Электрическое поле в мембране

Существует несколько механизмов ионного транспорта. Согласно механизму подвижных переносчиков ионофор Т-, вызывающий селективную проводимость мембраны, образует на поверхности мембраны комплекс с ионом С+ С+4-Т Х [СТ]. Этот нейтральный комплекс диффундирует к противоположной стороне мембраны и диссоциирует, так что С+ переходит в водную фазу, а Т" под действием электрического поля возвращается обратно [c.140]

Электродиализ — диализ, обусловленный миграцией ионов через мембрану под действием приложенной разности потенциалов (электромиграцией). На рис. IV. 17 показана схема электродиализатора, представляющего собой сосуд, разделенный мембраной М, по обе стороны которой находятся электроды под напряжением постоянного электрического поля. Рассмотрим принципы электродиализа на примере переноса хлорной кислоты через различные мембраны. Если пропустить через водный раствор хлорной кислоты количество электричества, равное числу Фарадея (96 485 Кл/моль), то по закону Фарадея на электродах должно выделиться ио 1 экв элементов водорода и кислорода. При электродиализе на катоде (восстановление) исчезают ионы Н+, а на аноде (окисление) они накапливаются [c.241]

Исследования влияния внешних факторов на процесс ЭОФ (давления, гидродинамической обстановки, температуры, концентрации и др.) показали, что величина К-р изменяется в зависимости от этих факторов так же, как и селективность процесса обратного осмоса, проведенного в идентичных условиях. Таким образом, условия, в которых можно осуществить процесс ЭОФ, неразрывно связаны с обратноосмотическим потоком воды через поровое пространство заряженных электрическим полем обратноосмотических полупроницаемых мембран, со строением ДЭС в поровом пространстве и поверхностных над ним слоях. Поэтому процесс избирательной проницаемости ионов и молекул через заряженные электрическим полем обратноосмотические мембраны можно проводить только при давлении, превышающем осмотическое давление раствора. [c.200]

Как указывают Б. Н. Ласкорин и др. [35], в ионитовых мембранах процесс ионного обмена — не основной рабочий процесс, а лишь одна из стадий процесса переноса ионов в электрическом поле мембраны. В связи с тем, что при электродиализе мембрана омывается с двух сторон электролитом, имеющим разные концентрации растворенных ионов, с каждой стороны мембраны происходит внешняя и внутренняя диффузия. Для диффузии в растворе электролита характерна кинетика диффузии в жидкой пленке. Авторы считают, что стадией, определяющей скорость процесса, является внутренняя диффузия. Электрический ток в направлении внешней разности потенциалов будет идти только в том случае, если значение приложенного электрического потенциала Е превышает значение мембранного потенциала ( > ), [c.175]

Метод электродиализа обеспечивает более полное и быстрое удаление электролита. Метод состоит в том, что золь помещают в сосуд с двумя полупроницаемыми мембранами (перегородками), рядом с которыми в чистой воде расположены электроды (рис. 3.34, б). Под действием электрического поля ионы электролита проходят через мембраны к соответствующим электродам и уносятся проточной водой. По такому принципу работают электродиализаторы. [c.154]

Ускорение процесса диализа достигается наложением электрического поля (электродиализ), при этом также повышается эффективность разделения, особенно в конце, когда неравенство концентраций ионов по обеим сторонам мембраны становится меньше. Подвергаемый диализу раствор вводят в среднюю из трех камер, где его тщательно перемешивают. Две мембраны отделяют среднюю камеру от боковых камер, в которых расположены электроды. Через боковые камеры непрерывно поступает чистый растворитель. При прекращении перемешивания раствора в средней камере диализатора коллоидные частицы, имеющие собственный заряд или приобретающие заряд в процессе адсорбции ионов, движутся в электрическом поле и накапливаются у одной из мембран, где вследствие увеличения концентрации и плотности опускаются на дно диализатора и могут быть в дальнейшем отделены (процесс электродекантации). При помощи диализа можно разделить небольшие частицы растворов электролитов и частицы коллоидных растворов или высокополимерных веществ. Диализ позволяет определить молекулярный вес соединений и контролировать процессы образования молекулярных ассоциатов, сольватов и т. д. Применяя мембраны соответствующей пористости, можно проводить разделение частиц коллоидных растворов различной величины (ультрафильтрование) [77]. [c.386]

Электродиализ — процесс, в котором ионы, содержащиеся в растворе, удаляются с использованием мембран под действием внешнего электрического поля. Мембраны, используемые в этом процессе, называются ионообменными мембранами. Они бывают двух типов катионообменные, которые пропускают только катионы, и анионообменные, которые пропускают только анионы. [c.144]

Метод ионных подвижностей — ионофорез применяют для разделения и очистки неорганических веществ. Он основан на использовании различий в числах переноса ионов отдельных компонентов раствора в электрическом поле. При сочетании достаточно высокого градиента потенциала с противотоком растворителя замедляется движение менее подвижных ионов, в то время как более подвижные проходят навстречу растворителю. Эффективность разделения ионов возрастает с уменьшением диффузии и различных конвекционных потоков, вызываемых тепловым движением ионов и молекул. Поэтому специальные разделительные трубки заполняют мелкозернистым инертным материалом либо применяют кассеты из параллельно расположенных крупнопористых мембран, ограничивающих тепловое движение ионов и молекул вдоль потока растворителя. Применяемые в разделительных трубках крупнопористые мембраны легко проницаемы и для анионов, и для катионов. [c.106]

Нейроны характеризуются необыкновенно высоким уровнем обмена веществ, значительная часть которого направлена на обеспечение работы натриевого насоса в мембранах и поддержание состояния возбуждения. Химические основы передачи нервного импульса по аксону уже обсуждались в гл. 5, разд. Б, 3. Последовательное раскрытие сначала натриевых и затем калиевых каналов можно считать твердо установленным. Менее ясным остается вопрос, сопряжено ли изменение ионной проницаемости, необходимое для распространения потенциала действия, с какими-либо особыми ферментативными процессами. Нахманзон указывает, что ацетилхолинэстераза присутствует в высокой концентрации на всем протяжении мембраны нейрона, а не только в синапсах [38, 39]. Он предполагает, что увеличение проницаемости к ионам натрия обусловлено кооперативным связыванием нескольких молекул ацетилхолина с мембранными рецепторами, которые либо сами составляют натриевые каналы, либо регулируют степень их открытия. При этом ацетилхолин высвобождается из участков накопления, расположенных на мембране, в результате деполяризации. Собственно, последовательность событий должна быть такова, что изменение электрического поля в мембране индуцирует изменение конформации белков, а это уже приводит к высвобождению ацетилхолина. Под действием аце-тилхолинэстеразы последний быстро распадается, и проницаемость мембраны для ионов натрия возвращается к исходному уровню. В целом приведенное описание отличается от описанной ранее схемы синаптической передачи только в одном отношении в нейронах ацетилхолин накапливается в связанной с белками форме, тогда как в синапсах — в специальных пузырьках. Существует мнение, что работа калиевых каналов регулируется ионами кальция. Чувствительный к изменению электрического поля Са-связывающий белок высвобождает Са +, который в свою очередь активирует каналы для К" , последнее происходит с некоторым запозданием относительно времени открытия натриевых каналов, что обусловлено различием в константах скоростей этих двух процессов [123]. Закрытие калиевых каналов обеспечивается энергией гидролиза АТР. Имеются и другие предположения о механизмах нервной проводимости [124]. Некоторые из них исходят из того, что нервная проводимость целиком обеспечивается работой натриевого насоса. [c.349]

Первые слагаемые в (9.16) и (9.17) представляют собой обычные классические составляющие электрического поля. Отметим, что в случае диполя это слагаемое спадает существенно быстрее, чем в случае заряда. Вторые слагаемые обязаны своим происхождением пространственной дисперсии е( ). Существенно, что теперь оба эти члена спадают одинаковым образом, причем в (9.16) нелокальный член не исчезает (в отличие от классического слагаемого) при усреднении Е г) по всем ориентациям п. Именно эта особенность электрических полей в нелокальной электростатике приводит к существованию сильного электрического поля вблизи нейтральной липидной мембраны [429,. 438]. [c.157]

Если электрическое поле приложено поперек мембраны или пористой перегородки, то оно способствует прохождению жидкости (обычно воды) через поры. Относительное движение растворителя и твердой фазы будет таким же, как если бы твердые частицы могли двигаться, т. е. растворитель движется по направлению к катоду при условии, что перегородка или мембрана заряжена отрицательно. В этом явлении, которое называется электроосмосом, растворитель переносится ионами вдоль твердой поверхности вблизи от нее, причем знак заряда ионов противоположен знаку заряда поверхности. [c.604]

Коллоидные растворы отличаются от истинных растворов специфическими свойствами 1) рассеивают свет, т. е. дают опалесценцию 2) обнаруживают явление электрофореза, заключающееся в переносе коллоидных частиц в электрическом поле к тому или другому электроду 3) проявляют способность к диализу, т. е. с помощью мембраны коллоидные частицы могут быть отделены от растворенных в них примесей низкомолекулярных веществ [c.5]

Среди электрокинетических свойств капиллярных систем — мембран. и диафрагм существенную роль играет изменение чисел переноса ионов в порах мембраны по сравнению со свободным раствором. Рассмотрим сущность данного явления. Представим себе капилляр в продольном разрезе, наполненный раствором электролита с двойным электрическим слоем ионов на внутренней поверхности, при отрицательном заряде стенки (рис. 86). В объеме АБВГ, где ионы сохраняют подвижность при наложении электрического поля, концентрация катионов больше, чем [c.205]

Приступая к выводу основных уравнений электрофореза и электроосмоса, рассмотрим две модели. Одна из них — пористая мембрана, насквозь пронизанная цилиндрическими капиллярными порами, другая — дисперсная система, содержащая длинные цилиндрические частицы, оси которых совпадают с направлением силовых линий электрического поля (рис. 37). Двойной электрический слой будем рассматривать как плоский конденсатор. [c.94]

Электродиализом называют процесс переноса ионов через мембрану под действием приложенного к ней электрического поля. Для очистки сточных вод методом электродиализа используют электрически активные ионитовые мембраны. [c.217]

Одна из причин задержки ионов — внутреннее электрическое поле самой мембраны, обусловленное ДЭС (в гетерогенных системах) или системой фиксирован-1 ых зарядов (в гомогенных). Это поле, уменьшая вследствие отрицательной адсорбции С- (рис. ХП.5, Ь и ХП. 23) и число переноса коионов, задерживает нх поток, а с ним и поток противоионов (согласно принципу электронейтральности). Действительно, устранение внутреннего поля в условиях ИЭТ прекращает эффект задержки, как показала работа Сидоровой и Ермаковой (ЛГУ) . [c.219]

Более быстрая очистка может выполняться с помощью электродиализа, при котором ионы переносятся к мембрана.м за счет наложения электрического поля. Предложены различные усовершенствования аппаратуры [128], особенно предназначенной для обессоливания морской воды. Однако в отношении очистки золей кремнезема этот способ не заменяет более дешевый ионный обмен. [c.459]

При установлении равновесия ионы низкомолекулярного электролита не могут проникать через мембрану порознь, так как в противном случае возникли бы электрические поля, препятствующие диффузии. Число ударов, производимых ионами С1" и Ма+ одновременно на единицу площади внутренней стороны перегородки, зависит от произведения к01щентраций ионов, т, е. [Na ] С1 ]<. Для наружной стороны перегородки число одновременных ударов ионов будет пропорционально произведению [N3 16-[С "] . Очевидно, в системе установится равновесие, когда число пар ионов, проходящих в единицу времени череа перегородку справа налево, будет равно числу пар ионов, проходящих слева направо. Иначе говоря, условием равновесия является равенство произведений концентраций ионов, находящихся внутри и снаружи мембраны и свободно проникающих сквозь нее [c.473]

В общем случае коэффициенты диффузии, а также и концентрации катионов и анионов не равны. При этом различаются и диффузионные потоки, что соответствует переносу свободного заряда и приводит к возникновению разности потенциалов. Направление электрического поля при этом таково, что движение быстро диффундирующих ионов замедляется, а медленно диффундирующих — ускоряется. Величина этого электрического поля такова, что обеспечивается выравнивание потоков катионов и анионов через мембрану. Из условия равенства этих потоков получается формула, связывающая перепад потенциала с величинами концентраций по обе стороны мембраны [17, с. 89, 170] [c.224]

Под действием градиента электрического потенциала из анодного пространства электролизера помимо ионов Ыа+ в католит могут переноситься и другие катионы, которые оказывают существенное влияние на работу мембраны и качество получаемой щелочи. Это обстоятельство предъявляет повышенные требования к чистоте питающего рассола. Действие электрического поля способствует также переносу значительного количества молекул воды из анолита в католит. [c.101]

Процесс деионизации радиоактивно-загрязненных вод существенно осложняется из-за присутствия в воде заряженных коллоидных частиц (мицелл), которые в электрическом поле движутся так же, как ионы. В большинстве случаев мицеллы не проходят через поры диафрагм (мембраны), а накапливаются на поверхности последних. [c.95]

Важной характеристикой является поведение коллоидных частиц относительно полупроницаемых мембран. Различие в концентрации раствора по обе стороны мембраны приводит к различной активности растворителя, проявляющейся в осмотическом давлении и изменении упругости пара. Неспособность к прохождению через полупроницаемые мембраны, являющаяся од[шм из характерных отличий коллоидных систем от растворов низкомолекулярных веществ, используется в методах диализа и ультрафильтрации для очистки и концентрирования растворов. Дополнительное наложение постоянного электрического поля — в методах электродиализа и электроультрафильтрации — позволяет значительно ускорить удаление электролитов (см. табл, 3), [c.51]

Полученные уравнения строго применимы для неионных однокомпонентных растворов. Они могут быть также использованы и для таких электролитов, когда не образуется электрическое поле, что отвечает двум условиям = v и = D (это имеет, например, место для водных растворов KG1). При невыполнении этих условий электрическое поле возникает в связи с заряжением мембраны (даже в отсутствие собственного поверхностного заряда) из-за вхождения в поры ионов разного знака в различном количестве (7 Ф Ф у ). При Ф D возникает, кроме того, перепад электрического потенциала Аф (при АС Ф 0) диффузионного происхождения. [c.303]

Раствор, пропитывающий ионообменную мембрану, имеет большую, чем в диафрагме концентрацию ионов и электрический заряд, обусловленный присутствием нротивоионов мембраны. Благодаря наличию в пропитывающем мембрану растворе избытка ионов определенного знака ионообменная мембрана в электрическом поле пропускает ионы преимущественно этого знака, что позволяет использовать ее в процессах электролиза при получении продуктов повышенной чистоты. [c.10]

Высокие электроизоляционные свойства (например, в митохондриях разность потенциалов может достигать 200 мВ), т.е. мембраны митохондрий выдерживают напряженность электрического поля до 200 ООО В/см. [c.108]

Считая электрическое поле постоянным и однородным по веек толщине мембраны, Ходжкин и Катц (1949) вывели формулу для Аг]) — потенциала покоя, рассматриваемого как диффузионный потенциал. Токи одновалентных ионов через мембрану равны [c.344]

Таким образом, ионные каналы непосредственно участвуют в передаче сигнала возбудимыми клетками. Существуют хемовозбу-димые (рецепторы ацетилхолина, у-аминомасляной кислоты, глута-мата, глицина и др.) и электровозбудимые (натриевые, калиевые, кальциевые, хлорные и др.) каналы. В эти транспортные системы входят участки связывания нейромедиаторов или сенсоры изменения силы электрического поля мембраны, а также непосредственно ионные поры, образованные несколькими трансмембранными белковыми фрагментами. [c.634]

Определенная сложность при анализе зкспериментального материала по участию структурных "возмущений" возбудимой мембраны в генерации пика ПД состоит в том, чтобы идентифицировать, какие из зарегистрированных при возбуждении структурных изменений действительно принимают непосредственное участие в процессе генерации ПД, а какие являются лишь следствием данного процесса. С учетом зтого в настоящее время под структурными изменениями в возбудимой мембране при генерации пика ПД подразумевают прежде всего конформационный переход ионных каналов в активированное состояние в результате смещения в сторону деполяризации до порогового уровня [22, 309, 6141. Механизм инициации конформационного перехода ионных каналов в активированное состояние под влиянием электрического поля мембраны при этом широко обсуждается. В частности, представляется вполне вероятным, что изменение электрического поля может влиять на белковую структуру ионных каналов как непосредственно, так и опосредованно, через инициацию фазово-структурного перехода в их липидном окружении. На последнюю возможность указывают, в частности. Бхаумик и соавторы [309]. [c.170]

Эквимолекулярность при переходе ионов через мембрану объясняется, по-видимому, следующими причинами. Ионы с меньшей гидратирующей способностью в первую очередь могут проникнуть в поры мембраны. При этом они образуют электрическое поле, которое способствует прониканию в поры ионов с большей гидратирующей способностью. В свою очередь, эти ионы своим полем, противоположным по [c.192]

Как известно, коллоидные частицы (мицеллы) также имеют электрические заряды и поэтому движутся в электрическом поле к электроду, имеющему знак, обратный знаку частицы. Это явление затрудняет протекание процессов электродеионизации. Можно думать, что в большинстве случаев мицеллы не проходят через диафрагмы-(мембраны), а накапливаются на поверхности последних. [c.174]

Вышеприведенные данные показывают, что при постановке опытов по злектроосмосу на различных капиллярных системах следует учитывать необходимость выполнения ряда условий гидродинамического характера в соединении с наложением электрического поля, обеспечивающих установление стационарного ламинарного потока жидкости через поры исследуемой системы. Эти основные условия могут быть прежде всего охарактеризованы тем минимальным соотношением длины и сечения капилляров, при котором устанавливается стационарное состояние электроосмотического потока по всему сечению и длине капилляров при данном градиенте потенциала. Это соотношение, естественно, соблюдается в обычных условиях опытов для таких тонкопористых объектов, как желатиновые, коллодиевые, целлофановые и подобные им мембраны. При переходе к более крупнопористым образцам капиллярных систем на это обстоятельство следует обращать серьезное внимание, так как при соотношении lid меньшем, чем указанные минимальные, получаются непостоянные, неопределенные значения электроосмотического переноса, или он может вообще отсутствовать. [c.68]

Диализом называют метод фракционирования веществ, основанный на избирательной диффузии некоторых компонентов смеси через мембрану из более концентрированного раствора в более разбавленный. Метод ультрафильтрования основан на том же самом принципе, однако при этом жидкость помещают только с одной стороны мембраны и раствор продавливается через последнюю. Электродиализ представляет собой диализ, при котором прохождение низкомолекулярных ионов через мембрану ускоряется под действием электрического поля. В некоторых случаях для ускорения процесса разделения используют электроультрафильтрование — сочетание электродиализа и ультрафильтрования. К вышеуказанным методам примыкает также метод электродекантации однако последний применяют в основном не для отделения низкомолекулярных веществ от высокомолекулярных, а для фракционирования высокомолекулярных соединений (см. стр. 533). [c.194]

Проницаемость одиночных каналов и их число, приходящееся на единицу поверхности, определяются по связыванию токсинов, блокирующих каналы,— прежде всего тетродотоксина и сакситоксина, а также с помощью анализа флуктуаций ионных токов. Число каналов, приходящихся на 1 мкм мембраны, составляет несколько сот. Каждый открытый канал имеет проводимость 1—10 пСм. Пропускная способность Ка -канала - 10 ионов в 1 с, К -канала 10 ионов в 1 с. Схема строения канала, согласно современным представлениям, показана на рис. 11.21. Роль канала выполняет макромолекула некоего белка, создающая пору в двухслойной липидной мембране. У входа в канал снаружи имеется узкий селективный фильтр для ионов, у внутренней, выходной стороны расположены так называемые ворота , управляемые конформационно-лабильным сенсором. Изменение конформации этой части белка контролируется внутримембран-ным электрическим полем. Сенсор открывает или закрывает ворота . Для поведения системы определяющую роль играют электростатические заряды. Внутренняя поверхность канала, по-видимому, выстлана гидрофильными группами, благодаря чему канал проницаем для ионов. Можно думать, что для функционирования канала существенны и конформационные события в билипидной части мембраны — кинки (см. с. 339). [c.378]

I5 Д, что приводит к значению ]i, = dj./So ж2-10 СГС (so = 0,5- 0,7 нм — площадь, приходящаяся в бислое на одну молекулу липида). Тогда оценка предэкспонен-циального фактора Рц в (9.26) дает значения в интервале 10 ч-10 Н/см , что несколько выше экспериментального интервала значений Рц. Такое завышение Ро, по-видимому, связано с использованием линейного по электрическому полю приближения. Фактически в непосредственной окрестности мембраны должны заметно проявляться нелинейные эффекты, уменьшающие величину электрического поля и, соответственно, значение Ра. Но и с учетом этих эффектов зависимость Р К) при сохранит экспоненциальный вид. [c.166]

Электродиализные аппараты применяются двух типов прокладочные и лабиринтные. Электродиализаторы прокладочного типа (ЭДУ-50, ЭХО-М-5000Х200, Родник-3 ) имеют горизонтальную ось электрического поля их пропускная способность 2—20 Ы /ч. Электродиализаторы лабиринтного типа (Э-400М, ЭДУ-2, ЭДУ-1000, АЭ-25) имеют вертикальную ось электрического поля их пропускная способность 1—25 м ч. Оптимальная область применения электродиализаторов — при концентрации солей в сточной воде 3—8 г/л. Во всех конструкциях электродиализаторов в основном применяют электроды, изготовленные из платинированного титана. Для эффективной работы аппаратов большое значение имеет промывка приэлектродных камер, что предохраняет крайние мембраны от разрушения продуктами электролиза. [c.155]

Согласно теории Митчелла, перенос протонов и электронов сквозь мембрану не приводит к большим изменениям рП. Транспорт электронов, т. е. окислительный процесс, прекращается под действием электрического поля, создаваемого избытком отрицательных зарядов на другой стороне мембраны. Перенос электронов активируется вновь при уменьшении этого поля, т. е. мемт бранного потенциала. Этого можно достичь перемещением катионов через мембрану. В результате должен возникнуть градиент рП, так как перенос каждого одновалентного катиона должен со- [c.436]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология