Граница седиментации

Константы седиментации легко определяются экспериментально с помощью специальных аналитических центрифуг. В роторах этих центрифуг имеются небольшие вертикальные прорези, в которые помещены кюветы, заполненные раствором исследуемого полимера. Специальные оптические системы позволяют фотографировать границу седиментации, например, путем регистрации распределения оптической плотности вдоль кюветы, если наблюдение ведется за веществом, имеющим характерное поглощение в некоторой области видимого или ультрафиолетового спектра. [c.334]

Поскольку при наличии аналитической ультрацентрифуги константы седиментации легко определяются путем фотографирования границы седиментации исследуемого биополимера при нескольких различных временах от начала седиментации, то константы седиментации часто используют как физико-химические характеристики биополимеров и их комплексов. Применительно к рибосомам это уже отмечалось в 3.8. [c.243]

Если, как это обычно бывает, граница седиментации полностью отделена от мениска перед каждым измерением, то С,п может быть положено равным нулю. [c.428]

Важное значение влияния концентрации на коэффициент седиментации связано с тем, что рассмотренное ранее размывание границы седиментации, которое обусловлено диффузией, ока- [c.429]

При наличии небольшого числа компонентов с разной молекулярной массой каждая фракция дает свою границу седиментации. Для многокомпонентных систем молекул с широкими границами молекулярных масс граница седиментации оказывается диффузной, размытой. Скорость седиментации зависит, в частности, от квадрата угловой скорости ротора центрифуги. Коэффициент седиментации 5 — понятие, введенное Сведбергом, — определяется уравнением [c.63]

ТОЧНОСТИ регистрации получают, если в одном секторе кюветы залит растворитель для того, чтобы при регистрации пулевой линии влияние напряжений в окошках вкладыша в одинаковой степени сказывалось и па кривой седиментации раствора. Недавно были сконструированы и получили распространение кюветы с искусственным образованием границ седиментации, с помощью которых можно проводить исследования путем наслаивания в процессе работы центрифуги одной жидкости на другую, более плотную. [c.221]

Подобные кюветы значительно расширяют возможности метода ультрацентрифугирования, поскольку, применяя их, можно добиться образования резкой исходной границы седиментации в центре столба жидкости. Существует несколько вариантов конструкции таких кювет, каждый из которых применяют для проведения экспериментальных исследований определенного типа. Недавно была создана многоканальная кювета для одновременного ультрацентрифугирования четырех столбиков жидкости. Для ряда специальных задач описаны другие кюветы, хотя большинство из них пока не нащли широкого применения в исследовании полимеров. Все оптические методы, применяемые для регистрации границ седиментации в ультрацентрифуге, основаны на поглощении или преломлении света, проходящего через раствор полимера. Абсорбционные оптические системы регистрации нашли довольно ограниченное применение в исследованиях полимеров, поскольку большинство полимеров не поглощает свет в ультрафиолетовой части спектра . Но если полимер обладает сильным поглощением в указанной области спектра, то абсорбционный метод позволяет проводить весьма точные измерения при крайне низких концентрациях полимера [9]. Методы регистрации, основанные на разности показателей преломления раствора и растворителя, как правило, применяются в системе скрещенных диафрагм или в интерференционной оптической системе . Система скрещенных диафрагм регистрирует градиент показателя преломления (dn/dr) в зависимости от расстояния (г) до центра вращения, как показано на рис. 8-1 для скоростной седиментации полистирола в циклогексане. Интерференционные регистрирующие системы позволяют получать зависимость показателя преломления от расстояния г, на рис. 8-2 подобная регистрация представлена для низкоскоростной седиментации полистирола в циклогексане. Кривые изменения показателя прелом-. Ленин можно преобразовать в кривые изменения концентрации, определив постоянные такого преобразования по изменению показателя преломления стандартных растворов с помощью кюветы с искусственной границей. Возможности применения интерференционных методов регистрации основаны на большом различии показателя преломления растворителя и показателя преломления исследуемого полимера. [c.221]

В ТО же время ширина границы седиментации представляется вторым моментом (а ) этой кривой относительно г [c.230]

Для кривой с симметричной границей г совпадает с расстоянием до максимума границы седиментации. Болдуин [36] в случае симметричного распределения с постоянными 8 ж О показал, что второй момент можно рассчитать по уравнению [c.230]

Влияние концентрации на характер седиментации приводит к тому, что граница седиментации становится более резкой , такое влияние показано на рис. 8-8. Учесть влияние концентрации можно путем экстраполяции [c.233]

Аналогично постепенному изменению концентрации на размытой границе раздела происходит постепенное изменение и показателя преломления. Это постепенное изменение показателя преломления носит название градиента показателя преломления, или градиента рефракции. Очевидно, что наибольшее значение градиента рефракции приходится па середину зоны раздела, т. е. на тот участок, где должна была бы пройти идеальная граница раздела. Именно здесь изменение показателя преломления на единицу длины оказывается наибольшим, причем эта максимальная величина градиента рефракции соответствует максимальным значениям градиента концентрации в зоне раздела. Таким образом, кривая градиента рефракции имеет вид пика. Для регистрации границы седиментации по градиенту рефракции используется так называемый метод скрещенных диафрагм, или [c.144]

Для нахождения константы седиментации измеряют на седи-ментационной диаграмме положения границ седиментации через, определенные промежутки времени центрифугирования и рассчитывают константу по нижеприведенной формуле [c.147]

Экспериментальные данные по Перемещению границы седиментации используют для расчета коэффициентов седиментации S по уравнению , [c.120]

Де 5 — коэффициент седиментации (в единицах Сведберга 1 -Ю" ем/сек дип) X — граница седиментации в момент времени со — угловая скорость. [c.120]

Перемещение границы седиментации определяют с помощью специальных оптических систем, которые регистрируют градиент показателя преломления < Кривые изменения градиента по- [c.120]

При измерениях коэффициента седиментации ДНК наблюдается значительное влияние концентрации при ее значениях до 10 мг/л. Учитывая сильное поглощение нуклеотида вблизи 260 нм, можно измерить скорость движения границы седиментации даже при столь низкой концентрации, если использовать оптическую систему в ультрафиолетовой области поглощения. В другом методе изучения таких разбавленных растворов тонкий слой раствора ДНК помещают в раствор s l с определенным градиентом плотности, и седиментация происходит под действием центробежной силы. [c.615]

Под геометрической формой границы седиментации понимают форму кривой градиента показателя преломления <1п1йг. [c.161]

Еще больший эффект можно получить в гетерогенной смеси синтетических полимеров или в других смесях, содержащих молекулы с коэффициентами седиментации, сильно зависящими от концентрации. Здесь влияние концентрации на коэффициент седиментации может быть так велико, что обострение границы седиментации, описанное ранее, может перекрыть все другие факторы. В связи с этим может быть получен один сверхрезкий пик вместо широкого пика, который предсказывает рщеальная теория. [c.435]

Раствор гомогенных молекул дает резкую границу седиментации. За перемещением этой границы в центрифужной кювете следят обычно при помощи шлирен-метода, измеряя показатель преломления. Регистрация изменений производится фотографическим способом непосредственно в процессе центрифугирования. На рис. 2 дана схема работы ультрацентрифуги. [c.63]

Аналитическая кювета состоит из короткого цилиндрического центрального вкладыша с полостью, перпендикулярной его диаметру и содержащей исследуемый раствор. Эта полость с двух сторон герметически закрывается кварцевыми или корундовыми окошками перед тем, как вкладыш вставляют в металлическую кювету. Описанная конструкция всей кюветы оставалась постоянной в течение ряда лет, изменяли лишь типы центральных вкладышей. Центральные вкладыши в форме сектора применяют для создания длины оптического пути 1,5—30 мм, при этом секториальный угол изменяют от 2 до 4°. Применяют также небольшие центральные вкладыши, с помощью которых можно исследовать малые количества полимеров, однако более высокая чувствительность оптической системы достигается при использоваьгии более крупных вкладышей. Природу растворителей мон но изменять в широких пределах благодаря тому, что центральные вкладыши изготовляют из металла или из пластмасс. Бисекториальные вкладыши, сконструированные специально для работы с интерференционными оптическими системами регистрации, в настоящее время применяют обычно при регистрации границ седиментации методом скрещенных диафрагм . Более высокую степень [c.220]

Преимуществом метода скоростной седиментации является высокая чувствительность получаемых в опыте параметров к степени неоднородности полимерного образца но молекулярным весам. Указанная неоднородность образца определяется путем прогрессивного развития расширения границы седиментации в процессе перемещения этой границы в кювете ультрацентрифуги. Визуальное определение степени расширения границы седиментации мо/кет дать качественную информацию о неоднородности полимера, но может привести к ошибочным выводам, поскольку расширение границы определяется не только полидисперсностью образца. Форма границы седиментации зависит также от концентрационных эффектов, диффузии, гидростатического давления. Несмотря на значительн1з1Й успех в понимании природы этих эффектов, не существует простого и надежного метода, позволяющего провести учет всех влияющих на форму границы седиментации факторов. Однако эти факторы можно оценить раздельно с тем, чтобы попытаться определить лишь ту степень уширения границы, которая обусловлена 1тсклю-чительно полидисперсностью образца. [c.222]

НО уравнению (8-21). Можно избежать трудностей, связанных с возникновением указанных эффектов. Для этого данные по перемещению границы седиментации следует обрабатывать таким способом, чтобы получить коэффициент седиментации в нулевой момент времени, при атмосферном давлении и исходной концентрации раствора. На рис. 8-3 показан способ расчета коэффициента седиментации в нулевой момент времени по данным Тройтмана с сотр. [10]. Незначительная кривизна линии зависимости 1н г-от I (рис. 8-3, а) увеличивается при построении графической зависимости от времени разности величин 1н г и 1п г, рассчитанных по уравнению прямой между первой и последней экспериментально определенными точками (рис. 8-3, б). Тангенс угла начального наклона прямой равен коэффициенту седиментации в нулевой момент времени. [c.224]

Расчет коэффициентов седиментации по данным экспериментов более общего характера, проведенных методом скоростной седиментации, с учетом диффузии требует более сложного решения уравнения Ламма. Первое решение полного уравнения Ламма было предлон<ено Факсепом [13]. Такое решение представляло собой первое приближение и имело ограниченную применимость для практических целей, и все же оно послун ило основой для проведения седиментационного анализа на ранних этапах развития метода ультрацентрифугирования. Расчет, проведенный с помощью уравнения Факсена в предположении независимости от концентрации как седиментации, так и диффузии, показал, что при седиментации растворенного вещества одного типа (в отличие от седиментации в отсутствие диффузии с резкой ступенчатой границей) образуется размытая граница примерно гауссовой формы. Образование подобной диффузной границы седиментации не зависело от положения самой границы и от концентрации впереди границы седиментации. Метод расчета Факсена свидетельствует о том, что путем исследования методом скоростной седиментации формы диффузной границы седиментации можно определить коэффициент диффузии. Для градиентной кривой, полученной Факсе-ном в результате решения уравнения Ламма, отношение площади к высоте А1Н) можно записать в виде [c.225]

Ламма по Факсену имеет весьма ограниаднное применение. В самом деле, Болдуин [14] показал, что даже слабая зависимость коэффициента седиментации от с обусловливает заметные погрешности при определении коэффициента диффузии методом Факсена. Фужита [15] недавно получил решение уравнения Ламма с учетом линейной зависимости коэффициента седиментации от концентрации и показал, что уменьшается при увеличении с. Последнее обстоятельство обусловливает заметное сужение границы седиментации в результате того, что молекулы растворенного веш ества, находящиеся вблизи границы седиментации со стороны растворителя, обладают более высокими [c.226]

Рис. 8-5. Зависимость квадрата отношения площади к высоте от времени при создании границы седиментации путем наслаивания циклогексана на 0,5 г/100 мл раствор полистирола 8 105 при 4908 об мин и 35° с помощью границеобразующей кюветы. В нижней части рисунка показана экстраполяция коэффициентов диффузии, полученных по графику подобного типа, к бесконечному разбавлению.

В качестве меры уширения границы седиментации Грален [25] предложил пользоваться шириной В кривой седиментации, определяемой отношением площади А к максимальной высоте Н, как показано уравнениями (8-27) и (8-28). Производная д,В д,г, называемая степенью уширения, получается [c.228]

Несмотря на то что этот метод оказывается особенно полезным при определении уширения границы седиментации в отсутствие влияния диффузии, он, как и метод Гралена, не позволяет детально определить свойства кривой распределения по молекулярным весам в полимерах. [c.230]

Полученные таким способом кажущиеся распределения оказываются истинными распределениями по коэффициентам седиментации лишь в том случае, если степень уширения границы седиментации не зависит от давления, диф-4>узии или концентрации растворенного вещества. Подобные зависимости все же имеют место при ультрацентрифугировании большинства полимеров в органических растворителях, поэтому для получения точного распределения ло молекулярным весам необходимо учитывать эти влияния. При используемых обычно в методе скоростной седиментации силовых полях ультрацентрифуги возникает большое гидростатическое давление, изменяющееся от 1 атм на уровне мениска до нескольких сотен атмосфер в придонном слое кюветы. От величины давления зависят плотность и вязкость раствора, а также удельный парциальный объем молекул растворенного вещества, поэтому характер седиментации, осуществляющейся в таком градиенте давления, меняется в зависимости от расстояния до мениска. Рассмотренное влияние давления наиболее выражено при использовании относительно сжимаемых органических полимеров и растворителей, обычно применяемых в химии полимеров. Проблема влияния давления на седиментацию, впервые рассмотренная Мосиманом и Сигнером [39], недавно вновь привлекла внимание исследователей. С помощью математической интерпретации качественного рассмотрения проблемы Отом и Деро [40] Фужита [41] использовал уравнение Ламма и показал, что линейная зависимость седиментации от давления приводит к выран ению [c.231]

Зависимость кривых кажущегося распределения по коэффициентам седиментации от времени обусловлена влиянием диффузии на степень уширения границы седиментации. Подобное влияние диффузии можно свести до минимума путем экстраполяции к бесконечному интервалу времени, поскольку уширение границы, обусловленное различием величин , пропорционально времени в первой степени, а уширение в результате диффузии пропорционально времени в степени V2 Если влияние диффузии не слишком велико, расчет такой поправки можно проводить по методу Болдуина и Вильямса [26]. Согласно данным этих авторов, кажущиеся функции распределения g ( ) при данных значениях 8, полученные из нескольких кривых, откладывают на графике в зависимости от н и экстраполируют графически на бесконечно большой момент времени. Исправленные с учетом диффузии частотные функции распределения, полученные для нескольких коэффициентов седиментации, описывают распределение по коэффициентам седиментации в отсутствие влияния диффузии. Такая кривая, построенная с учетом поправок, представлена на рис. 8-7. Хотя Гостинг [45] и показал, что существует область значений времени, в которой (а°) линейно зависит от И1, эту область редко удается достигнуть при исследованиях методом скоростной седиментации вследствие ограниченной длины кюветы. Все же Болдуин [36] показал, что область примерно линейной зависимости, которой можно воспользоваться [c.232]

Появление более резкой границы ( автосжатие ) обусловлено непрерывным изменением концентрации вдоль столба жидкости в кювете. Молекулы с меньшими в отстают в процессе седиментации и попадают в область с более низкой концентрацией. Молекулы, осаждаюш иеся быстрее, оказываются в зоне, где концентрация близка к начальной. Поэтому легкие молекулы будут осаждаться быстрее, чем тяжелые молекулы, при одинаковой концентрации. В итоге граница седиментации должна сжиматься.— Прим. перев. [c.233]

В методе скоростной седиментации фиксируют скорость перемещения границы седиментации в кювете. Форма границы седиментации зависит от МВР образца, но в то же время она зависит от концентрационных и диффузионных эффектов. Учет этих факторов требует весьма трудоемких вычислений. На практике эти факторы пытаются определить раздельно с тем, чтобы учесть упшрение границы седиментации только за счет неоднородности образца. [c.119]

Если шлирен-пик симметричен, то величину х определяют по положению вершины пика, отвечающей границе седиментации. Голдберг [8] показал, что в этом случае следует в действительности использовать квад- [c.64]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология