Адсорбция на жидких адсорбентах (жидкость-жидкость, жидкость-газ, жидкость-твердое вещество).

С увеличением концентрации адсорбата величина адсорбции достигает максимального значения при полном насыщении поверхности.

Важной характеристикой является отношение Dd/DC - это мера поверхностной активности адсорбата. Она показывает, на какую величину 1 моль адсорбата изменяет поверхностное натяжение. По знаку перед этим отношением адсорбаты делятся на 2 группы:

Поверхностно активные вещества (ПАВ);

Поверхностно неактивные вещества.

ПАВ - это вещества, обладающие низким поверхностным натяжением, т.е. Dd/DC< 0, а потому из уравнения Гиббса следует, что величина адсорбции больше нуля.

ПАВ вызывают положительную адсорбцию, так как они не растворяются в жидком адсорбенте, а концентрируются в поверхностном слое.

ПАВ принимают участие во многих физиологических процессах в организме. Большинство веществ в составе живого организма являются ПАВ. Типичными ПАВ являются высокомолекулярные жирные кислоты.

Поверхностно неактивные вещества – ПНВ - это растворы электролитов, они характеризуются большим поверхностным натяжением, отношение Dd/DC больше нуля, следовательно величина адсорбции меньше нуля.

Эти вещества растворяются во всем объеме адсорбента, а не в поверхностном слое.

Адсорбция на твердых адсорбентах (твердое вещество-жидкость, твердое вещество-газ).

Твердые сорбенты можно разделить на:

гидрофильные - хорошо смачиваются водой (глины, силикагели);

гидрофобные - не смачиваемые водой (угли, тальк, парафин).

На неполярных адсорбентах лучше адсорбируются неполярные адсорбаты, а на полярных - полярные.

Электролитная адсорбция - это адсорбция ионов из раствора электролита на полярном адсорбенте.

Электролитная адсорбция может быть обратимой и не обратимой. При необратимой адсорбат и адсорбент образуют нерастворимые химические соединения. При обратимой адсорбции ионы на поверхности адсорбента закреплены слабо и способны обмениваться с ионами из раствора. Такая электролитная адсорбция называется ионообменной. Широкое применение иониты находят в фармации при получении и очистке лекарств и биологически активных веществ – витаминов, гормонов и т.д. Иониты применяются также для очистки воды и выделения радиоактивных изотопов.

 

2) Гетероциклическими соединениями называются соединения, в цикле которых кроме атомов углерода содержатся другие атомы (N, O, S), называемые гетероатомами. Обобщенно можно констатировать, что ненасыщенные пяти- и шестичленные гетероциклы обладают ароматическими свойствами и способны вступать в реакции электрофильного замещения подобно аренам и их производным. Однако, по мере накопления в гетероцикле электроотрицательных гетероатомов, напр., у шестичленных гетероциклов с двумя атомами азота, способность вступать в реакции электрофильного замещения резко падает, но одновременно возрастает способность к реакциям нуклеофильного замещения.

Многочисленные гетероциклические соединения играют важную роль в биологии, медицине и сельском хозяйстве. Они входят в состав важнейших природных продуктов: красящих веществ крови и растений (гемина и хлорофилла), нуклеиновых кислот, многих витаминов, антибиотиков и алкалоидов (к алкалоидам относятся гетероциклические азотсодержащие вещества растительного происхождения; значительная часть алкалоидов является биологически активными соединениями).

Классификация гетероциклических соединений основана на двух признаках:

1. число атомов в гетероцикле (трех-, четырех-, пяти-, шестичленные гетероциклические соединения);

2. число гетероатомов (один, два и более).

Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом: пиррол, фуран, тиофен. Пиррол, фуран и тиофен относятся к так называемым п-избыточным гетероциклам, т.е. соединениям с повышенной электронной плотностью внутри кольца. Поэтому они обладают повышенной склонностью вступать в реакции электрофильного замещения по сравнению с бензолом.

Пятичленные с двумя и более гетероатомами: имидазол, пиразол, оксазол, тиазол.

Шестичленные с одним гетероатомом: пиридин, хинолин, изохинолин, акридин.

Шестичленные с 2мя гетероатомами: пиримидин

Важную группу азотсодержащих природных веществ составляют так называемые тетрапиррольные соединения, т.е. соединения, в состав которых входят четыре пиррольных кольца. Четыре пиррольных кольца образуют циклическую сопряженную систему, называемую порфином, которая входит в состав хлорофилла, гемоглобина, цитохромов.

Состав гемоглобина

Гемоглобин эритроцитов состоит из а) гема и б) растворимого в воде белка глобина.

Производные порфиринов, содержащие ион двухвалентного железа, называются геммами.

Пиридин. За счет атома азота пиридин проявляет основные свойства. Ядро пиридина содержится в молекулах некоторых алкалоидов - никотина, витамина " РР".

Никотиновая кислота и ее амид (никотинамид) получили известность как две формы витамина РР, применяющегося в медицине для лечения пеллагры. Никотинамид является составной частью ферментных систем, ответственных за окислительно-восстановительные процессы в организме, а диэтиламид никотиновой кислоты (кордиамин) служит эффективным стимулятором ЦНС.

Наиболее известным производным пиразола является пиразолон – 5. Для этого соединения предполагается наличие таутомерного равновесия между гидрокси и оксоформами. На основании пиразолона-5 созданы известные лекарственные средства: антипирин, амидопирин, анальгин. Антипирин и амидопирин широко применяются в медицине как жаропонижающие, болеутоляющие и успокаивающие средства. Анальгин по активности превосходит амидопирин и антипирин.

Алкалоидами называются гетероциклические азотсодержащие основания растительного происхождения, обладающие выраженным физиологическим действием. Производные пиридина-никотин, тропана – кокаин, пуриновых – кофеин.

 

Билет

Дисперсные(раздробленные) системы являются гетерогенными. Они состоят из сплошной непрерывной фазы – дисперсионной среды и находящихся в этой среде раздробленных частиц того или иного размера и формы – дисперсной фазы. Дисперсные системы классифицируют по дисперсности, агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсной среды, интенсивности взаимодействия между ними, отсутствию или образованию структур в дисперсных системах. Если две частицы дисперсной фазы имеют одинаковые размеры, то такие системы называются монодисперсными. Частицы дисперсной фазы неодинакового размера образуют полидисперсные системы.

По размеру частиц дисперсной фазы дисперсные системы разделяют на:

ü грубодисперсные. Имеют размеры частиц дисперсной фазы больше 10^-2-10^-3 см. Это эмульсии и суспензии.

ü среднедисперсные. Имеют размеры частиц 10^-3-10^-5 см. Это тонкие взвеси, дымы, пористые тела.

ü высокодисперсные. Размер частиц 10^-5-10^-7 см. Это коллоидные растворы. Коллоидными свойствами обладают изолированные клетки, нервы, мышцы.

Дисперсные системы с газообразной дисперсионной средой называются аэрозолями. Пены – дисперсия газа в жидкости. Эмульсиями называют дисперсные системы в которых одна жидкость раздроблена в другой, нерастворяющей ее жидкости.

Низкодисперсные системы твердых частиц в жидкостях – суспензии, а предельно-высокодисперсные системы – коллоидными растворами или золями.

Дисперсные системы могут быть свободнодисперсными и связнодисперсными в зависимости от наличия взаимодействия между частицами дисперсной фазы.

Мицелла - основная структурная частица коллоидных растворов.

В ней различают следующие основные части:

ядро;

адсорбционный слой;

диффузный слой.

Основную массу мицеллы составляет ядро, представляющее собой совокупность нейтральных атомов (золь золота, серебра, серы) или совокупность молекул (золь AgCl, AgI, Cu(OH)₂ и т. д.).

Необходимым условием образования мицеллы является малая растворимость ядра мицеллы. На поверхности ядра из раствора стабилизатора адсорбируются потенциалопределяющие ионы, которые обуславливают заряд коллоидной частицы. Из раствора стабилизатора потенциалопределяющие ионы притягивают к себе противоионы. Часть из них располагается от ПОИ на расстоянии ионного радиуса, и называются плотной частью противоионов. Они вместе с ПОИ составляют адсорбционный слой. Ядро с адсорбционным слоем образует гранулу. При записи формулы мицеллы гранулу выделяют фигурными скобками. Гранула заряжена. Ее заряд определяется знаком и величиной заряда ПОИ. ПОИ, располагаясь от поверхности на большем расстоянии, чем радиус иона, образует диффузный слой, заряд которого равен по величине и обратен по знаку заряда гранулы. Гранула вместе с диффузным слоем образует мицеллу. Она электронейтральна.

Формула мицеллы в изоэлектрическом состоянии (когда весь диффузный слой противоионов переходит в гранулу):

{mAgCl·nAg⁺·nNO₃^-}⁰

Электрокинетическими явлениями называют перемещение одной фазы относительно другой в электрическом поле и возникновение разности потенциалов при течении жидкости через пористые материалы. Перенос коллоидных частиц в электрическом поле называется электрофорезом, а течение жидкости через капиллярные мостики под влиянием разности потенциалов – электроосмосом. Оба эти явления были открыты Рейсом в 1809 году. Электрокинетические явления находят практическое применение. Метод электрофореза широко применяют для разделывания, выделения и исследования белков. Исследуют качественный и количественный состав белков крови и других биологических жидкостей. Путем электроосмоса удаляют влагу из капиллярнопористых систем.

ВМС (белки, полипептиды) добавляемые для стабилизации дисперсных систем, называют защитными коллоидами. Коллоидная защита – защита золя высокомолекулярными соединениями. Адсорбируясь на границе раздела фаз, они образуют в поверхностном слое сетчатые и гелеобразные структуры, создающие структурно-механический барьер, который препятствует объединению частиц дисперсной фазы.

 

2)Пиримидиновые: урацил, тимин, цитозин. Пуриновые: аденин, гуанин.

Нуклеиновые кислоты - это ВМС, молярная масса которых составляет от 25 тыс. до 1 млн. Нуклеиновые кислоты впервые были обнаружены в ядрах живых клеток в 1869г. Они играют важнейшую роль в переносе генетической информации в живых существах от одного поколения к другому посредством управления точным ходом биосинтеза белка в клетках.

Нуклеиновые кислоты называются полинуклеотидами; это полимеры, цепи которых состоят из мономерных единиц - мононуклеотидов. Каждый мононуклеотид является 3-х компонентным образованием. Он включает:

1. гетероциклическое азотистое основание (пуриновое или пиримидиновое) в лактатной форме;

2. углеводный остаток пентозы (рибозы или дезоксирибозы) в β -фуранозном цикле;

3. фосфатная группа - остаток Н₃РО₄.

В зависимости от углеводородного компонента различают:

- рибонуклеотиды, содержащие остаток рибозы (пр. структурные звенья РНК);

- дезоксирибонуклеотиды, содержащие остаток дезоксирибозы (ДНК).

Строение нуклеотидов

Нуклеотиды - это N-гликозиды, образованные азотистым основанием и пентозой. Азотистое основание присоединяется к углеводному компоненту вместо полуацетальной ОН-группы через атом N в положении 1 для пиримидинов и в положении 9 для пуринов, образуя N-гликозидную связь.

Пр.: образование аденозина из аденина (пуриновое основание) и рибозы (НК1)

Основой названия гликозидов является тривиальное название соответствующего азотистого основания с суффиксом «идин» для пиримидиновых и «озин» для пуриновых нуклеотидов.

В РНК входят следующие нуклеотиды: аденозин, гуанозин, цитидин, уридин. Их азотистые основания: аденин, гуанин, цитозин, урацил.

В ДНК входят следующие нуклеотиды: аденозин, гуанозин, цитидин, тимидин. Их азотистые основания: аденин, гуанин, цитозин, тимин.

Строение мононуклеотидов

Нуклеотиды - это фосфаты нуклеозидов. Фосфорная кислота (Н₃РО₄) присоединяется к 5’ атому углерода пентозы образуя сложноэфирную связь.

Пр. рассмотрим образование 5’-цитидиловой кислоты (НК2)

Нуклеотид имеет 2 названия:

1. как монофосфат соответствующего нуклеозида: цитидин-5’-фосфат (СМР);

2. как кислота: 5-цитидиловая кислота.

Нуклеотиды являются кислотами, т.к. при физиологическом значении рН=7, 34-7, 36 фосфатные группы ионизированы.

Названия нуклеотидов РНК: аденозин-5’-фосфат (5’-адениловая кислота - АМР); гуанозин-5’-фосфат (5’-гуаниловая кислота - GMP); цитидин-5’-фосфат (5’-цитидиловая кислота - СМР); уридин-5’-фосфат (5’-уридиловая кислота - UMP).

Названия нуклеотидов ДНК: дезоксиаденозин-5’-фосфат (5’-дезоксиадениловая - dАМР); дезоксигуанозин-5’-фосфат (5’-дезоксигуаниловая - dGМР); дезоксицитидин-5’-фосфат (5’-дезоксицитидиловая - dСМР); тимидин-5’-фосфат (5’-тимидиловая - dTMP).

Строение нуклеотидов РНК

5’-гуаниловая к-та (НК3);

5’-адениловая к-та (НК4);

5’-цитидиловая к-та (НК5);

5’-уридиловая к-та (НК6);

Строение нуклеотидов ДНК

5’-тимидиловая к-та (НК7);

5’-дезоксиадениловая к-та (НК8);

5’-дезоксигуаниловая к-та (НК9);

5’-дезоксицитидиловая к-та (НК10);

Мононуклеотиды – это не только компоненты нуклеиновых кислот, некоторые из них также могут свободно находиться в организме, играя важную роль. Наибольшее значение имеют адениловая кислота и её фосфатно-кислотные производные: аденозиндифосфат (АДФ) и аденозинтрифосфат (АТФ), выполняющие энергетическую функцию.

Строение АТФ

(НК11)

АТФ относится к макроэнергетическим соединениям. Её энергия заключена между 2 и 3 остатками фосфорной кислоты (Н₃РО₄). При гидролизе АТФ выделяется энергия, необходимая для осуществления многих биологических и биохимических процессов, таких как ионный транспорт, электрическая активность нервных клеток, биосинтез белка и др.

При физиологическом значении рН (7, 35) фосфатные группы АТФ ионизированы и могут образовывать связи с катионами металлов, напр. с катионами Mg²⁺.

Гидролиз АТФ протекает ступенчато:

1. АТФ+Н₂О®АДФ+Фн. При этом выделяется свободная энергия DGº =-(25-40) кДж·моль^-1. Значение выделившейся энергии зависит от рН среды, присутствия катионов Mg²⁺ и др.

2. АДФ+Н₂О®АМФ+Фн, ∆ Gº =-30 кДж·моль^-1.

3. АМФ+Н₂О®Аденозин+Фн, ∆ Gº =-14 кДж·моль^-1.

Вместе с тем в организме протекают процессы синтеза АТФ - это эндотермические процессы. Энергия, выделяющаяся при биохимическом окислении белков, жиров, углеводов запасается в макроэргических связях АТФ.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: