Беткейлiк керiлуге әсер ететiн факторлар. Беткейлiк активтi және активтi емес заттар

Кафедраның жиналысында бекітілген

Хаттама

Курсқа жауапты Власова Л.М.

Тақырыбы: Тірі организмдегі беткейлік құбылыстар

Мақсаты: Беткейлік құбылыстартуралы түсінік қалыптастырып, тірі организмдегі адсобцияға сипаттама беру.

Дәрістің жоспары:

1. Тірі организмдегі беткейлік құбылыстар

2. Адсорбция. Биологиялық мембраналардың қүрылымы.

Дәріс тезистері.

Тірі организмдегі беткейлік құбылыстар

Беткейлiк құбылыстар. Беткейлiк керiлу. Беткейдiң еркiн энергиясы

Беткейлiк құбылыстар екi фазаның бөлiну шекарасында жүретiн процестер. Бөлiну шекарасы ғозғалмалы және қозғалмайтын болып екiге бәлiнедi. Қозғалмалы бөлiну шекарасына газ-сұйық (г-с) және сұйық-сұйық (с-с) бөлiну шекаралары жатады. Газ-қатты (г-қ), сұйық-қатты (с-қ) және қатты-қатты (қ-қ) қозғалмайтын бөлiну шекарасы болып есептеледi.

Адам организмiндегi г-с (ауа-қан ағымы), г-қ (ауа-өкпенiң беткейi) с-қ (қан ағымы-тамырлар) және с-с (барлық клеткалардың мембраналары) бөлiну шекаралары кездеседi.

Белгiлi бiр беткейлiк құбылыс iске асу үшiн беткейлiк еркiн энергия жұмсалады. Беткейлiк еркiн энергияның пайда болуын г-с (ауа-сұйық) бөлiну шекарасын мысалға ала отырып, қарастыруға болады.

Сұйықтыңiшiнде және екi фазаның бөлiну шекарасында орналасқан бөлшектердiң физикалы-химиялыққасиеттерiәр түрлi болып келедi. Сұйықтыңiшiнде орналасқан әрбiр молекула оны қоршаған басқа молекулаларға бiрдей тартылады. Барлық тартылу күштерiнiң теңәсерi нольге тең (± = 0) болады. Беткейде орналасқан молекулалар сұйық фазада орналасқан молекулаларға ғана тартылады да, ауа жағынан әсер өте аз болады, сондықтан ол есепке алынбайды. Сол себептi молекулалық күштердiң теңәсерi нольге тең болмайды ( ± = 0 ) және төменге, яғни сұйықтыңiшiне қарай бағытталады. Осы күшке қарсы жұмыс жасау арқылы молекулалар сұйықтың тереңiнен беткейiне шығарылады. Жасалған жұмыстыңәсерiнен беткейдiң ауданы үлкеедi және беткейдiң еркiн энергиясы жоғарылайды. Сұйығтыңiшiнен беткейiне ауысқан молекулалардың потенциалдық энергиясының салыстырмалы артық мөлшерi беткейдiң еркiн энергиясы болып есептеледi.

W – потенциалдық энергия.

A – жұмыс, эрг.

S – беткейдiң ауданы, см² .

б – беткейлiк керiлу, эрг/см² .

Беткейдiң ауданын 1см²-ға өзгерту үшiн жасалатын жұмыс беткейлiк керiлу деп аталады.

Беткейлiк керiлуге әсер ететiн факторлар. Беткейлiк активтi және активтi емес заттар

1. Беткейлiк керiлу сұйықтың табиғатына тәуелдi болады. Молекула аралық байланыстары күштiрек полюстi молекулалардың беткейлiк керiлуi жоғары, ал полюссiз молекулалардың беткейлiк керiлуi төмен болады. Мысалы:

б эфир = 17эрг/см² . б Н2О = 73эрг/см² .

2.Температура жоғарылаған сайын беткейлiк керiлу төмендейдi, себебi молекула аралық тартылыс күштерi әлсiрейдi.

3.Сұйықтардың беткейлiк керiлуiн төмендететiн заттар беткейлiк активтi заттар ( БАЗ ) деп аталады, оларға органикалыққышқылдар, спирттер, аминдер, т.б. жатады. Осындай БАЗ-дың концентрациясы жоғарылаған сайын беткелiк керiлуi төмендейдi.

Сұйықтардың беткейлiк керiлуiн жоғарлататын заттар беткейлiк активтi емес заттар ( БАЕЗ ) деп аталады. Оларға қышқылдар, сiлтiлер, бейорганикалық тұздар жатады. Олардың концентрациясы жоғарылаған сайын беткейлiк керiлуi де артады.

18.1.2 Беткейлiк активтiлiк. Траубе–дюкло ережесi

б/С қатынасы беткейлiк активтiлiк деп аталады. БАЗ үшiн б/С нольден кiшi болады, яғни БАЗ концентрациясы жоғарылаған сайын беткейлiк керiлуi төмендеп, беткейлiк активтiлiк артады. Органикалыққышғылдардың беткейлiк керiлуiн зерттегенде, көмiрсутек тiзбегi бiр СН₂ – тобына ұзарған сайын беткейлiк активтiлiк 3,2 есе артатындығы анықталды. Бұл заңдылық Траубе–Дюкло ережесiдеп аталады. Трубе–Дюкло ережесiн бөлме температурасында сұйытылған ертiндiлер үшiн қолдануға болады.

БАЕЗ ңшiн б/ С нольден үлкен, яғни олардың беткейлiк керiлуi жоғары да, беткейлiк активтiлiгi төмен болады.

18.1.3 Беткейлiк қабаттағы молекулалардыі бағыты және биологиялық мембрананың құрылысы

БАЗ-дың молекулалары дифильдi болып келедi, яғни олар екi бөлiктен: полюстi гидрофильдiк және полюссiз гидрофобтық топтардан тұрады. Мұндай молекулалардың құрылысын шартты түрде былай көрсетуге болады:

гидрофильдiк бөлiк (СООН, ОН, Н)

гидрофобтық бөлiк (радикалдар)

Мысалы : С₂Н₅ – ОН

гидрофобты гидрофильдi

СН₃ – СООН

гидрофобты гидрофильдi

Фазалардың бөлiну шекарасындағы БАЗ-дың орналасу бағыты олардың дифильдiлiгiмен тңсiндiрiледi. Бұл ереже, яғни Ребиндердiң бағытталу ережесi былай оқылады: фазалардың бәлiну шекарасында БАЗ-дың молекулалары өздерiнiң полюстi бөлiгiмен полюстiфазаға қарай, ал полюссiз бөлiгiмен полюссiз фазаға ғарай бағытталады.

су О О О О бензол ауа ауа

^{О О О О}_{О О О}^{О О О}

Көмір силикагель субензол

БАЗ бөлiну шекарасында бiрдей қатпарланады. Олар концентрация жоғарылаған сайын көбiрек шоғырланады, яғни бұл кезде беткейлiк қабат қалыңдап, Ленгмюр жиiлiгiдеп аталатын қатпар түзедi.

БАЗ-дың Ребиндер бойынша бағытталуы клетка мембраналарында да орын алады. Тiрi организмдерде БАЗ-дыңөздерi бөлiну шекараларын түзуге қатысады. Мысалы, липидтер белгiлi бiр концентрацияда липидтiк биқабат түзедi. Осы липидтiк биқабат клетка мембранасыныңқабығы (каркас) болып есептеледi, ол Ребиндер ережесiне сәйкес гидрофобтықәрекеттесулердiң нәтижесiнде түзiлген

Яғни, клетка мембранасы клетканы сыртқы ортадан бөлiп тұратын беткей болып есептеледi. Липидтiк биқабат клетка мембранасының каркасы ғана болып қоймайды, сол сияқты белок молекулалары адсорбцияланатын матрица да болады. Белок молекулалары мембрана беткейiнде де, мембрананың iшiнде де орналасуы мүмкiн, себебi құрылысы әр түрлi белоктарда амин қышқылдарының жиынтығына байланысты гидрофобтық немесе гидрофильдiк бөлiктер артық болуы мүмкiн.

Мембрана клетканың қорғаны болып есептелгендiктен физикалық, химиялық және биологиялық әсерлерге бiрiншi ұшырайды.

Иллюстрациялы материалдар: презентация

Таблицалар, слайдтар.

Әдебиеттер:

Негізгі:

1. Сейтембетов Т.С. Химия – Алматы: Эверо, 2010 ж

2. Веренцова . Бейорганикалық коллойдтық және физикалық химия – Алматы: Эверо,

2010 ж

Қосымшалар:

1. А:Ж: Сарсенбекова Химия: Дәріс курсы. Оқу-әдістемелік құрал. Қараганды 2010ж

2. Ж:М: Тулегенова Л:А:Смакова: Химия пәнінен тәжірибелік тапсырмалардың

жинағы. Оқу - әдістемелік. Қарағанды 2011ж

3.Патсаев Ә.Қ. Бейорганикалық және физколлоидтық химия. Алматы,2004.

4.Патсаев Ә.К., Шитыбаев С.А. Бейорганикалық және физ.коллоидтық химияның тәжірибелік-зертханалық сабақтарына қолданба. Шымкент, 2006 .

Бақылау сұрақтары (кері байланыс)

1. Адсорбция деген не және осы процестің қандай ерекшеліктері бар?

2. Адсорбция процесіне әсер етуші факторлар?