ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Конструкция ультрацентрифуги и кювет из "Структура макромолекул в растворах" В предыдущем параграфе мы вывели ряд соотношений, рассматривая движение одной частицы. На самом деле, разумеется, седиментирует одновременно целый ансамбль молекул. [c.427] Это та же задача, которая ставится и при измерениях диффузии, и рещается она с помощью тех же самых оптических схем (см. предыдущую главу). Сходство с диффузией усугубляется тем, что граница никогда не может быть абсолютно острой, как это изображено на рис. 6.3, а. Едва возникает граница, начинается диффузия молекул в обратном направлении, благодаря чему граница одновременно смещается в сторону дна и расщиряется, как это изображено на рис. 6.3,6 и 6.3,0. Регистрация границы типа рис. 6.3,6 может быть достигнута методом поглощения света или интерферометрическим (Рэлея), а регистрация границы типа рис. 6.3, в — рефрактометрическими или поляризационно-интерферометрическим методом. Если вещество полидисперсно, расщирение границы с течением времени происходит быстрее, чем только из-за диффузии (см. 4), и обусловлено также различием скоростей седиментации тяжелых и легких компонентов. Однако качественно картина остается той же, что и на рис. 6.3. [c.428] Изображения границы фотографируются через определенные промежутки времени. Чтобы исключить факторы фотографического увеличения и иметь возможность определения положения любого участка расширяющейся границы относительно оси вращения, необходимо пользоваться какими-то индексами. Обычно это достигается с помощью специального устройства противовесов и кювет. [c.428] Противовес в ультрацентрифугах системы LKB (Сведберга) или Спинко представляет собой дюралевый цилиндр с осевой резьбой и сменными винтами подбором веса и положения винтов осуществляется статическая и динамическая балансировка. Два малых отверстия, расположенных по диаметрам у периферии, и служат индексами. Расстояния этих отверстий от оси вращения известны. Поэтому на седиментационной диаграмме достаточно знать расстояния до индексов (изображений этих отверстий), которые — в зависимости от оптической схемы — изображаются на фотопластинке в виде малых прямоугольников или сплошных линий (рис. 6.4, а и б). Индексы на противовесе расположены за пределами сектора кюветы и поэтому всегда оказываются вне седиментационной диаграммы. [c.428] Наклонная диафрагма а) полоса на фазо-контрастной пластинке б) щель. [c.429] При седиментации низкомолекулярных веществ вследствие диффузионного противотока граница не может оторваться от мениска и измерения ее положения становятся затруднительными. Поэтому начальную границу желательно создавать в середине кюветы. Для этого может быть использован принцип подслаивания, подобный применяемому в диффузиометрах. Сердечник кюветы Мейерхофа (рис. 6.5, б) содержит два цилиндрических резервуара 6, соединенных узкими желобками 7 (на одном из торцов) с дном кюветы и между собой (последнее необходимо для выравнивания давления). Сектор заливается до половины растворителем, а резервуары — раствором, плотность которого несколько выше. После того как ротор приходит во вращение, раствор медленно стекает по желобкам и начинает вытеснять со дна растворитель, подслаиваясь под него. Довольно скоро в середине кюветы образуется острая граница, за движением и изменениями которой затем можно наблюдать обычными методами. [c.430] Применяемая при этом схема принципиально не отличается от схемы, используемой при диффузионных опытах. [c.431] Схема установки, осуществленной в Физическом институте Ленинградского университета, приведена на рис. 6.7, а ее общий вид представлен на фотографии рис. 6.8. [c.431] Интерферометр укреплен на станине в горизонтальном положении, что дает возможность отодвигать интерферометр от камеры ультрацентрифуги. Поэтому поднятие крышки камеры не приводит к разъюстировке интерферометра. Детали, укрепленные на подвижной станине, обведены на рис. 6.7 пунктирной линией. [c.432] Здесь 5 —разность хода (в длинах волн) интерферирующих лучей (равная координате У соответствующей точки интерференционной полосы), h — толщина кюветы, К — длина волны, — инкремент показателя преломления в системе полимер — растворитель, — градиент концентрации раствора в соответствующей точке (с абсциссой х). [c.433] В качестве примера на рис. 6.9, а представлена интерференционная картина при седиментации раствора смеси двух компонентов, значительно различающихся по молекулярным весам. Смесь седиментирует, образуя два пика, из которых первый (высоко.молекуляриый компонент) практически остается прямоугольным, тогда как второй (более низкомолекулярная часть), только что оторвавшийся от мениска, значительно более расширен благодаря диффузии (концентрация низкомолекулярного компонента в смеси в несколько раз больше, чем высокомолекулярного). [c.433] прн исследовании высокомолекулярной узкой фракции, для которой седиментационный пик при большом а имеет форму прямоугольника (рис. 6.9,6), целесообразно использование шпата с малым двоением, что обеспечивает большую остроту интерференционного максимума (рис. 6.9, в). Напротив, при работе с полидисперсным или низкомолекулярным полимером, когда седиментационная кривая быстро расширяется (вследствие полимолекулярности или диффузии), чтобы вести исследования в области малых концентраций, необходимо пользоваться шпатами с большим двоением а (рис. 6.9, г). [c.435] Оптические неоднородности в стекле окошек кюветы, возникающие в центробежном поле, незаметные в обычных методах, при весьма чувствительной интерференционной методике проявляются весьма резко. Они приводят к наклону и искривлению интерференционных полос, и для их хотя бы частичного устранения необходимо применение клиньев специальной конструкции. Все фотографии рис. 6.9 получены с использованием таких клиньев. [c.435] Кювета во время вращения ротора мелькает в диафрагме смотрового окна вакуумной камеры. Поскольку обычно число таких мельканий достигает 500—1000 в секунду, практически получается четкое изображение седиментирующей границы типа рис. 6.4 или 6.6. [c.435] Вернуться к основной статье