Книги
чёрным по белому
Главное меню
Главная О нас Добавить материал Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Археология Архитектура Бизнес Биология Ветеринария Военная промышленность География Геология Гороскоп Дизайн Журналы Инженерия Информационные ресурсы Искусство История Компьютерная литература Криптология Кулинария Культура Лингвистика Математика Медицина Менеджмент Металлургия Минералогия Музыка Научная литература Нумизматика Образование Охота Педагогика Политика Промышленные производства Психология Путеводители Религия Рыбалка Садоводство Саморазвитие Семиотика Социология Спорт Столярное дело Строительство Техника Туризм Фантастика Физика Футурология Химия Художественная литература Экология Экономика Электроника Энергетика Этика Юриспруденция
Новые книги
Цуканов Б.И. "Время в психике человека" (Медицина)

Суворов С. "Танк Т-64. Первенец танков 2-го поколения " (Военная промышленность)

Нестеров В.А. "Основы проэктирования ракет класса воздух- воздух и авиационных катапульных установок для них" (Военная промышленность)

Фогль Б. "101 вопрос, который задала бы ваша кошка своему ветеринару если бы умела говорить" (Ветеринария)

Яблоков Н.П. "Криминалистика" (Юриспруденция)
Реклама

Супрамолекулярная химия Том 2 - Стид Дж.В.

Стид Дж.В., Этвуд Дж.Л. Супрамолекулярная химия Том 2 — М.: Академкнига, 2007. — 416 c.
ISBN 978-5-94628-307-6
Скачать (прямая ссылка): supromolekulyarnayahimiyat22007.djvu
Предыдущая << 1 .. 99 100 101 102 103 104 < 105 > 106 107 108 109 110 111 .. 136 >> Следующая

814

10. Жидкие поверхности раздела, жидкие кристаллы и жидкие клатраты

Рассмотренные примеры показывают, что при соответствующих условиях в определенных зонах жидкой фазы может наблюдаться молекулярный порядок. В таких зонах, имеющих существенно большие размеры, чем одиночный комплекс хозяин-гость, молекулы принимают строго определенную пространственную ориентацию по отношению друг к другу. Фактически упорядоченные жидкости, возможно, даже более важны, чем твердые тела, по крайней мере с биохимической точки зрения. Однако их значительно труднее изучать, чем твердые тела. Один из наиболее важных примеров упорядочения жидкости — образование биологических клеточных мембран. Биологические мембраны формируют объемистые фосфолипиды, которые вынуждены упорядочиваться в воде в результате комбинированного действия гидрофобных эффектов и взаимодействий между растворителем и гидрофильными «головками» фосфолипидов. При этом образуются капсулоподобные везикулы (клетки), важные для биологических процессов. Клеточная мембрана должна существовать в жидкой фазе для обеспечения быстрого биохимического транспорта и химических реакций. В то же время прочная структура, подобная твердотельной, характерная для биологических мембран, необходима для сохранения мембранного потенциала, управления клеточной сигнальной системой и защиты чувствительных внутриклеточных ферментов. Клеточная мембрана также должна быть достаточно организованной для закрепления трансмембранных белков и АТРаз. Она жизненно важна для векторного переноса возбуждения в фотосинтети-ческих мембранах. Упорядочение жидкости имеет чрезвычайно большое значение в современных технологических устройствах, таких, как жидкокристаллические дисплеи (liquid crystal displays, LCDs). Сам термин «жидкий кристалл» подразумевает не только текучесть, свойственную жидкостям, но и некоторую степень кристаллоподобной упорядоченности.

В этой, заключительной, главе мы попытаемся кратко просуммировать роль супрамолекулярной химии и супрамолекулярных взаимодействий в образовании и использовании структурированных жидких фаз. Объекты, относящиеся к жидкокристаллическим материалам, весьма многочисленны; здесь, однако, мы рассмотрим лишь их малую часть. Вместе с тем, по этому вопросу имеется обширная литература, которой может воспользоваться заинтересованный читатель.

Fuhrhop J.-H. and Kdning J. Membranes and molecular assemblies, the synkinetic approach. Cambridge: Royal Society of Chemistry, 1994.

10.2 Поверхностно-активные вещества

и упорядочение на поверхности раздела

Поверхностно-активное вещество (ПАВ) — это соединение, молекула которого состоит из двух частей с сильноразличающейся «растворимостью». Гидрофильная часть этой молекулы имеет высокое сродство к воде, а липофильная часть высокогидрофобна и, следовательно, «растворима» в органических средах. Вслед-
10.2. Поверхностно-активные вещества и упорядочение на поверхности раздела

815

ствие такого двойственного поведения ПАВ называют также дифилъными соединениями*. Это продукты повседневного спроса: мыла (додецилсульфат натрия (10.1)) и шампуни (лауретсульфат натрия и лаурилсульфат натрия). Такие фосфолипиды, I как фосфатидилхолин (10.2), образующие клеточные биомембраны, жирные кислоты и другие различные липиды, также принадлежат к соединениям этого типа. Липофильная часть молекулы может состоять из цепей алифатических углеводородов и фторуглеродов, арильных колец или множества других неполярных органических групп. Гидрофильные фрагменты — это сильногидратированные группы, такие как сульфонат, фосфонат, карбоксилаты, ионы аммония и т.п.

О"

O=V'0

\

о

Me

_ Me-N-Me

Л

О

'0

о

V. Гидрофильная “головка”

Схематическое представление молекулы ПАВ

Гидрофобный “хвост”

(Ю.1)

(10.2)

J

С учетом природы их гидрофильной функциональности различают ПАВ четырех классов:

• анионные (фосфолипиды, мыла);

• катионные (четвертичные аммониевые соли);

* В современной научной литературе часто и неправильно используют термины «амфи-фил», «амфифильный» (калька с английского: «amphiphile», «amphiphilic»). Однако в русском языке задолго до введения этих терминов в оборот существовал (и используется в учебниках, химических словарях и энциклопедиях) термин «дифильный», реже — «дифил». (Примеч. ред. перевода.)
816

10. Жидкие поверхности раздела, жидкие кристаллы и жидкие клатраты

• амфотерные (цвиттер-ионные бетаины);

• неионные (жирные кислоты)*.

Гидрофобные эффекты, за которые ответственна липофильная часть дифильной молекулы, способствуют агрегации этих молекул на поверхностях раздела, таких, как воздух-вода. При этом гидрофильные «головки» обращены в водный слой, а липофильные «хвосты» - в газовую фазу. Дифильные молекулы образуют монослои (т.е. слои толщиной в одну молекулу), которые обычно изучают с помощью поверхностных весов Ленгмюра, состоящих из прямоугольной ванны** с подвижным барьером для изменения площади поверхности. Небольшое количество ПАВ в органическом растворителе наносят на поверхность водной субфазы. Затем органическому растворителю дают испариться, а барьер сжимает монослой. В процессе сжатия степень организации молекул в монослое возрастает, и, наконец, формируется конденсированный монослой. В таком упорядоченном монослое все гидрофобные «хвосты» молекул ПАВ располагаются почти перпендикулярно водной поверхности (рис. 10.1). Монослои, приготовленные таким образом, можно затем перенести на различные твердые подложки (кремний, металлы, оксиды металлов и т.д.) для дальнейшего изучения (A. Ulman, 1996). Силу, приложенную к барьеру,
Предыдущая << 1 .. 99 100 101 102 103 104 < 105 > 106 107 108 109 110 111 .. 136 >> Следующая