Седиментация равновесная

В отличие от скорости седиментации равновесное ультрацентрифугирование позволяет на основе термодинамики определить молекулярный вес М. В опытах по изучению равновесия, проводимых в ультрацентрифуге, центрифугирование продолжается до тех пор, пока стремление молекул к седиментации не уравновесится противоположным стремлением к диффузии в область с более низкой концентрацией. Поскольку такое перераспределение в растворе является равновесным, соотношение между концентрациями на двух уровнях и молекулярным весом можно вывести с помощью термодинамических методов. Для идеальных растворов молекулярный вес может быть вычислен по формуле [c.616]

Ультрацентрифугирование используется для исследования процесса седиментации или седиментационного равновесия. В последнем случае требуется меньшая величина ускорения (скорость вращения порядка 10 об/с). Равновесное распределение концентраций описывается уравнением (3.30). Если в нем произвести замену [c.64]

Представим себе твердый шарик в висячей капле жидкости. Материал шарика и состав жидкости определяют степень смачиваемости шарика жидкостью, т. е. угол смачивания 9оо, величину линейного натяжения х>.0 и направление седиментации (вниз). Если бы шарик принял равновесное положение в нижней поверхности капли, то в отсутствие внешних сил и при достаточно большом радиусе шарика R он бы расположился так, как показано на рис. 7, а. [c.263]

На равновесное распределение частиц в системе влияют самые незначительные толчки и сотрясения, а также неодинаковая температура в различных участках золя, что приводит к образованию в системе конвекционных потоков. Расчеты показывают, что достаточно, например, колебаний температуры на 0,001 °С в 1 ч, чтобы седиментация в высокодисперсном золе золота была полностью исключена. [c.72]

Размер коллоидных частиц, как уже указывалось, можно найти не только по скорости седиментации в ультрацентрифуге, но и определяя седиментационное равновесие. Для этой цели применяют центрифугирование при не слишком больших частотах вращения (обычно около 20 000 об/мин), так как иначе превалировала бы седиментация и равновесие не устанавливалось. Численный или молекулярный вес, найденный по седиментационному равновесию, отвечает равновесному распределению частиц в системе, он не зависит от способа достижения этого распределения, и, следовательно, на результатах анализа не может сказываться форма частиц и их сольватация. [c.80]

Диффузионно-седиментационное равновесие. Выше рассмотрены два крайних случая поведения частиц дисперсной фазы в вязкой среде. В одном случае игнорировалось действие силы тяжести, в другом (при изучении седиментации) не принималось в расчет броуновское движение. При совместном протекании диффузии и седиментации в системе устанавливается равновесное распределение частиц по высоте, описываемое уравнением [c.156]

Осуществляется с помощью ультрацентрифуг, снабженных полым ротором. Полости роторов бывают замкнутыми и проточными. Различают скоростное и равновесное У. В первом случае частицы движутся по радиусу ротора соотв. своим коэф. седиментации 5, к-рые в первом приближении пропорциональны массе частицы т, разности плотностей частицы Рр и жидкости ра. При Ри > Ро частицы перемещаются от оси вращения ротора к периферии (седиментируют), при Рр < Ро — в сторону оси вращения (флотируют) при Рр = Ро движение частиц по радиусу не происходит. При равновесном У. перенос частиц по радиусу длится до тех пор, пока сумма хим. потенциала и молярной потенц. энергии в каждой точке системы не станет пост, величиной, после чего распределение частиц перестает изменяться. [c.605]

Для оценки композиционной неоднородности существуют следующие методы гель-проникающая хроматография (ГПХ) с одновременным определением дифференциального показателя преломления и ультрафиолетового и/или инфракрасного спектров тонкослойная хроматография (ТСХ) седиментация до достижения равновесного градиента плотности. [c.25]

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]

При изучении закономерностей седиментации суспензий аэросила в бензоле и нитробензоле было показано, что объем осадка в бензольной суспензии больше, чем в нитробензольной [496]. Найденное различие объяснено стабилизирующим влиянием граничной фазы нитробензола на суспензию аэросила. Повышение температуры приводило к уменьшению агрегативной устойчивости суспензии аэросила в нитробензоле и росту седиментационного объема осадка, что было объяснено уменьшением равновесной толщины граничной фазы нитробензола. Обработка аэросила фтороводородной кислотой дезактивировала поверхность и способствовала появлению чрезвычайно рыхлых коагуляционных структур, тогда как при обработке хромовой кислотой происходила активация поверхности частиц, что облегчало образование на них граничной фазы нитробензола и приводило к получению устойчивой суспензии, дающей плотный осадок. [c.174]

Метод равновесной седиментации в градиенте плотности основан на следующем. Если поместить в ячейку центрифуги смесь низкомолекулярных жидкостей (растворителей) различной плотности, то при сильном центробежном ускорении (более 10 м/с ) через некоторое время в кювете установится седиментационное равновесие, т.е. в радиальном направлении возникнет постоянный во времени градиент плотности. Если в таком бинарном растворителе содержится полимерный компонент с плотностью, промежуточной между плотностями элементов растворителя, то полимер начнет собираться в полосы в тех местах кюветы, где его плотность равна плотности бинарного растворителя. Чем ниже молекулярная масса, тем больше коэффициент диффузии и тем сильнее размывается эта полоса (изоденса). Для сополимеров (если сомономеры имеют разные плотности) в результате установления равновесия могут появиться несколько полос макромолекулы с различной плотностью соберутся в разные полосы. Следует отметить, что метод применим для молекулярных масс выше критической, иначе ширина полосы становится соизмеримой с длиной ячейки. [c.325]

Навеску смолы и исследуемые растворы вносили в склянки с притертыми пробками и механически встряхивали в течение восьми часов. Объем раствора (v) всегда составлял 25. ил, навеска смолы —0,1 г (т), [S +] = 6,6 10 " lH+]=1 t=20 0,5 . После седиментации смолы отбирали аликвотную часть раствора и измеряли равновесную концентрацию скандия по р-счету. Сорбцию элемента выражали в виде коэф-ф и и и е н г о в распределения. [c.147]

Рис. 90. Кривая измеиеиия градиента показателя преломления при равновесной седиментации

Метод равновесной седиментации имеет существенный недостаток — время, необходимое для достижения равновесия, слишком велико. Арчибальд [9] показал, что молекулярный вес можно рассчитать с достаточной точностью, не дожидаясь наступления равновесия. [c.145]

Метод равновесной седиментации позволяет рассчитывать средние моле кулярные веса любых порядков УИ , М , и т. п. [34]. Однако [c.154]

С помощью ультрацентрифуги можно измерять молекулярные веса несколько иным приемом — без того, чтобы заставлять макромолекулы седиментировать на дно кюветы. Для этого выбирают более слабые центробежные поля (порядка 10 нри молекулярных весах полимеров от 10 до 10 ). Макромолекулы не осаждаются на дно, так как их броуновское движение оказывается слишком сильным, а скорость седиментации имеет тот же порядок, что и скорость диффузии. В итоге через некоторое время наступает равновесное распределение макромолекул по радиусу кюветы, совершенно аналогичное распределению в атмосфере газа по высоте. Ясно, что при установившемся седиментацион-ном равновесии концентрация раствора будет зависеть от координаты X (радиуса) по закону Больцмана [c.136]

На рис. 33 представлены результаты, полученные методом равновесной седиментации для той же фракции полистирола, о которой упоминалось [c.65]

Время достижения равновесной седиментации t можно оценить по правилу Вивера [102] [c.146]

Если система настолько инертна, что не происходит никакого смещения равновесия во время ультрацентрифугирования, то для каждой осаждающейся формы образуются раздельные границы, и, в принципе, можно получить равновесные концентрации из соответствующих граничащих областей. Сингер и сотрудники использовали этот метод для получения концентрации свободного антигена в растворах растворимых комплексов антиген — антитело [66, 69, 70]. Однако необходима большая осторожность при объяснении измерений в системах, в которых происходит частичное смещение равновесия во время седиментации и последующее расширение границ [70]. [c.386]

Константы устойчивости, по-видимому, не были получены из измерений равновесной седиментации. [c.386]

ВЫХ оснований или нуклеотидов, полученных после расщепления полимера (подробнее — см. стр. 58). С нуклеотидным составом ДНК однозначно связаны два физических свойства двухцепочечных комплексов, которые часто используются для характеристики полученных препаратов 2 . 2в Одно из них — так называемая температура плавления Гщ — это температура, при которой происходит распад двухцепочечного комплекса на одноцепочечные молекулы этот процесс легко наблюдать по изменению УФ-поглощения или оптического вращения раствора (подробнее см. в гл. 4). Другая характерная константа ДНК — плавучая плотность р — может быть определена из результатов равновесного ультрацентрифугирования Такое центрифугирование проводят обычно в растворах солей, обладающих высокой плотностью чаще всего применяют хлорид или сульфат цезия. При длительном центрифугировании устанавливается градиент плотности раствора, а ДНК собирается в узкой зоне, где существует равновесие между центробежной силой и выталкивающей силой, которая определяется разностью плотности осаждаемого вещества и применяемого солевого раствора в данной зоне. Равновесное центрифугирование в градиенте плотности Сз С1 может служить не только аналитическим методом для характеристики препарата ДНК, но и полезным препаративным методом для разделения ДНК, различающихся по нуклеотидному составу. Подобным же образом препаративное ультрацентрифугирование в градиенте плотности сахарозы используется для разделения молекул ДНК, различающихся по скорости седиментации. [c.31]

На рис. 112 показано, как происходит приближение к равновесному состоянию в процессе седиментации, для чего демонстрируются кривые распределения растворенного вещества для различных моментов времени. В этом разделе будут рассмотрены кривые распределения для одного растворенного вещества на ранних стадиях эксперимента, когда центральная часть кривой распределения еще не зависит от г. [c.441]

В заключение анализа физико-химических методов разделения компонентов смеси веществ отметим, что гетерогенные методы могут быть основаны и на принципах кинетики,, например, на различной скорости переноса веществ из одной фазы в другую, а методы в гомогенной системе могут быть основаны на использовании равновесия, как например в равновесной центрифуге, где равновесие устанавливается в результате наложения седиментации и диффузии. [c.9]

Наиболее сложную картину представляет процесс формирования новой твердой макрофазы, в котором могут участвовать такие физикохимические процессы, как седиментация механически взвешенных частиц, укрупнение и осаждение диспергированных компонентов, насыщение мо-лекулярно растворенных компонентов и образование кристаллов, адсорбция компонентов системы стенкой и другие. Такое разнообразие участвующих физико-химических процессов резко увеличивает количество факторов, влияющих на процесс образования новой твердой мэ1фофазы. Кроме того, на практике процесс образования твердой фазы редко достигает равновесного состояния, поэтому на количество и состав новой фазы часто влияют чисто механические факторы, такие, как конструкция аппарата, материал стенки, скорость и характер потоков и др. [c.9]

В то же время (что весьма существенно), если исходить из системы с равномерно распределенной дисперсной фазой, то вначале всегда преобладает процесс седиментации, так как при этом градиент d ldx = 0. С течением времени процесс седиментации приводит к нарушению равномерного распределения d ldx, а следовательно, и t ) приобретают конечные, нарастающие со временем значения. Эти изменения происходят до тех пор, пока, наконец, i не сравняется по величине с s. Тогда процесс переноса вещества прекращается и наступает равновесие. Таким образом, условием равновесия является /s + о = 0. Исходя из него, можно вычислить равновесное распределение концентрации, которое устанавливается в данной системе под действием гравитационного поля Земли или центробежного поля. В первом случае, заменяя dx на dh (так как концентрация изменяется в зависимости от высоты), имеем [c.61]

Седиментация частиц дисперсной фазы под действием сильг тяжести приводит к концентрированию частиц в нижней части сосуда (или в верхней, если плотность вещества дисперсной фазы ниже плотности дисперсионной среды). Для частиц достаточно малого размера, у которых склонность к седиментации выражена слабее, а коэффициент диффузии — выше, седиментации противостоит стремление к равномерному распределению частиц по высоте вследствие броуновского движения. Если между процессами седиментации и диффузии наступает равновесие — седиментационно-диффузионное равновесие, то устанавливается и определенное равновесное распределение частиц по высоте. Получить условие седиментационно-диффузионного равновесия можпо как из кинетических, так и из термодинамических соображений. [c.154]

Седиментация частиц дисперсной фазы под действием си пы тяжести приводит к концентриронанию часгиц в нижней часги сосуда (р > Ро) или в верхней (р < ро). Чем меньше размер частиц, тем ниже скорость седиментации и выше коэффициент диффузии. Для частиц достаточно малого размера стремление к равномерному распределению частиц по высоте вследствие броуновского движения противостоит седиментации. Если между процессами седиментации и диффузии наступает седиментационно-диффузионное равновесие, то устанавливается и определенное равновесное распределение частиц по высоте. Получить условие седиментационно-диффузионного равновесия можно как из кинетическою, так и из термодинамического подхода. [c.186]

Осуществляется с помощью ультрацентрифуг, снабженных полыми роторами, полости к-рых бывают замкнутыми и проточными. Различают скоростное и равновесное ультрацентрифзтирование. В первом случае частицы движугся по радиусу ротора соотв. своим коэф. седиментации, в [c.343]

Если первоначально взвесь была однородна по составу (подверглась интенсивному перемешиванию), то в ней dц) / дк = 0. В такой взвеси происходит только седиментация (оседание частиц на дно сосуда). Благодаря оседанию возникает и усиливается перепад концентраций по высоте о ф / dh и, соответственно этому, увеличивается встречный поток диффундирующих частиц. Поскольку при оседании верхние слои взвеси обедняются частицами, то со временем седиментаци-онный поток фм ослабляется. По той же причине растет диффузионный поток, так что через некоторое время эти встречные потоки обязательно сравняются, причем на любом расстоянии Ь от дна сосуда. Иначе говоря, наступит седиментационно-диффузионное равновесие и установится равновесное распределение дисперсной фазы по высоте. При этом, согласно условию равновесия, дд = а п <ри + йй ф I дЬ = 0. После разделения переменных и интегрирования этого уравнения в пределах от /г = О до произвольной высоты И получается соотношение ф = фоехр(-м / О). При подстановке в него и = mg [c.639]

В центробежном поле можно создать стабильный градиент плотности растворителя. Как известно из теории седиментации, вследствие диффузионного размы вания границы седиментахщи в конечном итоге в центрифужной ячейке устанавливается равновесное распределение концентрации каждого компонента, описываемое уравнением [c.244]

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]

Основную часть бокового радикала составляет остаток алкокси-бензойной кислоты — соединения, образующего термотропные жидкие кристаллы. Исследования [93] зависимости коэффициентов поступательной диффузии и седиментации, а также характеристических вязкостей от молекулярного веса позволили количественно определить число мономерных звеньев в сегменте макромолекул 5 = 24. Как следствие сравнительно невысокой равновесной жесткости основной цепи молекул для них были обнаружены свойства, типичные для гибкоцепных полимеров. В частности, размеры макромолекул оказались весьма чувствительными к термодинамическому качеству растворителя и могут сильно изменяться (в 5 раз) с изменением последнего [92, 93]. Весьма показательно, что наряду с относительно невысокой равновесной жесткостью основной цепи для растворов ПФЭАК характерно большое отрицательное по знаку ДЛП. Отрицательная сегментная анизотропия молекулы, найденная с использованием экспериментальных значений [л]/[г1], [c.102]

Особым случаем равновесного центрифугирования является седиментация при градиенте плотности [14, 76, 135], для которой применяют двухкомпонентные системы растворителей. Градиент плотности возникает вследствие седиментационного разделения составных частей растворителя вещества с различной плотностью распределяются в различных точках, где их эффективная плотность равна плотности окружающей среды. Вследствие диффузии в этих полосах накопления зависимость с от г в идеальном случае подчиняется закону Гаусса. Чаще всего этот метод применяли для исследования нуклеиновых кислот, но можно получить распределение в градиенте плотности и для полимеров умеренного молекулярного веса, если в качестве растворителей брать смеси 1,2-дибром-1,2-дифторэтана с циклогексаном и использовать оптическую шлирен-систему [221. Другая система описана Бреслером и сотр. [30]. Сведения о распределении сополимеров по составу можно получить также путем измерения рассеяния света[33]. [c.61]

На рис. 4.27 приведены зависимости д 0,5 и (г1 — г1)Квдо,5 от (гь — г1)Кз для растворов полиэтилена в дифениле (М = = 1,3-10 , = 9-10 , = 123° С, высота столбика раствора Гь — Га = 1,5 мм, подслой, несмешивающаяся жидкость, — глицерин) и полистирола в циклогексане (Му, = 3,5-10 , М = = 2,07-10 , I = 34° С) [101]. Формулы для расчета средних молекулярных масс при других значениях фиксированной координаты приведены в работе [101]. Метод фиксированной координаты в равновесной седиментации предпочтителен, так как он исключает операции графического дифференцирования и интегрирования. [c.146]

Т. Лорент развил иную трактовку механизма эксклюзии, которая в большей степени соответствует реальной структуре геля. Он считал, что набухший гель можно уподобить раствору полимера. Влияние, которое кислый полисахарид (гиалуроновая кислота) оказывает на седиментацию макромолекул, можно объяснить лишь образованием из полимерных цепей трехмерной сетки, которая действует в отношении макромолекул как молекулярное сито [23]. Если к раствору белка прибавлять высокомолекулярный декстран, то по мере увеличения концентрации полисахарида белок осаждается [24, 25]. Можно представить, что при растворении декстран связывает часть воды за счет гидратации, что приводит к осаждению белка. Фактически в этом случае высокомолекулярный белок осаждается в большей степени, чем низкомолекулярный [24]. В другой серии опытов Лорент [26] сравнивал эксклюзию белков (при равновесном диализе против раствора гиалуроновой кислоты) с их поведением при хроматографировании на геле гиалуроновой кислоты равной концентрации [27]. Расчеты подтвердили предположение, что гиалуроновая кислота (независимо от присутствия поперечных мостиков) образует в водном растворе непрерывную сеть, состоящую из длинных линейных цепей. [c.118]

Для определения состава и строения Б. используют также УФ- и ИК-спектроскопию, рентгенографию, дифференциальный термич. анализ, а также пикнометрич. и рефрактометрич методы исследования, основанные на правиле аддитивности уд. объемов и уд. рефракций компонентов Б. Достаточно успешно используется и метод ЯМР, к-рый значительно облегчает точное установление состава и строения Б. Для определения мол. массы и композиционной неоднородности Б. типа (А) — (В), в нек-рых случаях (прп подборе растворителей с учетом показателей преломления компонентов Б.) м. б. использован метод светорассеяния. Точный, но довольно сложный метод количественного анализа Б.— равновесная седиментация в градиенте плотности с использованием ультрацентрифуги. Данные о составе и строении Б. могут быть получены и при изучении нек-рых их физико-механич. свойств (напр., термомеханических). [c.136]

Поскольку равновесная гибкость выражается через размеры певозмущенпого (в 0-точке) статистич. клубка, то для определения ее пригоден любой экспериментальный метод, позволяющий определить размеры цепи и Z [светорассеяние, малоугловое рассеяние рентгеновых Лучей (см. Рентгеноструктурный анализ), седиментация в ультрацентрифуге, свободная диффузия, определение вязкости характеристической и др.]. [c.305]

Равновесная седиментация ДНК в градиенте плотности s l была впервые исследована Меселсоном, Сталем и Виноградом. При такой методике [c.138]

При помощи ультрацеитрпфуги можно производить два вида определений 1) измерять константы седиментации 2) исследовать равновесное распределение и, зная его, найти массу ко.тлоидных частиц, а отсюда и частичный (молекулярный) вес диспергированного вещества. [c.83]