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 AgNO₃дисоціює 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