Поверхностные явления. Адсорбция
Впервые адсорбцию газов древесным углем обнаружил итальянец Ф. Фонтана в
Учение об адсорбции начало интенсивно развиваться в конце прошлого и в начале этого столетия. Большой вклад в его развитие внесли отечественные ученые М. С. Цвет, изобретатель противогаза акад. Н. Д. Зелинский, Н. А. Шилов и М. М. Дубинин, Л. К. Лепинь и А. Н. Фрумкин. Очень много для разработки теории и практики адсорбции сделали зарубежные ученые Гиббс, Лэнгмюр, Фрейндлих, Поляни, Брунауэр и др.
Адсорбцией называют явление накопления одного вещества на поверхности другого. Накопление же его внутри другого вещества называют абсорбцией. Вещество, которое адсорбируется, называется адсорбтивом; вещество, на поверхности которого происходит адсорбция,— адсорбентом.
Адсорбция представляет собой обратимый процесс. Процесс, обратный адсорбции, называется десорбцией. Удаление адсорбированных веществ с адсорбентов при помощи растворителей называют элюцией.
Различают молекулярную и ионную адсорбцию в зависимости от того, что адсорбируется — молекулы или ионы вещества. При адсорбции может происходить химическое взаимодействие адсорбента и адсорбтива,
Такая адсорбция называется хемосорбцией.
Адсорбция зависит от химической и физической природы адсорбента и адсорбтива. Так, например, на активированном угле обычно лучше адсорбируются ароматические вещества, чем алифатические. Адсорбция веществ, относящихся к одному и тому же гомологическому ряду, часто возрастает с увеличением длины углеродной цепи. Нередко адсорбция повышается с увеличением числа двойных связей в адсорбтиве.
Адсорбция на поверхности жидкостей
На поверхности жидкостей могут адсорбироваться частицы веществ, растворенных в жидкостях. Адсорбция сопровождает процесс растворения, влияя на распределение частичек растворенного вещества между поверхностным слоем растворителя и внутренним его объемом.
В соответствии со вторым началом термодинамики поверхностная энергия жидкостей стремится к минимуму. В чистых растворителях уменьшение этой энергии происходит путем сокращения поверхности.
В растворах поверхностная энергия может понижаться или увеличиваться за счет изменения концентрации частиц в поверхностном слое жидкости. Гиббсом было установлено, что распределение растворяемого в жидкости вещества происходит так, чтобы достигалось максимальное уменьшение поверхностного натяжения. Он же предложил уравнение, определяющее величину адсорбции Г, т. е. избытка вещества, накапливающегося в 1 см2 поверхностного слоя, имеющего толщину примерно в одну молекулу, по сравнению с содержанием этого вещества в таком же объеме внутри жидкости
Следовательно, адсорбция Г зависит от величин поверхностной
активности – и концентрации вещества. Если при этом поверхностное натяжение уменьшается, т. е. Дд<0, то Г имеет положительное значение. Чем сильнее вещество понижает поверхностное натяжение, тем больше оно будет накапливаться в поверхностном слое.
Концентрация растворенного вещества в поверхностном слое станет значительно выше, чем в остальном объеме жидкости. Возникающая разность концентраций неизбежно вызовет диффузию, которая будет направлена из поверхностного слоя внутрь жидкости и явится препятствием для полного перехода всех растворенных частиц в поверхностный слой. Установится подвижное адсорбционное равновесие между растворенным веществом в поверхностном слое и в остальном объеме жидкости.
Адсорбцию, сопровождающуюся накоплением вещества в поверхностном слое, называют положительной. Пределом ее служит полное насыщение поверхностного слоя адсорбируемым веществом. Положительно адсорбирующиеся вещества (жиры, большинство жирных кислот, кетоны, спирты, холестерин и др.) называют также поверхностно-активными веществами. Если же растворенное вещество увеличивает поверхностное натяжение, то оно будет выталкиваться из поверхностного слоя внутрь адсорбента. Такую адсорбцию называют отрицательной. В этом случае До>0 и величина Г будет иметь отрицательное значение.
Пределом отрицательной адсорбции является полное вытеснение адсорбтива из поверхностного слоя внутрь адсорбента (растворителя). В результате разности концентраций и здесь возникнет диффузия, которая будет направлена в поверхностный слой.
Поэтому в поверхностном слое все же окажется некоторое количество адсорбтива. Вещества, резко повышающие поверхностное натяжение, почти не содержатся в поверхностном слое разбавленных растворов. Лишь значительное увеличение концентрации подобных растворов приводит к перемещению в поверхностный слой заметных количеств растворенного вещества, что сопровождается увеличением поверхностного натяжения.
Отрицательно адсорбирующиеся вещества называются поверхностно-инактивными. К ним относятся неорганические соли, углеводы и другие вещества.
Положительную и отрицательную адсорбцию можно пояснить на примере адсорбции масляной кислоты в воде. Масляная кислота имеет поверхностное натяжение меньшее, чем вода. Первые же порции добавленной к воде масляной кислоты распределяются почти исключительно в поверхностном слое, резко снижая поверхностное натяжение. С добавлением новых .порций кислоты ее концентрация в поверхностном слое быстро возрастает, а также возрастает и диффузия в нижние слои воды. Изменение поверхностного натяжения воды продолжается, постепенно замедляясь, пока, наконец, не становится равным поверхностному натяжению масляной кислоты. Это будет означать, что поверхностный слой раствора состоит только из молекул масляной кислоты, т. е. что достигнут предел положительной адсорбции. Если приливать воду к масляной кислоте, то процесс адсорбции будет изменяться в обратном порядке. Первые порции воды адсорбируются отрицательно, практически не влияя на величину поверхностного натяжения кислоты. Последующее добавление воды приведет ко все большему появлению ее молекул в поверхностном слое и к прогрессирующему увеличению поверхностного натяжения.
Отрицательная и положительная адсорбция различных веществ в крови и протоплазме клеток имеет большое значение для обмена веществ в живых организмах. Поверхностное натяжение биологических жидкостей значительно ниже, чем воды. Поэтому гидрофобные вещества, например кислоты жирного ряда, стероиды, будут накапливаться у стенок сосудов, клеточных мембран, что облегчает их проникновение сквозь эти мембраны.
Для адсорбции из водных растворов большое значение имеет наличие у молекул вещества полярных (гидрофильных) и неполярных (гидрофобных) групп. Так, в молекуле масляной кислоты имеется полярная группа СООН и гидрофобная углеводородная цепь.
Молекулы, обладающие одновременно обоими видами групп, называются дифильными. У дифильных молекул с короткой гидрофобной цепью преобладают гидрофильные свойства, поэтому такие молекулы хорошо растворяются в воде, адсорбируясь отрицательно. С удлинением углеводородной цепи усиливаются гидрофобные свойства молекул и понижается их растворимость в воде.
Следовательно, к поверхностно-активным принадлежат вещества дифильной структуры, имеющие меньшее, чем растворитель, поверхностное натяжение, и растворение которых приводит к положительной адсорбции, вызывая понижение поверхностного натяжения. Поверхностно-инактивные вещества обладают противоположными свойствами.
Одновременно с увеличением гидрофобных свойств молекул повышается их поверхностная активность. Так, удлинение цепи в гомологическом ряду жирных кислот, спиртов, аминов и др. на радикал —СН2— увеличивает их способность к положительной адсорбции в разбавленных растворах в 3,2 раза (правило Траубе —Дюкло).
Адсорбция твердыми телами
Твердыми телами могут адсорбироваться газы и пары, а также молекулы и ионы растворенных веществ.
Адсорбция на твердых телах может быть объяснена наличием силовых полей притяжения, возникающих за счет неуравновешенных связей в кристаллической решетке (см. рис. 38). На выступающих участках твердого адсорбента (на активных центрах) адсорбция идет особенно сильно. Так, выступы на частичке угля в 4,5 раза интенсивнее адсорбируют кислород, чем углубления на его поверхности.
Адсорбционные силы слагаются из валентных сил взаимодействия (химических) и более слабых ван-дер-ваальсовых (физических). Роль тех и других при разных случаях адсорбции различна. Так, в самом начале адсорбции большинства газов, когда их давление мало, наблюдается химическая адсорбция; с увеличением давления она уступает место физической, которая в основном определяет адсорбцию газов.
Адсорбционные силы могут быть достаточно велики: так. для полного удаления со стекла адсорбированных молекул воды его необходимо сильно нагревать в вакууме. Адсорбенты, обладающие мощными силовыми полями, оказываются сплошь покрытыми адсорбированными частицами. При незначительных же адсорбционных силах только более активные центры покрываются адсорбируемыми частицами. На адсорбцию влияет не только природа адсорбента, но и адсорбтива. Так, на твердых адсорбентах сильнее адсорбируются те газы, которые легче сжижаются, т. е. критическая температура которых выше.
Адсорбция представляет собой обратимый процесс. Адсорбированные частицы не остаются неподвижными: они удерживаются на адсорбенте всего сотые и тысячные доли секунды и, десорбируясь, замещаются на новые частицы; к тому же они не являются строго фиксированными на адсорбенте, а могут перемещаться по его поверхности. В итоге устанавливается динамическое адсорбционное равновесие между свободными и адсорбированными частицами.
Скорость достижения адсорбционного равновесия разных веществ неодинакова: так, при адсорбции CO2 на угле равновесие наступает через 20 сек, при адсорбции О2 — через 2,5 ч. Скорость адсорбции имеет большое значение для практического использования различных адсорбентов. Например, в противогазе проходящий через коробку воздух должен очень быстро очищаться от примесей отравляющих веществ, что возможно лишь при высоких скоростях адсорбционных процессов. Необходимо указать, что активированный уголь в противогазе играет роль не только адсорбента ряда отравляющих веществ, но и катализатора реакций разложения некоторых из них.
Повышение температуры понижает физическую адсорбцию, так как при этом усиливается движение молекул в адсорбционном слое, нарушается ориентация адсорбированных молекул, т. е. увеличивается десорбция. С другой стороны, повышение температуры увеличивает энергию адсорбируемых частиц, что, согласно теории активации, усиливает химическую адсорбцию. Следовательно, в одних случаях повышение температуры усиливает десорбцию,
в других—увеличивает адсорбцию. Так, для большинства газов повышение температуры уменьшает адсорбцию, в то же время
• увеличение температуры от —185 до +20° С в 10 раз увеличивает адсорбцию кислорода платиной, так как при этом возрастает химическая адсорбция.
Повышение давления газов и паров увеличивает адсорбцию. При адсорбции паров наблюдают так называемую капиллярную конденсацию, протекающую на угле и других пористых адсорбентах. Сконденсировавшаяся в капиллярах жидкость образует вогнутый мениск, над которым пар оказывается насыщенным при более низком давлении, чем над плоской поверхностью. Это повышает конденсацию паров в капиллярах адсорбента. Капиллярная конденсация особенно выражена у легко сжижаемых газов.
Хемосорбция
При хемосорбции вещество вступает с адсорбентом в химическую реакцию. Если вновь образующиеся при хемосорбции молекулы диффундируют в глубь вещества адсорбента, то достижение сорбционного равновесия наступает медленнее, так как оно зависит от скорости диффузии. Если же при хемосорбции на поверхности i. сорбента возникают недиффундирующие молекулы, т. е. образуется пленка, то она тормозит и останавливает процесс хемосорбции. Так, пластинка алюминия, сорбируя кислород, покрывается пленкой из окиси алюминия, что быстро прекращает процесс хемосорбции:
4А1+ЗО2-2А12О3
Хемосорбция, как и всякая химическая реакция, может быть экзо- или эндотермической. Следовательно, повышение температуры усиливает одни хемосорбционные процессы и ослабляет другие.
Полностью разграничить адсорбцию и хемосорбцию нельзя. Обычно эти два процесса протекают совместно.
Адсорбция из растворов
При адсорбции из раствора вместе с растворенным веществом адсорбируются молекулы растворителя. Количества адсорбированных частиц растворенного вещества и растворителя зависят от их собственной адсорбционной способности и концентрации раствора. При малых концентрациях преобладает адсорбция растворенного вещества, а при больших — адсорбция растворителя.
Более полно происходит адсорбция из растворов низкой концентрации; адсорбции веществ из растворов мешают хорошо адсорбируемые растворители. Например, адсорбция воды на угле низкая, поэтому уголь хорошо адсорбирует вещества из водных растворов. Но тот же уголь значительно хуже адсорбирует вещества, растворенные в бензоле, так как бензол сам хорошо адсорбируется на угле.
При адсорбции из растворов, содержащих смесь многих веществ, в одних случаях вещества адсорбируются в количествах, пропорциональных адсорбционной способности каждого из них, в других случаях одни вещества препятствуют адсорбции других (антагонизм); наконец, возможны случаи, когда вещества взаимно усиливают адсорбцию (синергизм).
Избирательность адсорбции
Если адсорбция какого-либо вещества значительно превосходит адсорбцию других, то можно говорить о его избирательной адсорбции данным адсорбентом. Это обстоятельство имеет большое практическое значение. Подбирая нужные адсорбенты, можно извлекать из сложных смесей строго определенные вещества.
Одним из примеров избирательной адсорбции является ионная. Согласно правилу Панета—Фаянса, на твердом адсорбенте преимущественно адсорбируются ионы, входящие в состав адсорбента, или имеющие общую с адсорбентом группу.
Так, на частицах BaS04, образующихся при реакции H2SO4+BaCl2, адсорбируются либо ионы S042-, либо Ва2+ , но не Н+ или Cl–, K+ или N03-.
Многовалентные ионы адсорбируются сильнее одновалентных. Ионы одинаковой валентности также адсорбируются неодинаково в связи с отличиями в размерах и степени гидратации. По их способности к адсорбции они располагаются в так называемые лиотропные ряды:
Cs+> Rb+ > K+ > Na+ > Li+ CNS->I->N03->Br->Cl-
Изложенные особенности ионной адсорбции имеют очень большое значение для процессов стабилизации и коагуляции коллоидов.
Биологическое значение избирательной адсорбции
На одном и том же адсорбенте могут быть активные центры с различной избирательностью, поэтому одни вещества будут лучше адсорбироваться на одних центрах, другие—на других. В качестве примера можно привести отравление никелевого катализатора тиофеном; это приводит к угнетению активирующего действия никеля на процесс гидрирования ароматических ядер при сохранении прежнего воздействия на гидрирование непредельных углеводородов. Два вида катализа осуществляются различными активными центрами никеля, на одном из которых избирательно адсорбируется тиофен.
В организме человека часто наблюдаются явления избирательной адсорбции токсинов и других веществ различными тканями и клетками. Так, например, токсины возбудителей столбняка, ботулизма и другие поражают прежде всего клетки центральной нервной системы, а токсины возбудителей дизентерии — вегетативную нервную систему; при сыпном тифе поражаются преимущественно сосуды кожи, мозга и отчасти сердца и т. д.
Очень высокой избирательностью обладают иммунные белки (антитела), соединяющиеся только со строго определенными для каждого антитела чужеродными белками (антигенами). Изучение при помощи электронного микроскопа показало, что антитела адсорбируются, например, на поверхности брюшнотифозных бактерий не равномерно, а участками, как бы по “активным центрам”.
Введение в организм даже небольших количеств ядов и токсинов, обладающих высокой адсорбируемостыо на активных центрах некоторых ферментов и других биологически активных соединений, часто приводит к их блокаде. Так, введение в организм цианистых соединений вызывает смерть через несколько секунд вследствие блокады железосодержащих дыхательных ферментов.
Для избирательности адсорбции несомненное значение имеют электрические заряды адсорбента и адсорбтива, так как разноименно заряженные частицы будут легче соединяться. Именно этим объясняется хорошее окрашивание щелочных белков клеточных ядер, заряженных в нейтральной среде положительно, кислые (отрицательно заряженными) красителями, а кислых белков протоплазмы—основными (положительно заряженными) красителями.
Следует упомянуть о так называемой адсорбционной терапии, заключающейся во введении больному адсорбентов для поглощения вредных веществ. Так, часто применяют карболен (активированный уголь) для связывания ядов, токсинов, попавших в желудочно-кишечный тракт, а также для адсорбции накапливающихся иногда в кишечнике газов (при метеоризме).
Обменная адсорбция
Под общим понятием обменной адсорбции понимают явление замещения на адсорбенте одного вещества другим, находящимся во внешней среде. В наиболее простом случае это есть вытеснение слабого адсорбтива более сильным; в итоге “конкуренции” за активные центры адсорбента на нем окажутся оба адсорбтива в количествах, пропорциональных их адсорбции. Так, если адсорбция одного из адсорбтивов на данном адсорбенте в 10 раз выше, чем другого, то его и адсорбируются в 10 раз больше. Однако конкурирующее вещество оказывает влияние, изменяющее пропорциональность их адсорбции, т. е. наблюдаются явления синергизма или антагонизма.
Разновидностью обменной адсорбции является ионообменная адсорбция. Ее сущность заключается в том, что некоторые адсорбенты имеют химические группы, которые диссоциируют и замещают свои ионы на одноименно заряженные ионы, содержащиеся в растворе. Если из раствора обмениваются ионы Н+ или ОН–, то в результате обмена в растворе меняется соотношение этих ионов и изменяется рН. Так, коллоидные частицы Fе(ОН)3 могут обменивать адсорбированные ионы С1– на ОН–, что ведет к преобладанию в растворе ионов Н+ и, следовательно, рН раствора смещается в кислую сторону. Такой частный случай ионообменной адсорбции называется гидролитической.
В промышленности и в исследовательских работах все шире применяют ионообменные смолы (ионообменники), представляющие собой синтетические высокомолекулярные вещества. Их делят на аниониты и катиониты в зависимости от вида обмениваемых ионов: анионов или катионов. К катионитам относятся амберлит IR-100, Дауэкс-50, отечественные смолы КБ-4, КУ-1, СБС и др., представляющие собой высокомолекулярные синтетические смолы сульфофенольного, полисульфостирольного или карбоксифенольного типов; окись алюминия, обработанная щелочью; алюмосиликаты, трепел и др.
К анионитам относятся синтетические смолы фенолоформальдегидного и других типов с аминными группами, обработанная кислотой окись алюминия и т. д. Сюда относятся амберлит IRA-400, Дауэкс-2, Вофатит-М, отечественные препараты ЭДЭ-10, АН-2Ф, ПЭК и др.
Функциональными группами катионитов являются карбоксильные, гидроксильные и сульфогруппы, у которых может обмениваться катион (водород замещается, например, на металл). Функциональные группы анионитов (аминогруппы) обменивают анионы, например группа ОН– замещается на Cl–, S042- и т. п.
Ионообменной адсорбции также свойственна определенная избирательность. При помощи ионообменников в промышленности очищают растворы от примесей солей, выделяют некоторые вещества, например редкие металлы, получают обессоленную воду, равноценную дистиллированной, и т. п. Ионообменники широко применяются и в лабораторной практике. Изучается вопрос о медицинском применении этих веществ, выпускаемых промышленностью во все большем ассортименте. Ионообменники могут применяться, например, для связывания в желудочно-кишечном тракте ядовитых веществ, токсинов и т. п.
Хроматографический анализ
В
Хроматографией именуется физико-химический метод разделения смеси веществ, основанный на различном распределении компонентов смеси между двумя фазами, одна из которых неподвижна, с большой поверхностью контакта, а другая представляет подвижный поток, фильтрующийся через неподвижную фазу.
Разделение компонентов смеси может происходить по различным признакам: коэффициентам адсорбции, распределения, растворимости, по способности к ионному обмену или размерам молекул и т. д. Хроматографический анализ можно проводить в колонках, капиллярах, в тонком слое сорбента. Компоненты смеси собирают по фракциям на выходе из колонки после элюции соответствующим растворителем или вытеснителем.
Адсорбционная хроматография. Этот вид хромотографии основан на избирательной адсорбции веществ тем или иным адсорбентом. Если через адсорбционную колонку, заполненную окисью алюминия, пропускать раствор, содержащий ионы меди и кобальта, то вначале в верхней части колонки адсорбируются оба иона. Затем растворитель, который продолжают пропускать, будет вымывать слабо адсорбируемые окисью алюминия ионы кобальта и перемещать их ниже. Таким образом происходит постепенное разделение смеси ионов.
Распределительная хроматография. При этом методе используются различия в распределении веществ между несмешивающимися жидкостями. Эти различия определяются законом Нернста: при постоянной температуре соотношение концентраций вещества, распределившегося между двумя несмешивающимися жидкостями (фазами), является величиной постоянной;
В таком виде закон применим для недиссоциирующих и неассоциирующих веществ. Предположим, что имеется смесь разных количеств веществ А и В и две практически несмешивающиеся жидкости—вода и бензол. Допустим, что в этой системе отношение коэффициентов распределения веществ А и В равно 10, т. е. они распределяются в соответствии со своей растворимостью так, что в воде вещества А оказываются в 10 раз больше, чем в бензоле, а вещества В, наоборот, в 10 раз меньше. Приготовим ряд пробирок С водой (так называемая неподвижная фаза хроматографической системы), прильем в первую из них равный объем бензола, а затем добавим разделяемую смесь веществ. После встряхивания пробирки и расслоения жидкостей окажется, что в воде содержится 9 частей А и 1 часть В, а в слое бензола 1 часть А и 9 частей В.
Перенесем этот слой бензола во вторую пробирку, взболтаем и дадим отстояться. В слое бензола теперь останется 0,1 часть А и 8,1 части В. При перенесении бензола из второй в третью пробирку после расслоения жидкостей в нем останется всего 0,01 часть А и 7,3 части В и т. д. В последней пробирке ряда слой бензола будет содержать практически только вещество В. Если же после первой порции бензола в первую пробирку добавить вторую порцию бензола, то из слоя воды в него перейдет 0,9 части вещества В, в третью порцию бензола, которую можно добавить после второй,— еще 0,9 части оставшегося в воде количества В и т, д. Таким образом, последовательным пропусканием порций бензола (подвижный растворитель хроматографической системы) можно накопить в водных слоях первых пробирок ряда чистое вещество А.
Чем меньше отличаются коэффициенты распределения веществ или чем больше количество компонентов смеси, тем длиннее нужен ряд пробирок и тем больше нужно пропускать повторных порций подвижного растворителя.
Очень удобно фиксировать неподвижную фазу (обычно полярный растворитель—воду, спирт) на полярных же веществах, например на хроматографической бумаге (специальный сорт фильтровальной). В этом случае каждое волокно бумаги может рассматриваться как отдельная пробирка, а смена порций подвижного растворителя осуществляется непрерывным его током. Эта разновидность метода называется бумажной хроматографией.
Часто применяют нисходящую бумажную хроматографию, при которой лист хроматографической бумаги свисает из укрепленной вверху сосуда специальной “лодочки” со смесью растворителей. Ток этой смеси перемещает разделяемые вещества, нанесенные у верхнего края бумаги, на разное расстояние. Отношение скорости движения компонента к скорости движения растворителя называется коэффициентом распределения и в стандартных условиях является величиной постоянной.
Восходящая бумажная хроматография отличается от нисходящей лишь тем, что лодочка с растворителем стоит на дне сосуда и ток растворителя движется по вертикальному листу бумаги снизу вверх.
Нередко применяют двумерную бумажную хроматографию; проведя разделение способом, например, нисходящей хроматографии, лист бумаги поворачивают на 90° и повторяют разделение, но с другими растворителями (в этом случае разделяемые вещества будут характеризоваться уже другими значениями. В результате после фиксации и окраски специфическими красителями получают хроматограммы, на которых пятна соответствуют каждому из разделяемых веществ. Для идентифицирования пятен Обычно рядом со смесью разделяемых веществ наносят отдельно капельки чистых компонентов смеси (так называемые “свидетели”); при сравнении их расположения на хроматограмме с расположением пятен разделяемых веществ делают заключение об их тождестве.
Новым чрезвычайно перспективным методом хроматографического анализа является гельфильтрация или метод молекулярных сит. В основе метода лежит различная скорость продвижения молекул через гель специального материала — сефадекса или молселекта. Сефадекс представляет декстран, подвергнутый химической обработке с образованием пористых гранул, внутрь которых могут проникать различные вещества. При увеличении числа внутренних связей в грануле размер молекул, способных проникать внутрь, уменьшается. Определенные типы сефадексов (Г-25, Г-75, Г-150 и др.) характеризуются размером молекул, при котором вещество еще будет проникать внутрь гранулы. Наиболее широко сефадексы используются в химии белков. Так, сефадекс Г-75 имеет такие размеры пор, которые позволяют проникать внутрь гранул белкам с молекулярным весом примерно до 75000, Г-150—соответственно до 150000 и т. п. Разделение веществ при гельхроматографии идет в зависимости от размера пор гранул и размера молекул, т. е. по типу молекулярного сита.
Белок, молекулы которого превышают размер пор, будет свободно проходить между гранулами и выходить первым из хромато-графической колонки. Вещества с меньшим молекулярным весом будут распределяться во внутреннем объеме гранул и растворителе, протекающем между ними, отставая при этом в движении. Путь, пройденный белком при определенных условиях, зависит от размеров молекулы, что позволяет использовать гель-хроматографию (обычно в тонком слое) для определения молекулярного веса по калибровочным кривым.
Сефадексы широко используются в последнее время для обессоливания растворов белков вместо диализа, а также для концентрирования белка в растворе, что основано на большой гидрофильности матрицы. Синтез ионообменных материалов на базе сефадекса значительно расширяет сферу использования гельфильтрации.
Тонкослойная хроматография. Этот способ разделения веществ основан на адсорбционной, распределительной или обменной хроматографии. Обычно эти процессы протекают совместно. Тонкослойная хроматография очень похожа на бумажную, но вместо листа бумаги используют тонкий слой порошкообразного адсорбента. Для этого на прямоугольную стеклянную пластинку наносят тонкий слой (обычно 2—3 мм) гидроокиси алюминия или другого подходящего адсорбента; на линию старта наносят исследуемые образцы и “свидетели”. Затем пластинку помещают в слегка наклонном положении, чтобы нижний конец, вблизи которого находится линия старта, был погружен в растворитель. Через некоторое время фронт растворителя подойдет к верхнему концу пластинки; тогда “проявляют” пятна разделившихся веществ либо специальными красителями, либо обнаруживают их по радиоактивности, по свечению в ультрафиолетовом свете и т. п. Как и при бумажной хроматогра-фии, при постоянных условиях (метод работы, качество и активность адсорбентов и растворителей, толщина слоя, количество и степень очистки нанесенного вещества, длина пробега растворителей, положение стартовой линии) величина постоянна для данного соединения и может рассматриваться как одна из физико-химических характеристик. При тонкослойной хроматографии также можно пользоваться повторными пропусканиями порций растворителя, применять двумерное разделение и т. п.
