Membrána (chémia)
Membrána je elektrochemická sústava, ktorá je elektricky vodivou fázou kvapalného alebo pevného skupenstva.[1] Membrána je schopná viezť elektrický prúd, ustanovuje sa na nej rozdiel elektrochemických potenciálov, na membráne vzniká elektrické napätie.[1] Membrány z elektrického hľadiska chovajú ako elektrické kondenzátory. Charakteristickou vlastnosťou membrány je, že sa jedná o plošný útvar, ktorého jedna dimenzia je podstatne kratšia ako ostatné dve.[1]
Membránu ako elektrochemickú sústavu he možné zapísať schematicky:
α | M | β
kde | je fázové (membránové) rozhranie, M je membrána, α je kvapalná alebo pevná fáza, β je iná kvapalná alebo pevná fáza.[1]
Vedenie elektrického prúdu v membráne
[upraviť | upraviť zdroj]Vedenie elektrického prúdu v membráne je umožnené reakciami prenosu náboja (redoxnými reakciami) na oboch fázových rozhraniach.[1]
- Iónovo vodivý kontakt – je prenos elektrického náboja pomocou iónu, ktorý sa presúva z/do roztoku do/z membrány.[1]
- Elektrónovo vodivý kontakt – je prenos elektrického náboja pomocou elektrónu z/do redoxného systému v roztoku do/z redoxného systému v membráne.[1]
Klasifikácia membrán
[upraviť | upraviť zdroj]Membrány sa rozdeľujú podľa ich hrúbky, štruktúry a priepustnosti pre jednotlicé zložky sústavy.[1]
Hrúbka membrány
[upraviť | upraviť zdroj]Podľa hrúbky sa membrány rozdeľujú na makroskopické membrány a mikroskopické membrány.[1]
- Makroskopické membrány – majú hrúbku väčšiu ako 1 μm (10-6 m).[1] Makroskopické membrány sa rozdeľujú na kryštalické membrány, amorfné membrány a kvapalné makroskopické membrány.[1]
- Mikroskopické membrány – majú hrúbku porovnateľnú s priemerom molekúl (menšiu ako 1 μm) (10-6 m).[1] Patria sem fosfolipidové membrány buniek.[1] Mikroskopické membrány môžu mať vlastnosti kvapalín: membrány z kvapalných kryštálov alebo vlastnosti kryštálov: gélové membrány.[1]
Štruktúra membrány
[upraviť | upraviť zdroj]Podľa štruktúry membrány klasifikujeme na porézne membrány a kompaktné membrány.[1]
- Porézne membrány – umožňujú transport látok pórmi v membráne.[1] Príkladom poréznej membrány sú tie časti cytoplazmatickej membrány, v ktorej sú akvaporíny, ktoré umožňujú selektívne prepúšťanie molekúl vody podľa osmotického gradientu bez prepúšťania katiónov a aniónov rozpustených vo vode.
- Kompaktné membrány – umožňujú transport látok celou homogénnou fázou membrány. Cytoplazmatická membrána sa chová ako kompaktná membrána voči molekulám plynov, ktoré prestupujú cez membránu difúziou.
Permeabilita membrány
[upraviť | upraviť zdroj]Elektrochemická membrána je semipermeablná, i.e. vo vnútri membrány dochádza k podstatne inej rýchlosti transportu jednotlivých zložiek sústavy ako vo fázach obklopujúcich membránu.[1] Membrána sa od diafragmy odlišuje práve semipermeabilitou: diagragma je len prepážka (jej funkciu má sklená frita), ktorá fyzicky oddeľuje dve kvapalné fázy.[1]
Typy membrán
[upraviť | upraviť zdroj]V elektrochémii sa rozlišujú tri typy membrán:
- elektricky vodivé polyméry (elektrónovo vodivé polyméry, iónovo vodivé polyméry)[1]
- roztoky elektrolytov v rozpúšťadlách nemiešateľných s rozpúšťadlami vo fázach α a β[1]
- fosfolipidové dvojvrstvy (dvojnolipidové filmy)[1]
Pozri aj
[upraviť | upraviť zdroj]- elektróda
- galvanický článok
- diafragma
- elektrochemická sústava
- transmembránový potenciál
- elektrochemický potenciál