Поверхностные процессы (лекция 7)

1.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
Кемеровский государственный медицинский университет
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Кафедра фармацевтической и общей химии
Поверхностные процессы

2.

ПЛАН ЛЕКЦИИ:
1. Адсорбционные равновесия и процессы. Поверхностная
энергия Гиббса и поверхностное натяжение. Адсорбция.
Поверхностно-активные и поверхностно неактивные
вещества. Изотерма адсорбции. Ориентация молекул в
поверхностном слое и структура биомембран.
2. Значение адсорбционных процессов для
жизнедеятельности.
3. Физико-химические основы адсорбционной терапии,
гемосорбции, применения в медицине ионитов.
2

3.

1. Адсорбционные равновесия и процессы.
Поверхностная энергия Гиббса и
поверхностное натяжение. Адсорбция.
Поверхностно-активные и поверхностно
неактивные вещества. Изотерма адсорбции.
Ориентация молекул в поверхностном слое
и структура биомембран
3

4.

Поверхностные процессы – это явления,
происходящие на границе (поверхности)
раздела фаз, обусловленные
особенностями состава и структуры
поверхности (поверхностное натяжение,
сорбция, адгезия, смачивание и др.).
4

5.

Сорбция – поглощение одного вещества другим.
Адсорбция – накопление (концентрирование)
одного вещества на поверхности другого (газ –
твердое, жидкость – твердое).
Абсорбция – поглощение одного вещества всем
объемом другого вещества в системах: газ –
жидкость, жидкость – жидкость.
Адсорбент – вещество, на поверхности которого
накапливается другое вещество.
Адсорбат (адсорбтив) – вещество, которое
накапливается на поверхности другого.
5

6.

Хемосорбция – процесс поглощения
сопровождающийся химической реакцией
(например, поглощение аммиака водой, диоксида
углерода оксидом кальция).
Десорбция – процесс, обратный адсорбции, то есть
перенос вещества с поверхности раздела фаз в
объём фазы.
6

7.

Межмолекулярные силы, действующие на молекулу
в поверхностном слое (I) и в объеме жидкости (II)
7

8.

Поверхностная энергия Гиббса (Gs) –
термодинамическая функция,
характеризующая энергию межмолекулярного
взаимодействия частиц, находящихся на
поверхности раздела, с частицами каждой из
граничащих фаз:
Gs = σ ⋅ S,
где σ – коэффициент поверхностного
натяжения (удельная поверхностная энергия).
8

9.

Коэффициент поверхностного
2
натяжения σ (Дж/м или Н/м) –
величина, определяемая
энергией, необходимой для
увеличения поверхности жидкости
на единицу площади.
9

10.

Схема установки для измерения
поверхностного натяжения
1) воронка; 2) сталагмометр;
3) кран; 4) бюкс; 5) штатив
10

11.

Капиллярное поднятие жидкости в
капилляре при смачивании
11

12.

Метод максимального давления
образования пузырька
12

13.

Самопроизвольные поверхностные явления с
уменьшением поверхностной энергии (ΔGs < 0)
возможны за счет уменьшения :
1) площади поверхности раздела фаз (ΔS < 0);
2) поверхностного натяжения (Δσ < 0).
13

14.

Положительная адсорбция –
концентрирование вещества (адсорбата) в
поверхностном слое.
Отрицательная адсорбция –
концентрация вещества в объеме фазы
больше, чем в поверхностном слое.
Мера адсорбции – величина адсорбции
Γ – количество растворенного вещества,
приходящегося на единицу площади
поверхности (моль/м2).
14

15.

Уравнение Гиббса:
Сср