Саланың көптүрлілігі

Беттік құбылыстардың
физика-химиясы.
Хроматография

БЕТТІК ЭНЕРГИЯ.
БЕТТІК КЕРІЛУ

Беттік керілу дегеніміз ауданның беттік
бірлігіне қатысты беттік энергия

Gs
 
S
 Дж Н  м Н 


2
 м 2

м
м

Беттік керілу –сұйықтықтардың
маңызды сипаттамасы; ол тәуелді
түрде өзгереді
Температураға (температура артуымен
беттік керілу төмендейді)
орта полярлығына
еріген заттың табиғаты мен
концентрациясына (БАЗ, БИЗ, БАЕЗ)

Беттік активтілік – (g) – бұл еріген
заттардың еріткіштің беттік керілуін
өзгерте алатын қабілетін сипаттайтын
шама (Дж∙м/моль, Н. м2/моль)


g
C

Дифильді молекулалар – бұл полярсыз
гидрофобты көмірсутекті бөлік пен
полярлы гидрофильді топтан тұратын
молекулалар.

Беттік-активті заттар (БАЗ) - бұл
ерігенде еріткіштің беттік керілу
шамасын азайтатын заттар (мысалы,
спирттер, алифатты қышқылдар,
күрделі эфирлер, ақуыздар және т.б.)

 ер-ді < o;
Δ < 0;
g > 0;
Г  0.

БАЗ молекулалары дифильді және
ассиметриялы
олар полярсыз гидрофобты радикал
мен полярлы гидрофильді топтан
тұрады

БАЗ ҚҰРЫЛЫСЫ

А – гептан қышқылының құрылысы
Б – гептан спиртінің құрылысы;
В – Жалпы БАЗ моделі

БИОЛОГИЯЛЫҚ МЕМБРАНАНЫҢ ҚҰРЫЛЫМДЫҚ
МОДЕЛІ:

1 – липидті биқабат; 2 – поверхностные белки;
3 – интегральді акуыз; 4 – ион каналы

Беттік-инактивті заттар (БАЕЗ) - бұл
ерігенде фазалардың бөліну бетінде еріткіштің
беттік керілу шамасын кішігірім
жоғарылататын заттар (мысалы,
бейорганикалық қышқылдар, негіздер, тұздар,
глицерин, - амин қышқылдары және т.б.)

ер-ді > o;
Δ > 0;
g < 0;
Г  0.

Беттік-активті емес заттар (БАЕЗ) - бұл
ерігенде фазалардың бөліну бетінде еріткіштің
беттік керілу шамасын өзгерпейтін заттар
(мысалы, қант, глюкоза және т.б.)
ер-ді = o;
Δ = 0;
g  0;
Г=0.

Заттар

Қосылыс класы

Беттік активті
заттар(БАЗ)

Спирттер; карбон
қышқылы, күрделі
эфирлер, аминдар

Беттік инактивті
заттар
(БИЗ)

Бейорганикалық қышқылдар,
тұздар, аминосірке қышқылы
(глицин)

Беттік активті
емес заттар
(БАЕЗ)

Сахароза

ЕРІТІНДІНІҢ КОНЦЕНТРАЦИЯДАН БЕТТІК

Беттік
керілу изотермасы
КЕРІЛУДІҢ
ТӘУЕЛДІЛІГІ

1 – белсенді-беттік;
2 – инактивті- беттік;
3 – беттік керілудің көлеміне әсер етпейтін заттар.

Дюкло-Траубе ережесі
Қандай-да бір гомологтық қатар үшін көмірсутек
тізбегін бір метилен -СН2- тобына ұзартқан
сайын заттардың беттік активтілігі орташа 33,5 есе артады (бөлме температурасында
сұйытылған ерітінділер үшін).

Гомологтік қатардың беттік
керілу изотермасы

σ

Сn
Сn+1
Сn+2

C БАЗ

Абсорбция - бұл
заттың сорбенттің
бүкіл көлемінде
өздігінен
диффузиясымен
сабақтасып жүретін
сорбция процесі.

Адсорбция - бұл еріген
зат
концентрациясының
фазалардың бөліну
бетінде өздігінен өзгере
жүретін сорбция
процесі.

Фазааралық беттік қабаттардың сипаты
бойынша бөліну беттері аралығында
жүретін адсорбция бөлінеді:
А) сұйық / газ аралығындағы адсорбция
Б) сұйықтық/сұйықтық аралығындағы
адсорбция,

В) қатты дене/сұйықтық аралығындағы
адсорбция
Г) қатты дене / газ аралығындағы
адсорбция

Жылжымалы бөліну беттері
аралығындағы адсорбция
(сұйықтық –газ; сұйықтық-сұйықтық)

БАЗ адсорбциясының
ерітіндідегі концентрациясына
тәуелділігі Гиббс теңдеуімен
сипатталады

ГИББС ТЕҢДЕУІ

 C
Г 

C RT
Г – адсорбция, моль/м2;
С – еріген заттың тепе-теңдік концентрациясы,
моль/дм3;
R – газ тұрақтысы,
8,314 Дж/моль∙К;
Т – температура, К;
 - беттік керілудің өзгерісі, 2-1, Дж/м2
C – концентрация өзгерісі, С2 – С1, моль/дм3.

 C
Г 

 C RT
1.
2.


 0,
C

Г 0


 0, Г  0
C

Жылжымайтын бөліну беттері
аралығындағы адсорбция
(қатты дене–газ; қатты дене-сұйықтық)

Бұл кездегі адсорбция адсорбент пен
адсорбат арасындағы әсер ететін
күштің табиғатына байланысты
физикалық және химиялық адсорбция
болып бөлінеді.

Физикалық адсорбция
негізінен ван-дер-ваальс күштерінен
туындайды;
адсорбция бірінші кезекте шамасы
максимальды локальды болатын Гиббстің
бос энергиясы бар адсорбциялық
орталықтарда жүреді;
қайтымды;
спецификалық емес;
температураны артқан сайын әлсірейді;
жылу бөле жүреді (Н0).

Химиялық адсорбция (хемосорбция) адсорбент
пен адсорбтив арасында химиялық
әрекеттесуден туындайды;

химиялық қосылыс жеке фазаны
түзбейді және оны таза күйінде алуға
болмайды;
көбінесе қайтымсыз болады;
таңдамалылығы (спецификалық);
температураны артқан сайын күшейе
түседі;
жылу сіңіре жүреді (Н0).

ЛЭНГМЮРДЫҢ АДСОРБЦИЯ ТЕҢДЕУІ

C
Р
Г  Г 
; Г  Г 
К С
РК
Г – адсорбция, моль/м2;
Г∞ – адсорбция шегі, моль/м2;
С – заттың тепе- теңдік концентрация,
моль/дм3;
Р – заттың тепе-теңдік қысымы, КПа
К – адсорбцияның тепе-теңдік тұрақтысы

Ленгмюр теңдеуіне талдау
C
Р
Г  Г 
; Г  Г 
К С
РК

С
К  C , Г  Г  
К

C  K , Г  Г 
1
C  K, Г 
Г
2

Лэнгмюр теңдеуіне сипаттама:
қозғалмалы және қозғалмайтын
фазалар аралықтарында
қолданылады;
адсорбтивтің концентарциясының
үлкен және кіші мәндерінде
қолданылымды

ЛЭНГМЮРДІҢ АДСОРБЦИЯ ИЗОТЕРМАСЫ

½Г∞

ФРЕЙНДЛИХ ТЕҢДЕУІ

Г  K C

1

n

К, 1/n – эмпирикалық тұрақтылар, эксперименттік
жолмен анықталған;
С – заттың тепе-теңдің концентрациясы моль/дм3;

ФРЕЙНДЛИХ ТЕҢДЕУІНДЕ
КОНСТАНТАЛАРДЫ ГРАФИК АРҚЫЛЫ ТАБУ

lg Г  lg K  1 / n lg C

ФРЕЙНДЛИХ ТЕҢДЕУІНЕ СИПАТТАМА
мәндері эксперименттік жолмен
анықталған
тек қана қатты заттар үшін
қолданылады;
тек концентрацияның орта мәнінде ғана
қолданылымды

ГАЗДАРДЫҢ ҚАТТЫ БЕТТІК ҚАБАТТАРДА
АДСОРБЦИЯСЫ

«Қатты дене – газ» жылжымайтын бөліну
бетіндегі адсорбцияға әсер ететін
факторлар:
1) адсорбат табиғаты: полярлы адсорбенттер
Al2O3 ∙ xH2O; силикагель SiO2 ∙ xH2O; крахмал;
целлюлоза
Полярсыз адсорбенттер: активтендірілген
көмір; графитталған күйе
2) беттік қабаттың ауданы (адсорбент
неғұрлым ұсақ кеуекті болса, соғұрлым
тиімді)

ГАЗДАРДЫҢ ҚАТТЫ БЕТТІК ҚАБАТТАРДА
АДСОРБЦИЯСЫ

«Қатты дене – газ» жылжымайтын бөліну
бетіндегі адсорбцияға әсер ететін
факторлар:
3) ұқсастығы: полярлы заттар полярлы
адсорбенттерде жеңіл адсорбцияланады
4) температура: температураның артуымен
газдардың адсорбциясы төмендейді

ГАЗДАРДЫҢ ҚАТТЫ БЕТТІК ҚАБАТТАРДА
АДСОРБЦИЯСЫ

«Қатты дене – газ» жылжымайтын бөліну
бетіндегі адсорбцияға әсер ететін
факторлар:
1) адсорбат табиғаты: полярлы адсорбенттер
Al2O3 ∙ xH2O; силикагель SiO2 ∙ xH2O; крахмал;
целлюлоза
Полярсыз адсорбенттер: активтендірілген
көмір; графитталған күйе
2) беттік қабаттың ауданы (адсорбент
неғұрлым ұсақ кеуекті болса, соғұрлым
тиімді)

ИОНДАРДЫ ЕРІТІНДІДЕН АДСОРБЦИЯЛАУ

Адсорбенттің табиғатына орай
иондық адсорбция
және
ионалмасу адсорбциясы
болып жіктеледі

ИОНДЫ АДСОРБЦИЯ - БҰЛ ЕРІТІНДІДЕ ТОЛЫҒЫНАН
ИОНДАНҒАН КҮЙДЕ БОЛАТЫН КҮШТІ ЭЛЕКТРОЛИТТЕРДІҢ
ЕРІТІНДІЛЕРІНЕН АДСОРБЕНТ БЕТІНДЕ ИОНДАР ТҮРІНДЕ
АДСОРБЦИЯЛАНАТЫН АДСОРБЦИЯ ПРОЦЕСІ.

Ион алмасу адсорбциясы – бұл
ерітінді мен адсорбент арасында өзара
бірдей зарядталған иондармен алмасу
жүретін адсорбция процесі.
Панет-Фаянс ережесі: берілген адсорбент
бетінде оның құрамына кіретін және
кристалды торды жетілдіре алатын иондар
алдымен адсорбцияланады.

Катиониттер – бұл ерітіндімен катиондар
бойынша алмасатын иониттер (R-M+).
Аниониттер - бұл ерітіндімен аниондар бойынша
алмасатын иониттер (R+A-).
Амфолиттер – бұл бір мезгілде катионды және
анионды алмасатын топтары бар иониттер