Методы светорассеяния в анализе дисперсных биологических сред - Лопатин В.Н.
ISBN 5-9221-0547-7
Скачать (прямая ссылка):
К тому же вблизи поверхности глинистых или органо-минеральных частиц происходит изменение в структуре и свойствах воды, появляется ламинарный пограничный слой. На поверхности действует поверхностная сила натяжения, характеризующаяся удельной свободной поверхностной энергией, имеется электрический заряд (дзета-потенциал), придающий устойчивость адсорбированным слоям, органическое адсорбированное вещество, играющее роль защитной плёнки и так далее. Известно, что поверхности глинистых минералов и силиката являются эффективными агентами полимеризации для органических мономеров, и, кроме того, катализаторами [12]. Всё это является концентрированным проявлением общих черт границ раздела — контакта: формирование особой структуры пограничных слоёв, резко отличающейся от обеих граничных сред; сгущение в них всех свойств и появление качественно новых свойств; упорядочивание трансформации энергии и вещества вплоть до возможности противостоять энтропийным тен-
денциям к рассеянию и хаосу и до способности к необычным, иногда, казалось бы, невозможным по законам химии и физики направлениям превращения энергии вещества; возникновение элементов самоорганизации и самопостроения всё более сложных систем. Трудно назвать это явление иными словами, чем обмен веществ, а совокупность частиц — сообществом. При этом решающее значение для функционирования систем имеет скорость (кинетика) трансформации адсорбированных веществ или кинетика гетерогенной трансформации [2].
Таким образом, представляет фундаментальный интерес изучение роли в трансформации веществ так называемых иммобилизованных биохимических и биологических систем — ферментов и бактерий, адсорбированных и закрепившихся на органо-минеральном детрите. Взвешенным частицам отведена большая роль в плодородии океанской нивы. Но накопленные к настоящему времени немногочисленные, разрозненные и часто противоречивые сведения не позволяют составить адекватное представление об участии физических дисперсий в биотическом круговороте.
Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Адсорбция органических веществ
Адсорбция — преимущественное концентрирование растворённого в жидкости вещества или молекул газа на поверхности жидкости или твёрдого тела, а также растворённого в жидкости вещества на границе её раздела с газовой фазой [13].
Явление адсорбции связано с тем, что силы межмолекулярного взаимодействия на границе раздела фаз не скомпенсированы, следовательно, пограничный слой обладает избытком энергии — свободной поверхностной энергией. В результате притяжения поверхностью раздела фаз находящихся вблизи неё молекул адсорбата свободная поверхностная энергия уменьшается, т. е. процессы адсорбции энергетически выгодны [14].
Адсорбция представляет собой процесс самопроизвольного перераспределения компонентов системы между поверхностным слоем и объёмной фазой. Из сказанного следует, что адсорбция может наблюдаться в многокомпонентных системах и что при перераспределении компонентов в поверхностный слой предпочительней переходит тот компонент, который сильнее уменьшает межфазное (поверхностное) натяжение. В однокомпонентной системе при формировании поверхностного слоя происходит изменение его структуры (сгущение, уплотнение), которое часто называют автоадсорбцией.
В общем случае адсорбция может происходить не только благодаря стремлению поверхностной энергии к уменьшению. Она может быть результатом химического взаимодействия компонента с поверхностью вещества, и тогда поверхностная энергия может возрастать на фоне уменьшения энергии всей системы.
Несмотря на то, что адсорбция происходит на границе раздела фаз, принято более плотную фазу (вещество, на поверхности которого происходит адсорбция) называть адсорбентом. Адсорбент может быть
твёрдым или жидким. Вещество, которое перераспределяется и поэтому обычно находится в газообразной или жидкой фазе, называется адсорбатом. Обратный процесс перехода вещества из поверхностного слоя в объёмную фазу называется десорбцией.
В зависимости от агрегатного состояния смежных фаз, которое придаёт определённую специфику явлению адсорбции, различают адсорбцию газов на твёрдых адсорбентах, адсорбцию растворённых веществ на границах твёрдое тело — жидкость и жидкость — жидкость, а также адсорбцию на границе жидкий раствор — газ [15].
1.1.1. Типы адсорбции. Адсорбционные взаимодействия. Процессы адсорбции классифицируют в соответствии с типом взаимодействия адсорбата и адсорбента. Физико-химическая классификация основывается на том положении, что перераспределение компонентов между объёмной фазой и поверхностным слоем может произойти под действием физических сил или в результате химической реакции между адсорбентом и адсорбатом. Химическую реакцию в этом случае можно представить либо как химическое присоединение атомов (молекул), либо как ионообменное взаимодействие [15].
Таким образом, согласно физико-химической классификации различают физическую (молекулярную) адсорбцию, хемосорбцию (химическое присоединение атома, молекулы) и ионный обмен.
