Мембрана ионная избирательность

При введении понятий чисел переноса рассматривалось прохождение тока через ячейку, условно разделенную на катодное, промежуточное и анодное пространство, и было показано, что никаких изменений концентрации ионов в промежуточном пространстве не происходит. Все концентрационные изменения были локализованы в катодном и анодном отделениях. Видоизменим теперь условия электролиза. Пусть катодное пространство отделяется от среднего промежуточного мембраной, проницаемой только для катионов (катионитовая мембрана). Соответственно мембрану, пропускающую только анионы, используем для отделения промежуточного пространства от анодного (анио-нитовая мембрана). Такие мембраны, обладающие избирательной способностью пропускать ионы одного определенного знака (катионы или анионы), изготавливаются на основе ионитовых смол. При прохождении электрического тока через такую ячейку происходит изменение концентрации (рис, 25), [c.40]

Некоторые сепараторы, например пленка типа целлофана и лак АП-14Л, представляют собой селективные мембраны, способные избирательно пропускать ионы, находящиеся в электролите. Лаковый слой АП-14Л на поверхности катода замедляет прохождение из катодного пространства в анодное растворимых в щелочах соединений ртути, серебра и марганца, снижая скорость саморазряда элементов. Диффузия ионов щелочных металлов и ОН через лаковую пленку происходит без заметных затруднений. Лаковый слой АП-14Л химически устойчив к воздействию сильных окислителей, которыми являются катодные активные материалы. Стойкость и избирательные свойства пленки выражены слабее, чем у АП-14Л, В отсутствие селективных мембран целлюлозные бумажные сепараторы постепенно окисляются соединениями тяжелых металлов, которые в некоторых случаях восстанавливаются до свободных. металлов, например ртути и серебра, и вызывают внутренние межэлектродные замыкания. Пленка также предотвращает возможность замыкания при выпадении из щелочного электролита окиси цинка, которая имеет нарушенную структуру и вследствие этого электронную проводимость. [c.151]

Прир. И. часто характеризуются уникальной ионной избирательностью, что достигается строгим соответствием расположения атомов О лиганда размерам связанного иона. Напр., искусств, фосфолипидные мембраны, к-рые в нормальном состоянии одинаково непроницаемы для Na и К , пропускают в присут. валиномицина 10 ионов К на один иои Na . Для функционирования И. важно, чтобы углеводородные цепи липидов мембраны были в подвижном 0<жидком ) состоянии в противном случае комплексу не проникнуть через мембрану. [c.266]

Одной из важных областей использования избирательных мембран является применение их в качестве мембранных электродов. При соприкосновении двух растворов с различной концентрацией одного и того же электролита на их границе, как известно, возникает диффузионный потенциал тот же потенциал образуется при разделении обоих растворов мембраной с достаточно широкими порами, полностью лишенной ионной избирательности (электрохимически неактивной). При повышении избирательности мембраны измеряемый концентрационный потенциал от- [c.216]

Важное биологическое и техническое значение имеют эластичные гели в форме мембран. Мембраны разделяются на гомогенные (с избирательной растворимостью) и пористые (с ситовым механизмом действия). Изменение размеров пор изменяет электрохимическую активность мембран избирательные мембраны значительно повышают эффективность электродиализа узкопористые мембраны с высокой ионной избирательностью применяются в качестве мембранных электродов и др. [c.220]

Рассмотрим химические основы возникновения и поддержания биоэлектрических потенциалов (потенциала покоя и потенциала действия). Большинство исследователей придерживаются мнения, что явления электрической поляризации клетки обусловлены неравномерным распределением ионов К и Ма по обе стороны клеточной мембраны. Мембрана обладает избирательной проницаемостью большей для ионов К и значительно меньшей для ионов Ка. Кроме того, в нервных клетках существует механизм, который поддерживает внутриклеточное содержание натрия на низком уровне вопреки градиенту концентрации. Этот механизм получил название натриевого насоса. [c.636]

При повышении избирательности мембраны измеряемый концентрационный потенциал отклоняется от диффузионного, в соответствии с изменением чисел переноса Д в мембране. Наконец, при идеальной ионной избирательности мембраны концентрационный потенциал точно соответствует разности потенциалов между двумя растворами электролита, измеряемой при помощи обратимых электродов. Действительно, уравнение диффузионного потенциала [c.193]

Мембраны, обладающие ионной избирательностью, называются ионообменными или ионитовыми мембранами. Если мембраны пропускают катноны, онп называются катионообменными катионитовыми), если анионы, — анионообменны.чи анионитовыми). [c.198]

Плазматическая мембрана имеет избирательную проницаемость для малых ионов и молекул простых веществ. Кроме того, она может поддерживать определенную концентрацию ионов внутри клетки, в частности Ма" и К" , что создает градиент концентрации этих ионов по сравнению с внеклеточной жидкостью, а также электрический потенциал на мембране. [c.33]

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]

На рис. 4 приведена схема электродиализатора. При электродиализе мембраны несут электрический заряд, и может произойти смена ионного состава коллоидной дисперсии, соответственно изменяется и ее pH. Эти изменения обусловлены тем, что электрически заряженные мембраны неодинаково проницаемы для катионов и анионов. Для устранения этого эффекта мембраны, применяемые в электродиализе, могут обрабатываться различными веществами, уменьшающими их собственный заряд. Избирательные свой-сва мембран в некоторых случаях используют и для селективной очистки или для еще большего ускорения электродиализа, когда применяют две мембраны — анодную и катодную, изготовленные из материалов с различными зарядами. [c.16]

Обычно в качестве мембраны используют нерастворимую в воде органическую фазу, введенную в пленку или пластину с пористой или гелевой структурой (например, в пористый тефлон или поливинилхлорид). В этой органической фазе растворен электролит М+К , один из ионов которого, например анион не может переходить в водную фазу. Если этот ион обладает способностью избирательно связывать катион М+, то изготовленная указанным способом мембрана может служить основой селективного к М+ электрода. Обычно мембрана находится в контакте с сосудом, заполненным тем раствором, который введен в пленку или пластину. Это позволяет избежать ошибок, связанных с растворением органической фазы в анализируемом растворе (схема показана на рис. 5.16). [c.244]

Таким образом, один и тот же ИСЭ может оказаться селективным к разным ионам и в тем большей степени, чем больше их коэффициенты влияния на электродную функцию. Это значит, что электродная селективность по отношению к некоторому иону Y+ будет тем больше, чем больше избирательность обменного поглощения этого иона материалом мембраны и чем он более подвижен в мембране. [c.526]

Мембранный потенциал. Диффузионный потенциал может сильно возрасти, если растворы электролитов разных концентраций разделить мембраной, проницаемой только для ионов с каким-либо одним зарядом. Такое свойство некоторых мембран объясняют, в частности, тем, что свободные карбоксильные группы таких мембран, заряженные отрицательно, притягивают и пропускают только катионы и отталкивают анионы (рис. 21). Но существуют также мембраны, проницаемые только для анионов, например оболочка эритроцитов. Возможно, что там избирательность мембраны в какой-то степени обусловлена положительно заряженными аминогруппами. Возникновение мембранного потенциала связано не только с особенностями химической структуры и строением мембран, но и с возможным несоответствием размеров ионов и пор в мембране (стр. 24). [c.51]

Возможно, что там избирательность мембраны в какой-то степени обусловлена положительно заряженными аминогруппами. Возникновение мембранного потенциала связано не только с особенностями химической структуры и строением мембран, но и с возможным несоответствием размеров ионов и pop в мембране (стр. 39). [c.71]

Примером высокоспецифичного физико-химического метода может служить ионометрия, в основе которой лежит эффект установления воспроизводимого равновесного потенциала на границе раздела мембрана — исследуемый раствор, который пропорционален концентрации (активности) определенных ионов. Селективность (характеристичность в отношении заданных конов) обусловлена специфичностью (повышенной прочностью) соединений данного иона, существующих в мембране, и избирательностью ионного транспорта в фазе мембраны (механизма электрической проводимости через границу раздела фаз). [c.15]

Причины избирательности клеток в отношении К+ далеко не очевидны возможно, все дело в различной степени гидратации ионов К+ и Na+ (гл. 4, разд. В.8.б). Эти ионы могут иметь первостепенное значение для обеспечения возбудимости мембран (разд. Б.З) даже у бактерий. Различные концентрации двух данных ионов по разные стороны от мембраны обеспечивают существование легкодоступного источника энергии для многих связанных с функционированием мембран процессов. [c.363]

Мембраны с идеальной ионной избирательностью были практически получены при достаточно малой величине пор они относятся к классу молекулярных или ионных сит и обладают рядом особенностей. Зольнер получал электроотрицательные избирательные мембраны на основе окисленного коллодия или путем введения сульфированного полистирола в раствор коллодия, из которого изготовляются мембраны эти мембраны имеют толщину всего около 20—40 [X. Для создания окисленных групп в мембранах их подвергают действию ионизирующей радиации. Уилли и Патнод готовили мембраны прессованием тонкой смеси катионита и инертной смолы в виде дисков толщиной от 0,5 до 4 мм, но электрическое сопротивление таких мембран было выше. Электроположительные избирательные мембраны Зольнер готовил путем адсорбции основных белков протаминов на коллодийных мембранах, а Синха — прессованием тонкой смеси анионита и полистирола при 120— 130° и давлении 280 атм. Ионообменные мембраны можно также приготовить из каучуковых пленок путем их хлорирования и последующего аминирования. [c.216]

В сушествующих мемфанах с избирательной селективностью специфическая селективность по отношению к ионам магния по сравнению с ионами натрия составляет 0,2 - 0,3, Р -0,3. 0.4,. 0,02 - 0,08. Числа переноса двухвалентных катионов через катионообменные мембраны с избирательной проницаемостью для одновалентных ионов повышаются (фиг. 4) при увеличении плотности тока /18/. Изменения чисел переноса влияют на специфическую селективность мембран Р в соответствии с определением этой величины. Найдено также, что на величину Рд слабо влияют концентрация ионов в разбавленном растворе и линейное перемещение разбавленного раствора. Поэтому плотность тока, концентрация ионов и скорость разбавленного раствора необходимо учитывать при выборе условий электродиализного концентрирования с применением одновалентно-селективных мембран. [c.97]

Итак, синапсы можно подразделить на возбуждающие и тормозные. Лиганд-зависимые ионные каналы постсинаптической мембраны могут реализовать как тот, так и другой эффект, в зависимости от ионной избирательности данных каналов. Но, как мы уже отмечали, ионные каналы с воротами-не единственные белки постсинаптической мембраны, с которыми взаимодействуют медиаторы. Существует совершенно иной механизм синаптической передачи рецепторы сопряжены здесь с мембранными белками, вызывающими образование второго посредника в постсинаптической клетке (см. разд. 13.3.3). Например, как полагают, многие рецепторы для моноаминов норадреналина и дофамина относятся именно к этому типу. Связывание медиатора с рецептором активирует аденилатциклазу, повышая тем самым внутриклеточную концентрацию циклического АМР. Циклический АМР в свою очередь активирует протеинкиназы, фосфорилирующие в клетке определенные белки например, они могут фосфорилировать ионные каналы и таким образом изменять электрическое состояние клетки. Конечный эффект может быть или возбуждающим, или тормозным. Действительно, циклический АМР способен в принципе вызвать изменение в любом регуляторном механизме клетки вплоть до экспрессии генов. [c.104]

Развитие новых направлений биосенсометрии, видимо, будет зависеть от успехов микроэлектроники, основанной на применении продуктов биотехнологии, например ферментов и антител. Недавно были созданы ион-селективные транзисторы на основе полевого эффекта (РЕТ ы) в таких устройствах на изолирующий слой транзистора помещается мембрана с избирательной проницаемостью. На поверхность транзистора можно было бы-нанести ферменты и антитела так, чтобы он чувствовал связывание белка и/или возможные его конформационные изменения и/или реакцию с субстратом. Первым шагом здесь является разработка чувствительного к пенициллину FET a, в котором применен фермент пенициллиназа ( aras, Janata, 1980). [c.346]

Биоэлектрохимия. Электрохимические закономерности лежат в основе переноса веществ через биологические мембраны. Это направление электрохимии интенсивно развивается в настоящее время и получило наименование биоэлектрохимия. Клеточные или плазменные мембраны отделяют внутреннюю часть клетки от окружающей среды. Состав растворов внутри и снаружи клеток различен, а сами мембраны обладают избирательной проницаемостью. Потенциал на клеточной мембране создается разностью концентраций ионов в клетке и в окружающей среде и зависит от проницаемости мембраны. Величина потенциала составляет для нервных и мышечных волокон в состоянии покоя 60—80 мВ и может быть определена по уравнению [c.158]

Мембраны с идеальной ионной избирательностью были практически получены при достаточно малой величине пор они относятся к классу молекулярных или ионных сит и обладают рядом особенностей. Зольнер получал электроотрицательные избирательные мембраны на основе окисленного коллодия или путем введения сульфированного полистирола в раствор коллодия, из которого изготовляются мембраны эти мембраны имеют толщину всего около 20— 40 мк. [c.193]

Большое значение имеет применение пористых мембран для электродиализа. При достаточно высокой пористости мембран число переноса ионов в мембранах мало изменяется по сравнению с водным раствором. При малой величине пор получаются мембраны с высокой ионной избирательностью, так называемые электрохимически активные мембраны. Одной из важных областей иснользования избирательных мембран является применение их в качестве мембранных электродов. Этим путем можно удобно измерять активность многих ионов в растворах (в том числе в биологически важных системах), для которых не существует специальных обратимых электродов, например анионов F , N0-, СЮ , Hg OO-, JO , катионов Li", К", Na", Rb", s", Mg"", a ", NH и др. кроме того, можно производить различные электрометрические титрования, измерения доннановского распределения ионов, биоэлектрических потенциалов и др. Измерения скорост переноса радиоактивных изотопов катионов Na", Zn " и d " в избирательных мембранах использовались для определения их коэффициентов диффузии. [c.267]

Биологические мембраны выполняют роль разделительных перегородок между отдельными отсеками клетки и лyлiaт биологическими барьерами, отделяющими содержимое клетки от внешней среды, что позволяет сохранять внутри нее требуемые условия. Через мембраны непрерывно идет транспортировка различных веществ и ионов, необходимых для жизнедеятельности клетки и ее органоидов. Биологические мембраны обладают избирательной гпроницаемостью для различных веществ, при этом направление и скорость их потоков строго регламентированы. В клеточных мем- бранах размещены высокочувствительные рецепторы, с помощью. которых обеспечивается определенная реакция клетки и организма на условия внешней среды. Биологические мембраны служат своеобразными матрицами, в которых локализованы постоянно функционирующие и чрезвычайно активные биохимические системы. В них с помощью множества мембранных ферментов ежесекундно как по поточным линиям движутся и подвергаются химическим превращениям вещества, а также ионы и электроны. Благодаря. этому мембраны являются необыкновенно эффективными биоэнер- [c.23]

Потенциометрические биосенсоры с ИСЭ и редокс-электродами различаются по электрохимическим реакциям, протекающим на соответствующих электродах. В ИСЭ чувствительным элементом является мембрана с избирательной проницаемостью, н это позволяет следить за событиями, связанными с ионным обменом на границе эаздела мембрана/раствор (рис. 10.2) [7]. Классическими примерами селективно [c.131]

Основой структуры протопласта служат клеточные мем браны. Они состоят в основном из белков и липидов. Молекулы этих веществ образуют упорядоченную структуру благодаря вандер-ваальсовым, водородным и ионным химическим связям. Все мембраны обладают избирательной проницаемостью. [c.3]

Мембраны ионоселективных электродов обладают большой специфичностью по отношению к определенному виду ионов возникающий прн этом потенциал составляет значительную часть э.д.с. соответствующей электрохимической снстемы. Если ионоселективный электрод сочетать с ферментом, сг[особным избирательно катализировать одну определенную реакцию, протекающую с участием ионов, по отношению к которым обратим этот электрод, то по изменению потенциала электрода можно следить за ходом реакции. Ионоселективные электроды применяются при изучении либо естественных, либо моделирующих их искусственных биологических мембран, что составляет одну из задач науки биоэлектрохимии, родившейся на стыке электрохимии и биологии. [c.207]

Использование ионообменных мембран в анализе Ионообменной (ионитовой) мембраной называют пленку, полученную из ионообменной смолы. Находясь в растворе электролита, ионитовые мембраны избирательно пропускают ионы только одного знака заряда, а именно катионитовые мембраны пропускают только катионы, анионитовые — анионы. Это свойство ионитовых мембран используют для разделения катионов и анионов, а также для их отделения от неэлектролитов методом электродиализа. Центральную часть электродиализатора, в которой находится анализируемый раствор, отделяют от анодной части анионитной, а от катодной — катионитной мембраной. В процессе электродиализа к аноду мигрируют только анионы, так [c.205]

Под селективностью, или избирательностью, понимают способность ионита избирательно сорбировать из раствора некоторые ионы. В идеальном случае мембрана должна сорбировать и пропускать только ионы одного знака, например, катиониювая мембрана должна пропускать только катионы. Однако возможен [c.20]

В больщинстве случаев И. э. представляет собой устройство, осн. элементом к-рого является мембрана, проницаемая только для определенного иона. Между р-рами электролитов, разделенных мембраной, устанавливается стабильная разность потенциалов, к-рая алгебраически складывается из двух межфазных скачков потенциала и диффузионного потенциала, возникающего внутри мембраны (см. Мембранный потенциал). Измерение концентрации определяемого иона в принципе возможно по значению эдс гальванич. элемента, составленного из находящихся в контакте исследуемого и стандартного р-ров, в каждый из к-рых погружены идентичные И. э., избирательно чувствительные к определяемому иону концентрация этого иона в стандартном р-ре СдТочно известна. Для практич. измерений гальванич. элемент составляют из И, э. и электрода сравнения (напр., хлоросеребряного), к-рые сначала погружают в стандартный, а затем в исследуемый р-р разность соответствующих эдс равна Е. Состав стандартного р-ра должен быть по возможности близок к составу измеряемого. Искомую концентрацию с вычисляют по ур-нию [c.265]

Стеклянный электрод относится к классу мембранных ионоселек-тивньк электродов, где он занимает промежуточное положение между электродами с жидкими мембранами и твердыми мембранами. Выше, нри рассмотрении равновесных процессов на границе раздела двух фаз, отмечалось, что если мембрана избирательно проницаема для одного тина ионов, присутствующих в растворе, то через некоторое время устанавливается равновесие но этому иону, характеризующееся значением мембранного потенциала. [c.53]

Ионоселективные электроды - это сенсоры (чувствительные элементы, датчики), потенциал которых линейно зависит от логарифма активности определяемого иона в растворе. Важнейшей частью большинства таких электродов является полупроницаемая мембрана, отделяющая внутреннюю часть электрода (внутренний раствор) от анализируемого и обладающая способностью пропускать преимущественно только ионы одного вида. Исторически первым ионоселективным электродом был стеклянный электрод, разработанный Габером и Клемансевичем в начале XX века. Наряду со стеклянным электродом к датчикам на основе полупроницаемых мембран, обладающим повышенной избирательностью по отношению к ионам определенного типа, относятся и другие ионоселективные электроды. Среди них различают первичные ионоселективные электроды - электроды с жесткой матрицей (стеклянные) и электроды с кристаллическими мембранами электроды с под- [c.173]

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]

Какие классы молекул и ионов транспортируются через мембраны Из окружающей среды в клетку поступают неорганические ионы, причем в результате перено са иногда они сильно концентрируются (гл. 2, разд. Е.2). Например, корни зеленых растений могут экстрагировать необходимые вещества из очень разбавленных растворов. Аналогичной способностью наделены микроорганизмы, например дрожжи и бактерии, у которых обнаружены системы, способные избирательно концентрировать многие ионы, в том числе К+, Са +, сульфаты и фосфаты. Кожа лягушки в состоянии поглощать ионы Na+ из среды с концентрацией Na l, равной 10 М, и переносить их во внутреннюю среду, где концентрация Na l превышает 0,1 М. Клетки слизистой оболочки желудка могут концентрировать ионы водорода в желудочном соке примерно до 0,16 М. [c.359]

Как и наружная плазматическая клеточная мембрана, внутренняя митохондриальная мембрана отличается высокой избирательностью. Некоторые неионизированные вещества легко проходят через нее, тогда как транспорт ионных веществ, включая анионы дикарбоновых и трикарбоновых кислот, находится под жестким контролем. В некоторых случаях анионы перемещаются в результате энергозависимого активного транспорта . В других случаях анион может пройти внутрь лишь в обмен на другой анион, выходящий наружу. Во всех этих случаях необходимо участие специфических транслоцирующих белков-переносчиков (гл. 5, разд, Б,2). [c.423]