Хроматография

Медико-биологическое значение ионообменной адсорбции.

Ионообменная адсорбция используется для:

- опреснения морской воды последовательным пропусканием ее через катиониты, а затем через аниониты.

- уменьшения жесткости воды, путем связывания ионов кальция и магния.

- консервирования крови (удаление катионов Са²⁺)

- беззондовой диагностики кислотности желудочного сока

- детоксикации организма при различных отравлениях.

- в ионообменной хроматографии

Ионообменная адсорбция имеет место в живых организмах на поверхности биополимеров, например, белков, содержащих ионогенные функциональные группы.

Хроматография – метод разделения смеси на отдельные ком­поненты с целью: – анализа состава смеси (что? сколько?)

– выделения компонентов из смеси.

Этот метод был впервые использован в 1903г. русским бота­ником

М.С. Цветом для разделения экстракта хлорофилла на от­дельные компоненты. Термин хроматография дословно перево­дится как цвето-запись, хотя метод этот применяется и для раз­деления неокрашенных веществ. В опыте Цвета использовалась стеклянная трубка (колонка), заполненная измельченным адсор­бентом (дробленым мелом). Сверху на адсорбент вносилось не­большое количество смеси, подлежа­щей разделению – экстракт хлоро­филла. Он впитывался в верхний слой адсорбента. И дальше всё время сверху пропускался растворитель (элюент). Вместе с этим потоком элю­ента перемещались вдоль колонки и компоненты смеси. Они адсорбировались на следующем участке адсор­бента, а элюент десорбировал их и пе­ремещал дальше (Рис. 1.16).

Рис 1. 16. Схема колоночной адсорбционной хроматографии по Цвету

Так постоянно повторяются процессы адсорбции-десорбции. Скорость перемещения компонентов смеси вдоль колонки вместе с растворителем разная, поскольку у компонентов разное срод­ство к адсорбенту и растворителю, разная прочность адсорбции. Поэтому постепенно вся смесь разделялась вдоль колонки на от­дельные зоны чистых веществ. Пропуская растворитель и дальше, собирались растворы каждого вещества в отдельные ёмкости.

В настоящее время методом хроматографии можно разделять и анализировать любые смеси веществ, поэтому он применяется во всех сферах деятельности человека. Особенно он стал распро­странен после того, как в 50-х годах XX века были созданы при­боры – хроматографы, благодаря чему стал возможен автомати­зированный анализ состава смесей. В медицине хроматографию ис­пользуют для экспресс-диагностики при острых отравлениях, чтобы быстрее выбрать тактику лечения, а также для спортивного допинг-контроля, для анализа питьевой воды на присутствие ор­ганических примесей, для анализа чистоты лекарственных средств и т.д.

Во всех существующих методах хроматографии всегда имеются две несмеши­вающиеся фазы: неподвижная фаза (НФ) с большой поверхно­стью и подвижная (ПФ) – поток газа или жидкости (элюент), проходящий через неподвижную фазу вместе с компонентами смеси. Разделение смеси на отдельные компоненты основано на разном распределении компонентов смеси между двумя фазами - под­вижной и неподвижной, а значит, и разной скорости их движения вдоль неподвижной фазы.

Классификация хроматографических методов

1. По агрегатному состоянию подвижной фазы:

газовая, жидкостная.

2. По механизму разделения:

сорбционная, распределительная, ионообменная, проникающая

(гель-хроматография).

3. По аппаратурному выполнению:

колоночная, тонкослойная, бумажная, капиллярная.

4. По цели:

аналитическая, препаративная (для выделения отдельных компонентов из смеси)

Согласно этой классификации, в описанном методе Цвета была использована жидкостная адсорбционная колоночная препара­тивная хроматография.

Тестовые задания для самоконтроля по теме

«Поверхностные явления. Адсорбция»

1. Молекулы на поверхности раздела фаз имеют энергию:

1) равную энергии глубинных молекул;

2) обладают избытком свободной энергии;

3) обладают минимальной свободной энергией;

4) их энергия равна нулю.

2. Движущей силой адсорбции является:

1) уменьшение энтальпии системы;

2) уменьшение свободной поверхностной энергии Гиббса;

3) увеличение энтропии системы;

4) увеличение свободной поверхности.

3. Адсорбентом называется:

1) вещество, поглощаемое из объема фазы на поверхности раздела;

2) вещество, на поверхности которого происходит поглощение других ве­ществ из газовой или жидкой фаз;

3) вещество, увеличивающее поверхностное натяжение;

4) вещество, уменьшающее поверхностное натяжение

4. Изотерма адсорбции – это функциональная зависимость адсорбции:

1) от температуры;

2) от концентрации адсорбата;

3) от времени адсорбции.

5. К какому виду адсорбции относится адсорбция кислорода на алюминиевой пластинке:

1) физической; 2) химической; 3) молекулярной; 4) ионной.

6. Молекулы поверхностно-активных веществ:

1) гидрофильны; 2) гидрофобны; 3) дифильны; 4) электрофильны.

7. Какие из перечисленных веществ являются поверхностно-активными:

1) Na₂CO₃; 3) CH₃(CH₂)₁₂COOH;

2) CH₃(CH₂)₁₂CH₃; 4) C₆H₁₂O₆

8. Если растворитель вода, то молекулы поверхностно-активного вещества, ад­сорбируясь на поверхности раздела фаз, ориентируются к растворителю:

1) неполярным «хвостом»;

2) полярной «головкой»;

3) параллельно поверхности раздела фаз;

4) не адсорбируются, остаются в глубине жидкости.

9. Если активированный уголь погрузить в мыльный раствор, то его поверх­ность, за счет адсорбции ПАВ, станет:

1) дифильной; 2) неполярной; 3) гидрофильной.

10. При растворении в воде стирального порошка (ПАВ) поверхностное натя­жение воды:

1) не изменяется; 2) уменьшается; 3) увеличивается;

4) сначала увеличивается, затем уменьшается.

11. Молекулярная адсорбция неэлектролита из раствора тем лучше, чем:

1) лучше растворитель смачивает поверхность адсорбента;

2) хуже растворитель смачивает поверхность адсорбента;

3) зависит лишь от полярных свойств неэлектролита.

12. Полярная поверхность оксида алюминия лучше смачивается растворителями:

1) спиртом; 3) бензолом;

2) гексаном; 4) одинаково.

13. Какой адсорбент следует выбрать для поглощения уксусной кислоты из ее водного раствора:

1) силикагель; 2) активированный уголь; 3) оксид алюминия.

14. Катионитами называются:

1) органические или неорганические материалы, способные к обмену анионов;

2) материалы, способные к обмену катионов;

3) вещества, содержащие в узлах кристаллической решетки катионы;

4) вещества, необратимо поглощающие катионы из растворов.

15. При пропускании водопроводной воды через катионит:

1) поглощаются органические примеси;

2) поглощается растворенный в воде хлор;

3) снижается жесткость воды;

4) изменений не происходит

16. При пропускании раствора хлорида натрия через анионит в ОН^--форме об­разуется:

1) обезвоженный хлорид натрия; 3) гидроксид натрия;

2) соляная кислота; 4) обессоленная вода.

17. При последовательном пропускании раствора хлорида натрия через катио­нит, а затем через анионит образуется:

1) обезвоженный хлорид натрия; 3) гидроксид натрия;

2) обессоленная вода; 4) соляная кислота.

18. Чтобы уменьшить жесткость воды, ее надо пропустить через:

1) анионит; 2) катионит; 3) активированный уголь.

19. Какие ионы могут адсорбироваться на поверхности сульфида свинца, полу­ченного по реакции: Pb(NO₃)₂ + Na₂S®PbS¯ + 2NaNO₃

1) Pb²⁺; 2) NO₃^-; 3) Na⁺; 4) S^2-.

20. Какие ионы первыми адсорбируются на поверхности костной ткани:

1) Cl^-; 2) NO₃^-; 3) NO₂^-; 4) PO₄^3-; 5) Ca²⁺.

21. Хроматография – метод разделения сложных смесей, основанный на:

1) различной адсорбируемости компонентов смеси на поверхности адсор­бента;

2) различии в окраске веществ, входящих в состав смеси;

3) разнице в температурах кипения компонентов смеси.

Глава 2. КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ.

Коллоидными системами называют такие ультрамикродисперсные системы, в которых дисперсная фаза имеет частицы размером 10^-9÷10^-7м, равномерно распределенные в дисперсионной среде.

Коллоидные системы широко распространены в природе. Такие биологические жидкости, как: кровь, лимфа, плазма, спинномозговая жидкость представляют собой коллоидные системы, в которых в коллоидном состоянии находятся белки, гликоген, холестерин и другие вещества. Лекарственные средства, приготовленные в виде коллоидных систем, весьма эффективны (суспензии, эмульсии, коллоидные растворы, мази, кремы, пасты, аэрозоли). По-видимому, их коллоидное состояние обеспечивает слабое, но продолжительное действие малых доз вещества. Большое значение имеют коллоидные растворы и в промышленности: резиновой, текстильной, лакокрасочной, пищевой, бумажной, мыловаренной, в технологии пластмасс, строительстве, нефтехимии и др.

Классификация коллоидных систем, как разновидности дисперсных, приведена в предыдущей лекции. Коллоидные растворы с жидкой дисперсионной средой и твердой дисперсной фазой называют золями (solutus (лат) - растворённый). В биологических системах они наиболее распространены.

Термин «коллоиды» означает «клееподобные» (от греч. колла – клей и еидос – вид) введён в 1861 г. английским химиком Томасом Грэмом. Он разделял смеси веществ методом диализа – пропускания через полупроницаемые мембраны, и вещества, не проходящие при диализе через мембраны, назвал «коллоидами». В те времена полагали, что это особые вещества, которые невозможно получить в кристаллическом виде, в отличие от «кристаллоидов». В настоящее время доказано, что коллоидные системы отличаются от истинных растворов и от грубодисперсных систем только размерами частиц.

Коллоидные частицы больше молекул, но всё же они очень малы. Поэтому они:

– не оседают под действием силы тяжести;

– не видны глазом и в обычный микроскоп.

– проходят через обычные бумажные фильтры, но не проходят через

мембраны.

Дата добавления: 2014-11-20