Определение полидисперсности по скорости седиментации

Большинство полидисперсных макромолекулярных систем представляет собой линейные полимеры с длинной цепью. Свойства этих систем неизменно зависят от концентрации при всех практически применяющихся концентрациях растворов. Эти системы уже не обнаруживают однозначных соотношений между скоростью седиментации и размерами частиц, характерных для более простых систем. Тем не менее кривую распределения частиц по скоростям седиментации можно построить методом, аналогичным описанному для простых систем, но это распределение будет зависеть не только от молекулярных параметров, но и от концентрации. Скорость седиментации сильно удлиненных частиц, кроме того, зависит от их формы, вследствие чего каждый класс частиц будет иметь не одну скорость, а определенный интервал скоростей седиментации. [c.469]

Из других методов определения молекулярного веса наиболее надежным является метод седиментации.в ультрацентрифуге [39]. Для определения полимеров с молекулярным весом в пределах от 10000 до 30 000 может быть использована техника седиментацион-ного равновесия [40, 41]. По скорости седиментации полисахарида или по степени распределения его в центрифужной ячейке в равновесных условиях можно вычислить молекулярный вес и установить степень его полидисперсности [21, 40]. [c.148]

В случае полидисперсности растворенного вещества скорость седиментации будет различна для каждого полимер-гомолога. Следовательно, в каждом слое раствора будет находиться в седиментационном равновесии определенный полимер-гомолог, концентрация которого определяется по степени почернения пластинки, а молекулярный вес — по расположению слоя по высоте ячейки. [c.58]

Сведберг [210] сообщает данные о полидисперсности целлюлозы, полученные им путем определения скорости седиментации и осмотического давления у фракций нитратов целлюлозы. У природной целлюлозы, древесных целлюлоз и целлюлоз для искусственного шелка были одинаковые максимумы при значениях СП, равных примерно 70—100, и различные максимумы при более низких значениях. После частичного гидролиза у большинства целлюлоз был один максимум при значениях СП 100—200. [c.234]

Имеющиеся в настоящее время методы дают возможность довольно точно определять распределение молекулярных весов для полидисперсных и концентрационно-зависимых систем. Путем определения константы седиментации н коэффициента диффузии могут быть вычислены факторы формы, которые, будучи несколько условными, все же дают довольно ясное представление о форме молекул. Разрешающая способность метода скорости седиментации впо.ше удовлетворительна. [c.484]

Благодаря усовершенствованию Сведбергом скоростной ультрацентрифуги стало возможным получать точные данные относительно степени неоднородности растворенных веществ с большим молекулярным весом. Оказалось, что большинство белков либо монодисперсны, либо же состоят из небольшого числа компонентов. Однако продукты распада белков и все органические высокополимерные соединения полидисперсны. Метод скорости седиментации с применением скоростной ультрацентрифуги представляет, повидимому, наилучший способ разделения различных по размерам классов молекул и определения степени полидисперсности. В результате взаимодействия между сильно удлиненными полимерными молекулами и переплетения длинных молекул скорость оседания при высоких концентрациях мало зависит от молекулярного веса. Однако при соответствующей экстраполяции к нулевой концентрации можно получить данные относительно фактора формы или конфигурации молекул в растворе. Этим путем может быть также показано наличие двойного максимума или гель-фракции и определено ее относительное количество. [c.529]

При высоких скоростях центрифугирования различие в скоростях седиментации, повидимому, представляет наилучшие возможности для разделения различных классов молекул по размерам и для определения полидисперсности. Однако наличие значительной концентрационной зависимости, обусловленной взаимодействием сильно удлиненных полимерных молекул, требует надежной экстраполяции диаграммы седиментации к нулевой концентрации этот вопрос уже был рассмотрен в теоретическом разделе. [c.555]

Хотя нежелательно использовать смеси растворителей при измерении коэффициентов седиментации (стр. 58), вполне допустимо и часто очень полезно при проверке гомогенности образца поступать таким образом. При благоприятных обстоятельствах можно получить сведения о распределении коэффициентов седиментации и молекулярных весов из экспериментов по определению скорости седиментации, так как эти данные будут, по сути дела, указывать степень полидисперсности. Более того, определение молекулярных весов по методу Арчибальда будет обычно давать качественные, а в принципе также и количественные данные о степени полидисперсности. То же самое можно сказать об определении седиментационного равновесия. Техника этого измерения и анализа получаемых данных более подробно рассмотрена в следующем разделе. [c.49]

К другим типам усреднения приводят методы исследования гидродинамических свойств растворов асфальтенов и соответствующие им срёдние молекулярные массы навываются среднегидродинамическими М г). Их определяют по вязкости растворов, константе седиментации или коэффициенту диффузии. Средние молекулярные массы, полученные различными методами, различаются между собой в тем большей степени, чем шире молекулярно-массовое распределение полимера По относительному значению они располагаются в ряд М < Мш < Мг. Для различных асфальтенов установлена- высокая полидисперсность [306]- Так, для ряда асфальтенов, выделенных из битумов деасфальтизации, значение Мя (определенное криоскопически в бензоле), равно 2200, а Mw, определенная по скорости диффузии в бензольном растворе, составляет 8540. Отношение M lMn — 3,5 указывает на высокую степень полидисперсности асфальтенов. [c.152]

Седиментационный метод с применением ультрацентри-фуги описан ранее (стр. 28—29) при рассмотрении методов определения размера коллоидных частиц. Определение молекулярного веса этим методом сводится а) либо к исследованию распределения концентрации раствора после установления седиментационного равновесия, для чего скорость вращения центрифуги устанавливают такую, чтобы развиваемая ею центробежная сила превышала силу тяжести примерно в 10 —10 раз б) либо к исследованию скорости седиментации, для чего центробежная сила должна превышать силу тяжести в 10 —10 раз. Изменение концентрации в установившемся равновесии определяют фотографически или по изменению показателя преломления. Расчет М производят по особым уравнениям, на которых мы не останавливаемся. Заметим лишь, что этот метод является наиболее всесторонним, так как, помимо УИ, дает возможность определять также и степень полидисперсности исследуемого вещества и судить о форме макромолекул. Метод нашел широкое применение при исследовании белков, полистирола, целлюлозы и других веществ. [c.163]

Исследованию разветвленности макромолекул посвящено большое число работ. Скорость седиментации 5р разветвленных молекул обычно выше, чем линейных той же массы. Например, согласно теории [245 ] 5р = где к — отношение стоксовских радиусов разветвленной и линейиоймакромолекул одинаковых М. Однако эти коэффициенты отличаются не намного. Поэтому, если разветвленность макромолекул сопровождается полимолекуляр-ностью образца, проследить эту закономерность трудно. Так, Камада [246] пришел к выводу о нечувствительности скоростной седиментации к ветвлениям с функциональностью, равной четырем, а авторы работы [247] вообще считают скоростную седиментацию непригодной для определения разветвленности молекул полидисперсных полимеров. Признаком отсутствия разветвленности макромолекул слабо дисперсных полимеров может служить линейность зависимости 5 от lg [т] ] (с наклоном, равным единице) в 0-условиях [248]. Равновесное ультрацентрифугирование очень полидисперсных разветвленных полимеров исследовано в работе [249]. [c.124]

Гралейн и Юландер [9, 11, 108] использовали явление скорости размывания границы в диаграмме седиментации для определения полидисперсности. Гралейн определил ширину В кривой, как отношение площади кривой к ее максимальной высоте. Величина В [c.555]

Типичная кривая седиментации реальной полидисперсной системы представлена иа рис. IV. 1о. Эту кривую можно представить как ломаную линию, отвечающую бесконечно большому числу фракций. Кривая седиментации, представленная на рис. IV. 1 в разделена на четыре участка, соответствующих выбранным временам полного осаждения фракций (т н, то, Тмакс)- Такое разделение кривой лучше проводить после предварительного определения времени осаждения самой крупной и самой мелкой фракций. Полному осаладению самой крупной фракции отвечает Тмин. Время осаждения самой мелкой фракции соответствует времени окончания накопления осадка Тыакс В точках кривой, отвечающих моментам окончания осаждения фракций (В, С, О, Е) проводят касательные до пересечения с осью ординат, на которой получают отрезки, соответствующие массам фракции частиц. Зная высоту столба суспензии и время полного осаждения фракций, можно по формуле (IV. 20) определить скорость осаждения и по формулам (1 .8) или (IV. 22) рассчитать радиус частиц каждой фракции. Очевидно, что применительно к полидисперсным системам этот радиус является граничным для соседних фракций, а средний радиус фракции тем ближе отражает истинное значение, чем на большее число фракций разделена полидисперсная система. [c.197]

Обычно предполагается, что при седиментации такой полидисперсной системы частицы раз1[ичных размеров оседают независимо друг от друга и движутся с определенной для каждого размера скоростью и (г). Поэтому вместо характерной для монодисперсной системы постоянной скорости накопления осадка в течение всего времени оседания при седиментации полидисперсных систем происходит непрерывное изменение скорости накопления осадка, и соответственно зависимость веса осадка от времени имеет вид плавной кривой (рис. У-6). На этой кривой можно выделить начальный линейный участок (при и конечный участок постоянного веса осадка (при [c.184]

Очень чувствительным тестом на монодисперсность является разработанная недавно методика [43, 44], в какой-то мере аналогичная электрофоретической методике Хоха [25]. Для системы, в которой происходит как обострение границы, вызванное изменением коэффициента седиментации с концентрацией, так и диффузия, можно найти условия, при которых оба эти эффекта равны и противоположны. В этих условиях граница принимает такую форму, что все точки с определенной концентрацией фракций имеют одинаковые коэффициенты седиментации. Это может происходить только при одной определенной скорости ротора. Из-за радиального разбавления приходится несколько усложнить измерения, чтобы установить, что описанные выше условия достигнуты из предварительных экспериментов необходимо знать как коэффициент диффузии, так и истинную зависимость от с. Максимальная высота кривой градиента концентрации, расстояние от оси вращения и угловая скорость ротора при этих условиях могут быть связаны с О — кажущимся коэффициентом диффузии. О учитывает факторы рас-1иирения границы как за счет диффузии, так и за счет нолидиснерсности. Если полидисперсность отсутствует, равно — коэффициенту диф- [c.49]

Коэффициенты диффузии. Коэффициенты диффузии почти всех биологических макромолекулярных препаратов были определены методом свободной диффузии, при котором наблюдают изменение во времени формы первоначально резкой границы между раствором и чистым растворителем. При этом используют шлирен- или интерференционную оптические системы. Исчерпывающее квалифицированное изложение этого вопроса содержится в обзоре Гостинга [53]. Две доступные интерферометрические системы (Гои [126—128] и Релея [129—132]) обеспечивают высокую степень прецизионности. Шлирен-оптика также дает точность, достаточную для многих целей. При изучении более вязких гликонротеинов основная практическая трудность состоит в создании хорошей первоначальной границы при соблюдении этого условия нет необходимости в очень высокой точности измерений. Эта трудность в известной степени может иметь место при применении для измерения диффузии ячейки ультрацентрифуги для искусственного образования границы. Очень резкие и симметричные границы позволяют проводить определения при малом расходовании изучаемого вещества. Ультрацентрифуга нри подобных экспериментах должна работать на низких скоростях вращения ротора, чтобы не происходило перераспределение компонентов полидисперсной смеси [133] и не было обострения границы за счет седиментации. Если благодаря высокому коэффициенту седиментации это невозможно, тогда Т) можно определить при различных скоростях вращения ротора и экстраполировать полученные данные к нулевой скорости вращения ротора [134]. [c.61]