I физико-химия Поверхностных явлений


Скачать 467.82 Kb.
НазваниеI физико-химия Поверхностных явлений
страница1/5
Дата публикации28.04.2013
Размер467.82 Kb.
ТипДокументы
referatdb.ru > Биология > Документы
  1   2   3   4   5

Г Л А В А I

физико-химия Поверхностных явлений


В любом живом организме содержится огромное количество гетерогенных систем, на поверхности раздела которых и происходят важнейшие биохимические процессы. Все поверхностные явления характеризуются малой энергией активации. Именно поэтому биохимические реакции протекают на поверхности раздела с большой скоростью при температуре окружающей среды.

Большинство реакций, протекающих в организме, совершается при непосредственном участии ферментов-катализаторов. Любой фермент уже на первых стадиях своего действия адсорбирует субстрат на поверхности ферментного комплекса и только после этого проявляет специфическое каталитическое действие.

Основная функция крови быть переносчиком кислорода от легких ко всем тканям и органам реализуется эффективно благодаря именно большой удельной поверхности эритроцитов, что позволяет им очень быстро насыщаться кислородом в легких и также быстро освобождаться от избытка углекислого газа. По той же причине происходит и быстрое отравление организма при вдыхании ядовитых паров и газов. На поверхности эритроцитов адсорбируются также лекарственные вещества, которые затем с током крови переносятся к органам и тканям.

Адсорбционные процессы используют для удаления токсических веществ из организма. С этой целью через слой адсорбента (сейчас используются главным образом активированные угли) пропускают кровь, плазму и лимфу. Эти процессы называют соответственно гемо-, плазмо- и лимфосорбцией. Техника гемосорбции достаточно проста: цельную кровь, взятую из артериальной системы, пропускают через колонку с адсорбентом и возвращают в организм. Недостатком гемосорбции является прямой контакт адсорбента с клеточными частицами крови (эритроцитами, тромбоцитами, лейкоцитами), в результате чего некоторые виды адсорбентов могут разрушить их. Чисто сорбционный характер очистки сохраняется, если через сорбент пропускают не цельную кровь, а бесклеточную среду – плазму.

В настоящее время широко ведутся работы по улучшению свойств энтеросорбентов для извлечения из организма радионуклидов (в основном стронция и цезия), а также токсичных тяжелых металлов. В этом случае процессы адсорбции сопровождаются образованием комплексных соединений и реакциями ионного обмена.

На основе представлений о поверхностных явлениях возникла целая область химии по созданию поверхностно-активных веществ, необходимых компонентов косметико-гигиенических, моющих средств.

^ Особенности строения поверхности раздела фаз.

Поверхностная энергия и поверхностное натяжение

Все поверхности раздела в зависимости от агрегатного состояния граничащих фаз делят на два типа:

1) подвижные поверхности раздела: между жидкостью и газом (ж–г) и двумя несмешивающимися жидкостями (ж–ж);

2) неподвижные поверхности раздела: между твердым телом и газом (т–г), твердым телом и жидкостью (т–ж), твердым телом и твердым телом (т–т).

Поверхностными явлениями называют процессы, происходящие на границе раздела фаз. Их причиной служит особое состояние частиц (молекул, атомов, ионов) в слоях жидкостей и твердых тел, непосредственно прилегающих к поверхностям раздела. Эти слои резко отличаются по многим физико-химическим свойствам (удельной энергии, плотности, вязкости, электрической проводимости и др.) от слоев в глубине объема фаз. Отличия обусловлены определенной ориентацией частиц в поверхностных слоях и особым энергетическим состоянием их по сравнению с частицами в объеме. В частности, общая энергия Гиббса G двухфазной гетерогенной системы равна сумме энергий Гиббса объемных фаз Gv1 и Gv2 и энергии Гиббса поверхности раздела фаз (поверхностная энергия Gs):

Gсистемы = Gv1 + Gv2 + Gs (1).

Поверхностная энергия Гиббса системы пропорциональна площади межфазной поверхности:

Gs =   S, (2)

где Gs – поверхностная энергия Гиббса системы, Дж; – коэффициент пропорциональности, называемый поверхностным натяжением, Дж/м2, S – площадь поверхности раздела фаз, м2.

Р

ассмотрим механизм возникновения поверхностной энергии Гиббса на примере двухфазной системы вода – водяной пар (ж-г). Межмолекулярные силы, действующие на молекулу воды (А), располагающуюся в глубине жидкости и окруженную со всех сторон подобными молекулами, проявляются равномерно со стороны соседних молекул. Равнодействующая этих сил равна нулю. На молекулу Б, находящуюся на поверхности раздела, со стороны граничащих фаз действуют силы разной величины, так как суммарные силы притяжения единицы объема жидкости много больше, чем единицы объема газа из-за его разреженности. Поэтому для поверхностных молекул равнодействующая молекулярных сил не равна нулю, а направлена внутрь жидкости, в связи с чем поверхностные молекулы стремятся втягиваться в жидкую фазу

( рис.1).

Таким образом, молекулы поверхностного слоя имеют нескомпенсированные силы притяжения и поэтому обладают избыточной поверхностной энергией. С термодинамической точки зрения такое состояние энергетически невыгодно. Поэтому молекулы поверхностного слоя стремятся уйти внутрь жидкой фазы, что приводит к уменьшению площади поверхности раздела фаз. Этим объясняется шарообразная форма мелких капелек и идеально гладкая поверхность жидкости в широком сосуде. Процесс перехода молекул из глубины жидкости на поверхность требует затраты энергии для преодоления сил межмолекулярного взаимодействия. Работа, направленная на увеличение поверхности переходит в потенциальную энергию молекул поверхностного слоя – в поверхностную энергию. Поверхностная энергия, приходящаяся на единицу площади поверхности (удельная поверхностная энергия), называется поверхностным натяжением ().

 = Gs / S. (3)

Единицы измерения поверхностного натяжения в СИ: Дж/м2 или Н/м, так как Дж = Нм.

Понятие о поверхностном натяжении (удельной поверхностной энергии) справедливо для любых гетерогенных систем, в том числе и для системы жидкость – жидкость, а также для твердого тела, граничащего с газом или жидкостью.

Поверхностное натяжение у разных жидкостей различно и зависит от природы жидкости, природы граничащей фазы, температуры, давления (если граничащая фаза газ), а также от природы и концентрации растворенных веществ.

^ Таблица 1

Поверхностное натяжение различных жидкостей на

границе с воздухом при 293 К
Жидкость

^ Поверхностное натяжение

, мДж/ м

Жидкость

Поверхностное натяжение

, мДж/ м

Вода

72,8

Хлороформ

27,1

Глицерин

64,7

Этанол

22,3

Уксусная кислота

27,6

Метанол

22,6

Оливковое масло

33,0
^

Сыворотка крови


45,4

Бензол

29,4

Фенол

42,3
  1   2   3   4   5

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие рефераты:

Лекция тема: «Физико-химические закономерности поверхностных явлений....
...

Лекция тема: «Термодинамика поверхностных явлений. Поверхностная...
...

Тендерная документация
Повторный открытый тендер по закупке услуг по отбору глубинных и поверхностных проб и исследования физико-химических свойств нефти...

Тендерная документация
Открытый тендер по закупке услуг по отбору глубинных и поверхностных проб и исследования физико-химических свойств нефти и газа (pvt)...

Тема: Статистическое изучение динамики социально-экономических явлений
Цель занятия изучить приемы и методы анализа развития явлений во времени, приобрести навыки расчета и интерпретации показателей динамики,...

Белорусский государственный университет Химический факультет микро- и нано-технологии
«Химия» по направлению 1-31 05 01-01 «Научно-производственная деятельность», и рекомендуется для прочтения в 8-м семестре после изучения...

Образование, ученая степень, звание
Кандидат наук Химия полимеров (Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л. Я. Карпова), 1978

Батырбаева Айгуль Абдишукировна
Химия (неорганическая, физическая и коллоидная химия, органическая химия) для студентов факультета «Общая медицина»

Физико-химия поверхности
Начальник управления высшего и среднего специального образования Министерства образования

Перечень вопросов к
Васильев В. П. Аналитическая химия. В 2 кн.: Кн. 2: Физико-химические методы анализа / В. П. Васильев. – М., 2004


Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
referatdb.ru
referatdb.ru
Рефераты ДатаБаза