Макромолекула на пористом сорбенте

Физические основы этого метода очень просты и наглядны. Исследуемый раствор полимера протекает через колонку, наполненную пористым сорбентом. Разделение смесей компонентов основано на распределении вещества между подвижной (текущий растворитель) и неподвижной (растворитель в порах сорбента) фазами, т.е. на разной способности макромолекул полимера проникать в поры гранул геля, откуда и произошло название метода [48, 54 ]. [c.107]

В хроматографии полимеров стадия, лимитирующая процесс, зависит от выбора системы полимер — сорбент — растворитель, пористости сорбента, доступности его внутренних областей для исследуемых макромолекул, величины их адсорбционного взаимодействия с поверхностью сорбента, скорости потока растворителя, концентрации раствора и температурного режима. Здесь о характере кинетики часто можно судить по коэффициенту распределения вещества между фазами хроматографической системы [c.19]

При хроматографии высокомолекулярных веществ разность F-O, i — i учитывает конформационные изменения, происходящие с макромолекулами при межфазном переходе, Xq, зависит от деформаций, которым макромолекулы могут подвергаться в каналах подвижной фазы, а множитель р/а показывает соотношение объемов фаз и зависит от пористости сорбента, размера его зерен, их формы и качества упаковки хроматографического слоя. Поскольку соотношение между вероятностями сорбции и десорбции определяет кинетику хроматографического процесса, из уравнения (1.17) следует, что характер последней зависит от соотношения объемов фаз системы и разности в этих фазах стандартных значений химических потенциалов анализируемых компонентов. [c.21]

Энергия взаимодействия макромолекулы с сорбентом в расчете на один статистический сегмент (см. гл. III), при которой справедливо равенство = О, получила название критической Е = = Екр. Было показано, что переход макромолекул из адсорбированного состояния в свободное (так же, как и обратный переход) при Е = Екр носит характер фазового перехода. Это справедливо как для плоской адсорбционной поверхности, где наблюдается фазовый переход II рода, так и для пористого сорбента, где происходит фазовый переход I рода. Попадание макромолекул в поры сорбента связано со значительными энтропийными потерями. Энтальпийные изменения, сопровождающие адсорбцию макромолекул, компенсируют эти потери, и в связи с этим можно говорить о влиянии адсорбции на вероятность попадания макромолекул в поры адсорбента. [c.291]

Физические основы этого метода очень просты и наглядны. Исследуемый раствор полимера протекает через колонку, наполненную пористым сорбентом. Разделение смесей компонентов основано на распределении определенного компонента между подвижной (текущий растворитель) и неподвижной (растворитель в порах) фазами. Таким образом, определенне ММР методом гель-проникающей хроматографии основано на разной способности макромолекул проникать в поры гранул геля, отсюда и принятое название метода — гель-проникающая хроматография. [c.206]

Рассмотрим увеличенный разрез зерна пористого сорбента (рис. III. 9). Поверхность гранулы покрыта множеством каналов, углублений и других неровностей, условно называемых порами. Объем, недоступный для растворителя, называют мертвым объемом, объем пор — Пусть мимо такой поверхности протекает раствор с молекулами, размеры которых соизмеримы с размерами пор (или меньше их). Часть таких молекул проникает в поры, если концентрация их в движущемся растворителе больше, чем в порах. Когда зона растворенного вещества покидает данный участок насадки, концентрация молекул внутри пор геля больше, чем снаружи, и молекулы вновь диффундируют в поток подвижной фазы. Если же размер макромолекул больше размеров пор, то такая молекула проходит мимо гранулы геля, не задерживаясь, или исключается из порового пространства . Таким образом, макромолекулы большего размера протекают через колонку быстрее. Это означает, что различные макромолекулы полидисперсного образца будут выходить пз колонки в разное время при различном объеме вымывания V [c.206]

По определению Ка = J и характеризует вероятность перехода молекул через границу раздела фаз, находящихся в термодинамическом равновесии. При хроматографии макромолекул, когда в качестве неподвижной фазы используют пористые сорбенты (см. стр. 179), граница раздела фаз проходит по сечениям входных отверстий пор на поверхности частиц сорбента [98, 111]. [c.66]

Наблюдаемые экспериментально эффекты находят свое объяснение с позиций единого механизма жидкостной хроматографии полимеров, изложенного в разделе П1.7. Согласно этой концепции, разделение на пористом сорбенте происходит в режиме чистой эксклюзии, когда звенья макромолекул отталкиваются от поверхности сорбента с энергией оо ъ этом случае зависит только от Ну1 1гр [см. уравнение (П1.56)]. При слабых взаимодействиях > величина АО = кТ 1п Ка по-прежнему пропорциональна р Гр (см. рис. П1.10), но уже зависит от ( . Сама же величина является функцией адсорбционной -активности (Ххз). качества (х1 г) растворителя и сродства полимера и матрицы сорбента (Хгз) - = Хгз — (Х1з + Ххг)- Чтобы получить максимальную и тем самым гарантировать разделение макромолекул по размерам, необходимо проводить хроматографию полимеров в хороших, адсорбционно активных растворителях. [c.86]

Небольшие молекулы лучше разделяются на матрицах с малым размером пор (с высокой степенью сшивания), поскольку для них реальная емкость сорбента достаточно велика, тогда как для разделения макромолекул необходимы сорбенты с большими размерами пор. Однако большинство ионообменников, за исключением сефадекса, не обладают заметной зависимостью между пористостью и молекулярной массой разделяемых веществ. [c.210]

Другой важной характеристикой сорбентов является распределение по размеру пор. Для макропористых стекол можно варьировать дисперсию этого распределения. Стекла, обладающие предельно узким распределением пор, наиболее эффективны для разделения макромолекул в соответствующем узком диапазоне молекулярных масс (М). Для фракционирования с помощью таких стекол макромолекул в широком интервале М необходимо использовать систему колонок, суммарный диапазон разделения которых перекрывает ММР фракционируемого полимера. Чтобы выбрать подобную систему колонок, нужно знать диапазоны эффективного разделения для каждой колонки, определяемые, например, с помощью калибровочных зависимостей. Нетрудно убедиться, что подбирая определенные количества сорбента разной пористости, можно получить линейную (квазилинейную) молекулярно-массовую зависимость удерживаемого объема Fr в необходимом диапазоне М- Перед набивкой колонок важно выбрать сорбент с нужным размером зерен. Как показано в разд. III.13, размер зерен сорбента однозначно определяется предельным (или выбранным) давлением в хроматографе и заданной эффективностью разделения. [c.85]

Механизм ГПХ-разделения макромолекул по размерам в модели эквивалентных сфер можно назвать молекулярно-ситовым. Здесь макропористый сорбент играет роль своеобразных молекулярных сит, просеивание через которые зависит от соотношения эффективных хроматографических размеров макромолекул и пор сорбента. Описание этого эффекта с помощью равенства (111.3) выглядит наиболее естественным, если в качестве сорбента используют пористые стекла или силикагели, для которых понятие поры более реально, чем для гелей. [c.104]

Использование различных моделей пористой среды приводит к следующим выражениям для вероятности изменения полного числа конформаций линейных гибкоцепных макромолекул при их попадании в поры сорбента из каналов подвижной фазы [43]. [c.109]

Обычно эксперимент в ГПХ проводится в условиях, близких к равновесным, когда действие диффузионного механизма на разделение макромолекул становится несущественным. Если к тому же в качестве сорбента используют пористые стекла, силикагели или стирогели, то отпадает и эксклюзионный механизм. В этих условиях ответственным за разделение макромолекул становится только молекулярно-ситовой механизм, и интерпретация хроматограмм в молекулярно-массовые распределения полимеров может успешно осуществляться в соответствии с принципом универсальной калибровки Бенуа [54]. [c.123]

Данная классификация существенна не только для тех полимеров, которые используются в качестве сорбентов, но вообще для описания структуры любых твердых полимеров, поскольку у большинства из них в процессе синтеза и переработки создается более или менее развитая пористость. Пористая структура является важ ным элементом структуры полимеров, и ее не следует отождествлять с плотностью упаковки макромолекул. Поры — это пустоты,, образованные между надмолекулярными структурами, и их диаметры могут быть значительно больше межмолекулярных расстояний. У полимеров могут быть крупные поры, а в стенках пор может быть плотная молекулярная упаковка. Следовательно, полимеры по своей структуре очень неоднородны. Это относится не только к аморфным, но и ко многим кристаллическим полимерам. Так, в изотактическом полистироле обнаружены большие по размеру поры, которые, по-видимому, образованы между кристаллитами [22]. [c.505]

Сорбционный метод позволяет судить о плотности упаковки не только отдельных макромолекул — он дает возможность получить информацию и о пустотах, или порах, существующих между надмолекулярными образованиями. В последние 10—15 лет этот метод, так же как и в химии минеральных сорбентов, стал одним из классических методов оценки параметров пористой структуры — удельной поверхности (Зуд), суммарного объема (1 о) и радиусов (г) пор [29, 31]. При этом речь идет об изучении пористой структуры не только полимеров, применяемых в качестве сорбентов (ионообменные смолы, комплексообразующие полимеры и др.), для которых пористость является одним из главных показателей их эксплуатационной пригодности. Сорбционный метод широко применяется для исследования пористой структуры волокно- и пленкообразующих полимеров и самих волокон, пленок, мембран. [c.201]

Из-за отсутствия плотной упаковки макромолекул кристаллы неорганических полимерных тел обладают еще одним важным свойством — способностью сорбировать различные вещества. Под сорбентами подразумеваются вещества с большой внутренней поверхностью, которые адсорбируют (поглощают) молекулы газов, пара и жидкостей за счет молекулярных или химических сил. В первом случае имеет место физическая адсорбция, во втором— химическая в результате последней в неорганических полимерных телах появляются новые функциональные или концевые группы. Химическая и термическая устойчивость полимерных тел делает их незаменимыми сорбентами. Примером могут служить такие широко применяемые сорбенты, как сажа, активированный уголь, окись алюминия, силикагель, цеолиты, пористые стекла. Полимерные тела могут кристаллизоваться в очень некомпактные кристаллы — цеолиты — со множеством пор молекулярного размера. Цеолиты служат молекулярными ситами, отсеивающими молекулы строго определенных размеров. Аналогичным свойством обладают и некоторые пористые стекла. Более подробно эти вещества мы рассмот рим в разделе о гетероцепных неорганических полимерах. [c.49]

Широкое применение химически модифицированных минеральных пористых носителей, в первую очередь кремнеземов, в качестве сорбентов обусловлено, с одной стороны, их развитой поверхностью, с другой — широким разнообразием свойств привитых групп. Пористые неорганические оксидные носители могут быть модифицированы мономолекулярным слоем органических, неорганических или элементорганических соедашений более или менее толстым слоем полимера, который может быть ковалентно связан с поверхностью или образовывать оболочку вокруг частицы носителя за счет сшивки макромолекул между собой, а также путем объемного модифицирования за счет гидролитической поликонденсации элементоорганических мономеров. Варьируя природу модифицирующего слоя, можио изменять характер взаимодействия сорбент —- сорбат от полностью неспецифического для алкильных привитых групп до сильного электростатического для ионов [1]. [c.380]

Подлинный успех хроматографии полимеров связан с открытием в 1959 г. Поратом и Флодиным [7] гель-проникающей хроматографии, впервые использованной ими для фракционирования биополимеров на сшитых декстрановых гелях. В отличие от метода Бейкера — Вильямса фракционирование здесь осуществляется намного проще и быстрее вследствие диффузионного обмена макромолекулами между фазой пористого сорбента и свободным пространством хроматографической колонки, а молеку-лярно-массовые. распределения получают автоматическим пересчетом хроматограмм в соответствии с характерной для данной хроматографической системы молекулярно-массовой зависимостью удерживаемых объемов. [c.11]

Для отыскания вероятности попадания макромолекулы в пору сорбента в рамках этой модели следует задаться геометрической структурой пористой среды, используемой в качестве сорбента в данном ГПХ-экснерименте, и рассмотреть случайные блуждания сегментов макромолекул в одной из пор сорбента при условии, что сегменты не соприкасаются с граничной поверхностью S. При этом каждый возможный путь случайного блуждания можно рассматривать как одну из возможных конформаций макромолекулы. Тогда множество всех таких путей будет однозначно соответствтвовать множеству макромолекулярных кон- [c.108]

Исключительно большие возможности открыло появление ионообменных смол для развития сорбционных методов извлечения антибиотиков и вообще ионов органических веществ. Наряду с указанными выше причинами решающее значение для сорбции антибиотиков играет возможность синтеза сильно набухающих ионитов, обладающих большой внутримолекулярной пористостью. Синтетические ионообменные смолы представляют собой трехмерные полимеры. Образование такого рода соединений состоит из стадии синтеза линейных полимеров и их сшивания с возникновением трехмерной макромолекулы. Введение определенного количества сшивающего агента (например, формальдегида при поликонденсации или дивинилбензола при полимеризации) приводит к образованию полимеров с определенной степенью пористостр , которая проявляется при погружении сорбента в воду или иной растворитель в виде эффекта набухания. Набухание ионообменных смол связано с наличхтем в молекуле полимера кислотно-основных и других гидрофильных групп. Гидрофильные свойства подобных соединений приводят к сольватации растворителя в результате проникновения молекул растворителя внутрь зерен смолы. Большое количество кислотных или основных функциональных групп, находящихся в ионите, вызывает их значительное набухание в водных растворах, результатом которого является большая внутримолекулярная пористость. Карбоксильные катиониты, например, обладающие большой емкостью, характеризуются и большими значениями коэффициентов набухания, а следовательно, и значительной пористостью. [c.8]

В первом случае процессы ионного обмена происходят только на границе сорбент — раствор, а конечный эффект сорбции зависит от характера ионогенных групп, степени пористости и размера зерен. Для проницаемых ионообменных сорбентов характерно, что в процессе ионного обмена принимают участие все ионогенные группы вне зависимости от их местополон ения в структуре макромолекул. Конечный эффект сорбции пе зависит от пористости и размера зерен поглотителя. Кинетика ионного обмена в значительной степени определяется скоростью диффузии ионов п фазе иоиообмеппого сорбента. [c.14]

Ситовая (гель-фильтрационная) хроматография связана в основном с различием в скоростях диффузии молекул и макромолекул компонентов смеси в поры соответствующих сорбентов, в частности набухающих органических пористых полимеров — сефадексов, биогелей, а также ненабухающих макропористых силикагелей или силохромов и макропористых стекол. В этом случае вещества с большими молекулярными весами, образующие наиболее крупные частицы, практически не диффундируют в поры и поэтому элюируют первыми. Удерживаемые объемы таких веществ на подходящих по размерам пор ситах увеличиваются с уменьшением их молекулярных весов или объемов. Это позволяет разделять олигомеры и смеси полимеров по молекулярным весам и в благоприятных случаях определять их размеры или молекулярновесовое распределение, а также производить препаративное фракционирование полимеров, очистку вирусов и бактерии [8]. [c.414]

Особым видом хроматографии является гель-хроматография, основанная на различной скорости диффузии молекул и макромолекул компонентов смеси в поры соответствующих сорбентов (набухающих органических пористых полимеров — сефадексов, биогелей и ненабухающих макропористых силикагелей или силохромов). [c.296]

Для исследования специфического связывания биологически активных макромолекул с клеточными рецепторами широко применяются методы аффинной хроматографии. Основной недостаток обычных аффинных сорбентов — низкая эффективность использования специфических рецепторов при их химической пришивке к пористому инертному носителю, а также потеря нативности и некоторых физиологических функций рецепторов из-за процедуры химической модификации. В литературе описан метод получения аффинных сорбентов на основе фрагментов клеточных мембран эритроцитов, лимфоцитов и гепатоцитов, иммобилизованных в матрицу полиакрилонитрила. Эти сорбенты проявляют высокую тканеспецифическую селективность связывания своих природных белков-лигандов (Грушка и др., 1988 Чернова, Гуревич, 1996). Аналогичные сорбенты могут быть использованы для определения селективности связывания пептидов и НПК с клеточными мембранами определенной дифференцированной ткани. [c.180]

Для получения специфических сорбентов используют носители полисахаридной природы агарозу, сефарозу, различные сефадексы, а также полиакриламидные гели и пористые стеклянные поверхности. Чаще всего прилГе-няют сефарозу благодаря ее пористой структуре, обеспечивающей хороший ток жидкости и проходимость для макромолекул, и почти полному отсутствию еспецифи-ческой сорбции. Химические группы сефарозы, будучи активированы бромцианом, могут связывать в мягких условиях различные лиганды, содержащие аминогруппы (схема V). Активированная сефароза стабильна по отношению к изменениям pH, температуры, ионной силы растворов, а также к действию денатурирующих агентов— мочевины и гуаяидинхлорида. [c.216]

Знание общей емкости ионообменника (миллиэквивалеи-ты обменивающих групп на 1 мг сухого сорбента) очень важно, так как при перегрузке колонки ионы исследуемого образца не будут связываться. Реальная же емкость зависит от условий эксперимента (pH, ионной силы, пористости матрицы, размеров частиц ионообменника, которые обозначают ситовыми размерами—МЕШ). В связи с этим необходимо тщательно выбирать ионообменник и подбирать условия эксперимента. Например, для макромолекул, неста- [c.108]