хопта Н.С., Коцаба М.В. Навчально-методичний посібник з фізичної та колоїдної хімії для студентів вищих медичних навчальних закладів. Івано-Франківськ, 2004.
  2. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія, Вінниця, «Нова книга», 2006.

Підготувала: доцент кафедри Мельник М.В..

 

 

Обговорено і затверджено

на засіданні кафедри

протокол №1 від 28.08.20012р.

 

 

Зав. кафедрою біологічної та медичної хімії проф. А.М.Ерстенюк

Заняття 19