5. Рівновага Донана. Клітинні мембрани пропускають невеликі іони, але затримують

великі молекули білків. Однак білки, що знаходяться в середині клітини, легко взаємодіють з

невеликими іонами, а останні легко проходять через мембрани.

Білок–Na ↔ білок-

+ Na+

Білок–Сl ↔ білок+

+ Cl-

Тому між вмістом невеликих катіонів та аніонів в середині клітини та в міжклітинній рідині

встановлюється рухлива рівновага, але таким чином, що в середині клітини концентрація

іонів завжди буде вищою, ніж в міжклітинній рідині, за рахунок тих іонів які зв`язуються з

білковими молекулами. В результаті цього в клітині осмотичний тиск дещо вищий, що і

створює певний її тургор. Ця мембранна рівновага описується рівнянням Донана:

С2

зовні

Х = ------------------------

Склітині + 2 · Сзовні

Х - це кількість іонів яка перейде в клітину

Сзовні

– концентрація іонів зовні клітини

Склітини – концентрація іонів в середині клітини 6. Поверхнева активність є важливою адсорбційною характеристикою речовини, яка

визначає її властивість та області застосування.

Якщо із збільшенням концентрації речовини поверхневий натяг на межі поділу фаз

знижується, то така речовина називається поверхнево-активною. Речовини, які збільшують

поверхневий натяг на межі поділу фаз із збільшенням концентрації, називаються поверхнево-

інактивними.

Далі основні закономірності адсорбційних явищ викладені окремо для різних меж поділу

фаз. Таке розділення в деякій мірі умовне і дається для зручності, тому що більшість положень

виявляються загальними для будь-якої міжфазної межі. правило: в будь-якому гомологічному ряду

при малих концентраціях подовження вуглеводневого ланцюга

на групу СН3 приводить до збільшення поверхневої активності в

3,0—3,5 рази. Як видно з рис., на якому зображені криві σ = f(с)

для ряду водних розчинів насичених жирних кислот, їх можна

практично повністю сумістити, якщо змінити масштаб осі концентрацій при переході від одного

члена гомологічного ряду до другого приблизно в 3,2 рази. Адсорбцію можна розрахувати за допомогою

термодинамічного рівняння Гіббса Γ =−

c

RT

⋅dσ

dc Але, як уже зазначалося, немає надійних

експериментальних методів вимірювання питомої поверхневої енергії σ на межі тверде тіло—

рідина, отже, аналіз має тільки якісний характер. Із рівняння Гіббса випливає, що чим більша

здатність речовини знижувати σ на досліджуваній межі поділу фаз, тобто, чим більша її

поверхнева активність, тим краще вона повинна адсорбуватися. Згідно з Ленгмюром і Гаркінсом, полярні групи молекул ПАР розміщені на поверхні води, а

вуглеводневі радикали повернені в бік повітря. В ненасиченому шарі, який містить незначну

кількість ПАР, вони лежать або нахилені до поверхні рідини. Повна орієнтація досягається, коли

всі місця на поверхні займаються гідрофільними групами і на поверхні утворюється насичений

мономолекулярний шар

Біологічні мембрани - це високоорганізовані структури товщиною 6-10 нм, що складаються в основному з білків та ліпідів, і оточують клітину або субклітинні структури.

Головні структурні компоненти мембран - ліпіди (П40\%) та білки (П50\%). Окрім того, у них наявні вуглеводи (2-10\%), зв'язана вода (близько 30\% усієї маси) та в деяких мембранах - сліди РНК (до 0,1\%). Відносні кількості ліпідів і білків значно варіюють: наприклад, у мієліновій мембрані ліпіди складають 75\% і 25\% - білки, а у внутрішній мембрані мітохондрій на частку ліпідів припадає 25\% і 75\% складають білки.

7.

Ленгмюр узагальнив накопичені експериментальні факти і сформулював основні

положення своєї теорії:

1. Адсорбція є локалізованою на адсорбційних центрах, кожен з яких взаємодіє тільки з

однією молекулою адсорбтиву, в результаті чого утворюється мономолекулярний шар.

2. Адсорбційні центри є енергетичне еквівалентними.

3. Адсорбовані молекули не взаємодіють одна з одною.

4. Адсорбція є оборотним процесом.

Крім того, Ленгмюр вважав, що адсорбція відбувається за рахунок адсорбційних сил, які

носять характер ван-дер-ваальсових сил.

Виходячи з наведених вище положень, Ленгмюр вивів загальне рівняння ізотерми

локалізованої адсорбції, яке можна використовувати для описання не тільки адсорбції газів, але

й розчинених речовин на різних межах поділу. Кількісно процес фізичної мономолекулярної адсорбції у випадку, коли міжмолекулярним взаємодією адсорбата можна знехтувати, описується рівнянням Ленгмюра:

 ,

де θ - Частка площі поверхні адсорбенту, зайнята адсорбатом, α - Адсорбційний коефіцієнт Ленгмюра, а P - концентрація адсорбтіва.

Оскільки [S - P] = θ і, відповідно, [S ^*] = 1 - θ , Рівняння адсорбційного рівноваги може бути записано так:

Рівняння Ленгмюра є однією з форм рівняння ізотерми адсорбції. Під рівнянням ізотерми адсорбції (частіше застосовують скорочений термін - ізотерма адсорбції) розуміють залежність рівноважної величини адсорбції від концентрації адсорбтіва a = f (С) при постійній температурі (T = const). Концентрація адсорбтіва для випадку адсорбції з рідини виражається, як правило, в мольних яких масових частках. Часто, особливо у випадку адсорбції з розчинів, користуються відносною величиною: С / С _s, де С - концентрація, С _s - гранична концентрація (концентрація насичення) адсорбтіва при даній температурі. У разі адсорбції з газової фази концентрація може бути виражена в одиницях абсолютного тиску, або, що особливо типово для адсорбції парів, у відносних одиницях: P / P _s,де P - тиск пари, P _s - тиск насичених парів цієї речовини. Саму величину адсорбції можна виразити також в одиницях концентрації (відношення числа молекул адсорбату до загальної кількості молекул на межі розділу фаз). Для адсорбції на твердих адсорбентах, особливо при розгляді практичних завдань, використовують відношення маси або кількості поглиненої речовини до маси адсорбенту, наприклад мг / г або ммоль / м.