РАБОТЫ:
ОПЫТ 1. Определение поверхностной активности веществ
Выполнение: отсчитайте число капель жидкости, вытекающей из сталагмометра в пределах верхней и нижней меток. Для каждого раствора опыт повторите два раза и выберите среднее значение. Сначала определите число капель при вытекании воды, затем водных растворов NaCl и Na-мыла. Результаты измерения занесите в табл. 10.
Таблица 10
| Исследуемый раствор | Среднее число капель, n | σ, Эрг/см2 | ПАВ или ПИАВ | Положит. или отри-цательн. адсорбция |
| Вода | 72,75 | |||
| Раствор NaCl | ||||
| Раствор Na-мыла |
Величины поверхностного натяжения рассчитайте по формуле:
где: 
– 72,75 Эрг/см2;
– число капель воды;
nх – число капель исследуемой жидкости;
ρх – плотность исследуемой жидкости, г/см3;
– плотность воды, г/см3.
ВЫВОДЫ:
1. На основании полученных результатов в таблице укажите поверхностно-активные и поверхностно-инактивные вещества. Поясните их свойства.
2. В результате какого явления происходит изменение σ при добавлении исследуемых веществ?
3. Изобразите схемы и изотермы адсорбции.
ОПЫТ 2. Определение солей желчных кислот в моче в двух пробах методом сталагмометрии
Поверхностное натяжение мочи в норме 57-68 Эрг/см2.
Таблица 11
| Исследуемая жидкость | Среднее число капель, n | σ, Эрг/см2 | Наличие желчи |
| Вода | 72,75 | ||
| Моча № 1 | |||
| Моча № 2 |
ВЫВОДЫ:
1. Поясните, почему σ мочи отличается от σ воды?
2. Укажите роль солей желчных кислот в моче (ПАВ или ПИАВ).
3. Определите содержание солей желчных кислот (нормальное, выше нормы, ниже нормы).
ОПЫТ 3. Зависимость величины адсорбции от природы сорбента
Выполнение: в пробирку налейте смесь (1:1) водных растворов метиленовой сини и эозина (флуоресцина) и добавьте немного измельченного мела. Содержимое пробирки взболтайте и фильтруйте через предварительно смоченный фильтр на воронке. Сравните цвет полученного фильтрата с цветом исходной смеси красителей.
ПРИМЕЧАНИЕ: формула метиленовой сини – С16Н18N3+Cl-, флуоресцина – С20Н12О5, эозина – С20Н8О5Br4.
ВЫВОДЫ:
1. Учитывая взаимную полярность сорбента и красителей, поясните, почему сорбируется только метиленовая синь.
2. Укажите вид адсорбции красителя на меле.
3. Составьте схему адсорбции.
ОПЫТ 4. Зависимость величины адсорбции от природы растворителя
Выполнение: в одну пробирку налейте 5 мл водного раствора метиленовой сини, а в другую – столько же спиртового раствора этого красителя. В каждую пробирку добавьте равные порции активированного угля. Содержимое пробирок взболтайте и быстро фильтруйте. Сравните окраски фильтратов. Аналогично проведите опыт по адсорбции на меле.
ВЫВОДЫ:
1. Поясните, почему краситель лучше адсорбируется из водного раствора, учитывая полярность сорбента и растворителей (правило Ребиндера).
2. Сравните величину адсорбции красителя на угле и меле.
3. Составьте схемы адсорбции.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Какое поверхностное натяжение имеют водные растворы NaCl, Na2SO4, этилового спирта, стирального порошка «Лотос» по отношению к воде? К какому типу веществ они относятся (ПАВ или ПИАВ)?
2. Исследуйте влияние природы сорбента и сорбтива на процесс адсорбции на примере: водный раствор метиленовой сини С16Н18N3+Cl-, водный раствор FeCl3, адсорбент – уголь. Сделайте выводы о влиянии природы растворителя на процесс адсорбции.
3. Исследуйте процесс адсорбции красителя метил-виолет на угле и на меле из водного и спиртового растворов. Сделайте выводы о влиянии природы растворителя на процесс адсорбции. Сравните полноту адсорбции на угле и на меле.
ОБРАЗЕЦ ОТВЕТА НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
ВОПРОС: Какое из веществ будет наиболее полно адсорбироваться на поверхности угля из водного раствора: метил-виолет С16Н18N3+Cl- или малахитовый зеленый С23Н25N2+Cl-?
ОТВЕТ: Красители имеют дифильную природу, уголь – неполярный адсорбент, поэтому на нем будут адсорбироваться малополярные (дифильные) вещества. Вода – полярный растворитель и не имеет сродства к сорбенту, поэтому конкуренции растворителя и сорбтива не произойдет.
СХЕМА АДСОРБЦИИ
Из двух красителей наиболее полно будет адсорбироваться метил-виолет, т.к., согласно правилу Дюкло-Траубе, поверхностная активность органических веществ одного гомологического ряда возрастает в 2-3 раза с ростом углеродной цепи на группу –СН2–.
ЛИТЕРАТУРА:
1. С. 423-446; 3. С. 153-167; 5. С. 101-107; 6. С. 681-702.
Работа 10. хроматография
Хроматографические методы находят широкое применение в клинической практике. Хроматографию на бумаге и тонкослойную хроматографию используют для определения аминокислот, углеводов, нуклеотидов, кетокислот и гормонов и др. в биологических жидкостях (сыворотка крови, моча, слюна, пот) или в экстракте из тканей в норме и при различных патологических состояниях. Методом хроматографии на бумаге установлены состав и содержание некоторых веществ при заболеваниях с нарушением азотистого обмена, например, при болезнях печени, почек, недостаточности витаминов, психических заболеваниях, вызванных токсическим действием отдельных аминокислот.
Аминоизомасляная кислота впервые была открыта в моче при помощи бумажной хроматографии. Эта аминокислота встречается в больших количествах у отдельных индивидуумов (семейный признак), она найдена примерно у 5-10 % населения.
Аминоацидурия хроматографически определяется при почечной коме и некрозах печени, злокачественных новообразованиях, нефритах, ожогах, голодании. Обнаружение на хроматограммах в моче детей аргининянтарной кислоты (АЯК) впервые позволило описать и выяснить патогенез наследственного психического заболевания детей, названного аргининянтарной ацидурией. Высокое содержание АЯК в цереброспинальной жидкости вызывает отравление центральной нервной системы. Тонкослойную хроматографию на оксиде алюминия и силикогеле используют для качественного и количественного определения гормонов коры надпочечника (17-кетостероидов) и половых гормонов (андростерона и эстрогенов) в плазме, крови и моче. Этот метод применяют для ранней диагностики беременности и гормональных заболеваний.
Сочетание электрофореза и бумажной хроматографии впервые позволило установить различие в аминокислотном составе нормального гемоглобина человека и гемоглобина больных серповидноклеточной анемией, положив начало изучению болезненных процессов, совершающихся на молекулярном уровне.
Хроматография оказалась незаменимой для изучения патогенеза болезней, протекающих с нарушением различных других сторон обмена веществ, что открыло новые диагностические возможности и указало пути рациональной терапии некоторых заболеваний. Широкое применение находит хроматография в судебно-медицинской экспертизе.
ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ:
1. Освоить экспериментальные методы разделения красителей с помощью метода бумажной хроматографии.
2. Освоить экспериментальный метод разделения ионов методом колоночной хроматографии.
3. Освоить экспериментальный метод разделения компонентов мочи на анионите.
4. Научиться оценивать разделение компонентов с помощью расчета отношения скоростей их перемещения к скорости перемещения фронта растворителя (величина Rf).
5. Научиться идентифицировать вещество на основании сопоставления скоростей и перемещения его и «свидетеля» по слою сорбента.
6. Научиться качественно оценивать разделение компонентов, близких по химической природе.
ЗАДАНИЕ:
Выполните четыре опыта, дайте оценку использованных методов по механизму и технике выполнения, объясните положение окрашенных зон в бумажной и колоночной хроматографии, рассчитайте Rf у компонентов смеси и у «свидетелей». Напишите схему ионного обмена при поглощении и элюировании, подтвердите выделение ионов ОН- в растворе при поглощении и С1- в элюате, оформите отчет.
