Оптические методы определения градиента концентрации

Прибор для определения коэффициентов диффузии состоит из сосуда с двумя отростками, помещенного в хорошо термостатированную кювету. В воду, заполняющую кювету, добавляют этиленгликоль, с тем чтобы показатель преломления среды был близок к показателю преломления изучаемого раствора. В одном отростке сосуда содержится только раствор, в другом имеется резкая граница между раствором и растворителем (в растворителе содержатся все компоненты раствора, в том числе буфер и некоторые инертные соли, И отсутствует только то соединение, для которого определяется D). Концентрация исследуемого соединения в растворе составляет 1% (по весу). С усовершенствованием оптических методов исследования градиента показателя преломления появилась возможность количественного изучения диффузии, электрофореза и седиментации с помощью высококачественных серийных приборов (используемые в этих приборах остроумные оптические системы слишком сложны для того, чтобы детально описывать их в настоящей книге). [c.169]

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]

РС йх есть скорость изменения самого градиента. Данные, необходимые для использования уравнения (7.32), с успехом получают с помощью оптических устройств, позволяющих измерять показатель преломления вещества на разных расстояниях от дна кюветы. Наибольший градиент показателя преломления [йп1(1х) отвечает наиболее высокому градиенту концентраций,, т. е. участку, где концентрация меняется с расстоянием сильней, чем где бы то ни было. Измерение показателя преломления вдоль кюветы непосредственно приводит к кривым, подобным кривой, приведенной на рис. 7.13, В. Граница раздела соответствует точке, в которой йС1с1х имеет максимальное значение. (Это и есть то точное определение границы, которое мы обещали дать.) На рис. 7.13 граница находится на горизонтальной штриховой линии при л = Хт. Обычно изменение концентрации растворенного вещества исследуется в зависимости как от времени, так и от расстояния. В расчетах, связанных с диффузией, используют также различного рода интегральные уравнения. Метод свободной диффузии позволяет получать абсолютные значения коэффициента диффузии . [c.407]

Был разработан также ряд очень чувствительных методов, в которых непосредственно наблюдаемой величиной является градиент концентрации, а не сама концентрация. К числу этих методов принадлежит так называемый шлирен-метод, который был использован Свенссоном [454, 455] в ставшей очень популярной оптической системе. Этот метод основан на том, что луч света, проходящий через среду с градиентом показателя преломления перпендикулярно направлению распространения света, отклоняется в направлении увеличения показателя преломления п, причем отклонение пропорционально величине градиента. Этот принцип использовался также при расчете скорости смещения изображения освещенной щели в зависимости от градиента концентрации, существующего в кювете, через которую проходит свет. Так как зависимость показателя преломления разбавленных растворов от концентрации растворенного вещества является линейной, то с помощью шлирен-метода можно получить градиент концентрации в кювете центрифуги при условии, что инкремент показателя преломления (дп/дс2)т определен заранее. Градиенты показателя преломления можно также определить с помощью интерферометров. По мнению Шахмана [449], этот метод наиболее перспективен для будущего усовершенствованрш равновесного ультрацентрифугирования. [c.158]

Почти все оптические методы диффузионных измерений основаны на определении градиента концентрации в диффузионных ячейках. Оптические методы особенно удобны при измерении малых градиентов концентрации благодаря тому, что изменение концентра- [c.131]

На практике обычно используют только ту часть седиментационной диаграммы, которая относится к области мениска, хотя при обработке данных, относящихся к области дна ячейки, можно в принципе получить ту же информацию. Область дна не используется вследствие повышенного гидростатического давления в нижней части ячейки, а также из-за искажений, которые вносятся осаждением агрегировавшего вещества. Основная задача, таким образом, — определение концентраций и градиента концентрации в области верхнего мениска. Это далеко не просто, так как приходится производить экстраполяцию данных к мениску. Здесь особую важность приобретает фокусирование оптической системы. За истинное положение мениска принимается обычно положение его середины, однако при малых скоростях вращения, по-видимому, более правильно считать положением мениска линию, отстоящую на одну треть толщины мениска от границы с раствором. Этот и многие другие вопросы освещены в обзоре Криса и Пейна [1]. Преимущество метода Арчибальда в том, что длительность опыта значительно сокращается, так как требуется лишь частичный отход границы от мениска (фиг. 28). В результате появляется возможность исследовать даже низкомолекулярные белки, не прибегая к [c.120]

Есть основание предполагать, что в спектральных источниках с большим градиентом температуры и электронной концентрации форма линии излучения и поглощения зависит от местоположения излучающего и поглощающего атомов [1]. Однако до сих пор при определении параметров плазмы по контуру спектральной линии эта зависимость не учитывалась, что объясняется главным образом отсутствием метода определения радиальной зависимости формы линии в оптически плотной плазме. [c.94]

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]

Разработанные в настоящее время экспериментальные методы определения коэффициентов диффузии основаны на использовании всех представленных выше уравнений, т. е. связаны с измерением градиента концентрации, изучением кривых распределения концентрации по расстоянию, определением скорости перемещения изоконцентрационной плоскости, измерением кинетики поглощения растворителя полимерным телом. Для этого используют оптические методы, методы срезов, весовые и объемные измерения, метод меченых атомов и т. д. Экспериментальные методы исследования диффузии низкомолекулярных веществ в полимерах подробно описаны в ряде работи поэтому в данной главе не рассматриваются. [c.19]

Призматическая кювета. Интересный вариант метода шкалы был предложен Кегельсом [36] . В этом методе используется призматическая кювета в соединении с оптической системой, разработанной Ламмом [7]. Смещения X в этом случае пропорциональны градиенту концентрации, тогда как горизонтальное смещение центральной линии шкалы пропорционально концентрации. Преимуществом этого метода является возможность определения как градиента концентрации, так и самой концентрации, что упрощает вычисления. Хотя этот метод уступает по своей точности методу шкалы, но в тех случаях, когда химическая стабильность анализируемой системы сомнительна, метоД может оказаться весьма ценным. [c.488]