Az adszorpció néhány alkalmazása. Kromatográfia: az analitika anyag rövid összefoglalása

Hasonló dokumentumok
A kromatográfia típusai

A kettős réteg speciális alakulása

Az elektromos kettős réteg és speciális alakulásai. Bányai István DE Fizikai Kémiai Tanszék

Elektrokinetikus jelenségek Kolloid stabilitás

Kolloidok stabilizálása. Bányai István 2016/1.

Az elektromos kettősréteg. Az elektromos potenciálkülönbség eredete, értéke és az azt befolyásoló tényezők. Kolloidok stabilitása.

Kolloidstabilitás. Berka Márta. 7. előadás 1

Adszorpció folyadék-szilárd határfelületen /II Bányai István

Kolloidstabilitás. Berka Márta 2010/2011/II

Kolloidkémia 8. Előadás Kolloidstabilitás. Szőri Milán: Kolloidkémia

Kolloidkémia 5. Előadás Kolloidstabilitás. Szőri Milán: Kolloidkémia

Adszorpció erős elektrolitok vizes oldataiból

Sztérikus stabilizálás. Bányai István 2014/2.

Sztérikus stabilizálás. Bányai István /2.

Szilárd-folyadék határfelület Erős elektrolit adszorpció. Berka Márta és Bányai István 2010/2011/II

Kolloidok stabilizálása. Bányai István 2015/1.

Határfelületi elektromos tulajdonságok ( tétel) Előadás: március 11

Elektrosztatikus és sztérikus stabilizálás. Bányai István és Novák Levente /2. félév

Adszorpció folyadékelegyekből 2. Elektrolit oldat

Kapilláris elektroforézis

Szedimentáció, elektroforézis. Biofizika előadás Talián Csaba Gábor

Kolloid állapotjelzők. Molekuláris kölcsönhatások. Határfelületi jelenségek: fluid határfelületek

A kromatográfia típusai. Az analitika anyag rövid összefoglalása

KAPILLÁRIS ELEKTROFORÉZIS. dolgozat az Elválasztási műveletek a biotechnológiai iparokban c. tárgyhoz

Kolloidstabilitás. Berka Márta 2009/2010/II

Kolloidkémia 1. előadás Első- és másodrendű kémiai kötések és szerepük a kolloid rendszerek kialakulásában. Szőri Milán: Kolloidkémia

3/11/2015 SZEDIMENTÁCIÓ ELEKTROFORÉZIS. Szedimentáció, elektroforézis. Alkalmazások hematológia - vér frakcionálása

HOMOGÉN EGYENSÚLYI ELEKTROKÉMIA: ELEKTROLITOK TERMODINAMIKÁJA

Az atom- olvasni. 1. ábra Az atom felépítése 1. Az atomot felépítő elemi részecskék. Proton, Jele: (p+) Neutron, Jele: (n o )

Biofizika szeminárium

Többkomponensű rendszerek. Diszperz rendszerek. Kolloid rendszerek tulajdonságai. Folytonos közegben eloszlatott részecskék - diszperz rendszerek

Kolloidkémia előadás vizsgakérdések

Kolloid állapotjelzık. Molekuláris kölcsönhatások. Határfelületi jelenségek: fluid határfelületek

Kolloidkémia 5. előadás Határfelületi jelenségek II. Folyadék-folyadék, szilárd-folyadék határfelületek. Szőri Milán: Kolloidkémia

Szakértesítő 1 Interkerám szakmai füzetek A folyósító szerek viselkedése a kerámia anyagokban

Az anyagi rendszer fogalma, csoportosítása

Reológia Mérési technikák

ELEKTROFORÉZIS TECHNIKÁK

Vg = fv. = 2r2 ( ρ ρ 0 )g. v sed. 3 r3 πg = 6πη 0. V = 4 3 r3 π

Kolloidkémia előadás vizsgakérdések

ozmózis osmosis Egy rendszer termodinamikailag stabilis, ha képződése szabadentalpia csökkenéssel jár, állandó nyomáson és hőmérsékleten.

Kapilláris elektroforézis lehetőségei. Szabó Zsófia Országos Gyógyintézeti Központ Immundiagnosztikai Osztály

Az élethez szükséges elemek

Fehérjék elválasztására alkalmazható mikrofludikai rendszerek Bioanalyzer, LabChip rendszerek. A készülékek működési elve, felépítésük, alkalmazásuk.

A kolloidika tárgya, a kolloidok osztályozása rendszerezése. Bányai István

Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítı elıadás I.

3. A kémiai kötés. Kémiai kölcsönhatás

Ciklodextrinek alkalmazási lehetőségei kolloid diszperz rendszerekben

Biofizika szeminárium. Diffúzió, ozmózis

Atomszerkezet. Atommag protonok, neutronok + elektronok. atompályák, alhéjak, héjak, atomtörzs ---- vegyérték elektronok

A kémiai kötés. Kémiai kölcsönhatás

Oldatok - elegyek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

Az átlagok jelentése és haszna

Reakciókinetika és katalízis

Elektromos alapjelenségek

Bevezetés a talajtanba VIII. Talajkolloidok

Diffúzió. Diffúzió. Diffúzió. Különféle anyagi részecskék anyagon belüli helyváltoztatása Az anyag lehet gáznemű, folyékony vagy szilárd


1. Elektromos alapjelenségek

Kémiai kötések. Kémiai kötések kj / mol 0,8 40 kj / mol

BIOFIZIKA I OZMÓZIS Bugyi Beáta (PTE ÁOK Biofizikai Intézet) OZMÓZIS

Nagyhatékonyságú folyadékkromatográfia (HPLC)

ZERVES ALAPANYAGOK ISMERETE, DISZPERZ RENDSZEREK KÉSZÍTÉSE

Szedimentáció, Biofizika szeminárium 2. szemeszter

A borok tisztulása (kolloid tulajdonságok)

A TÖMEGSPEKTROMETRIA ALAPJAI

Oldatok - elegyek. Többkomponensű homogén (egyfázisú) rendszerek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

Elektroforézis technikák

DR. FEKETE JENŐ. 1. ábra: Átviteli módok HPLC, GC ill. CE technikák esetén

Válasz Prof. Dr. Bárány Sándor Ellentétes töltésű polielektrolitok és tenzidek asszociációja című MTA doktori értekezésre adott bírálatára

Elektrodinamika. Maxwell egyenletek: Kontinuitási egyenlet: div n v =0. div E =4 div B =0. rot E = rot B=

AZ ANYAGI HALMAZOK ÉS A MÁSODLAGOS KÖTÉSEK. Rausch Péter kémia-környezettan

Reológia, a koherens rendszerek tulajdonságai

Szikes talajok kémiai tulajdonságai és laboratóriumi vizsgálata. Filep Tibor

Elekroforézis erős elektromos terekben

4.3. Mikrofluidikai csipek analitikai alkalmazásai

TALAJVÉDELEM XI. A szennyezőanyagok terjedését, talaj/talajvízbeli viselkedését befolyásoló paraméterek

Molekulák mozgásban a kémiai kinetika a környezetben

Szedimentáció, elektroforézis

A kolloidika alapjai. 4. Fluid határfelületek

Kötések kialakítása - oktett elmélet

Szilárd gáz határfelület. Berka Márta 2009/2010/II

Egy részecske mozgási energiája: v 2 3 = k T, ahol T a gáz hőmérséklete Kelvinben 2 2 (k = 1, J/K Boltzmann-állandó) Tehát a gáz hőmérséklete

Elektronegativitás. Elektronegativitás

OZMÓZIS. BIOFIZIKA I Október 25. Bugyi Beáta PTE ÁOK Biofizikai Intézet

Elektromosság, áram, feszültség

Általános kémia képletgyűjtemény. Atomszerkezet Tömegszám (A) A = Z + N Rendszám (Z) Neutronok száma (N) Mólok száma (n)

5. Az adszorpciós folyamat mennyiségi leírása a Langmuir-izoterma segítségével

I. Atomszerkezeti ismeretek (9. Mozaik Tankönyv: oldal) 1. Részletezze az atom felépítését!

Atomszerkezet. Atommag protonok, neutronok + elektronok. atompályák, alhéjak, héjak, atomtörzs ---- vegyérték elektronok

Fordított fázisú ionpár- kromatográfia ( Reversed Phase Ion-Pair Chromatography, RP-IP-HPLC )

Reológia, a koherens (nem-koherens) rendszerek tulajdonságai

Határfelületi jelenségek. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 3. Általános anyagszerkezeti ismeretek. N m J 2

Altalános Kémia BMEVESAA101 tavasz 2008

Katalízis. Tungler Antal Emeritus professzor 2017

TestLine - Fizika 8. évfolyam elektromosság alapok Minta feladatsor

5. előadás

Doktori értekezés KATIONOS POLIELEKTROLITOK ÉS ANIONOS TENZIDEK KÖZÖTTI KÖLCSÖNHATÁS

Jegyzet. Kémia, BMEVEAAAMM1 Műszaki menedzser hallgatók számára Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár Dr Madarász János, egyetemi docens.

A kémiai és az elektrokémiai potenciál

Átírás:

Az adszorpció néhány alkalmazása Kromatográfia: az analitika anyag rövid összefoglalása

A kromatográfia elve Mi a kromatográfia? Elválasztási módszer. Az elválasztani kívánt két (több) komponenst külön fázisba visszük: elnevezések szerint van egy álló (S, L) és egy mozgó fázis (G,L). A megoszlás a mozgó és az álló fázis között történhet adszorpció, fázisegyensúly (elegyedés, oldékonyság), méret, ioncsere vagy specifikus kölcsönhatások alapján. Adszorpciós kromatográfia Megoszlásos kromatográfia Méretkizárásos kromatográfia Ioncsere kromatográfia Affinitás kromatográfia (biotin) Γ 1 = Γ m bp 1 1 1+ bp + bp b >> 1 2 1 1 2 2 b szelektivitás 2

A kromatográfia típusai Az oldott anyag az álló fázis felületére kerül Az oldott anyag a felületet borító folyadékba kerül A kation kovalensen kötött a felületen az anion ionosan adszorpciós megoszlási ioncsere anioncserélő gyanta Nagymolekulák kívül haladnak A kismolekulák behatolnak a pórusokba méretkizárásos

Affinitás kromatográfia Biotint pegilált felületre kötik. Streptavidin biotin kölcsönhatás a legerősebb (4 dokkolás) nem kovalens kötés (10-15 M) 4

Nem-ekvivalens (vagy ioncsere) adszorpció Az adszorbensben már eleve vannak ionok, az elektrolit valamelyik ionja kötődik az adszorbensen. Az ioncsere egy megfordítható reakció, amelyben valamelyik oldott ion sztöchiometrikusan cserélődik a szilárd szorbens azonos töltésű mozgékony ionjával XR + KA KR + XA RY + KA É RA+ KY Kationcsere, anioncsere, savas kationcserélő, ph-tól függő amfoter felületek stb. a jegyzetből elolvasni.

Zeolit, clays, resins Water softener A water softener reduces the dissolved calcium, magnesium, in hard water. It can be regenerated

Elektrokinetikus jelenségek: kolloid stabilitás Bányai István kolloid.unideb.hu/

Előző előadás Adszorpció folyadék-szilárd felületen Töltött felületek kialakulása elektrolitok adszorpciója elektromos kettősréteg létrejötte Az elektromos kettősréteg modelljei Helmholtz-modell Gouy-Chapman modell (diffúz réteg vastagsága) Stern-modell Felületi potenciál Stern-réteg (Helmholtz síkokkal határolt) Stern-potenciál Zéta (nyírási-)-potenciál (de nem tudjuk mi az!)

Elektrokinetikus vagy zéta potenciál A oldószer (többnyire víz) a felület közelében nem mozdul, rátapad, de bizonyos távolságtól már a folyadék elmozdul a felülethez képest. Azt a síkot, ami a felületet (részecskét) beburkoló tapadó réteget és az elmozduló folyadékréteget elválasztja nyírási felszínnek (surface of shear) vagy nyírási síknak (the slipping plane) nevezzük. Az elektrosztatikus potenciál közeghez viszonyított értéke ebben a nyírási síkban az ún. zéta potenciál vagy elektrokinetikai potenciál. Nyírási sík Ezt tudjuk mérni! (Hogyan?) 1 V a feszültség két pont között. ha egységnyi töltés 1J munkával átvihető!!!

Kolloidok oldataiban: elektromos kettősréteg jön létre minden egyes részecske körül. A részecske körül lévő folyadék két részből áll: a belső (Stern) réteg, ahol az ionok erősen kötöttek és egy külső a, diffúz ahol kevésbé. Ezen a diffúz rétegen belül egy nevezetes határ az un. nyírási sík jön létre, amely elválasztja a tapadó és a felülethez képest elmozduló folyadék réteget, és amelyen belül a részecske egy dinamikai egységként viselkedik. Elektrokinetikus vagy zétapotenciál kolloidokon (kis felület) A nyírási síkon belül a részecske egy dinamikai egységként viselkedik! Előjel Elektrolit hatás

Elektrokinetikai potenciál különböző oldatokban 1 ψ 0 Nyírási sik Vasoxid ph NTP ~6-7 2 1. vasoxid 0,01 M KCl ph 4 2. vasoxid 0.0001 M KCl ph 5 3. vasoxid 0.001 M KCl ph 8.5 + kationos tenzid 3 z + stabilis Stern sik z 1 = z 2 = z 3 Koagulál, ha z < 5 mv - stabilis [Al 3+ ]

Alkalmazás

Alkalmazó

Elektrokinetikus jelenségek Technika Mit mérünk Mi mozog Elektroforézis sebességet részecske Elektroozmózis sebességet folyadék a kapillárisban Mi okozza a mozgást külső elektromos térerő külső elektromos térerő Áramlási potenciál potenciál különbséget folyadék mozog nyomás különbség Ülepedési potenciál potenciál különbséget részecske sűrűség különbség = Dr 1. Elektroforézis: folyadék áll, a részecske mozog 2. Elektroozmózis: töltött felület áll, folyadék mozog 3. Áramlási potenciálok: áramló folyadék generál töltést (fordított elektroozmózis) 4. Ülepedési potenciál: mozgó töltés generál potenciált 5. Elektrolitikus lerakódás/ leválasztás (elektrolízis)

Elektroforetikus mozgékonyság

Elektrokinetikus potenciál meghatározása F F v u el F fric el = QE = = F fv fric QE v Q = u = = f E f ze ze = = 6 πηa kt / D u e = ηc ζεε 0 κa ( )

Az elektrokinetikus potenciál és az ionerősség kapcsolata Elektroforetikus mozgékonyság a zéta potenciállal kifejezve. u e = ηc ζεε ( ) Egy makro ion esetében az ellenion felhő vastagsága befolyásolja a mozgékonyságot, a C konstans fokozatosan változik 1-től 1.5 ig, ahogy a κa változik: 0 κa Ha a κa > > 1 vékony kettős réteg akkor nem befolyásolja az eredő térerőt, a C =1 (Smoluchowski) Ha a κa << 1 vastag kettős réteg" C= 3/2 befolyásolja az eredő térerőt

Elektroforézis gélben

Elektroforézis A DNS protein kölcsönhatás bizonyítása EMSA (electrophoretic mobility shift assay). A nem kötött DNS gyorsabban mozog gélben mint a proteinhez kötött. Gél elektroforézis Polyacrylamide Gel Electrophoresis (PAGE)

Izoelektromos fókuszálás (IEF) Izoelektromos fókuszálás során ph gradienst alkalmaznak. A protein nem mozog tovább, ha az izoelektromos pontjának megfelelő ph-hoz ér. Bármely más ponton töltése van és így elektromos erőtérben mozogni fog http://www.biochem.arizona.edu/classes/bioc462/462a/ NOTES/Protein_Properties/protein_purification.htm

Izoelektromos fókuszálás (IEF) + u e ( electrophoretic mobility (EPM)) elektroforetikus mozgékonyság - A méretkizárást el kell kerülni. A gél maga lehet ph-gradiensre készítve azaz amfolit csoportokat építenek bele. Amfolitok keverékére feszültséget adva stacionáris gradiens létrehozható A proteinek két irányban mozoghatnak a töltéstől függően.

Elektro-ozmotikus áramlás Diffúz réteg nagyítása Elektroozmózis kapillárisban. A körök jelzik a molekulákat és az ionokat. A nyilak jelzik az áramlási sebességeket. Az erőtér hatására áramló ionok hozzák mozgásba a folyadékot. Diffúz réteg

Kapilláris elektroforézis 1 (készülék elve)

Kapilláris elektroforézis 2. http://www.chemsoc.org/exemplarchem/entries/2003/leeds_chromatography/chromatography/eof.htm Áramlási profil

Mozgás a kapillárisban Neutral Elektroforetikus mozgékonyság: felületi potenciál (zeta potenciál), méret

Elektroozmózis http://www.chemsoc.org/exemplarchem/entries/2003/leeds_chromatography/chromatography/eof.htm (LB layers) Az elektroozmotikus áramlás a ph és a kapilláris anyagának függvénye Az elektro-ozmózist a felület módosításával változtathatjuk. EOF (electro osmotic flow) töltött felület áll, folyadék mozog házfalak szárítása

Fal szárítása

A kolloidok stabilitása A hidrofób kolloidok elektrosztatikus stabilizálása

Kolloidstabilitás DLVO elmélet (Derjaguin, Landau and Verwey, Overbeek) A kettősréteg (EDL), zetapotenciál, Eredő kölcsönhatás, energiagát a liofób kolloid részecskék között (szuszpenziók, emulziók) A koaguláció sebességét befolyásolják (kinetikai stabilitás) Liofil kolloidok stabilitása (makromolekuláris és micelláris oldatok), termodinamikailag stabilisak

Stabilis és instabilis rendszerek:üledéktérfogat Buzágh-kísérletek üledéktérfogat Tömör üledék Laza halmaz Szakszavak!!! a) koagulált, b) flokkulált Irreverzibilis, reverzibilis, Gyógyszeripar, kerámia ipar, festék, színezék, papíripar, víztisztítás, stb Ha nincs taszítás akkor a nagyobb vonzás nagyobb üledéktérfogat Bázikus bizmutnitrat tömény szuszpenzio fehér pigment, kontraszt anyag

Részecskék közötti kölcsönhatás Brown-mozgás, ütközések kölcsönhatások? A stabilitás a vonzó és taszító kölcsönhatások viszonyától függ. Nagy taszítás stabil rendszer. A vonzás van der Waals erőkből származik A taszítás a hasonló töltésű részecskék taszításából és vagy a részecske-oldószer (hidratáció) kölcsönhatásból ered. Nagyobb zéta potenciál: stabilabb rendszer, jobban diszpergált, nem vagy nagyon lassan koagulál, és ha ekkor ülepszik akkor tömör irreverzibilis üledéket ad Nincs taszítás Van taszítás

A van der Waals vonzás részecskék között vákuumban E r J 6 A ~ β 11, Téglatesteknél: Atomok vagy molekulák közötti vonzás vákumban (pontszerű): r A diszperziós kölcsönhatás additivitása miatt a vonzás nagyobb részecskék között is működik, a hatótávolsága jóval nagyobb, függ a geometriától. Két a sugarú gömb esetében H távolságban a vonzó kölcsönhatás V A, [J]: V A H A H 2 H A Hamaker állandó, J a V A ( H) Aa 12H

Hamaker modell A Hamaker állandó a molekuláris kölcsönhatásokból számítható Molekulák az 1 részecskében Molekulák a 2 részecskében A~ 2 q β A: Hamaker állandó, q: db atom /tf, b van der Waals konstans 6 EA ~ βr, J vákuumban A részecskék közötti vonzóerő a molekulák közötti (diszperziós) vonzóerőkből épül fel (a molekulák függetlenül hatnak), azok összege

Vonzás közegben effektív Hamaker állandó A részecskék között lévő folyadék erősen csökkenti a Hamaker állandót Nagyságrend közegben VA ( H) H részecsketávolság A effektiv : kvarc: 11-18 10-20 J víz: 3.3 10-20 J, szénhidrogének: 4.6-10 10-20 J H (m) távolságban a vonzó kölcsönhatás V A, J

A töltött részecskéket diffúz ionatmoszféra veszi körül ( x x ) ψ = ψ exp κ( ) St St x St 1/k: a Debye távolság Felületi töltés (ζ~ψ 0 ~ ph) sókoncentráció (κ, z). x St Plane of shear

Az átlapoló ellenion atmoszféra taszítást, V R eredményez H V R A lazán kötődő ellenionok diffúz ionatmoszférát alkotnak. A részecskék közeledésekor az ionatmoszférák egymásba hatolnak és az azonos töltések miatt taszítás lép fel. Mivel az ionok koncentrációja a Boltzmann eloszlás szerint rohamosan nő, így a taszítás is exponenciálisan nő. 2 ( ) ψ ( κ ) VR H 0 exp H H ~ részecskék közötti távolság, ψ 0 felületi potenciál

Két töltött gömb közötti eredő kölcsönhatás A kölcsönhatási potenciál az elektrosztatikus taszítás és a vonzás eredője a DLVO elmélet szerint: V T [J] V T = V A + V R H V A ( H) Aa 12H V R ( H ) const exp( κ H ) Az elektrosztatikusan stabilizált rendszer érzékeny a felszíni potenciál értékére (ζ~ψ~ ph, saját ion) és az ionerősségre (κ, z). Figyeljünk a szélső értékekre!