Хроматографія та її застосування в біології та медицині.

Особливості адсорбції електролітів

Під час адсорбції неелектролітів або слабких електролітів на поверхні адсорбенту накопичуються молекули речовин. В розчинах електролітів розчинена речовина знаходиться у вигляді іонів, тому на поверхні адсорбенту накопичуються іони, утворюючи подвійний електричний шар.

Механізм адсорбції електролітів:

AgI KI

(адсорбент) (розчин) 1. В розчині КІ дисоціює на К⁺ та І^–.

І^– Ag⁺ 2. На поверхні кристалу AgI розташовані

– + іони Ag⁺ та I^–.

– + 3. Іони І^– з розчину притягується до Ag⁺

І^– К⁺ – + кристалу, утворюють малорозчинну сполуку

– + (тобто адсорбуються на поверхні кристалу).

– + 4. Іони К⁺ не адсорбуються, бо не утворюють з

– + іонами кристалу нерозчинну сполуку.

– + 5. Утворюється подвійний електричний шар.

– +

Адсорбція І– на поверхні AgI

AgI AgNO₃

(адсорбент) (розчин) 1. В розчині AgNO₃ дисоціює на Ag⁺ та NO₃^–.

2. На поверхні кристалу AgI розташовані

І^– Ag⁺ + – іони Ag⁺ та I^–.

+ – 3. Іони Ag⁺ з розчину притягується до I^–

Ag⁺ NO₃^– + – кристалу, утворюють малорозчинну сполуку

+ – (тобто адсорбуються на поверхні кристалу).

+ –

+ –

+ –

+ –

адсорбція Ag⁺ на поверхні AgI

Здатність до адсорбції залежить від:

· природи адсорбенту;

· природи іонів;

· заряду іонів (чим більший заряд, тим краще адсорбується);

· від радіусу іонів (чим більший радіус, тим менша гідратна оболонка і краще адсорбція).

Правило Фаянса – Панета:

На поверхні кристалів з розчину переважно адсорбуються ті іони, які можуть утворювати важкорозчинну сполуку з іонами кристалу або добудувати кристалічну ґратку.

Обмінна адсорбція – це процес обміну іонами між розчином та твердою фазою (адсорбентом). При цьому тверда фаза поглинає з розчину іони одного знаку (катіони або аніони), а замість них виділяє в розчин таку саму кількість іонів того ж знаку.

Наприклад: aдсорбент––Н⁺ + Na⁺ + Cl^– → aдсорбент––Na⁺ + H⁺ + Cl^–

розчин розчин

aдсорбент––ОН^– + Na⁺ + Cl^– → aдсорбент––Cl^– + Na ⁺ + ОН ^–

розчин розчин

Змінюється рН розчину.

Іоніти – це речовини, здатні до обміну іонами (ґрунти, природні та штучні силікати, іонообмінні смоли):

Катіоніти аніоніти

здатні до обміну катіонами, здатні до обміну аніонами,

а також Н⁺ а також ОН^–

Регенерація іонітів – це відновлення іоніту шляхом занурення його в насичений розчин, що містить ті іони (катіони або аніони), які він втратив.

Значення в природі та використання іонітів:

· ґрунти – це іоніти (поглинають К⁺, NН₄⁺ з добрив, а віддають Ca²⁺, Mg²⁺);

· очистка води від солей:

RH (тв) + NaCl (р) → RNa (тв) + HCl (р)

R′ОH (тв) + NaCl (р) → RCl (тв) + H₂О (р)

· очистка води від важких металів;

· для нормалізації іонного обміну в організмі та для зв’язування токсинів.

Хроматографія – це метод розділення й аналізу сумішей за допомогою сорбційних процесів. Метод ґрунтується на різному розподілі компонентів суміші між двома фазами – рухомою та нерухомою.

Сорбент –це нерухома фаза:

– тверді речовини: Al₂O₃, SiO₂, силікагель, крохмаль, іоніти;

– рідкі речовини – нерухомі розчинники, що утримуються носіями (наприклад, вода в порах хроматографічного паперу).

Носії нерухомих розчинників –хроматографічний папір, спеціальні пластини.

Сорбат – це рухома фаза (потік рідини , що фільтрується крізь шар сорбенту.

Класифікація хроматографічних методів:

· за механізмом розділення сумішей:

o адсорбційна хроматографія –ґрунтується на принципі розділення суміші речовин за різною силою зв’язків, що утворюються між молекулами речовин та сорбентом. Чим слабкіші зв’язки, тим швидше рухається речовина крізь нерухому фазу;

o молекулярна (розподільна) хроматографія –ґрунтується на принципі розділення за розмірами молекул. Крізь пори нерухомої фази можуть дифундувати тільки речовини, розміри молекул яких не перевищують розміри пор. Внаслідок цього молекули меншого розміру проходять більший шлях і пізніше виходять з колонки, ніж великі молекули;

o осадова хроматографія –ґрунтується на утворенні малорозчинних сполук між речовинами суміші та осаджувачем, що знаходиться в порах сорбенту. Чим більша розчинність, тим швидше речовина вимиється з сорбенту;

o іонообмінна хроматографія –ґрунтується на обміні іонів між досліджуваною речовиною та сорбентом.

· за технікою виконання:

o колоночна;

o паперова;

o тонкошарова;

o капілярна.

Значення та використання хроматографії:

· розділення сумішей речовин;

· ідентифікація речовин;

· кількісне визначення речовин.

– – – – – –

Колоночна хроматографія