Седиментация ультрацентрифуги

Применение ультрацентрифуг, в которых ускорение в миллион раз превосходит ускорение силы тяжести, дало возможность изучить седиментацию белков и других высокомолекулярных соединений, а также вирусов. [c.319]

Чрезвычайное значение центробежного поля для физики и физической химии основано на том факте, что в ультрацентрифугах, сконструированных впервые Сведбергом (1924), можно достигнуть ускорений примерно до 10 g. При этих условиях седиментационное равновесие, не имеющее значения в поле тяготения, используется для того, чтобы либо разделить компоненты смеси (препаративная ультрацентрифуга), либо по уравнению (54.8) определить молекулярный вес (аналитическая ультрацентрифуга). По экспериментальным причинам для последней цели используют почти исключительно измерение скорости седиментации. Теория этого последнего метода основана на термодинамике необратимых процессов. Поэтому не будем здесь останавливаться на подробностях и отошлем читателя к специальным учебникам. [c.282]

Вычислить коэффициент седиментации фиброина в растворе трифторуксусной кислоты, если фаница перемещается со скоростью 0,480 см-ч на расстоянии 7 см от оси ротора ультрацентрифуги, вращающегося с частотой МО мин". [c.73]

С е д и м е н т а ц и о н н ы й м е т о д определения молекулярного веса полимера основан на установлении седимента ционного равновесия в растворах полимера. Раствор полимера фракционируют в ультрацентрифуге и одновременно определяют молекулярный вес каждой фракции полимера, т. е. из каждого слоя раствора после его расслаивания. Для этого определяют скорость седиментации каждой фракции исследуемого полимера (в растворах с известными концентрациями). Измерение скорости седиментации основано на наблюдении за передвижением границы раздела между раствором и растворителем в ячейке центрифуги. По данным наблюдений строят график изменения скорости седиментации при различной концентрации и определяют по этому графику константу седиментации 5 данного полимера при бес конечном разбавлении его раствора. Одновременно определяют константу диффузии полимера при бесконечном разбавлении. Молекулярный вес каждой фракции вычисляют по следующему уравнению [c.80]

Думанский (1912 г.) первым предложил вызывать седиментацию коллоидных систем с помощью центробежного поля. Им были проделаны и первые опыты с применением сравнительно небольших ускорений. Сведберг (1923 г.) сконструировал ультрацентрифугу, дающую более высокие ускорения, и провел первые количественные исследования процесса седиментации и седиментационного равновесия. Тем самым был создан широко используемый теперь метод исследования коллоидных и высокомолекулярных систем при помощи ультрацентрифуги. [c.63]

В современных ультрацентрифугах достигаются скорости вращения порядка 10 об/с. Получаемые при этом ускорения, которые в сотни тысяч раз превосходит ускорение земного тяготения, вызывают седиментацию макромолекул с измеримой скоростью. [c.64]

Большой интерес представляет следующий метод исследования скорости седиментации. При достаточно больших ускорениях, когда процесс седиментации превалирует над процессом диффузии, возникает резкая граница между областью раствора и областью чистого растворителя. Скорость, с которой она перемещается (от оси вращения, если р>Ро), соответствует скорости седиментации. Если в системе имеется несколько компонентов с различными константами седиментации 5 [см. уравнение (3.24) 1, то в кювете, вращающейся в ультрацентрифуге, через некоторое время появляется соответствующее число границ. Измерив же скорость смещения каждой границы, можно идентифицировать каждый компонент по его константе седиментации. Этот метод часто применяется при исследовании биологических объектов (рис. 18). Чтобы исключить [c.65]

Благодаря вышеуказанным возможностям ультрацентрифуга получила широкое применение. По-видимому, принципиальные возможности этого метода еще не исчерпаны. Например, многокомпонентную систему при седиментационном равновесии можно разделить, подвергнув ее воздействию еще какого-нибудь однородного поля. Тогда можно одновременно определять и количество частиц, и их молекулярное массы. Автор теоретически показал (1953 г.), что такая возможность существует при обратной седиментации, если помимо центробежного поля на систему наложить электрическое поле. [c.66]

Вследствие гидратации полярных групп мицеллообразующих молекул (ионов) на поверхности мицелл имеется гидратная оболочка. Количество связанной воды на поверхности мицелл может быть определено на основании гидродинамических данных по вязкости, скорости диффузии, скорости седиментации в ультрацентрифуге. В последнее время получил распространение ультраакустический метод, основанный на измерении скорости распространения ультразвука в растворах ПАВ. [c.164]

Таким образом, для расчета величины -потенциала мицелл по найденной экспериментально электрофоретической подвижности необходимо знать радиус мицелл и толщину ДЭС, соотношение которых определяет величину численного коэффициента в уравнении Генри. Средний радиус мицелл может быть рассчитан из данных по светорассеянию, скорости диффузии, седиментации в ультрацентрифуге. Толщина ДЭС зависит от ионной силы раствора и определяется известным выражением [c.174]

Размер коллоидных частиц, как уже указывалось, можно найти не только по скорости седиментации в ультрацентрифуге, но и определяя седиментационное равновесие. Для этой цели применяют центрифугирование при не слишком больших частотах вращения (обычно около 20 000 об/мин), так как иначе превалировала бы седиментация и равновесие не устанавливалось. Численный или молекулярный вес, найденный по седиментационному равновесию, отвечает равновесному распределению частиц в системе, он не зависит от способа достижения этого распределения, и, следовательно, на результатах анализа не может сказываться форма частиц и их сольватация. [c.80]

Комбинируя определение скорости седиментации с определением седиментационного равновесия, можно найти и кривую распределения частиц, если центрифугированию подвергается поли-дисперсная система. Сравнение результатов седиментации в ультрацентрифуге по обоим методам позволяет также судить и о форме частиц. [c.80]

Несмотря на малый коэффициент диффузии, растворы высокомолекулярных соединений обладают, как правило, высокой седиментационной устойчивостью, чему значительно способствует обычно малая плотность растворенного вещества. Поэтому молекулярный вес высокомолекулярных веществ можно определить методом седиментации только с помощью достаточно мощной ультрацентрифуги. [c.457]

Для проведения седиментометрического анализа кинетически устойчивых систем (золей, растворов ВМВ) с целью определения размеров и массы их частиц недостаточно силы земного тяготения. Последнюю заменяют более значительной центробежной силой центрифуг и ультрацентрифуг. Идея этого метода принадлежит А. В. Думанскому (1912), который впервые применил центрифугу для осаждения коллоидных частиц. Затем Т. Сведберг разработал специальные центрифуги с огромным числом оборотов, названные ультрацентрифугами. В них развивается центробежная сила свыше 250 ООО Современная ультрацентрифуга представляет собой сложный аппарат, центральной частью которого является ротор (с частотой вращения 60 000 об/мин и выше), с тончайшей регулировкой температуры и оптической системой контроля за процессом осаждения. Кюветы для исследуемых растворов вмещают всего 0,5 мл раствора. В ультрацентрифуге оседают не только частицы тонкодисперсных золей, но и макромолекулы белков и других ВМВ, что позволяет производить определение их молекулярной массы и размеров частиц. Скорость седиментации частиц в ультрацентрифуге рассчитывают также по уравнению (23.9), заменяя в нем g на о) х, где (О — угловая скорость вращения ротора л — расстояние от частицы до оси вращения. [c.378]

Помимо скоростных ультрацентрифуг, в которых седиментация преобладает над другими молекулярно-кинетическими процессами, [c.378]

Это соотношение описывает распределение концентраций частиц вдоль оси пробирки при установлении равенства встречных потоков диффузии и седиментации, т. е. при седиментационном равновесии. Нетрудно видеть, что, измеряя концентрацию исследуемого вещества вдоль ячейки после установления равновесия (это можно сделать в аналитической ультрацентрифуге), легко определить молекулярную массу полимера. Действительно, из (18.20) следует, что если концентрация исследуемого полимера в точках, находящихся на расстоянии r и Га от оси ротора, равна соответственно i и Сг, то [c.336]

Седиментация. При действии гравитационного поля на коллоидный раствор или суспензию седиментация частиц замедляется вследствие внутреннего трения в растворителе. Седиментация грубодисперсных частиц идет в основном под действием силы тяжести. Для седиментации более подвижных коллоидных частиц необходимо значительно более сильное ускорение, что осуществляется при помощи центрифуг. При применении, например, ультрацентрифуг достигается ускорение Ь , превышающее земное ускорение силы тяжести д в соответствии с уравнением [c.335]

Метод седиментации в ультрацентрифуге. Молекулы полимера в растворе не могут оседать под действием силы тяжести "в гравитационном поле земли, так как эти силы оказываются слишком малыми по сравнению с диффузионными. [c.152]

Различают аналитические и препаративные ультрацентрифуги. Аналитические ультрацентрифуги имеют оптическую систему, которая позволяет регистрировать на фотопленках результаты ультрацентрифугирования. В аналитических ультрацентрифугах производится также определение констант седиментации частиц, что позволяет затем рассчитывать их молекулярные веса. [c.125]

Ультрацентрифугирование. Оседание частиц коллоидов под действием сил тяжести происходит очень медленно. А. В. Думан-ский в 1912 г. предложил для определения константы седиментации применять центрифугирование. Одиннадцать лет спустя Сведбергом была впервые сконструирована специальная центрифуга, названная ультрацентрифугой. [c.148]

Препаративные ультрацентрифуги предназначены для выделения из растворов отдельных фракций. Конечно, эти фракции могут быть однородны только по одному показателю — по скорости седиментации, а по другим свойствам могут значительно отличаться. Например, гамма-глобулины человека (один из видов белков крови, широко известный в медицине как лечебное средство) при центрифугировании обычно разделяется на две фракции с константами седиментации 75 и 19S. Белки, образующие эти фракции, заметно различаются между собой и по ряду других свойств (иммунологическим свойствам, электрофоретической подвижности и т. п.). [c.148]

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРА ЧАСТИЦ ПО СКОРОСТИ СЕДИМЕНТАЦИИ В УЛЬТРАЦЕНТРИФУГЕ [c.43]

Построение математической модели. Известно, что частица с достаточно большой массой под действием гравитационных сил оседает, или седиментирует. Для ускорения этого процесса среду, в которой находятся частицы, помещают в ультрацентрифугу, вращающуюся с известной угловой скоростью. Требуется построить математическую модель, описывающую седиментацию частиц в центрифуге. [c.43]

В поле земного тяготения ускорение, действующее на частицу, остается постоянным, а в ультрацентрифуге оно увеличивается по мере оседания частицы. Поэтому скорость оседания и выражают в виде Ах/А1, где X — расстояние от частицы до оси вращения. Значение этой скорости, отнесенное к единице действующей силы, называется константой седиментации 5 частицы [c.307]

В ряде случаев константа седиментации зависит от концентрации полимера. При этом установлена линейная зависимость между и с. Поэтому перед определением молекулярного веса вещества с помощью ультрацентрифуги находят несколько значений константы седиментации для различных концентраций, строят график в координатах [c.73]

Однако рассматриваемое равновесие может быть сдвинуто в сторону преобладания седиментации при замене гравитационного поля центробежным со значительно большим ускорением, создаваемым действием центрифуги или ультрацентрифуги. Этот метод, впервые использованный Думанским и получивший развитие в работах Сведберга и его школы, позволяет в настоящее время создавать ускорения до 10 —и благодаря этому производить не только седиментацию коллоидных частиц, но даже и седиментационное разделение молекул разной массы. Применение ультрацентрифуг дает возможность проводить наряду с дисперсионным анализом коллоидных систем и растворов высокомолекулярных соединений также препаративное разделение их на фракции. [c.156]

Одним из методов дисперсионного анализа высокодисперсных систем является изучение седиментационно-диффузионного равновесия в центробежном поле ультрацентрифуги при этом можно быстро достичь равновесия, поскольку значение величины 21/2 мало. Чаще, однако, производится одновременное изучение седиментации и диффузии путем анализа изменения характера распределения частиц по высоте во времени при седиментации в поле силы тяжести такое одновременное (в одном эксперименте) изучение седиментации и диффузии удается осуществить лишь с большим трудом и в ограниченной области размеров частиц. [c.156]

Сведберг воспользовался центробежной силой в своем методе определения молекулярного веса коллоидных веществ с помопдью седиментации. Ультрацентрифуга состоит в основном из ротора М (рис. 2), приводимого в движение двумя одинаковыми масляными турбинами Т, несущими прозрачную ячейку С, в которую помещена изучаемая дисперсия. Степень седиментации может быть измерена как колориметрически, так и рефрактометрически или путем поглощения ультрафиолетовых лучей. В последнем случае пучок света Ь пропускается через ячейку в камеру Р необходимая экспозиция достигается с помощью электромагнетически регулируемых щитков и Е2, которые пропускают свет только в короткий промежуток времени, когда ячейка попадает в световой поток при каждом обороте турбинки. [c.117]

Важнейщими методами характеристики ММР являются методы седиментации в ультрацентрифуге (УЦФ) и гель-хроматографии, а также методы фракционирования, основанные на зависимости растворимости полимеров в критической области (соответствующей началу расслоения системы полимер — растворитель) от молекулярной массы. [c.23]

Для частиц золей наблюдается более резкая зависимость кои-центрацип по высоте, чем для молекул газов. Например, для газов концентрация снижается в два раза на расстоянии приблизительно в 5—5,5 км, для растворов полимеров (М 40 000, р = 1,3 г/см ) — tiB 20 м, для золей золота (d = 1,86 им) —в 2,15 м, а для суспензий гуммигута (d = 230 нм) —30 мкм. Из этого примера следует, что для растворов полимеров, находящихся в небольших сосудах, нельзя заметить ощутимого изменения концентрации по высоте. Чтобы определить эту зависимость, увеличивают седиментацию с помощью ультрацентрифуги. Установленные зависимости концеитрацпи макромолекул от высоты слоя раствора дают воз-мол<ность получить функции распределения молекул полимеров по молекулярным массам. [c.215]

Парциальный удельный объем сополимера акрилонитрила и винилхлорида (40 60) в ацетоне при 25 °С равен 0,75 см -г . Вычислить скорость вращения ротора ультрацентрифуги (мин" ), необходимую для седиментации сополимера с Мц,= 3-10 , чтобы его концентрация на дне кюветвы (гз = = 6,5 см) была в 6 раз больше концентрации сополимера в области мениска (г) = 6,2 см) при условии достижения седиментационного равновесия. [c.73]

Все белки денатурируются под действием кислот или при нагревании, что проявляется в коагуляции и уменьЩенин растворимости, а также в потере специфических биологических свойств. Определение молекулярного веса белков является трудной задачей. Исходя из содержания железа в гемоглобине крупного рогатого скота, было найдено, что молекулярный вес этого белка лежит в пределах 16 000— 17 000. Молекулярный вес казеина, определенный по содержанию легко отщепляющейся серы, равен 16 000 и т. д. Подобные выводы, однако, справедливы лншь прн том условии, что данный белок однороден и содержит в своей молекуле только один атом того элемента, который используется для расчета молекулярного веса. Криоскопическое определение молекулярного веса затрудняется тем, что даже растворимые белки образуют коллоидные растворы наблюдаемое малое понижение точки плавления соответствует большому весу мицеллы. Более подходящими являются методы, основанные на определении скорости диффузии и вязкости. Помимо них практическое значение приобрел предложенный Сведбергом способ определения велич1п-1ы частиц по скорости седиментации в ультрацентрифуге. [c.396]

Полидисперсность полимера может быть определена путем измерения скорости седиментации макромолекул в разбавленном растворе. Для ускорения седиментации кюве-гу с раствором исследуемого полимера помещают в тело ротора ультрацентрифуги (рис. 37), вращающегося со скоростью до 130 тыс. об/мип. [c.75]

Мицеллы ПАВ по размерам и молекулярно-кинетичес-ким свойствам близки к макромолекулам высокомолекулярных соединений, и для определения мицеллярной массы ПАВ пригодны те же методы, которые применяются для нахождения молекулярной массы полимеров. Эти методы основаны на измерении интенсивности светорассеяния, скорости диффузии, скорости седиментации в поле центробежной силы ультрацентрифуги. (В последнее время предложен метод, основанный на измерении оптической плотности мицеллярных растворов, содержащих солюбилизированный олеофиль-ный краситель. Однако он находит лишь ограниченное применение — пригоден для неионогенных ПАВ с невысокой степенью оксиэтилирования.) [c.157]

Рассмотрим более подробно определение размера частиц по скорости седиментации в ультрацентрифуге. Для расчетов применимо уравнение, в общем сходное с обычным седиментационным уравнением (П1,38). Однако поскольку при центрифугировании частицы, постепенно удаляясь от оси вращения, двигаются с переменной все возрастающей скоростью, в уравнении величина и должна быть заменена на dxjdx (где х — расстояние частицы от оси вращения). В то же время из механики известно, что ускорение в поле центрифуги равно (где ш — угловая скорость). Тогда, очевидно, уравнение (П1,38) в применении к ультрацентрифуге можно написать следующим образом [c.79]

Седиментация представляет собой перемещение более плотных частиц дисперсной фазы или молекул растворенных высорюмолеку-лярных Беществ относительно менее плотной дисперсионной среды в направлении приложенной силы. Этому перемещению противостоит броуновское движение, а также любые воздействия на систему, приводящие к возникновению конвекционных токов — встряхивание, локальные изменения температуры и т. п. В поле земного тяготения с заметной скоростью осаждаются (седиментируют) лишь частицы не слишком мелких суспензий. Это осаждение может быть существенно ускорено применением центрифуг. При этом, как правило, возникают столь плотные осадки, что надосадочную жидкость (супернатант) можно просто слить с осадка опрокидыванием пробирки. Поэтому центрифугирование широко используют в лабораторной практике и в промышленных установках вместо фильтрования, особенно в тех случаях, когда осажденное вещество образует мелкодисперсную суспензию. В ультрацентрифугах удается осадить коллоидные частицы и молекулы полимеров. [c.333]

Заметное оседание частиц может происходить даже в системах с высокой кинетической устойчивостью, если силу тяжести заменить более значительной центробежной силой. Эта идея была впервые высказана А. В. Думанским в 1913 г., применившим центрифугу для оседания коллоидных частиц, и затем особенно развита Т. Сведбергом, разработавшим так называемые ультрацентрифуги, дающие большую центробежную силу. В современной ультрацентрифуге можно осуществить седиментацию не только мельчайших гидрофобных коллоидов, но и молекул бе./щови вь1сокомолеку-лярных веществ. [c.313]

Для монодисперсного полимера граница раздела выражена достаточно резко, так как все мс/ пек лы оседают с одинаковой скоростью. Поэтому на фотопластинке получаются четко различимые полосы разной степени почернения. В полимолекулярной системе каждая фракция оседает со своей собственной скоростью, поэтому граница раздела очепь размыта и определение постоянной седиме1Етации затруднено. Размывание границы при седиментации само по себе очень важное явление, так как позволяет оценить распределение полимера по молекулярным весам. Метод ультрацентрифуги с успехом применяется дпя определения молекулярных весов и полимолекулярпости полимеров и является единственным методом, позволяющим пепосредствеино получить кривые распределения по молекулярным весам (стр. 478). [c.472]