Monomolekulárne povrchové vrstvyMonomolekulárne povrchové vrstvy

 

Úlohy

 

Na pripravenom zariadení zmerajte a vypočítajte optimálnu plochu pripadajúcu na 1 molekulu a tiež dĺžku molekúl tvoriacich monomolekulárnu vrstvu povrchovo aktívnej látky na rozhraní voda vzduch.

Teoretický úvod

Molekuly povrchovo aktívnych látok, ktoré sa nachádzajú na fázovom rozhraní, môžu za určitých podmienok vytvoriť nasýtenú adsorbovanú vrstvu. Pri roztekaní málo rozpustnej povrchovo aktívnej látky po povrchu kvapaliny hrúbka jej vrstvy nadobúda určitú kritickú minimálnu hodnotu, ktorá sa rovná dĺžke molekuly povrchovo aktívnej látky ukladajúcej sa na rozhraní.

V závislosti od štruktúry a elektrických vlastností možno molekuly deliť na dve skupiny:

1, polárne – priestorovo netotožné ťažiská kladného a záporného náboja

- majú vysokú relatívnu permitivitu

- sú dobře rozpustné v polárnych rozpúšťadlách (pr. voda)

2, nepolárne – totožné ťažiská kaldného a záporného náboja

- vo vode sú prakticky nerozpustné

Molekuly látok, ktoré vytvárajú typické monovrstvy na rozhraní voda-vzduch majú amfipatický charakter.

Skladajú sa z dvoch častí: 1, hydrofilná (polárna)

2, hydrofóbna (nepolárna)

Voľnú energiu rozhrania pripadajúcu na 1 molekulu možno vyjadriť jako

m = g a + C/ a

kde g - povrchové napätie na rozhraní uhľovodík-voda

C- konštanta

a – plocha rozhrania pripadajúca na 1 molekulu

m = 2g a0 + g /a((a - a0)2

kde a0 - charakteristická hodnota pre daný typ molekúl a rovná sa ploche pripadajúcej na 1 molekulu povrchovo aktívnej látky při spontánnom vytvorení monovrstvy na rozhraní voda-vzduch

Metóda merania

Na meranie sme použili aparatúru vytvorenú špeciálne pre prácu s molekulami. Skladá sa zo špeciálnej nádoby, do ktorej sa naleje destilovaná voda až po okraj a z tenkého pásika, na ktorý sa dotýka povrchu kvapaliny. Malý kúsok filtračného papiera sa zavesí na háčik tak, aby dolný okraj bol ponorený vo vode. Počkáme kým sa nasaje. Týmto sme vyrovnali povrchové napätie. Potom do takto pripravenej destilačnej vody postupne nakvapkáme aktívnu látku – my sme použili 250 mg DPPC. Tenký pásik, ktorý je umiestnený na konci nádoby pomaly posúvame späť. Počas tohoto posuvu nám senzor odčítava plochu na molekulu a povrchové napätie. Z týchto údajov sa nakreslí graf, z ktorého sa dá odčítať plocha na 1 molekulu.

Namerané hodnoty

Po preložení dotyčnice vidíme,že nameraná hodnota plochy na 1 molekulu je 50 A°.

Záver

Toto meranie je dosť zložité. Voda, s ktorou sa pracuje musí byť 1-krát destilovaná, musí byť deionizovaná. Aktivačná látka musí byť super čistá. My sme použili látku DPPC, ktorá mala mať koncentráciu 0,001%. Bola namiešaná pred pol rokom a napriek tomu, že mala dva brúsené uzávery a bola držaná na chlade zmenila svoju koncentráciu.

Nameraná plocha na1 molekulu je 50A°. Od teoretickej hodnoty čo je 45A° je o niečo vyššia.

Je to spôsobené zmenou koncentrácie aktivačnej látky.

Skúmanie vlastností mononukleárnych vrstiev má veľký význam pre biológiu, pretože pomáha lepšie pochopiť procesy v biologických membránach, ktoré sú spojené s ich mechanickými a transportnými vlastnosťami.