Поверхностное давление монослоя измерение

Главное преимуш,ество метода измерения я перед методом измерения поверхностного натяжения (т. е. и Оц—а) заключается в его большей чувствительности. Как уже отмечалось, малая чувствительность измерения о стала причиной неправильного заключения, что поверхностное давление возникает лишь при достижении плотной упаковки в монослое масла. Методы измерения поверхностного натяжения дают в лучшем случае точность около 0,1 %, что, например, для воды (а = 72 дин/см, т. е. порядка 100 дин/см) составляет около 0,1 дин/см. С помош,ью же ленгмюровских весов удается достичь примерно в 10 раз большей точности (0,01 дин/см), а при некоторых (дифференциальных) методах — еще большей. Это, как мы увидим, особенно важно при измерении молекулярной массы таких веществ, как белки. К сожалению, этот метод неприменим для легкорастворимых поверхностно-активных веществ, поскольку, диффундируя через раствор, они проникают по другую сторону перегородки. Поэтому подобные исследования необходимо проводить путем измерения поверхностного натяжения. [c.126]

Рис. 19. Весы вертикального типа для измерения поверхностного давления в монослое

В пользу возможности протонной проводимости на границе раздела водной фазы с полярной частью фосфолипидного бислоя свидетельствуют данные о латеральной протонной проводимости на границе липидного бислоя с водой. Вдоль монослоя из фосфатидилэтаноламина создавался градиент pH и измерялась продольная скорость переноса протона путем регистрации флюоресценции меченого в полярной головке фосфолипида. Одновременно производили измерения поверхностного потенциала и поверхностного давления. Показано, что протон движется вдоль монослоя липида в том случае, если этот монослой организован и упорядочен. Скорость переноса значительно превышала скорость диффузии протонов в воде. Эффект был обнаружен в монослоях из большинства природных фосфолипидов. Полная дегидратация фосфолипидов в полярной области приводила к потере протонной проводимости. Авторы предполагают, что молекулы воды на границе раздела липид-раствор образуют четыре слоя объемный слой раствора, слой гидратной воды, молекулы воды в котором непосредственно взаимодействуют с полярными группами молекулы липида слой молекул воды, связанный водородной связью с молекулами липида на уровне карбонильной группы, и, наконец, трансмембранные водные мостики. В целом на поверхности липидного бислоя образуется сеть водородных связей, обеспечивающих быстрый перенос протонов. Предполагается при этом, что протоны, передвигающиеся в системе водородных связей на поверхности бислоя, не смешиваются с протонами объемного слоя воды. Таким образом, возможен мембранный обмен протонами между протонными каналами и протонными насосами, минуя раствор электролита, омывающего мембрану. Кроме того, молекулы липида в кромке липидной поры способны, как показано в последнее время, участвовать в 64 [c.64]

Для количественной оценки описанных особенностей кинетики реакции требуется знать количество железа, содержащегося в поверхностном монослое. Соответствующая информация может быть получена на основании хемосорбционных измерений [25, 26]. Для определения количества железа на поверхности образцов измеряют изотермы низкотемпературной адсорбции окиси углерода (при —196°С). Затем проводят откачку при температуре —78 °С и вновь измеряют изотерму адсорбции окиси углерода при —196°С. Разность между указанными двумя изотермами соответствует количеству окиси углерода, прочно связанной с поверхностью железа. При температуре промежуточной откачки —78 °С по значению этой разности можно определить долю железа на поверхности образца [26]. Перед измерениями образцы восстанавливают водородом и тренируют при давлении 1,3-10 Па (10 мм рт. ст.) в течение 5 ч. [c.141]

В экспериментах по воссозданию планарных липидных мембран могут быть использованы как моно-, так и бислои. Монослой формируют на поверхности раздела вода — воздух. Каждый липид имеет характерную, зависящую от его структуры площадь поверхности, а это означает, что вместо прямого измерения поверхности монослоя для определения тенденции липида распространяться по ней, т. е. оказывать так называемое поверхностное давление, можно использовать торзионные весы. Прибор для такого рода измерений называется ванной Ленгмюра. С его помощью можно количественно следить за воссозданием липид-белковой системы, ибо, когда белок встраивается в монослой, поверхностное давление меняется в соответствии с пространственными требованиями его молекулы. Так, если какой-то белок входит в субфазу под монослоем, то изменение поверхностного давления в ванне Ленгмюра зарегистрирует его включение в мембрану. Путем изменения состава липидного монослоя можно определить, какой липид взаимодействует со специфическим белком. Например, этим методом было найдено, что ацетилхолиновый рецептор постсинаптической мембраны взаимодействует лучше с холестерином, чем с фосфолипидами [20]. Такая информация, следовательно, имеет не только теоретический интерес она может оказаться необходимой для успешного воС создания мембраны. [c.86]

Для изучения находящихся на поверхности раздела нерастворимых пленок обычно используют три метода, в основе которых лежат измерения поверхностного давления, поверхностного потенциала и поверхностной вязкости. Первый, наиболее старый из этих методов уже давно использовался многими исследователями. Впервые измерить поверхностное давление нерастворимого монослоя прямым взвешиванием удалось Ленгмюру, который применил для этой цели плавающий барьер. Гуасталла [6 ] разработал метод, позволяющий измерять поверхностное давление вплоть до 0,001 динкм. Его поверхностные весы состоят из маятника, отклонение которого, вызываемое изменением поверхностного давления, регистрируется специальным оптическим приспособлением. Вещество, образующее пленку, растекается по поверхности обычно из растворов в петролейном эфире или других летучих водонерастворимых растворителях. При этом использование для дозировки объема микрометрической пипетки всегда позволяет легко рассчитать число нанесенных на поверхность молекул. Для изменения концентрации вещества в монослое используют способ последовательного нанесения раствора на поверхность этот способ особенно предпочтителен по сравнению с методикой поджимающего барьера для поверхности раздела вода — масло. Однако оба способа имеют ряд недостатков. Так, в последнем случае не исключена возможность утечки пленки мимо этого барьера, что затрудняет проведение измерений. С другой стороны, при использовании метода последовательного нанесения раствора имеется опасность того, что при высоких концентрациях вещества его полное растекание по поверхности не достигается. [c.279]

Изотермы поверхностное давление - площадь получали с помощью пластинки Вильгельми. Смесь ПАВ - гексадекан наносили на поверхность воды из раствора в пентане. Отношение гексадекана к ПАВ (смеси тритона X—15 и тритона X—14) было фиксированным, и для монослоя, образованного смесью, снимали изотерму поверхностное давление — площадь (тг —а). Отношение (по массе) гексадекана к ПАВ увеличивали до тех пор пока не достигали стационарного уровня на изотерме в координатах тт — а. Каждое измерение проводили на заново нанесенном монослое. При увеличении отношения гексадекан/ПАВ до более чем 20 1 не наблюдали изменений в изотермах. Сжимаемость монослоя, рассчитанную для соотношения гексадекан—ПАВ, равного 20 1, относили к границе раздела liAB — гексадекан. [c.400]

Метод измерения поверхностной вязкости позволяет выяснить состояние эхих двух участков кривой давления. Метод, примененный нами еще в 1936 году, основан на колебании диска, подвешенного на упругой проволоке, в монослое. Почти одновремезЕшо этот метод был использован также и Гаркинсом [2] для выяснения структуры монослоев спиртов и кислот. Результаты Гаркинса, во многом совпадающие с нашими данными, содержат в то й е время и ряд выводов, не подтверждающахся нашими последними данными. В частности, для нижнего участка кривой давление — площадь Р = /(а) Гаркинс получил линейную зависимость логарифма вязкости монослоя от двухмерного давления в точке излома кривой = /(а) по данным Гаркинса происходит во всех случаях (для всех спиртов и кислот) резкое возрастание поверхностной вязкости. [c.54]

Далее, эти опыты обнаружили существенно новую зависимость двухмерной вязкости от длины цепи в гомологическом ряду. Так, Гаркинсом было найдено, что вязкость в области двухмерных давлений, соответствующих твердому конденсированному состоянию, падает с удлинением цепи в гомологическом ряду, т. е. что монослой октадецилового спирта обладает меньшей вязкостью, чем монослой тетрадецилового спирта. Этот факт Мур и Эйринг [4] объясняли более тесным переплетением более коротких цепей. Однако, согласно высказанному предположению [1], этот результат может быть следствием измерения вязкости моноолоев различных гомологов при несоответственных состояниях, а именно, что при одинаковых температурах измерения (20—25°) С -спирт находится значительно дальше от своей точки плавления (58°), чем Рдин1см С14-спирт (36°), и поэтому структуры монослоев различных гомологов могут быть не вполне одинаковы. Вероятно, что при. более высоких температурах структура монослоев приближается к структуре объемных кристаллов этих же спиртов, возникающей при температурах, близких к точке плавления. Это представление подтверждается кривыми температурной зависимости вязкости (рис. 3). Вязкость монослоя октадецилового спйрта (С в) достигает такой же величины (даже большей), как и вязкость монослоев низших гомологов — тетрадецилового (С14) и цетиловОго (С ) спиртов (вязкость последнего при повышении температуры также соответственно повышается), но при соответственно более высокой температуре, близкой к своей точке плавления. При приближении к температуре плавления объемного кристалла поверхностная вязкость уже перестает возра- [c.56]

В организме различные белковые, липопротеидные, нуклеопротеидные и другие молекулярные слои играют большую роль в жизнедеятельности клеток. Взаимодействие поверхностноактивных веществ с белками, проникновение гемолизирующих веществ (9-аминоакридина, фенотиа-зона и др.) в белковые пленки, соединения холестерола с глиадином и другими белками, реакция аденозинтрифос-форной кислоты с миозином в монослое и др. — неоднократно исследовались методами двухмерного давления и поверхностных потенциалов (причем были разработаны также специальные методы подобных измерений для межфазной границы двух жидкостей). [c.92]

НИЯ которого и малая упругость пара позволяют производить нагревание в вакууме до очень высоких температур ( 2500° К) с целью удаления поверхностных загрязнений. На таких проволоках, используя метод измерения коэффициента аккомодации, Робертс [80] нашел, что хемосорбция водорода быстро протекает даже при 79° К и что, по-видимому, полный монослой водорода образуется при давлениях водорода в 10 мм. Кроме того, измеряя сопротивление для контроля за повышением температуры проволоки вследствие выделения теплоты адсорбции, он показал, что теплота адсорбции водорода уменьшается с увеличением степени покрытия поверхности от 45 ккал/моль для непокрытой поверхности до 18 ккал/моль для поверхности, близкой к насышению. Тшательные опыты Франкенбурга [81], применявшего порошок вольфрама, показали еще более резкое падение теплоты адсорбции, но дали меньшую величину покрытия поверхности по сравнению с полученной Робертсом. К числу других важных работ с использованием вольфрамовых проволок относятся измерения контактного потенциала, проведенные Босуортом [82], показавшим, что работа выхода электрона с поверхности, покрытой водородом, приблизительно на 1 в больше, чем работа выхода электрона с чистой поверхности. (Недавние измерения Миньоле [83, 84] на сублимированных вольфра.мовых пленках дали несколько меньшую величину, 0,5 в.) Из этих данных был вычислен поверхностный дипольный момент, равный приблизительно —0,4 В, причем отрицательная величина указывает на то, что адсорбированный слой водорода заряжен отрицательно. Однако в отношении подробной интерпретации таких измерений имеется некоторая неопределенность [85]. [c.371]

К сожалению, величину fsv не удается измерить ни для какой даже очень гладкой твердой поверхности низкой энергии. Важно подчеркнуть, что все сказанное о свойствах поверхностей высокой энергии и о величинекак о важном поправочном члене уравнения (10), не обязательно справедливо в отношении поверхностей низкой энергии. Напротив, имеется много косвенных экспериментальных доказательств того, что всякий раз, когда жидкость образует на твердом теле большой краевой угол, поверхность этого тела адсорбирует некоторое количество пара этой жидкости. Используя новый потенциометрический метод изучения адсорбции, Бевиг и Зисман показали, что некоторая, хотя и незначительная, адсорбция большинства парообразных веществ наблюдается даже на таких поверхностях, как поверхность гладкого и чистого тефлона или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом. Многочисленные измерения адсорбции при комнатной температуре, проведенные недавно Мартини на весах Мак-Бена—Бакра, во всем диапазоне относительных давлений р/ро (от О до 1) показали, что на многих веществах пары адсорбируются лишь на части поверхности, образуя очень мало заполненный монослой. Отсюда, для всех жидкостей с много меньшим, чем величина сравнительно с Ш а должна быть очень небольшой. Те же самые выводы для аналогичных температурных условий справедливы по отношению к другим твердым поверхностям низкой энергии (таким, как полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид и т. п.) при смачивании их жидкостями с поверхностным натяжением, много большим, чем у данного твердого тела. [c.295]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология