Адсорбція на поверхні рідин та на поверхні твердих адсорбентів.
Визначення впливу ПАР на величину поверхневого натягу.
Властивості молекул у поверхневому шарі і в об’ємі системи суттєво відрізняються між собою. В організмі людини, як відомо, є рідини з різним молекулярним складом (кров, лімфа, сеча, спинномозкова рідина, тощо). Деякі з компонентів цих рідин (жовчні кислоти) є поверхнево-активними речовинами, тобто зменшують величину поверхневого натягу, що має суттєве значення в процесі травлення.
Адсорбційні явища на твердих адсорбентах широко використовуються на практиці для очистки харчових продуктів (цукор, спирт, тощо), для очистки води як у промисловості, так і в побуті. У медицині при різних патологічних станах, які супроводжуються інтоксикацією організму, використовують ентеро- та гемосорбенти.
Іонообмінні смоли широко застосовуються для знесолення води, декальцинування крові при її консервуванні. Іонітии використовують для беззондового дослідження кислотності шлункового соку, очистки фармпрепаратів та визначення ступеня їх чистоти , для зв’язування в шлунково-кишковому тракті отруйних речовин.
1. Поверхневі явища та їх значення Поверхнева енергія та поверхневий натяг.
Виникнення поверхневих явищ зумовлено силами міжмолекулярної взаємодії, котрі особливо яскраво виявляються на міжфазних межах поділу.
Довільно обрана молекула в об’ємі рідини або іншої фази притягується усіма оточуючими молекулами, розміщеними на відстані порядку радіусу сфери дії молекулярних сил 5 ~ 10′
Отже, молекули, розташовані поблизу геометричної поверхні поділу на відстані, меншій σ, завжди перебувають під дією сили, яка намагається втягнути їх усередину фази. Цим пояснюється прагнення рідини зменшити поверхню до мінімальної. З курсу математики відомо, що поверхня кулі буде найменшою при даному об’ємі, і тому крапля рідини мас сферичну форму при відсутності гравітаційного поля.
Поверхневий натяг на межі поділу рідини і газу, або двох рідин, не змішуються, визначають експериментальне різними методами, які детально описані у практичних посібниках. Пряме визначення σ твердих тіл неможливе, тому його оцінюють опосереднено. Міжфазний натяг на межі двох незмішуваних рідин можна розрахувати за правилом Антонова
З термодинаміки випливає, що будь-яка гетерогенна система прагне зменшити до мінімуму поверхневу енергію GS =σ . S (при р і Т = const). Це виражається або в самодовільному зменшенні міжфазної поверхні (при перекристалізації із насичених розчинів дрібні кристали самодовільно зростають; у дисперсних системах відбуваються процеси коагуляції, тобто змінюються форма та кривизна поверхні), або у зменшенні поверхневого натягу (процеси адсорбції тощо).
Отже, наявність у міжфазних шарів надлишкової вільної енергії приводить до різноманітних поверхневих явищ. Їх можна умовно розділити на дві групи. До першої групи відносять явища, зв’язані із зміною форми поверхні поділу (змочування, адгезія тощо). До другої групи відносять, наприклад, адсорбцію, пов’язану із зміною складу поверхневого шару.
2. Сорбційні процеси та їх класифікація.
Якщо внести у водний розчин оцтової або іншої карбонової кислоти тверду речовину, наприклад, порошок активного вугілля, то на поверхні поділу фаз, що утворилася, відбудеться накопичення молекул розчиненої речовини. Причому далі поверхневого шару це переміщення молекул не відбувається. Аналогічне явище буде спостерігатися при контакті вугілля з повітрям, в якому є фосген, хлор, або інші гази у стані, далекому від насичення.
Розглянемо інший приклад. Якщо порошок оксиду кальцію привести у контакт із диоксидом вуглецю, диспергованим у повітрі, то збільшення концентрації газу у поверхневому шарі буде супроводжуватися хімічною реакцією з утворенням нової твердої фази — карбонату кальцію. Крім цього, диоксид вуглецю буде проходити із поверхневого шару усередину зерен порошку, утворюючи і там карбонат кальцію. Отже, процес відбувається не тільки на поверхні, але й у об’ємі системи.
Наведені приклади не вичерпують всіх явищ, які мають місце у гетерогенних системах і зв’язані із зміною концентрації компонентів. Усі подібні процеси Дж. Мак-Бен назвав сорбційними. Отже, сорбцією називають зміну концентрації одного або декількох компонентів у гетерогенній системі. Сорбентами називаються поглинаючі речовини, незалежно від їх агрегатного стану і ступеню дисперсності (наприклад, тверді сорбенти — активне вугілля, силікагель; рідкий сорбент — краплі емульсії; газоподібний сорбент — бульбашки піни).
Розглянемо в першу чергу тверді сорбенти. Процеси, які завершуються в поверхневому шарі, можна розділити на адсорбцію та поверхневі хімічні реакції. Приклади адсорбції хлору із повітря та з розчину на вугіллі були наведені вище. Поверхнева хімічна реакція відбувається, наприклад, між вугіллям та киснем повітря, внаслідок чого утворюються оксиди різного складу із кислотними та основними властивостями, але в системі не утворюється нова фаза
Ці процеси були вперше вивчені М. О. Шиловим та його школою.
Процеси, які проходять не тільки на поверхні, але й у об’ємі івердого сорбенту, поділяють на абсорбцію, хемосорбцію і капілярну конденсацію. Прикладом абсорбції може служити поглинання водню платиною або нікелем. Хемосорбція спостерігається при поглинанні диоксиду вуглецю оксидом кальцію, вона супроводжується збільшенням кількості фаз у системі, на відміну від поверхневих хімічних реакцій. Капілярна конденсація відбувається при контакті пористих сорбентів із парою, яка легко конденсується: води, спирту, бензолу та інших рідин.
На поверхні рідин або газів різного ступеню дисперсності сорбційним процесом буде адсорбція, наприклад, на межі поділу повітря—рідина, або рідина—рідина, як це має місце у пінах або емульсіях.
Абсорбція спостерігається при поглинанні інертного газу усім об’ємом рідкої фази, а хемосорбція — при хімічній взаємодії, наприклад, при поглинанні аміаку краплями води або розчином хлороводневої кислоти. На відміну від хемосорбції на твердих горбентах, у такому випадку звичайно відсутні умови створення нової фази.
З усіх наведених явищ адсорбція найбільш поширена у природі, вона відіграє важливу роль у процесах життєдіяльності рослинних та тваринних організмів і людини. Велике значення адсорбція має для колоїдної хімії, гетерогенного каталізу, у фармації. Тому зупинимось більш докладно на описанні явища адсорбції.
Адсорбцією називається процес самодовільної зміни концентрації компонента у поверхневому шарі, порівняно із об’ємом фази.
Зміні концентрації речовини у поверхневому шарі, яка проходить в результаті дії міжмолекулярних сил, буде перешкоджувати тепловий рух молекул, що намагається вирівняти концентрацію компонента в усіх частинах системи. Внаслідок дії цих протилежних факторів у системі через деякий час встановлюється адсорбційна рівновага, при якій концентрація речовини у поверхневому шарі буде більшою (позитивна адсорбція) або меншою (негативна адсорбція), порівняно з її концентрацією у об’ємі фази.
Речовину, на поверхні якої проходить адсорбція, називають адсорбентом. Речовину, концентрація якої змінюється у поверхневому шарі, називають адсорбтивом (іноді адсорбатом).
Кількість адсорбованої речовини визначають експериментальне, знаходячи тиск або концентрацію адсорбтиву до і після адсорбції. Часто кількість речовини, яка адсорбована твердим тілом, визначають ваговим методом за зміною маси адсорбенту.
Адсорбцію прийнято виражати кількома способами:
1. Запропонованою Гіббсом величиною Г, яка дорівнює різниці між фактичною кількістю адсорбтиву в об’ємі поверхневого шару площею
2. Величиною А (або а), яка представляє собою кількість адсорбтиву, що міститься в об’ємі адсорбційного шару і припадає на одиницю поверхні адсорбенту (абсолютна адсорбція). Для пористих твердих адсорбентів точно визначити площу поверхні важко і в таких випадках адсорбцію відносять до одиниці маси адсорбенту (моль/кг).
Значення А не збігається із гіббсовською величиною адсорбції Г, тому що воно дорівнює загальній кількості адсорбтиву в поверхневому шарі, а Г — надлишок адсорбтиву в цьому шарі порівняно з об’ємом фази. Однак якщо взяти до уваги, що при адсорбції газів та пари, а також речовин із розведених розчинів кількість адсорбтиву в об’ємі набагато менша, ніж у поверхневому шарі, то і А мало відрізняється від-істинної адсорбції Г, тобто можна .вважати А ~ Г.
Внаслідок адсорбції відбувається насичення частини незба-лансованих сил взаємного притягання молекул, яке приводить, при р = const, до зменшення енергії Гіббса (ΔG < 0), а при V = const — енергії Гельмгольца (ΔF < 0). Тобто адсорбція є само-довільним процесом і ΔG має від’ємне значення ΔG = ΔH–TΔS < 0. Якщо взяти до уваги, що до адсорбції молекули адсорбтиву можуть рухатися у трьох напрямках, а, будучи адсорбованими, вони або міцно утримуються поверхнею, або рухаються по ній у двох напрямках, то процес адсорбції буде супроводжуватися зниженням ентропії ΔS < 0). Звідси випливає, що ΔH < 0, тобто адсорбція є екзотермічним процесом.
Теплота адсорбції ΔH є важливою термодинамічною характеристикою адсорбційного процесу. Вона може бути мірою інтенсивності сил взаємодії молекул адсорбтива з поверхнею адсорбенту.
Дж. Гіббс застосував закони термодинаміки до поверхневих явищ і не ураховуючи природи сил, які приводять до адсорбції речовин на межі поділу фаз, та механізму явища, вивів рівняння зв’язку між адсорбцією Г та зміною поверхневого натягу о- з концентрацією розчину.
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.
Як вже зазначалося, причиною адсорбції є здатність розчинених речовин змінювати поверхневий натяг розчинника. Склад поверхневого шару чистої рідини (розчинника) не відрізняється від складу об’єму рідини. Розчинення речовини, яка має поверхневий натяг σ, відмінний від поверхневого натягу розчинника σ0, приводить до зміни складу поверхневого шару. По мірі збільшення концентрації поверхнево-активної речовини (ПАР) поверхневий натяг розчинів зменшується (рис. 20.11, а), тобто знижується вільна енергія поверхневого шару. Таким чином, молекули ПАР самодовільно накопичуються на поверхні поділу фаз в надлишковій, в порівнянні з об’ємом, кількості, тобто відбувається позитивна адсорбція: Г > 0 (рис. 20.11, б). По відношенню до межі поділу вода (полярний розчинник) — повітря, поверхнево-активними речовинами є органічні речовини, які мають дифільну будову молекули, наприклад жирні кислоти, спирти, кетони, мила та ін. Вони містять в своєму складі неполярну частину — зокрема, вуглеводневий радикал і полярну частину, представлену функціональними групами —COOH, —OH, –NH2, –SO2OH і т.д. Вуглеводневі ланцюги гідрофобні, причому чим довший ланцюг, тим сильніше виражені гідрофобні властивості молекули ПАР, тим сильніше виштовхується вона на поверхню і тим більше молекул накопичується в поверхневому шарі. Полярні групи, споріднені з водою (гідрофільні), гідратуються і зумовлюють задовільну розчинність ПАР у воді.
Поверхнево- інактивні речовини при розчиненні прагнуть перейти в об’єм розчину, їх концентрація на межі поділу фаз стає меншою, ніж в об’ємі, тому адсорбція буде негативною: Г < О (рис. 20.11, б). Це пояснюється тим, що енергія взаємодії їх молекул з молекулами розчинника вища, ніж енергія взаємодії молекул розчинника між собою. Поверхнево-інактивними речовинами по відношенню до межі поділу вода—повітря є неорганічні електроліти — кислоти, основи, солі, які добре розчиняються у воді і сильно гідратуються. Збільшення поверхневого- натягу при цьому невелике (рис. 20.11, а) і стає істотним при порівняно високих концентраціях.
В результаті досліджень залежності поверхневого натягу від концентрації водних розчинів органічних речовин Дюкло і Траубе встановили правило: в будь-якому гомологічному ряду при малих концентраціях подовження вуглеводневого ланцюга на групу СН2 приводить до збільшення поверхневої активності в 3,0—3,5 рази.
Поверхневий шар розчину ПАР у воді називають адсорбційним шаром або адсорбційною плівкою. Вивчення властивостей і будови адсорбційних шарів показало, що вони мономолекулярні, тобто складаються з одного ряду молекул, орієнтованих певним чином.
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.
Дослідженню властивостей мономолекулярних шарів, які утворені на поверхні води або водних розчинів важкорозчинними або нерозчинними речовинами, присвячено багато робіт (Ленгмюр, Гаркінс, Адам, Марселен, Ребіндер, Ізмайлова та ін.). Великий інтерес викликають мономолекулярні шари білків і ферментів, одержані на водних розчинах, зокрема сульфату амонію. Білки в моношарах часто зберігають свої ферментативні властивості й здатність до імунних реакцій та зв’язування антитіл, що було встановлено за збільшенням товщини моношарів (Ленгмюр, Гаркінс та ін.). Шляхом моделювання плівок, ідентичних тим, які мають велике значення для життєдіяльності клітин (білкові, ліпопротеїдні, нуклеопротеїцні шари), була вивчена взаємодія поверхнево-активних речовин з білками, реакції аденозинтрифосфорної кислоти з міозином у моношарі та ін.
Дослідження впливу концентрації ізоамілового спирту на величину поверхневого натягу.
а) Приготувати розчин ізоамілового спирту з різними концентраціями. Розвести ізоаміловий спирт водоюу 2, 4, 8 разів. Для цього 20 мл ізоамілового спирту (концентрованого) помістити в конічну колбу або стаканчик і додати стільки ж дистильованої води. Вміст колби перемішати. Даний розчин розведений у 2 рази. Аналогічно провести розведення в 4 і 8 разів. З нього відлити 20 мл розчину і перелити в наступну колбу, додати ще 20 мл води. Розчин розведений у 4 рази. Аналогічно приготувати розчин, розведений у 8 разів, використовуючи спирт, виготовлений у співвідношенні 1:4.
б) Виміряти поверхневий натяг розчинів різних концентрацій ізоамілового спирту за допомогою сталагмометра.
Вимірювання поверхневого натягу сталагмометричним методом грунтується на тому, що в момент відриву краплі, яка витікає з круглого отвору, вага її дорівнює силі поверхневого натягу. Сталагмометр – це товстостінна капілярна трубка, яка має розширення посередині. З обох боків від розширення нанесені поділки. Визначення проводяться так: сталагмометр промити декілька разів дистильованою водою через гумову трубку, натягнуту на верхній кінець сталагмометра. Затягнути із склянки дистильовану воду вище верхньої мітки і порахувати число крапель об’єму води між мітками сталагмометра. Такі ж вимірювання провести для розчинів ізоамілового спирту.
Починати вимірювання поверхневого натягу потрібно з розчину з найменшою концентрацією ізоамілового спирту.
Поверхневий натяг обчислити із співвідношення:
σ nо
—— = —— ,
σо n
де σ о і nо – поверхневий натяг і кількість крапель води, σ і– поверхневий натяг і кількість крапель досліджуваного розчину.
Поверхнево-інактивними називають речовини, які збільшують або залишають незмінним поверхневий натяг води. Тобто це такі речовини, розчинення яких не впливає на поверхневий натяг рідини.
До поверхнево-інактивних речовин належать неорганічні кислоти, основи та їх солі.
ПАР – це речовини, розчинення яких зумовлює зниження поверхневого натягу рідини.
До ПАР відносять органічні речовини з несиметричною будовою молекул, які складаються з полярних і неполярних груп.
l Поглинання газів i парів твердими тілами називають сорбцією.
l Якщо процес сорбції відбувається тільки на поверхні, то його називають адсорбцією.
l Якщо речовина, яка поглинається поверхнею, дифундує у середину поглинаючої речовини i розподіляється по об’єму, то таке явище називають абсорбцією.
l Тверде тіло, на поверхні якого відбувається адсорбція називають адсорбентом, а речовина яка адсорбується – адсорбтивом.
l Величина адсорбції визначається за допомогою співвідношення числа молекул “n” адсорбату, яке припадає на одиницю площу поверхні адсорбенту S м2, або маси “m” адсорбенту, (кг): Г= n/S, моль/м2, Г= n/m, (моль/кг).
l Процес, протилежний адсорбції, називають десорбцією.
l Десорбція – це відокремлення адсорбованих молекул нa поверхні адсорбенту.
Процеси, які завершуються в поверхневому шарі, можна розділити на адсорбцію та поверхневі хімічні реакції.
Процеси, які проходять не тільки на поверхні, але й у об’ємі твердого сорбенту, поділяють на абсорбцію, хемосорбцію і капілярну конденсацію. Прикладом абсорбції може служити поглинання водню платиною або нікелем. Хемосорбція спостерігається при поглинанні диоксиду вуглецю оксидом кальцію, вона супроводжується збільшенням кількості фаз у системі. Капілярна конденсація відбувається при контакті пористих сорбентів із парою, яка легко конденсується: води, спирту, бензолу та інших рідин.
Вибіркова адсорбція визначається вибірковістю адсорбції катіона або аніона. Правила вибіркової адсорбції –Панета-Фаянса.
Перше правило. На поверхні кристалічного твердого тіла з розчину електроліту специфічно адсорбується іон, який здатний добудовувати його кристалічну решітку або може утворювати з одним з іонів, що входить в склад кристалу, малорозчинну сполуку.
Друге правило. На твердій поверхні адсорбента адсорбуються тільки ті іони, знак заряду яких протилежний знаку заряду поверхні адсорбента
l Іонообмінна адсорбція – процес обміну йонами між розчином та твердою фазою (адсорбентом). Такий обмін відбувається в строго еквівалентних співвідношеннях i може бути описаний стехіометричним рівнянням.
l Сорбенти, здатні до обміну йонами, називають іонітами (або йонітами). Йоніти можуть мати кислотний, основний або амотерний характер. Речовини кислотного типу обмінюються катіонами і мають назву катіонітів, а основні сорбенти – аніоніти – віддають у розчин аніони, на міце яких становляться аніони з розчину.
Типи іонітів
1) Кислотні сорбенти – алюмосилікати, силікагель,целюлоза
2) Основні сорбенти – гідроксиди алюмінію, феруму
3) Амфотерні оніти – це синтетичні речовини, що мають полімерну основу, вони містять і катіонну, і аніонну групи для обміну.
Види еферентної медицини
Гемосорбція – метод лікування, спрямований на видалення з крові різних токсичних продуктів і регуляцію гемостазу шляхом контакту крові з сорбентом поза організмом.
Гемосорбція – метод позаниркового очищення крові від токсичних речовин шляхом адсорбції отрути на поверхні сорбенту.
У даному методі використовують сорбенти двох класів: неселективні (активоване вугілля), які поглинають з крові кілька речовин (індоли, скатоли, гуанідинові основи, жирні кислоти, білірубін, органічні кислоти) і селективні (йонообмінні смоли), які поглинають речовини певної структури (калій, амоній, білірубін). Розроблено і хемосорбенти вибіркової дії для видалення ліпопротеїдів, протеолітичних ферментів
Ентеросорбція – метод, який ґрунтується на звязуванні й виведенні з організму через травний канал токсинів, мікроорганізмів з лікувальною або профілактичною метою.
Ентеросорбенти – лікарські засоби різної структури, які здійснюють зв’язування екзо-і ендогенних речовин в ШКТ шляхом адсорбції, абсорбції, іонообміну, комплексоутворення (деревне вугілля, лігнін, токсфайтер, поліфепан, полісорб, силікагель, фібрабет).
Плазмосорбція – грунтується на здатності деяких токсичних речовин осідати на поверхні активованого вугілля або інших поверхнево-активних структур під час проходження плазми пацієнта через сорбційну колонку.
Метод застосовують після поранень, травм, термічних уражень, отруєнь, радіаційних уражень, при захворюваннях печінки, нирок, легенів, бронхіальна астма, захворювання сполучної тканини.
Лімфосорбція – це зв’язування й видалення з крові антитіл або антигенів за допомогою імуноферментів.
Метод видалення токсичних речовин з організму шляхом пропускання лімфи, отриманої зовнішнім дренуванням грудного протоку, через шар адсорбентів.
Дана реакція ґрунтується на реакції антиген – антитіло.
За механізмом розділення є такі види хроматографії:
l Адсорбційна – грунтується на принципі розділення суміші речовин за різною силою зв’язків, що утворюються між молекулами речовин та сорбентом.
l Молекулярна (розподільна) – грунтується на принципі розділення за розмірами молекул, тобто, крізь пори гелю, який виконує функцію нерухомої фази, можуть дифундувати тільки ті речовини, розміри молекул яких не перевищують розміри пор.
l Осадова – грунтується на утворенні малорозчинних сполук між речовинами суміші та осаджувачем, що знаходиться в порах сорбенту.
l Йонообмінна – грнтується на різній здатності йонів, що входять до складу аналізованої суміші, обмінюватися з йонами, що входять до складу йоніту (нерухома фаза).
Абсорбція — вбирання газів або рідин, а також електромагнітних коливань (світла і звуку) всім об’ємом (на відміну від адсорбції) рідини чи твердого тіла, що є абсорбентом. Абсорбція — один з видів сорбції рідини. Абсорбція — основа технологічних процесів вилучення парів води, вуглеводневих компонентів, сірчаних сполук тощо з потоків природного та синтетичного газів, очищення (знешкодження) газових викидів з метою охорони довкілля. Розрізняють хімічну та фізичну абсорбцію. При хімічній абсорбції компонент, який абсорбується, зв’язується в рідкій фазі у вигляді хімічної сполуки. При фізичній абсорбції, розчинення газу не супроводжується хімічною реакцією; поглинання компонента відбувається доти, поки його парціальний тиск у газовій фазі вищий від рівноважного тиску над розчином. Абсорбція процес вибірковий і оборотний. Величина абсорбції (як наслідок дії), тобто поглинання, вбирання, всмоктування, визначаються розчинністю певного газу в рідкому розчиннику, а швидкість процесу (дії) — різницею концентрацій у газовій суміші і рідині. Якщо концентрація газу в рідині вища, ніж у газовій суміші, то він виділяється із розчину (десорбція). Вилучення речовини з розчину всім об’ємом рідкого адсорбента (екстракція) та із газової суміші розплавами (оклюзія) — процеси аналогічні абсорбції. Часто абсорбція супроводжується утворенням хімічних сполук, (хемосорбція) і поверхневим поглинанням речовини (адсорбція). Абсорбція набрала значного поширення в коксохімічній промисловості для вловлювання сирого бензолу з коксового газу, а також для аналізу газів, у тому числі рудникової атмосфери. Абсорбція використовується в збагаченні корисних копалин для надання збагачуваним мінералам бажаних властивостей або регулювання стану чи властивостей середовища, в якому здійснюється процес збагачення, а також для очищення відпрацьованих газів (повітря) від пилу та шкідливих газових домішок. Для реалізації абсорбції використовують спеціальні пристрої — абсорбери; абсорбційне очищення газів провадиться у скруберах — апаратах зі зрошенням водою, суспензією або спеціальним розчином.
Десо́рбція (рос. десорбция; англ. desorption; нім. Desorption) – процес видалення адсорбованої (адсорбату) або абсорбованої (абсорбату) речовини з поверхні адсорбенту або із об’єму абсорбенту. Протилежне — сорбція, адсорбція або абсорбція.
Зумовлюється зменшенням концентрації адсорбованої речовини в навколишньому адсорбент-середовищі або підвищенням температури.
При однакових швидкостях адсорбції або абсорбції і десорбції наступає рівновага між концентраціями речовини в навколишньому середовищі і на адсорбенті. При проведенні десорбції через шар адсорбенту продувають гарячу водяну пару, повітря або інертні гази, які захоплюють раніше поглинену речовину або промивають шар адсорбенту різними реагентами, які розчиняють адсорбовану речовину.
Оклю́зія (рос. окклюзия, англ. occlusion, нім. Okklusion)
1) Захоплення кристалами під час їх росту інших за природою молекул з середовища, в якому протікає їх ріст. Часто Оклюзія локалізується на кристалічних дефектах, наприклад, дислокаціях. При кристалізації з розплаву оклюдована речовина твердне, а з розчину або пари — зберігається у вигляді рідких або газових включень в кристалі. Оклюзія — причина забруднення кристалів домішками, які впливають на їх фізичні властивості.
2) Сорбція газу розплавленими або твердими речовинами, звичайно металами. Оклюдований газ може утворювати з металом твердий розчин або хім. сполуку (наприклад, гідрид).
3) Витиснення холодним повітрям приземного теплого повітря вгору. Див. Оклюзія циклону.
4) В медицині порушення прохідності порожнистого органа (наприклад судини, бронхиа).
Хемосо́рбція (або Хемосорбційний процес) — це хімічний процес, частинний випадок адсорбції. На відміну від фізичної адсорбції під час хемосорбції не зберігається індивідуальність адсорбтива і адсорбента. При наближенні молекул адсорбтива з поверхнєю адсорбента відбувається перерозподіл їх електронів з утворенням хімічного зв’язку.
Хімічна адсорбція (хемосорбція) йонів або молекул приводить до створення поверхневих хімічних сполук, тобто супроводжується перебудовою електронних оболонок атомів.
Абсорбція зумовлена ван-дер-ваальсовими, або електростатичними, силами притягання частинок адсорбованої речовини до частинок адсорбенту.
Оборотність процесу фізичної абсорбції створює сприятливі умови для послідовного проведення процесів абсорбції (поглинання речовини абсорбентом) та десорбції (вилучення з абсорбенту поглиненої речовини). Абсорбція широко застосовується в абсорбційній техніці, лежить в основі очищення, розділення газів та рідин тощо.
АБСОРБЦІЯ ЛІКІВ (А.л.) (лат. absorptio — поглинання, всмоктування) — у медичній практиці фізіологічний процес всмоктування, тобто проникнення лікарських речовин та ксенобіотиків крізь клітинні мембрани, а потім у кров і лімфу. При оцінці якості ЛЗ абсорбція є одним із основних фармакокінетичних показників, який характеризує швидкість їх надходження і ступінь прояву терапевтичної ефективності. При повільній абсорбції ліків концентрація лікарських речовин у кровообігу може бути недостатньою для забезпечення лікувальної дії, а занадто швидкій — може перевищувати поріг допустимої терапевтичної концентрації і зумовлювати небажану побічну дію або бути токсичною. Поняття абсорбція ліків тісно пов’язане з їх біологічною доступністю. Однак їх визначення утруднюється неможливістю врахування усіх чинників та індивідуальних особливостей організму (вікових, статевих, генетичних розбіжностей, наявності супутніх хвороб) або стресових ситуацій, які впливають на формування відповідної реакції пацієнта на введений ЛП.
При введені ЛЗ перорально інтенсивність всмоктування ліків залежить від фізіологічного стану і секреторної діяльності ШКТ, рН середовища, осмотичного тиску, наповнення і часу проходження їжі по різних відділах травного тракту та інших чинників. Лікарські речовини легко абсорбуються в тонкому епітеліальному шарі слизової оболонки ротової порожнини, яка добре васкуляризована. Однак термін їх перебування у ротовій порожнині дуже обмежений. Кисле середовище шлунка сприяє всмоктуванню слабких кислот, які, як правило, розчинені в ліпідах і знаходяться в неіонізованій формі. Ефективність А.л. визначається швидкістю спорожнення шлунка і помітно зменшується з прийомом їжі, особливо жирної. Деякі речовини (пеніциліни, еритроміцин та ін.) руйнуються в кислому середовищі шлунка. Найбільш інтенсивно ліки всмоктуються в тонкому кишечнику. Цьому сприяє велика поверхня всмоктування, тривале знаходження вмісту, секреторна активність та різні значення рН. Зазначені чинники по-різному впливають на всмоктування лікарських речовин залежно від їх властивостей. Змінюється всмоктування слабких лугів, речовин, які транспортуються крізь клітинні мембрани шляхом полегшеної дифузії (вітамін В12), повільно розчинних (гризеофульвін) або тих, що мають електричний заряд, що перешкоджає їх проникненню крізь мембрану (антибіотики). Деякі лікарські речовини інактивуються кишковою флорою (серцеві глікозиди). На швидкість всмоктування речовин може впливати стан периферичного кровотоку. Значно знижується всмоктування лікарських речовин у товстому кишечнику. Зазвичай абсорбція речовин у шлунку і кишечнику пропорційна ступеню їх ліпофільності. Проте ступінь всмоктування не є єдиним критерієм терапевтичної ефективності. Напр. при лікуванні ентериту і ентероколіту тансалом в’яжуча речовина танальбіну обмежує всмоктування фенілсаліцилату в кишечнику і тим самим підсилює його антимікробну дію. Ефективність і кількість абсорбованої лікарської речовини може суттєво змінитися під впливом метаболічних перетворень при першому проходженні у печінці (лідокаїн, нітрогліцерин та ін.) або в інших внутрішніх органах. Напр. хлорпромазин краще метаболізується в кишечнику, ніж у печінці. Слід враховувати, що при пероральному прийомі А.л. індивідуальна і може змінюватися для кожного ЛП. Особливо це помітно при одночасному прийомі ЛП з адсорбентами або зі зміною віку пацієнта, коли порушується секреторна діяльність ШКТ, знижується інтенсивність окисних процесів і зменшується енергетичний резерв у клітинах, знижується рівень активного транспорту мономерів-переносників (ентероцитів) на клітинній мембрані, зменшується об’єм шлункового соку і т.п., що позначається на процесі абсорбції ліків загалом.
Можливе також зворотне всмоктування речовин, яке відбувається в секреторних і екскреторних органах (напр. у канальцях нирок при сечоутворенні) і регулюється нервовими та гуморально-гормональними механізмами. Інформація про зворотне всмоктування враховується при відпрацюванні режиму прийому ЛЗ та вживання продуктів харчування (див. Лікувальне харчування), які можуть змінювати не лише концентрацію ЛЗ у плазмі крові, але й виступати як індуктори чи інгібітори ферментів, що беруть участь у метаболізмі. У зв’язку з цим не завжди можна уникнути зменшення абсорбції ліків, призначаючи їх з певним інтервалом між прийомами їжі або використанням парентерального способу введення ліків.
Необхідно враховувати також вплив на абсорбцію ліків біофармацевтичних чинників: хімічних та фізичних властивостей речовин, що входять до складу ЛП, включаючи природу допоміжних речовин, виду лікарської форми, технологічних прийомів тощо, які впливають не тільки на всмоктування ліків, але й на їх стабільність та системну придатність. Використовуючи для виготовлення ліків субстанції у вигляді різних солей, кислот, лугів або ефірів, тобто речовин, в яких теоретично повністю зберігається та частина молекули, що відповідає за фармакологічну дію), можна помітно змінити фармакокінетичні особливості ліків, напр. нейролептиків пролонгованої дії. Розбіжності у всмоктуванні ліків у цих випадках пояснюються відмінністю субстанції (наявністю різних атомів або груп), різною розчинністю в ліпідах клітинних оболонок або фізіологічних рідинах, напр. секретах шлунка чи кишечнику, різним значенням їх рКа або різним коефіцієнтом міжфазного розподілу, а також рН у місці абсорбції. На А.л. можуть впливати фізичні характеристики субстанції: розмір часток, форма кристалів, її молекулярна структура (аморфний чи кристалічний стан), природа гідратації чи сольватації, фільність, електрофізичні, оптичні та інші особливості. Так, аморфні структури, як правило, швидше розчиняються порівняно із кристалічними (не потрібна енергія для руйнування кристалів), за цією ознакою їм віддають перевагу (напр. гідрокортизон і преднізолон поставляються на ринок в аморфній формі). Молекулярна структура та інші фізичні характеристики речовини можуть бути причиною терапевтичної нееквівалентності ЛЗ, зумовлювати ступінь їх небажаних побічних ефектів.
Хоча склад (рецептура) відіграє кардинальну роль в А.л., новітні технології (з урахуванням біофармацевтичних чинників та ефектів мембранного транспорту) демонструють значний потенціал для кращого розуміння механізмів та шляхів всмоктування. Проте ступінь і швидкість всмоктування лікарських речовин у системний кровообіг залишаються ключовими чинниками визначення їх фармакологічної ефективності. Останнім часом з метою поліпшення якісних показників всмоктування багато ФП постачають ліки з контрольованим вивільненням діючих речовин. Однак у зв’язку з високою вартістю застосування цих ЛП може бути виправдане лише за умови їх терапевтичної переваги (див. Терапевтичні лікарські системи) порівняно зі звичайними.
