Проницаемость и заряд мембран

Заряд мембраны имеет очень большое значение при электродиализе (стр. 45) по той причине, что скорость диффузии ионов через мембрану зависит от их заряда. Мембраны, заряженные отрицательно, хорошо проницаемы для катионов и мало проницаемы для анионов и, наоборот, мембраны, заряженные положительно, хорошо проницаемы для анионов и мало проницаемы для катионов. Поэтому целесообразно анодную мембрану делать из вещества, принимающего положительный заряд при погружении его в воду, а катодную — из электроотрицательного материала. [c.36]

Заряд мембраны имеет очень большое значение при электродиализе (стр. 48) по той причине, что скорость диффузии ионов через мембрану зависит от их заряда. Мембраны, заряженные отрицательно, хорошо проницаемы для катионов и мало проницаемы для анионов и, наоборот, мембраны, заряженные [c.38]

Искусственные мембраны имеют преимущество по сравнению с естественными, так как их можно готовить с различной и хорошо воспроизводимой проницаемостью. При выборе материала для мембраны часто необходимо принимать во внимание заряд мембраны в том или ином растворителе, который возникает в результате или диссоциации самого вещества мембраны (см. раздел 11.3), или избирательной адсорбции на ней ионов (см. раздел 10.3), илн неравномерного распределения ионов по обе стороны мембраны. Наличие заряда у мембраны иногда может быть причиной коагуляции (см. раздел 9.5) при диализе коллоидных растворов, частицы которых несут заряд, противоположный по знаку заряду мембраны. Поверхность целлофановых и коллодиевых мембран в воде и водных растворах обычно заряжена отрицательно. Белковые мембраны в среде с pH,меньшим изоэлектрической точки белка, заряжены положительно, а в среде с большим pH — отрицательно. [c.497]

Трансмембранный потенциал частично обусловлен избирательной проницаемостью клеточной мембраны, что ограничивает скорость движения одного иона относительно другого. К+, например, может проникать через мембрану значительно быстрее,, чем С1 . Если оба этих иона нутри клетки имеют более высокую концентрацию, чем вокруг нее, то более быстрая нетто-диф-фузия ионов К+ наружу по градиенту концентрации в конечном итоге приведет к возникновению более высокого отрицательного заряда внутри клетки, так как там останется избыточное ко- личество С1 . [c.223]

Относительная диэлектрическая проницаемость растворов 80,1, вязкость 1-10" Па-с. Определите знак заряда поверхности мембраны, если растворы под действием тока перемещаются к катоду. [c.109]

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]

При установлении мембранного равновесия ионные произведения противоионов по обе стороны мембраны должны быть одинаковыми, т. е. константа ионообменного равновесия должна быть равна единице. Термодинамическим условием равновесия должно быть равенство произведений концентраций катионов и анионов по обе стороны мембраны. Однако вследствие неспособности фиксированного иона ионита проникать в раствор, концентрация ионов, соответствующих по знаку заряда фиксированным ионам, будет разной, причем меньшей в ионите, чем в. растворе. Поэтому поверхность зерен ионита можно рассматривать как мембрану, не проницаемую для фиксированных ионов и проницаемую для обменивающихся ионов. [c.105]

Мембрана ИСЭ должна быть проницаема для ионов одного знака заряда и преимущественно для данного сорта ионов в присутствии других ионов того же знака заряда. Разность потенциалов между двумя растворами, соприкасающимися с мембраной, равна алгебраической сумме двух фазовых граничных потенциалов (гальвани-потенциалов) и диффузионного потенциала внутри мембраны [c.520]

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]

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. 26). Но существуют также мембраны, проницаемые только для анионов, например оболочка эритроцитов. [c.70]

Мембрана проницаема для малых ионов, и поэтому ионы хлора будут двигаться справа налево, так как ионы стремятся равномерно распределиться по всему объему. Каждый ион хлора, проходящий через мембрану, должен сопровождаться ионом натрия, иначе с внешней стороны мембраны накапливались бы положительные заряды. Пусть х означает концентрацию, которой достигли ионы хлора за время установления равновесия. Белок не может диффундировать через мембрану и остается с ее внутренней стороны. В результате перераспределения при равновесии система будет находиться в следующем состоянии [c.356]

Предположим, что в растворе присутствуют только два сорта ионов К+ и А , заряд каждого из которых равен единице. Пусть далее /+ — число переноса катионов через катионитовую мембрану, а / — число переноса анионов через анионитовую мембрану. Для идеальных мембран обе эти величины равны единице, т. е. катионитовая мембрана пропускает только одни катионы и полностью непроницаема для анионов и наоборот — анионитовая мембрана проницаема для одних только анионов и полностью задерживает катионы. Практически мембраны (например, катионитовая мембрана МК-40 и анионитовая мембрана МА-40) характеризуются числами переноса порядка 0,95—0,98, [c.40]

По знаку заряда (возникает на М. и. в результате электролитич. диссоциации ионогенных групп) различают след, мембраны монополярные - анионитовые, имеющие положит, заряд, и катионитовые, заряженные отрицательно (проницаемы соотв. для анионов и катионов) биполярные, состоящие из двух слоев (катионитового и анионитового). [c.31]

Стехиометрические соотношения в натрий-калиевом насосе весьма своеобразны. При распаде каждой молекулы АТР из клетки выкачиваются 3 иона натрия, а извне в клетку накачиваются 2 иона калия. Поскольку из клетки выкачивается больше положительно заряженных ионов, чем пО падает в нее, внутри клетки создается избыточный отрицательный заряд. Наличие отрицательного заряда внутри клетки было установлено уже давно путем измерения электрического мембранного потенциала (разд. Б.З). Поскольку клеточная мембрана все же проницаема для ионов К+, возникновение мембранного потенциала приводит к диффузии этих ионов через мембрану внутрь клетки, что обусловливает частичную нейтрализацию отрицательно-го заряда на мембране. Когда скорость пассивной диффузии уравновешивает мем бран- [c.363]

Если на каком-нибудь участке мембраны проницаемость для ионов натрия увеличивается, то эти ионы устремляются внутрь клетки, нейтрализуя ее отрицательный заряд. Клеточная мембрана при этом деполяризуется. При деполяризации по поверхности мембраны распространяется затухающий электрический сигнал, аналогично тому как это имеет место при прохождении тока по коаксиальному кабелю Считают, что включение нервного импульса часто связано с локальным увеличением проницаемости мембраны для ионов натрия. В этом процессе могут играть определенную роль также и другие ионы, в частности Са +. Пассивное распространение электрических сигналов, обусловленное локальной деполяризацией мембраны, происходит, однако, только в случае очень коротких нервных клеток на длинные расстояния этим способом сигнал распространяться не может. В большинстве аксонов нервных клеток используется более эффективный способ проведения импульса, основанный на развитии потенциала действия. Потенциал действия — это импульс, проходящий вдоль аксона и специфически изменяющий за доли секунды (в нервах млекопитающих приблизительно за 0,5 мс) мембранный потенциал (рис. 5-6). Исходный отрицательный потенциал - 50—70 мВ быстро падает до нуля, затем достигает положительного значения 40—50 мВ, после чего снова устанавливается потенциал покоя. Поразительная особенность потенциала действия состоит в том, что он распространяется вдоль аксонов со скоростью 1 —100 м/с без снижения интенсивности. [c.370]

При использовании электрохимически активных (ионообменных) диафрагм повышается эффективность процесса и снижается расход электроэнергии. Ионообменные мембраны проницаемы только для ионов, имеющих заряд того же знака, что и у подвижных ионов. [c.98]

Идеальной селективно проницаемой мембраной можно назвать мембрану, которая при приложении к ней градиента электрического потенциала пропускает сквозь себя катионы и препятствует проникновению анионов или наоборот. Таким образом, в фазе мембраны число переноса проникающего иона равно единице, тогда как для иона противоположного заряда оно обязательно равно нулю. Так обстоит дело с идеальными мембранами вне зависимости от концентрации во внешнем растворе. Чтобы эту мембрану можно было использовать в электрохимических цепях, она должна также иметь электропроводность, сравнимую с электропроводностью растворов обычных электролитов в диапазоне концентраций от 0,1 и. до 1,0 н. Кроме того, мембрана должна быть механически прочной, гибкой и способной подвергаться высушиванию и колебаниям температуры без изменения ее физических или электрохимических свойств. Гидравлическая прочность мембраны должна быть достаточно высокой, чтобы при условии соответствующего ее крепления можно было работать под давлением. [c.147]

Измерения осмоса через заряженные проницаемые мембраны использовались для определения ККМ и мицеллярного заряда, а также для оценки коэффициентов активности как анионных, так и катионных ПАВ [139, 140]. [c.26]

В р-рах электролитов М.н. проявлвпот высокую ионную селективность и электрич. проводимость. Селективная ионо-проницаемость (селективность)-важный показатель электрохим, св-в М. и. он отражает различие в проницаемости ионов, несущих заряд противоположный и одноименный с зарядом мембраны. Селективность характеризуют числом переноса ионов через мембрану, к-рое близко к единице (0,90-0,98), т. е. перенос тока через мембраны разл. составов и типов на 90-98% осуществляется противоионами. Определение электрич. проводимости сводится к измерению электрич. сопротивления М. и., к-рое для разл. мембран лежит в пределах 20-250 Ом см (в 0,6 и. р-рс Na l). Др. характеристики М. и. ст 9-13 МПа (в набухшем состоянии), относит, удлинение 2-20%. К М.и. предъявляют след, требования высокая селективность, низкое электрич. сопротивление, высокая мех. прочность, относит, удлинение в определенных пределах, высокая хим. стойкость, низкая стоимость, стабильность св-в при эксплуатации. [c.32]

При высоких концентрациях солей в трехкамерном электродиализаторе с инертными мембранами максимальный выход по току не превышает 20%. Повышение эффективности обессоливания воды может быть достигнуто за счет высоких ионоселектив-ности и проводимости мембран, малой скорости свободной диффузии, низкой осмотической проницаемости мембран и т. п. Такими качествами обладают ионообменные мембраны с фиксированными зарядами мембраны, имеющие отрицательный заряд и проницаемые для катионов (катионитовые), и мембраны, имеющие положительный заряд и проницаемые для анионов (аниони-товые). [c.177]

Вследствие своей избирательной проницаемости клеточная мембрана регулирует поступление ионов и молекул веществ в клетку, а также выход их из клетки наружу. Существуют, по-видимому, механизмы, обеспечивающие неодинаковую проницаемость мембран к различным ионам. Так, несмотря на большое сходство по размеру и заряду ионов К+ и Ка+, они отличаются неодинаковым нроникновением в нервную клетку и выходом [c.7]

Взаимодействие ионов с фиксированными зарядами мембраны приводит также к изменению профиля энергии иона в мембране. Для гомогенной незаряженной мембраны (см. рис. XVHI.3, III) суш ествует один барьер, величина которого отражает работу по переносу заряженной частицы внутрь слоя с низкой диэлектрической проницаемостью. Для фосфолипидных мембран, имеюш их на поверхностях фиксированные заряды, в энергетическом профиле возникают дополнительные барьеры на краях мембраны, соответствуюш ие энергии активации адсорбции-десорбции иона в участках с фиксированными зарядами (см. рис. XVHI.3, IV). [c.85]

В темноте ретиналь-хромофор родопсина находится в 11-цис-положении. Поглощение кванта света переводит его в транс-состояние (рис. XXIX. 13). Фотоизомеризация ретиналя и дает начало последовательности событий, ведущих к появлению зрительного пигмента. Мембрана палочки обладает селективной проницаемостью для разных ионов. В состоянии покоя это приводит к поляризации мембраны и созданию разности потенциалов между протоплазмой палочки и наружной средой (—40 мВ). Освещение палочки вызывает увеличение исходного отрицательного потенциала внутри клетки, т.е. гиперполяризацию клеточной мембраны (до —80 мВ). Это происходит вследствие того, что под действием света резко уменьшается проницаемость клеточной мембраны для ионов натрия, несущих положительный заряд. Поглощение только одного кванта приводит к закрытию 100-300 натриевых каналов в наружной мембране. Возникающий светоиндуцированный электрический сигнал гиперполяризации передается от наружного сегмента к синаптическому окончанию на внутреннем сегменте палочки и приводит к появлению нервного импульса. Таким образом, в основе нейрофизиологического зрительного сигнала лежит индуцированное фотоизомеризацией ретиналя изменение проницаемости наружной мембраны палочки для ионов натрия. [c.412]

Деполяризационные и гиперполяризационные фазы большинства осцилляций зависят от соотношения проницаемости двух разных каналов. Мембрана деполяризуется потоком Na или Са . Эта фаза деполяризации затем сменяется фазой гиперполяризации вследствие обратного потока (обычно) ионов калия. Взаимодействие между флуктуациями входного и выходного потоков определяет особенности многих мембранных осцилляторов. Прекращение выхода К+ обычно способствует входному потоку, который снова деполяризует мембрану, и так формируется цикл. Для длительной работы такого осциллятора необходимы концентрационные градиенты, которые поддерживаются ионными насосами. Но в этих мембранных осцилляторах изменения заряда мембраны вследствие активности насоса почти не заметны и флуктуации потенциала являются результатом изменений ионной проницаемости. В некоторых мембранных осцилляторах входные и выходные токи взаимодействуют друг с другом через Са . Во время деполяризации Са входит внутрь клетки или освобождается из внутренних резервуаров и включает Са -за-висимую K -проводимость (Mee h, 1978). С учетом такой интегральной роли Са + в работе мембранного осциллятора очевидно, что он чувствителен к любым процессам, изменяющим кальциевый гомеостаз, в том числе и к изменениям клеточ- [c.96]

В работе Вильбрандта проницаемость мембран из производных целлюлозы по отношению к различным ионам связывается с наличием тех или иных химических активных групп на поверхности капилляров мембраны. Вильбрандт полагает, что такими активными группами для нитроцеллюлозы являются группы ЫОг. Эти сильно полярные группы являются диполями, внешний конец которых отрицателен, что и подтверждается отрицательным зарядом коллодиевых мембран. Электрохимическое поведение различных мембран из производных целлюлозы определяется, по Вильбрандту, дипольными моментами отдельных активных [c.153]

Допустим, что с одной стороны мембраны находится раствор КС1, а с другой R 1, где R обозначает какой-либо крупный по своим размерам катион органического основания. Если мембрана проницаема только для нопов калия, но задерживает крупные катионы органического осиовання, то некоторое количество ионов калия перейдет в раствор R I. И раствор R 1 получит при этом положительный заряд, а pa iBop по другую сторону мембраны будет иметь эквивалентный заряд противоположного знака. Схема строения двойного слоя, ионные обкладки которого располагаются по обеим сторонам полупроницаемой мембраны, показана на рис, 29. [c.44]

ЭЛЕКТРОДИАЛИЗ, метод разделения ионизированных соед. под действием электродвижущей силы, создаваемой в р-ре по обе стороны разделяющей его мембраны (М.). Использ. неселективные М., проницаемые для любых ионов (для отделения электролитов от неэлектролитов), и селективные, проницаемые только для катионов или только для анионов (для обессоливания р-ров электролитов или фракционирования ионов). Аппараты с селективными М. (см. рис.) состоят из ряда камер, по к-рым под давл. перемещаются р-ры электролитов. В крайних камерах расположены электроды. При прохождении электрич. тока через пакет М. катионы перемещаются к катоду, анионы — к аноду. Поскольку катионообменные М. пропускают только катионы, а анионообменные — только анионы, камеры поочередно обогащаются и обедняются электролитом. В результате исходный р-р электролита удается разделить на два потока— обессоленный и концентрированный. Разделение ионов с одинаковым знаком заряда происходит в результате различия между скоростями их переноса через М. [c.696]

Э.Я., обратное электроосмосу,- возникновение потенциала течения - удобно рассмотреть на примере проницаемой мембраны, разделяющей резервуары с электролитом. При наложении перепада давления Лр и течения жидкости под действием этого перепада с расходом V появляется электрич. ток через мембрану. Природа этого тока - увлечение ионов подвижной части ДЭС. Поскольку в диффузной части ДЭС имеется избьггок ионов одного знака, возникает конвективный перенос заряда по порам мембраны, т. е. через мембрану течет ток. Если к резервуарам, разделенным мембраной, не подводятся электрич. заряды, то по одну сторону мембраны будут накапливаться положит, заряды, а по другую - отрицательные. Накопление зарядов в резервуарах приводит к появлению разности потенциалов между ними и протеканию электрич. тока / во всем объеме алектролита в порах мембраны направление тока противоположно конвективному переносу зарядов. Накопление зарядов в резервуг ах и увеличение разности потенциалов между ними будет происходить до тех пор, пока не произойдет полной компенсации конвективного тока. Эгому стационарному состоянию отвечает разность потенциалов Дф , к-рая наз. потенциалом течения. [c.429]

Ионитовая мембрана, помещенная в электролизную ванну, действует как ионитный фильтр она проницаема только для ионов, имеющих заряд того же знака, что и у подвижных (обменных) ионов ионообменной смолы, из которых изготовлена мембрана. Различают два типа ионитовых мембран катиоиитовые и анионитовые. Первые из них пропускают через себя лишь катионы, вторые — анионы. Следует подчеркнуть, что ионитовые мембраны не требуют специальной регенерации. В табл. 6.10 представлены основные свойства отечественных ионитовых мембран. [c.217]

При наложении на мембрану стимулирующего потенциала вначале увеличивается ее проницаемость для ионов N3 . Ионы Ка входят в аксои, в результате чего внутренняя поверхность мембраны изменяет знак своего заряда с отрицательного на положительный. Иными словами, происходит деполяризация мембраны. [c.365]

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]

Необходимо отметить, что в последующие годы этот метод не нашел развития. Учитывая, что твердофазные ионообменные мембраны имеют селективность, ограниченную знаками заряда разделяемых ионов, поиски селективно проницаемых мембран для разделения веществ в растворах были продолжены среди класса жидких мембран (ЖМ), которые могут рассматриваться в качестве ближай-щих аналогов биологических мембран. [c.217]

Способность мембраны быть проницаемой для ионов определенного знака заряда обусловлена наличием ионогенных групп. Если мембрана контактирует с двумя растворами иона А с активностями а, (анадизируемый раствор) и а (внутренний раствор), то и на внешней и на внутренней сторонах мембраны происходит обмен ионами. Из-за различия активностей ионов А в растворе и мембране на обеих сторонах мембраны возникают граничные потенциалы Е ти Е . С помощью электродов сравнения, помещенных во внешний и внутренний растворы, можно измерить разность , и Е или так называемый мембранный потенциал Е [c.133]

Одно иэ важнейших событий, происходящих вслед за фотоизомеризацией ретиналя,— поляризация плазматической мембраны зрительной клетки. Эта мембрана в темноте проницаема для ионов натрия. Существующий в темноте градиент ионов натрия поддерживается Na ,K -зaви имoй АТФазой, расположенной в плазматической мембране внутреннего сегмента. Поглощение кванта света каким-то непонятным до сих пор механизмом блокирует поступление ионов натрия в клетку. Понижение скорости поступления ионов натрия внутрь клетки приводит к избыточному отрицательному заряду на внутренней стороне плазматической мембраны, т. е. гиперполяризации кпетки. Именно этот сигнв . [c.613]

Элементарная теория селективно проницаемых мембран и их электрохимических свойств впервые была широко разработана Теореллом, а также Мейером и Си-версом. Многочисленные исследователи развивали эту теорию и проверяли ее главным образом на мембранах ограниченной емкости, выдержанных в разбавленных растворах электролитов. Согласно этой теории, свойства селективной проницаемости некоторых естественных и искусственных мембран могут быть объяснены наличием в фазе мембраны заряженных групп, непрочно связанных с фиксированными группами противоположного заряда. Если фиксированные группы являются анионами, а подвижные группы, или противоионы, — катионами, мембрана при наложении градиента электрического потенциала будет преимущественно проницаема для катионов, тогда как фиксированные катионные и подвижные анионные группы сделают мембрану проницаемой для анионов. Если селективно проницаемая мембрана, например катионообменная мембрана, будет приведена в соприкосновение с раствором бинарного электролита, такого, как хлористый калий, через определенное время установится доннановское равновесие, при условии, что мембрана по крайней мере слегка проницаема для растворителя. Чтобы удовлетворить условиям этого равновесия, в мембрану должно войти неодинаковое количество двух противоположно заряженных ионов, а именно [c.148]

При обессоливании методом обратного осмоса можно с успехом применять обычные ионообменные мембраны /81/, Задерживание растворенных веществ в этом случае является функшей концентрации обрабатываемого раствора и выше для двухвалентных ко-ионов (ионов с тем же знаком заряда, что и у фиксированных в мембране зарядов), чем для одновалентных. Оба эти результата находятся в согласии с принципом ионного исключения Дон— нана /82/, Однако потоки воды, измеренные в работе /81/, были слишком малыми. Это обусловлено отчасти тем, что проницаемость ионообменных мембран по отношению к воде низка, и тем, что эти мембраны гораздо тошце анизотропных ацетатцеллюлозных мембран, [c.169]

К 1975 г. во всем мире (кроме СССР) работала 101 электродиализная станция общая производительность станций составляла 124 тыс. м /суткн. В настоящее время наиболее крупной установкой является электродиализная станция в г. Вотертауне (США) мощностью 450 тыс. м /сутки, которая оснащена 960-камерными элек-тродиализаторами Марк-ГУ, имеющими поверхность мембран 910 м и производительность 945 м /сутки. Мембраны представляют собой плотные практически не фильтрующие пленки, способные пропускать преимущественно ионы одного знака заряда. Поэтому различают катионообменные и анионообменные мембраны. В последнее время появились мембраны селективно проницаемые для одновалентных ионов(либо катионов, либо анионов). [c.468]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология