Быстрого смешивания методы

Один из первых методов изучения кинетики быстрых реакций основывается на быстром смешивании реагентов, осуществляемом слиянием, потоков двух растворов в специальном смесителе. Далее смесь пропускают через прямую трубку со скоростью несколько метров в секунду. Если скорость составляет 10 м-с , то струя проходит 1 см за 10 с. Наблюдать за смесью можно на подходящем расстоянии от места смешивания (например, на расстоянии 1 см) и при различных скоростях струи. Для регистрации образования продукта или расходования субстрата используют спектрофотометрические или другие методы. Достоинством метода является то обстоятельство, что он не требует быстрой регистрации, однако его использование сопряжено с расходом больших количеств дефицитных реагентов и прежде всего очищенных ферментов. [c.25]

Принципиальная особенность всех струевых методов — быстрое смешивание растворов реагирующих веществ в специально сконструированной смесительной камере. Эффективное смешивание в современных струевых установках обеспечивает мертвое время не более 0,1— 0,3 миллисекунды. Следовательно, струевые методики не позволяют изучать нестационарную кинетику в микросекундном режиме. Для этого необходимо применять другие методы (см. следующий параграф). [c.205]

Широко применяемый метод остановленной струи основан на быстром смешивании двух растворов за интервал времени, составляющий всего 1—2 мс (или даже меньше). Струю создают и останавливают посредством плунжера, который приводит в движение два медицинских, шприца. Оба раствора поступают в смеситель и далее в кювету, где после остановки струи измеряются поглощение света, э. д. с., электро проводность и т. д. Метод требует быстрой регистрации. Если, например, измеряется поглощение света, то используют фотоумножитель,, подсоединенный к осциллографу. Изменения поглощения, происходящие за доли секунды, регистрируют на экране осциллографа и полученный след кривой фотографируют. Таким путем можно измерить времена релаксации до нескольких миллисекунд. [c.25]

Другой полезный метод разделения констант для простых систем был разработан и применен к некоторым реакциям гидролиза. В этом методе вся кинетика изучается в течение короткого периода, предшествующего установлению стационарного состояния, при использовании методики быстрого смешивания и анализа. Было показано [35], что в течение этого периода с неустановившимся режимом количество продукта Р, образовавшегося ко времени t, определяется уравнением [c.120]

Практическое определение терминов лабильный и инертный, предложил Таубе. Инертные комплексы — это те, в которых реакции замеш.ения лигандов протекают настолько медленно (с вре- менами полупревращения минута или более), что их можно изу- чать методами классической кинетики реагенты смешивают, в. сосуде и непосредственно наблюдают за ходом процесса во времени по изменению оптической плотности, pH, выделению газа и т. д. А лабильные комплексы — это те, которые реагируют так быстро, что для их изучения необходимо применять лишь современные методы проточные системы, специальные приспособления для быстрого смешивания, быстро регистрирующие электронные самописцы и даже так называемые релаксационные методы. [c.172]

Один путь подхода к разрешению этой проблемы— это посредством некоторых приемов перевести скорость реакции в нормальный интервал. Тогда отпадает необходимость в быстром смешивании растворов реагируюш,их веществ и в быстром наблюдении. Этот путь приводит к следующей группе методов использование низких концентраций, [c.24]

Во второй группе методов проводят быстрое смешивание растворов реагирующих веществ, но не используют особо быстрых методов наблюдения. В этих случаях можно исследовать реакции с периодами полупревращения порядка 1—0,1 сек, так что эти приемы позволяют несколько расширить обычный интервал скоростей. К ним относятся следующие методы [c.24]

Если ни один из физических методов не подходит для наблюдения за реакцией, следует использовать химический анализ, причем к струевым методам, описанным здесь, наиболее близок метод остановки реакции (стр. 33). Он напоминает струевые методы, поскольку реакция инициируется быстрым смешиванием, а малые измеримые интервалы времени получают, [c.39]

После быстрого смешивания протекающих реагентов они переводятся либо в большой объем тушащего раствора, либо во второй смеситель и там смешиваются с тушащим раствором (см., например, работу [212]). Тушащий раствор можно затем проанализировать с помощью одного из методов, описанных в предыдущих разделах, а поэтому возможна большая аналитическая точность. Применение такого метода ограничено ВОЗМОЖНОСТЬЮ достаточно быстрого тушения как правило, метод постоянных струй более гибок. Однако при исследованиях с изотопными мечеными атомами можно пользоваться методом струй с тушением. Выдающимися исследованиями в этой области являются опубликованные работы Валя и сотрудников по очень быстрому обмену электрона в системах Ag(I)—Ag(П) и МпО —МпО . В них можно найти описание подробностей эксперимента (102, 235]. [c.92]

Поточные методы, или методы быстрого смешивания (1 жан>Т./ >10 сек). [c.187]

Чтобы реакция была пригодна для кинетического анализа, ее скорость не должна быть ни слишком высокой, ни слишком низкой. Быстрыми реакциями считаются те, равновесие которых (при глубине протекания отвечающей нескольким полупериодам) устанавливается уже в период смешивания реагентов. Для аналитических измерений удобны полупериоды реакций от 0,1 до 1000 с для реакций первого порядка, хотя использование системы смешивания методом остановленной струи расширяют этот предел до нескольких миллисекунд. Если полупериод реакции выходит за эти пределы, необходимо модифицировать условия эксперимента. Скорость реакции может быть модифицирована путем изменения таких переменных величин, как концентрация, температура, растворитель, или путем добавления катализатора или ингибитора. В типичных растворителях с низкой вязкостью при обычных температурах константа скорости реакций второго порядка с контролирующим диффузионным фактором составляет величину порядка 10 ° л/моль-с. Хотя для реакций первого порядка верхнего предела констант нет, но фактически ограничение накладывается частотой внутримолекулярных колебаний, которая равна примерно 10 с-. [c.434]

Быстрое смешивание жидкости в теле позволяет легко определять содержание воды в живом организме методом изотопного разбавления. Человеку вводили тритиевую воду в вену, и через разные промежутки времени измерялась радиоактивность проб крови [1466]. Через Vg часа достигалась постоянная величина, отвечающая общему содержанию воды в 62—64% от веса тела. Аналогичные опыты с дейтерием дали у разных индивидуумов от 63 до 73% [1469]. [c.503]

При применении способа введения красителя в вискозном погребе обычно водный раствор пасты красителя добавляют при перемешивании в уже предварительно профильтрованную и подвергшуюся созреванию вискозу. Замешивание раствора красителя в вискозу производится в емкости с мешалкой, снабженной насосом и байпасной линией для циркуляции вискозы. После многочасового перемешивания, в течение которого не должно иметь место заметное нагревание вискозы, она подвергается обезвоздушиванию и окончательной фильтрации. Для более быстрого смешивания вискозы с красителем рекомендуется предварительно замешать его с небольшим количеством вискозы и эту массу смешивать с основным количеством вискозы. При крашении в массе применяется главным образом высококонцентрированная смесь красителя с вискозой—так называемый маточный раствор, который подмешивают в необходимом количестве в основную массу вискозы. В ряде случаев в вискозу подмешивают также водные растворы красителей. Основным преимуществом такого метода дозирования красителя является возможность его длительного хранения в отличие от маточного раствора красителя в вискозе, который должен расходоваться за короткий промежуток времени во избежание созревания вискозы. Дисперсии красителей могут быть применены как в виде чистого водного раствора, так и с добавками стабилизирующих препаратов. При отсутствии стабилизатора емкость, содержащая краситель, должна быть снабжена перемешивающим устройством, но при этом в раствор ни в коем случае не должен замешиваться воздух. Этого можно достичь, применяя мешалку или проводя циркуляцию раствора. Для стабилизации водной дисперсии красителя рекомендовано применять такие вещества, как казеин, карбоксиметилцеллюлоза или полиметакрилат аммония За счет добавок этих веществ вязкость водных растворов (дисперсий) красителя возрастает до 40—60 пз, приближаясь к вязкости вискозы, составляющей 60—70 пз. [c.348]

Применение меченых атомов для определения концентрации живущих концов открывает много интересных возможностей. Например, пробу раствора живущего полимера можно быстро впрыснуть, разбивая стеклянный клапан, в вакуумированную колбу, на дне которой находится избыток замороженной радиоактивной двуокиси углерода. Такое устройство обеспечивает очень быстрое смешивание раствора с газом это существенное условие метода, потому что в противном [c.167]

Один метод стационарной кинетики не позволяет исследовать механизм ферментативной реакции достаточно полно. Ограничение связано главным образом с тем, что измерение стационарной скорости превращения субстрата в продукт не дает информации о су-шествовании нескольких промежуточных форм фермента или о времени их жизни. Кроме того, стационарные условия обычно достигаются при (Е) (S) при этом концентрация различных форм фермента настолько мала, что их не удается зарегистрировать. Положение может быть исправлено постановкой экспериментов в условиях, где концентрации субстрата и фермента близки, или использованием устройств для быстрого смешивания, позволяющих смешивать растворы фермента и субстрата за время - 10 с. Однако многие элементарные стадии катализа протекают быстрее, чем в течение 10 с, и поэтому эти быстрые стадии не удается зарегистрировать. Кроме того, как мы уже отмечали, в нестационарных условиях при использовании близких концентраций субстрата и фермента уравнения скорости становятся настолько сложными, что для их решения приходится прибегать к специальным и очень трудоемким методам. [c.58]

Совершенно ясно, что для исследования очень быстрых реакций, у которых время полупревращения намного меньше 1 с, необходимо применять иные экспериментальные методы, чем при изучении более медленных реакций, поскольку обычно время смешивания реагентов составляет несколько секунд. На основе механических устройств для быстрого смешивания (таких, например, как устройство, используемое в методе остановленной струи ) можно разработать более или менее удобные подходы для изучения реакций с временами полупревращения порядка 10 с, однако в случае более быстрых реакций требуются другие методы. Менее очевидным является тот факт, что кинетические уравнения для быстрых реакций имеют другой вид. У большинства ферментативных реакций стационарное состояние достигается очень быстро можно считать, что оно существует в течение всего времени наблюдения за ходом реакции, за исключением первых секунд после смешивания. Большая часть уравнений, рассмотренных в зтой книге, выведена в предположении стационарности. Однако быстрые реакции аналогичны переходному периоду реакции, предшествующему установлению стационарного состояния, и их нельзя описывать Уравнениями стационарной скорости. Настоящая глава посвящена выводу уравнений скорости для переходного периода, однако прежде всего она полезна с точки зрения обоснования целесообразности изучения зтого периода ферментативной реакции. [c.213]

Метод быстрого смешивания и метод температурного скачка существенно различаются по интервалам экспериментально измеряемых времен релаксации. Даже в самых совершенных аппаратах для полного смешивания требуется не менее 10 с, и их нельзя применять для измерения времен релаксации, меньших этой величины. При использовании метода температурного скачка все реагенты смешаны еще до возмущения, и лимитирующим фактором является время разогрева системы (около 10 с). Таким образом, этот метод позволяет измерить намного меньшие времена релаксации. В то же время из-за конвекционных эффектов метод температурного скачка неприменим для измерения времен релаксации, больших 10 с, и, следовательно, он не может полностью заменить методы быстрого смешивания. [c.227]

Увеличить временную разрешающую способность аппаратуры для исследования нестационарной кинетики позволяет использование в энзимологии метода импульсного фотолиза ( флеш-метод ). Этот метод применим для реакций, которые могут инициироваться действием света за счет протекающей в системе фотореакции, флеш-метод не требует быстрого смешивания растворов реагентов. Принципиальная схема метода импульсного фотолиза представлена на рис. 2.40. Реакция инициируется действием мощного светового импульса на раствор фермента с веществом, которое под действием света превращается в субстрат или ингибитор. [c.164]

А. Методы быстрого смешивания реагентов и быстрого замораживания реакции [c.131]

Кинетика ферментативных реакций в предстационарном режиме их протекания изучается в основном методами остановленной струи . Принципиальная особенность этих методов состоит в быстром смешивании растворов реагирующих веществ в смесительной камере специальной конструкции [3, 4], после чего смесь поступает в измерительную кювету. Чаще всего в установках типа остановленной струи используется спектрофотометрический метод измерения с осциллографичеокой регистрацией сигнала от фотоумножителя. Мертвое время лучших современных установок подобного типа составляет 0,1 —0,3 мсек. [c.188]

Другой способ, особенно эффективный при сильно экзотермическом фторировании, основан на разбавлении и быстром смешивании реагирующих веществ в горелке с форсункой или насадочными кольцами. Эта методика была разработана Тицковским и Биге-ловым [77, 78]. Технологические подробности даны в оригинальной литературе. Эффективность этой методики была показана на примере фторирования сероуглерода. Если не контролировать тщательно ход реакции, единственными продуктами будут 8Гб и СГ4, в то время как в пламенном реакторе получают разнообразные продукты, в том числе СЕзЗЕд [78]. Надлежащий контроль реакции фтора с различными соединениями обычно позволяет проводить селективное фторирование, а не фторирование всех имеющихся веществ. Прямая реакция фтора с жидкостью потенциально является рискованной и таких систем обычно следует избегать например, в таком случае необходимо очень сильное разбавление поступающего фтора. С другой стороны, многообещающим представляется фторирование соединений в растворе. Применение этого метода, однако, сильно ограничено требованием инертного ко фтору растворителя. Таким растворителем может служить фтористый водород, но, по-видимому, в этом направлении исследований не было. Вода реагирует с фтором (часто со взрывом), но скорость реакции можно сильно снизить 75—90%-ным разбавлением фтора азотом или гелием. Соединения можно фторировать в водных растворах разбавленным фтором. Этот способ до сих пор мало использовали недавно было проведено прямое фторирование полиэдрического борана [79], катиона борана [80] и мочевины [81] [c.330]

Другим методом непрерывного смешивания является смешивание с инертным разбавителем, или, другими словами, метод быстрого смешивания, подобный тому, который используется в производстве двухосновных топлив. Сущность метода иллюстрирует рис. 23. К его преимуществам относится высокая безопасность смешивания, выполняемого в сильно разбавленных растворах посредством соударения струй без применения движущихся механических частей. Недостатком метода является то, что компоненты топлива не должны растворяться в несущей жидкости-разбавителе. По третьему (пвевматическому) методу непрерывного смешивания твердые и жидкие компоненты топлива подаются через трубу с пористыми стенками (рис. 24). Воздух, поступая в трубу через поры в стенках, обеспечивает турбулентное смешивание компонентов. Такой процесс протекает очень быстро, занимая лишь доли секунды, и является весьма эффективным. Затем перед вакуумной разливкой и отверждением топлива воздух отделяют от полученного комбинированно- [c.49]

В ряде работ обращалось внимание и на другие свойства растворов коллоидных электролитов. Так, авторы работ [61] исследовали зависимость ККМ от состава смеси детергентов. Методом ЭСР (с использованием свободных радикалов нитроокисп в качестве солюбилизованной спиновой метки) показана относительная внутренняя жест кость мицеллы [62]. С помощью быстрых релаксационных методов (быстрое смешивание в потоке, температурный скачок) найдено, что константа скорости диссоциации мицелл — величина порядка 100 с- [63]. Спектры ЯМР дают значительно большую [c.382]

К сожалению, невозможно сказать, даст ли график линейной зависимости скоростей реакций в стационарном состоянии (либо по Лайнуиверу—Бэрку, либо по Идаю) значение К или /Сщ. Интересно вычислить Км при различных температурах и таким образом установить соотношение между стабильностью комплекса, его реакционной способностью, выраженными соответственно через Км и кз, с одной стороны, и его химическим составом и строением — с другой. Как ни парадоксально, эти сведения можно получить для некоторых бимолекулярных реакций на основании метода стационарных состояний (в действительности определить ki и kz, а также кз), несмотря на то что кинетика этих реакций сложнее, чем рассмотренная здесь это оказывается возможным потому, что второй субстрат допускает изменение еш,е одного фактора, влияющего на скорость, и, следовательно, дает возможность вывести иное уравнение, связывающее константы другим способом. В некоторых реакциях каталазы и пероксидазы удавалось проследить [20] за ростом концентрации комплекса фермент — субстрат на ранних стадиях реакции при использовании методики быстрого смешивания и при спектрофотометрическом измерении концентрации комплекса. Таким способом могут быть определены ki и kz- [c.120]

Большинство реагентов и методы, использованные в этом исследовании, были такими же, как и в работе по кинетике разложения трибромамина [14]. В ней подробно рассмотрены способы приготовления всех реактивов и буферных растворов, описаны метод амперометрического титрования иода тиосульфатом для определения общего брома и определение концентраций бромамина с помощью УФ-спектроскопии, применение термостатированного алюминиевого шприца для быстрого смешивания исходных растворов бромноватистой кислоты и хлорида аммония непосредственно в кварцевой кювете спектрофотометра, а также сведения о машинной программе РОКТКАМ IV для расчета начальных скоростей. [c.154]

Б этих исследованиях применялась скорость струи до 8 мл/с, что существенно ограничивает возможность метода, так как в большинстве случаев в распоряжении исследователей имеется лишь очень небольшое количество фермента. Таким образом, указанным методом можно изучать лишь такие ферменты, которые можно получить в достаточно большом количестве и лишь в таких процессах, в которых образуются долгоживующие радикальные промел<уточные частицы. Однако по мере усовершенствования методов быстрого смешивания, более широкого применения спектрометров, работающих на частоте 35 ГГц [420], и накопительной техники становится возможным изучение все более широкого круга реакций. [c.411]

Первая установка такого рода, позволяющая регистрировать времена реакции порядка миллисекунд, была создана Хартриджем и Рафтоном [4]. Она сконструирована таким образом, что отпадает необходимость в непосредственном измерении времени реакции, однако это достигается ценой расхода большого количества реактивов. Установка состоит из приспособления для быстрого смешивания и длинной трубки, через которую реакционная смесь непрерывно течет с большой скоростью (метод постоянного потока). Наблюдения за реакцией осуществляются в нескольких точках по длине трубки, что соответствует различным значениям времени реакции. Более широкое применение при исследовании ферментативных реакций нашел разработанный позже метод Чанса [5, б], получивший наименование метода остановленного потока. Преимущество его состоит в том, что он требует меньших количеств фермента однако регистрирующее устройство в приборе Чанса должно быть столь малоинерционным, чтобы его постоянная времени была меньше, чем у исследуемой химической системы. В настоящее время измерения методом остановленного потока чаще всего производят следующим образом растворы фермента и субстратов из шприцев одновременно впрыскивают в смесительную камеру, после чего смесь поступает в измерительную кювету, где поток резко останавливается и начинаются спектрофотометрические измерения. Вся процедура продолжается при благоприятных условиях примерно 1 мс и требует лишь небольших объемов растворов. Техника и теория струйных методов описаны в книгах Чанса [7], Рафтона [8], Кэлдина [9] и Гутфрейнда [10]. [c.183]

Для определения скорости и констант равновесия реакций, в которых образуются окрашенные а-комплексы, часто пользуются видимой спектроскопией. Константы равновесия определяются обычно методом Бенеши и Гильдебранда [207] или же модификацией этого метода [5]. Константы скорости определяются с помощью метода быстрого смешивания [24, 81 в сочетании с методами остановленной струи [183, 208] и температурного скачка [25, 44]. Применимы также радиоактивный обмен [209, 210] и калориметрический [c.504]

Такой подход имеет два основных преимущества. Поскольку термодинамическую переменную, такую, как температура, можно изменить очень быстро (с помошью метода температурного скачка это достигается за 10 с или быстрее), с помошью релаксационной спектрометрии можно исследовать любую реакцию, величины параметра скорости которой больше, чем время, необходимое для термодинамического возмущения. Ясно, что такой подход значительно расширяет доступный для исследования временной интервал по сравнению с тем, который можно достигнуть с использованием методов быстрого смешивания. [c.58]

Распространено мнение, что сенсибилизация кислородом происходит посредством процесса фиксации повреждений. Это означает, что кислород, взаимодействуя со свободными радикалами, образуемыми в моле-кулах-мишенях, образует перикисные радикалы (см. гл. 1). Эта фиксация радиационного повреждения происходит в течение 1СГ — 1СГ мс. Альтернативная гипотеза — модель перемещения электронов — предполагает, что радиосенсибилизирующие свойства кислорода и других радиосенсибилизаторов связаны с их электрон-акцепторными свойствами. Как мы видели в гл. 1, излучение может непосредственно ионизировать молекулы-мишени, и образуемые при этом свободнь1е электроны могут или рекомбинировать непосредственно в месте возникновения ("самоизлечение"), или двигаться вдоль молекулы к месту электронной ловушки. Чем дольше электроны остаются свободными перед рекомбинацией, тем больше повреждений они могут индуцировать. Электрон-ак-цепторные агенты, включая кислород, могут реагировать с этими свободными электронами и, таким образом, препятствовать рекомбинации, создавая условия для возникновения большего повреждения. Развитие современных методов быстрого смешивания кислорода с суспензией клеток показало, что повышение эффекта сенсибилизации является двухфазным. Быстрый компонент указывает на повреждение кислородом внешней мембраны клеток, более медленный является следствием повреждения внутриядерных мишеней (ДНК ). [c.112]

Поскольку значения са1 лежат в интервале 1 —10 с , измерения следует проводить за время от 1 до 10 с. Для этого требуется либо аппаратура для быстрого смешивания и после-дующего наблюдения за ферментом и субстратом, либо особые, совершенно новые методы. Кроме того, поскольку наблюдаемые события происходят на самом ферменте, этот фермент должен присутствовать в количествах, сравнимых с количеством субстрата, Создание приборов для исследования быстрых реакциий и разработка методов выделения больших количеств белка в чистом виде произвели настоящую революцию в ферментативной кинетике. [c.130]

Ниже мы рассмотрим два метода исследования быстрых реакций, Первый из них — метод быстрого смешивания реагентов, который позволяет смешать два раствора за доли миллисекун- [c.130]

Рассмотрим два примера. Первый пример — исследование связывания лиганда ферментом в ходе иекатализируемой реакции. При этом могут произойти два физических события связывание и индуцируемое лигандом конформационное изменение фермента. Чтобы установить число промежуточных стадий и определить соответствующие им константы скорости, прежде всего необходимо определить число времен релаксации и найти их концентрационную зависимость. В идеальном случае число времен релаксации будет равно числу стадий данной реакции. Если найдено даже одно время релаксации и его концентрационная зависимость нелинейна, это может означать, что процесс протекает в две стадии [например, уравнения (4.71) и (4.74)], Далее стоит воспользоваться несколькими физическими методами (например, исследовать флуоресценцию и поглощение лиганда и белка), поскольку некоторые стадии могут быть выявлены только с помощью одного из этих методов. В ходе рассматриваемой реакции могут протекать и другие физические процессы, например отдача или присоединение протона или изменение степени агрегации белка. В первом случае весьма полезен еще один метод — измерение pH, для чего можно использовать просто цветные индикаторы. Агрегация осложняет кинетические исследования, однако ее можно обнаружить и количественно охарактеризовать, что также даст дополнительную информацию. Для исследования простых реакций релаксационные методы часто оказываются эффективнее струевых, поскольку позволяют изучать более быстрые процессы. Однако иногда метод остановленной струи более ценен, например, при исследовании процессов, слишком медленных, чтобы применять метод температурного скачка. Кроме того, некоторые эксперименты (такие, как исследование влияния сильных изменений pH) можно осуществить только в том случае, если использовать методы, включающие быстрое смешивание реагентов (хотя небольшого изменения pH можно добиться, применив метод темпера- [c.151]

Метод остановленной струи получил широкое распространение благодаря своей простоте и хорошей воспроизводимости результатов. В этом методе растворы реагирующих веществ смешиваются быстро и за реакцией следят с применением малоииерционных регистрирующих систем. Наименьший период полупревращения, который можно измерить указанным методом, составляет несколько миллисекунд. Принципиальная схема приборов представлена на рис. 14. Реагенты из двух различных шприцов А и В подаются через специальную камеру смешивания в точку наблюдения за реакцией, где поток резко останавливается за определенное, очень [c.27]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология