Ультрацентрифуга применение

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]

При проведении седиментационного анализа с применением центрифуг в случае сравнительно грубодисперсных систем иногда используют весовые методы (центробеж- ные весы). Для высокодисперсных С/ систем и растворов высокомолекулярных веществ применяют ультрацентрифуги со значениями ротора, доходящими до 10 д, с оптической системой регистрации оседания частиц, позволяющей судить о распределении концентрации с= [c.157]

Установлено, что белки могут иметь весьма различные размеры и форму. Определение молекулярной массы и размеров молекул белка выполняется с применением мощного арсенала физических методов исследований. Молекулярные массы можно определить с помощью измерения скоростей диффузии, скоростей седиментации в ультрацентрифуге, рассеяния света и даже путем измерения размеров индивидуальных больших по размеру молекул белка методом электронной микроскопии. [c.510]

Варианты анализа высокодисперсных систем уже рассмотрены нами в предыдущих главах. Они основаны на изучении молекулярно-кинетических и оптических свойств — диффузии, осмотического давления, среднего сдвига частиц, светорассеяния (нефелометрия, ультрамикроскопия), седиментационно-диффузионного равновесия (ультрацентрифуга), а также на применении методов электронной микроскопии и дифракции электронов. Эти методы дают сведения главным образом о среднем размере частиц. Для многих целей такая характеристика является достаточной, тем более что в коллоидных системах вариации дисперсности обычно не очень велики. [c.45]

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]

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]

Как известно, разделение смеси молекул различной величины, близких по строению и составу, представляет весьма сложную задачу даже для низкомолекулярных продуктов, для которых относительная разница в физических свойствах между гомологами значительна. Для высокомолекулярных соединений разница в физических свойствах индивидуальных полимергомологов ничтожна и, кроме того, задача разделения их осложняется невозможностью применения обычных методов органической химии, как фракционная разгонка, кристаллизация и возгонка, Поэтому многими исследователями делаются попытки найти иные, специальные, методы разделения высокомолекулярных соединений, и количество теоретических и экспериментальных работ, посвященных вопросам фракционирования, все возрастает. Значительное усилие делается также в части развития методов, позволяющих установить функцию МВР аналитическими методами, без выделения узких фракций. Некоторые из аналитических методов (как, например исследование седиментации в ультрацентрифуге) позволяют выяснить истинную картину МВР с большой достоверностью, хотя метод этот еще в настоящее время не доступен для большинства лабораторий. Другие аналитические методы, как турбидиметрическое титрование, менее разработаны. [c.21]

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]

Ультрацентрифугирование. Идея этого метода впервые была высказана еще в 1913 г. А, В. Думанским, который применил центрифугу для осаждения коллоидных частиц. За последние годы, с изобретением шведским ученым Сведбергом ультрацентрифуги, этот метод получил исключительно широкое применение в коллоидной химии. Современная ультрацентрифуга (рис. 84) представляет собой сложный аппарат, в котором ротор вращается в толстостенном металлическом корпусе в вакууме или в атмосфере водорода (для улучшения теплоотдачи) со скоростью до 60 ООО об/мин и выше. [c.294]

Ультрацентрифуга и ее применение для дисперсионного [c.77]

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]

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]

Молекулярная масса в ультрацентрифуге может быть определена не только по скорости седиментации, но также путём исследования распределения концентраций после установления равновесия между оседанием частиц и обратным процессом диффузии (седиментацион-ное равновесие). Если при первом методе роль диффузионных процессов сравнительно невелика, то при седиментационном равновесии благодаря применению сравнительно слабых центробежных полей скорости седиментации и диффузионного переноса вещества близки. При равновесии эти скорости становятся равными, и перенос растворенного полимера прекращается. [c.543]

В 1935 г. в химии полимеров начали применяться физические методы измерения молекулярных весов применение этих методов к целлюлозе и ее производным рассмотрено в обзоре Кремера и Лансинга [12]. Ультрацентрифуга оказалась особенно ценной при исследовании белков, однако в то время этих приборов было очень мало. Для определения молекулярных весов было также предложено измерение осмотического давления, однако измерения по этому методу занимают много времени. [c.100]

На практике применение ультрацентрифуги несколько ограничено во многих случаях, когда растворы полимеров бесцветны и легко могут быть освобождены от непрозрачных частиц, те же самые сведения легче получить путем измерений рассеяния света. В случае очень вязких растворов, которые трудно сделать достаточно чистыми для измерений рассеяния света, можно применять ультрацентрифугу [43, 216]. [c.45]

Среднечисловой молекулярный вес Мп может быть определен методом концевых групп, эбулиоскопией и криоскопией для УИ не более 1 10, осмометрией — в интервале 3 10 — 1 10 . Средневесовой молекулярный вес определяется по светорассеянию, применение которого дает точные результаты, начиная с М 1 10, причем точность увеличивается с увеличением молекулярного веса, -средний молекулярный вес получается из данных исследования седи-ментационного равновесия в ультрацентрифуге. Этим же методом можно получить и значение Ма,- Средневязкостный молекулярный вес может быть определен в очень широком интервале молекулярных весов при наличии калибровочных данных, полученных при помощи одного из абсолютных методов определения молекулярного веса. [c.344]

Центрифугирование газов. Известно широкое применение процессов центрифугирования для разделения жидких и твердых веществ, а также различных эмульсий. Эти процессы центрифугирования применяют в промышленности в. аналитических работах. В последнем случае используют центрифуги малых размеров. Для решения наиболее сложных задач используют ультрацентрифуги, скорость вращения которых составляет десятки тысяч оборотов в минуту. [c.252]

Однако для разделения газов требуются очень большие скорости враш,ения центрифуг. Трудности изготовления и эксплуатации таких ультрацентрифуг и их малая производительность затрудняют применение этого метода для практических целей. [c.253]

Рисунок заимствован из книги Сведберга и Педерсена [1] и поясняет применение метода для исследований седиментации в ультрацентрифуге. В этом случае часть шкалы фотографируется через небольшое отверстие в противовесе штрих 160 и соседние в правой части шкалы). Так как соответствующие штрихи фотографируются через воздух, их положения заведомо одинаковы как на образцовой В), так и на рабочей (Д) шкале. На компараторе рассчитываются расстояния всех штрихов, снятых через кювету (здесь —от 25 до 142), от одного из неподвижных штрихов (скажем 160), принимаемого за образцовый. Ординаты диаграммы г суть разности этих расстояний на образцовой и рабочей шкалах. В диффузионных опытах в качестве образцового берется один из штрихов, достаточно удаленных от проекции первоначальной границы на шкалу, и построение диаграммы производится точно таким же образом. [c.274]

Определение молекулярного веса производится методами, обычно применяемыми для высокополимеров, — путем измерения осмотического давления, с помощью ультрацентрифуги, вискозиметрическим методом и т. д. Применение этих методов в случае высших полиоз связано с рядом трудностей, обусловленных нестойкостью растворов (выпадение полиоз в осадок, ассоциация молекул). Для получения более надежных данных полярные группы молекул высокополимеров иногда предварительно защищают , переводя полиозы в алкильные (метильные) или ацильные (ацетильные) производные, что препятствует ассоциации определения проводят в неводных растворителях (хлороформ, дихлорэтан и т. д.). [c.699]

В заключение упомянем еще два метода определения молекулярного веса, которые также основаны на уравнении (55.5), но практически (так же как непосредственное измерение осмотического давления) применяются только для растворов макромолекулярных соединений. Первым из них является рассмотренное в 54 седиментационное равновесие в ультрацентрифуге. Этот метод, как было упомянуто, не имеет пока большого значения. Второй метод использует измерення рассеяния света растворами. Общие основы теории изложены в более подробных работах по статистической термодинамике, в то время как применение к растворам макромолекулярных соединений следует искать в специальной литературе. [c.291]

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]

Границы применения обычного седиментационного метода анализа для высокодисперсных систем зависят как от величины частиц, так и от разности плотностей между частицей и дисперсионной средой. Для тяжелых частиц (например, металлических с плотностью порядка 9—10 г см ) практически нельзя определять радиусы Меньше 50 ммк, а для частиц с меньшей плотностью эта граница еще больше сдвигается в сторону крупных частйц. В большинстве случаев седиментационные методы анализа дают возможность охарактеризовать полидисперснЫе системы с размером частиц от 100 до 0,5 мк. Частицы больше 100 мк (г = 50 мк) предварительно отделяют, например отсей-ванием на ситах, и анализируют отдельно. Содержание в суспензии частиц С размерами меньше 0,5 мк определяют суммарно без разделения на фракции. В связи с этим большое внимание было уделено разработке методов дисперсионного анализа, основанных На наблюдении за скоростью оседания частиц под действием центробежной силы с применением ультрацен-Трифуг различной конструкции. Сведбергом быЛи сконструированы ультрацентрифуги, дающие ускорения, равные 10 и большие ( —ускорение силы тяжести). Таким методом можно исследовать коллоидные системы высокой степени дисперсности (например, с радиусом частиц до 2 ммк). Современные ультра- [c.8]

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]

К третьей группе методов Д. а. относятся, во-первых, все методы седиментационного анализа. Эти методы основаны, напр., на регистрации кинетики накопления массы осадка (седиментометр Фигуровского позволяет определять размеры частиц от 1 до 500 мкм) или изменения оптич. плотности суспензии. Применение центрифуг позволяет снизить предел измерения до 0,1 мкм (с помощью ультрацентрифуг можно измерять даже размеры крупных молекул, т.е. 1-100 нм). Во-вторых, широко используют разнообразные методы рассеяния малыми частицами света (см. Нефелометрия и турбидиметрия), в т. ч. методы неупругого рассеяния, а также рассеяния рентгеновских лучей, нейтронов и т.п. В-третьих, для определения уд. пов-сти применяют адсорбц. методы, в к-рых измеряют кол-во ад-сорбир. в-ва в мономолекулярном слое. Наиб, распростраиен метод низкотемпературной газовой адсорбции с азотом в качестве адсорбата (реже аргоном или криптоном). Уд. пов-сть высокодисперсной твердой фазы часто определяют методом адсорбции из р-ра. Адсорбатом при этом служат красители, ПАВ или др. в-ва, малые изменения концентрации к-рых легко определяются с достаточно высокой точностью. [c.78]

Для большинства методов этой группы характерно отсутствие четкой границы в приложении к разделению гомогенных и гетерогенных смесей веществ. Например, электрофорез возник и до сих пор иногда рассматривается только как метод разделения коллоидных частмп. Более того, по сути своей — это метод разделения заряженных частиц за счет их различных подвижностей в электрическом поле. В общем случае размеры частиц не оговариваются, и область применения метода охватывает и простые ионы, и макроионы аминокислот, и заряженные частицы коллоидов и взвесей. Аналогично обстоит дело с ультра-центрифугированием и ППФ-методами. Даже в тех случаях, когда метод имеет достаточно четкие границы применимости по размерам или массам разделяемых частиц, их положение на условной щкале дисперсности частиц различной природы не пршязано к принятой границе гомогенности, Существование верхней границы чаще всего определяется принципом целесообразности если задача легко рещается более простым методом, нет необходимости использовать более сложный. Наличие нижней границы может быть связано как с объективными факторами, определяемыми природой явления, используемого для разделения, так и с техническими возможностями практической реализации условий, необходимых для осуществления процесса разделения. Наиболее наглядный пример — ультрацентрифугирование. Очевидно, что с помошью ультрацентрифуги можно выделить взвешенные частицы из раствора, но в этом нет необходимости. А при переходе к разделению частиц на молекулярном уровне в случае жидких фаз возможности метода ограничены фракционированием макромолекул. Добиться, фракционирования простых молекул удается только в газовой фазе, но при ус ювии ра зряжения и чрезвычайно высоких скоростей вращения, реализуемых только при магнитной подвеске ротора центрифуги. [c.242]

Используя соответствующую соль, можно создать устойчивый в условиях центрифугирования градиент ее концентрации, а тем самым и градиент плотности растворителя. Если природа соли и распределение ее концентрации таковы, что плавучая плотность биополимера выше, чем плотность растворителя на мениске, но ниже, чем у дна пробирки, то по мере перемещения к дну пробирки биополимер достигнет участка, где множитель 1 - / о/р станет равным нулю и дальнейшая седиментация прекратится, т.е. возникнет устойчивая зона нахождения биополимера. Наиболее широкое применение для этой цели нашли растворы солей цезия, которые позволяют получить растворы с плотностью, достаточной для остановки перемещения нуклеиновых кислот. Эксперименты подобного рода весьма дороги, так как требуют длительной, обычно на протяжении нескольких суток, работы ультрацентрифуг. Однако они открывают некоторые уникальные возможности. Например, удается разделить биополимеры, различающиеся лишь изотопным составом. Молекулы ДНК из одного вида микроорганизма, выращенные на средах, содержащих в качестве источника азота соли аммония и 15NH4, не отличаются по объему, но имеют разные массы и, следовательно, различные плавучие плотности. Поэтому при равновесном центрифугировании и градиенте плотности хлорида цезия они образуют отдельные зоны. Пример применения этого метода для доказательства полуконсервативного характера репликации ДНК приведен в 5.1. [c.244]

Жесткость требованип, предъявляемых к системам, изучаемым на ультрацентрифуге (различие в коэффициентах преломления и плотностях растворителя и полимера, низкая вязкость растворителя и т, д.), в ряде случаев ограничивает применение этого метода. [c.544]

Анализируя вывод,, мы ясно впдим, что это выражение не зависит от таких факторов, как природа растворителя, форма частиц и т. п., но, так /ке как в классическом методе определения молекулярного веса в растворе, оно предполагает применимость газовых законов к осмотическому давлению. Между тем оно значительно расширяет область применения классических методов, которые теряют точность при молекулярных весах в 3000—5000. При помош,и же ультрацентрифуги возможно определение молекулярных весов порядка миллионов. [c.119]

За последние десятилетия большого развития достигла техника применения быстроходных центрифуг. В настоящее время различают два вида таких центрифуг ультрацентрифуги и суперцентрифуги. Первое название по предложению Сведберга относится к быстроходным приборам, применяемым для количественных исследований, например, для определения молекулярного веса коллоидов второй тип центрифуг предназначен главным образом для освобождения жидкостей от полуколлоидных и коллоидных примесей и широко используется в современной технике. Впрочем, недавно была сделана попытка применения суперцептрифуги (типа Шарпльса) для нахождения функции распределения высокодисперсных суспензий . Надо, однако, отметить, что расчеты данных анализа, полученных таким путем, не могут считаться достаточно обоснованными, [c.22]

Этот метод, впервые предложенный Ламмом [1, 2], является наиболее точным из всех рефрактометрических методов определения градиентов концентрации, но связан с довольно кропотливой обработкой фотопластинок. Применение его поэтому стремятся ограничить теми случаями, когда первостепенное значение приобретает воспроизведение кривой распределения концентрации во всех деталях. Обычно это имеет место при измерениях коэффициентов диффузии полидисперсных веществ и при исследовании в ультрацентрифуге молекулярно-весовых распределений (скоростным ультрацентрифугированием или методом седиментационного равновесия) [4, 5]. [c.271]

Два других физических метода — метод дифракции света (Дебай) и м.етод ультрацентрифугирования (Сведберг и Грален) — также применялись для определения молекулярного веса целлюлозы. Значения молекулярного веса целлюлозы, полученные при применении метода ультрацентрифугирования, в несколько раз превышают значения молекулярного веса тех же препаратов целлюлозы, определенные вискозиметрическим методом. Причина этих расхождений пока еще не выяснена возможно, что В растворе, применяемом для определений в ультрацентрифуге, образуются молекулярные ассоциации, не возникающие в очень разбавленных растворах, применяемых в вискозиметрическом методе. [c.293]

Разработаны химические методы определения величины полинептидных цепей белковой молекулы. Эти методы основаны на использовании особого реагента (динитрофторбензола), который соединяется со свободной а-амино-грунной аминокислотного остатка, стоящего на конце нолипептидной цепи, с образованием окрашенного комплекса этот комплекс можно выделить и идентифицировать после того, как белок подвергнется гидролизу на составляющие его аминокислоты (в том числе и на конечную аминокислоту с присоединенной к ней окрашенной группой). Так, лизоцим, белок, содержащийся в слезах и яичном белке и обладающий свойством уничтожать бактерии, имеет, как было установлено ири помощи ультрацентрифуги, молекулярный вес около 14 ООО и состоит примерно из 125 аминокислотных остатков. Применение описанного метода позволило показать, что имеется лишь одна свободная а-аминогруппа, и на этом основании был сделан вывод, что данная молекула состоит из одной нолипептидной цепи. Если эта полипептид-ная цепь была бы растянута, то ее длина составляла бы около 450 А. Однако, как установлено при помощи ультрацентрифуги, дифракцией рентгеновских лучей и другими методами исследования, молекула лизоцима по форме близка к шару с диаметром около 25 А. Отсюда следует, что нолипептидная цепь не может быть вытянутой, а должна быть скрученной, ибо только тогда молекула приобретет сферическую форму. [c.487]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология