14.0. Поверхностные явления in vitro
Короткодействующие ван-дер-ваальсовы силы (разд. 8.0) обеспечивают взаимное притяжение всех молекул, находящихся в контакте друг с другом. Наличие этих сил в жидкостях становится особенно очевидным у поверхности.
В объеме жидкости они действуют во всех направлениях с одинаковой интенсивностью, тогда как на границе раздела воздух — вода молекулы испытывают лишь ничтожное воздействие газовой фазы и, следовательно, притяжение их жидкостью (водой) почти не имеет противодействия. В результате расположенные на поверхности молекулы втягиваются внутрь жидкой фазы и поверхность приобретает конфигурацию с минимальной возможной площадью — именно этим и объясняется сферическая форма капель жидкости и пузырьков газа (рис. 14.1). Между молекулами растворителя, находящимися в поверхностном слое и внутри основного объема раствора, происходит постоянный обмен молекулами растворителя.Рис. 14.1. Схема, иллюстрирующая притяжение, испытываемое молекулами иа границе раздела воздух — вода, и ориентацию молекул амфифильного вещества на поверхности раздела масло — вода.
Граница раздела жидкость — жидкость (т. е. поверхность между двумя несмешивающимися жидкостями) по свойствам подобна границе раздела воздух — вода, за тем лишь существенным исключением, что разница в силах притяжения каждой из жидкостей, действующих на молекулы в поверхностном слое, в этом случае значительно меньше. Во многих случаях поверхностное натяжение у границы раздела жидкость — жидкость почти не отличается от разности величин поверхностного натяжения каждой из жидкостей на ее границе с воздухом.
Амфифильные вещества стремятся сконцентрироваться на границах раздела. Молекулы этих веществ обычно состоят из длинных углеводородных цепей, связанных с короткой полярной «головкой».
В большинстве случаев полярность «головки» обусловлена наличием атомов азота или кислорода, неподеленные пары электронов которых образуют водородные связи с молекулами воды. С другой стороны, для попадания в воду углеводородная цепь должна разорвать водородные связи между молекулами воды, которые энергетически препятствуют этому разрыву. Поэтому амфифильные вещества, используя минимум энергии, располагаются на границе раздела масло — вода таким образом, что гидрофильная «головка» находится в воде, а липофильные углеводородные цепи размещаются в масле, взаимодействуя с подобными себе цепями растворителя (см. рис. 14.1,6). Накопление амфифильного вещества на границе раздела прекращается сразу же после того, как на ней образуется мономолекулярний слой этого вещества. Однако такой монослой всегда будет местом постоянного турбулентного обмена с другими молекулами амфифильного вещества, стремящимися занять место в пограничном слое; последний имеет пониженное поверхностное натяжение и легко деформируется. На границе разделамогут накапливаться как растворимые, так и нерастворимые вещества.
Упорядоченное, ориентированное расположение молекул в поверхностном слое и повышенная концентрация вещества в нем обусловливают отличие химической реакционной способности молекул в поверхностном слое от таковых, находящихся внутри фаз по обе стороны от него. Например, в поверхностном слое молекулы транс-изомера ненасыщенной алифатической кислоты могут быть настолько сближены, что двойные связи становятся недоступны для перманганат-иона из прилежащего водного слоя. Поэтому в этих условиях окисляться будет только цис-изомер, тогда как внутри фазы оба изомера окисляются с одинаковой скоростью [Pideal, 1945].
Мицеллы. Разбавленные водные растворы поверхностно-активных веществ имеют обычные физические свойства. Однако при определенной высокой концентрации (характерной для каждого вещества) наступает резкое изменение поверхностного натяжения, осмотического давления и электропроводности, обусловленное появлением новой диспергированной фазы, образованной агрегатами, называемыми мицеллами. Обычно они имеют почти сферическую форму, так как вследствие взаимодействия с окружающей их водой гидрофильные группы вещества располагаются на поверхности сферы, а липофильные углеводородные цепи — внутри нее. Минимальная концентрация вещества, при которой возможно образование мицелл, называется критической мицеллярной концентрацией.
Более подробно о коллоидах и мицеллах см. Fisher, Oaken- full (1977) и Tanfo'rd (1980).
14.1.
Еще по теме 14.0. Поверхностные явления in vitro:
- Поверхностные явления и действие лекарств, диуретики, сердечные гликозиды
- Патология поверхностной чувствительности.
- 1.8. Старение клеток in vitro
- Поверхностные черты
- Технологическая схема поверхностного культивирования
- Свойства опухолевых клеток in vitro
- Поверхностная чувствительность.
- 108. Кератит поверхностный катаральный
- 1.6 Чувствительность микромицетов – возбудителей онихомикоза in vitro
- Поверхностная пальпация
- Поверхностное культивирование микроорганизмов
- 6.Поверхностная папиллома
- Поверхностная форма
- 1.3.1. Поверхностные инородные тела конъюнктивы и роговицы
- ГЛАВА 5 Взаимодействие штаммов C. neoformans разной вирулентности с перитонеальными макрофагами in vitro