Седиментация, методы анализа

Седиментация. Седиментационный анализ. В грубодисперсных системах с частицами, плотность которых значительно больше плотности среды, частицы оседают под действием силы тяжести намного быстрее, чем они смещаются в результате броуновского движения. Оседание частиц в поле тяготения, называемое седиментацией, используется для определения их размеров, фракционирования систем и для других целей. Скорость движения частиц рассчитывается из равенства силы тяжести с поправкой на силу. Архимеда и силы вязкого сопротивления среды, находимой по формуле Стокса /=6 пг гю. Наиболее точный вариант седи-ментационного анализа — гравиметрический. Основной прибор, применяемый в этом методе,— весы, к которым подвешивается погружаемая в жидкость легкая чашечка. Кроме весовых седиментометров, существуют устройства, основанные на измерении гидростатического давления столба суспензии. Прибор для таких измерений был предложен Г. Вигнером. Более детально описание седиментометров и техники проведения седиментометрического анализа можно найти в руководствах по лабораторным работам. [c.148]

Метод осаждения, или седиментации (седиментационный анализ). Эта группа методов основана на измерении скорости оседания (падения) взвешенных в вязкой среде частиц под влиянием силы тяжести и применении известного закона Стокса, устанавливающего взаимосвязь между силой трения /, возникающей при движении шарообразной частицы в данной среде, радиусом г этой частицы, вязкостью среды т и скоростью движения (падения или всплывания) частицы v [c.28]

Молекулярно-кинетические, реологические и оптические свойства коллоидных систем. Физической и коллоидной химией изучаются такие явления, как седиментация коллоидных частиц, их движение, вязкость коллоидных растворов, рассеяние ими света и др., и разрабатываются совершенная технология и методы анализа мягких лекарственных форм, растворов высокомолекулярных веществ и т. д. [c.11]

При определении молекулярной массы биополимеров (белков, нуклеиновых кислот и др.) необходимо учитывать взаимодействие их макромолекул между собой и связанное с ним образование ассоциатов, изомеров и комплексов. Для этой цели удобно использовать такие методы анализа, как седиментация, электрофорез и хроматография. С их помощью можно добиться некоторого разделения компонентов белкового раствора и распределения их в соответствии с определенным законом, который может быть строго описан математически. Сравнивая затем экспериментальное и теоретическое распределения, можно определить параметры, характеризующие взаимодействие макромолекул, восстановить распределение каждого компонента и, наконец, найти по ним молекулярную массу неассоциированных молекул, т. е. мономеров белка. [c.168]

Классические методы исследования полимеров — светорассеяние, седиментация, осмометрия, вискозиметрия и другие сталкиваются с существенными трудностями при анализе разветвленных и неоднородных по составу полимеров. Еще более сложен, а зачастую и невозможен анализ этими методами смесей таких полимеров с линейными полимерами. Подобные смеси часто возникают при синтезе сложных полимерных систем — блоксополимеров, привитых сополимеров и разветвленных гомополимеров, когда наряду с основным продуктом получаются соответствующие линейные гомополимеры. Сочетание ГПХ с классическими методами анализа полимеров и с другими хроматографическими методами (адсорбционной и пиролитической газовой хроматографиями) позволяет проводить анализ и таких сложных систем. При этом адсорбционную хроматографию можно с успехом использовать в тонкослойном варианте (ТСХ), что позволяет осуществлять качественный и количественный анализ структурной и химической неоднородности фракций, полученных микропрепаративным ГПХ-фракционированием. С помощью пиролитической газовой хроматографии (ПГХ) можно находить брутто-состав полимеров, а классические методы дают сведения о таких средних макромолекулярных характеристиках, как характеристическая вязкость, среднемассовая и среднечисленная молекулярные массы. [c.230]

Использование связи между временем седиментации, весом и диаметром, выражаемой уравнением Стокса, позволяет применить седи-ментационные методы анализа [c.548]

Классические методы определения полидисперсности полимеров, такие, как дробное осаждение и растворение, из-за их громоздкости и невысокой точности не в состоянии обеспечить потребности массового анализа. Непригоден для этих целей и метод скоростной седиментации из-за сложности его аппаратуры (ультрацентрифуги) и невысокой производительности. Поэтому естественным выглядит обращение к хроматографическим методам анализа и фракционирования полимеров, при помощи которых возможно разделение самых сложных смесей в режимах, близких к автоматическим. [c.8]

Явление седиментации используется в так называемом седимен-тационном анализе, с помощью которого устанавливают распределение по размерам частиц в каких-либо полидисперсных золях, например в суспензиях порошков. Порошок размешивают с водой или другой жидкостью и изучают процесс его седиментации во времени. Это можно осуществить разными методами. [c.59]

Некоторые изоляционные порошки имеют размер частиц менее 40 мкм. В этом случае применяют микроскопический и седи-ментационный методы, подробно описанные в литературе [59]. Весьма удобными являются оптические методы седиментаци-онного анализа, основанные на законе Бугера-Бера. Нами предложен вариант оптического метода, основанный на использовании фотоэлектрического колориметра-нефелометра типа ФЭК-Н-57. Измерения этим прибором основаны на сравнении лучистых потоков, проходящих через эталонную и испытуемую жидкость. Замеряя мутность суспензии металлического порошка в этиловом спирте через определенные интервалы времени, можно оценить скорость оседания порошка, а следовательно н его дисперсность. В кювету нефелометра помещается проба порошка в 0,03 г, содержащая десятки миллионов частиц. Продолжительность измерений составляет 30 мин. При использовании микроскопического метода необходимо затратить несколько часов для замеров нескольких сотен частиц. [c.173]

При определении молекулярных весов, полидисперсности, химической и физической чистоты многих, в особенности высокомолекулярных, соединений необходимо пользоваться сложными физико-химическими методами анализа — такими, как седиментация в ультрацентрифуге, свободная диффузия и свободный электрофорез. [c.268]

Коэффициент трения, в свою очередь, зависит от ММ для гибкоцепных макромолекул / для жесткоцепных макромолекул / = В связи с этим для гибкоцепных макромолекул So a тогда как для жесткоцепных So a Л1° 2 ч-Таким образом, для палочкообразных частиц наблюдается очень слабая зависимость So от М. Это существенный недостаток метода седиментации при анализе жесткоцепных макромолекул. [c.185]

Наиболее быстрым и удобным методом анализа является скоростная седиментация в ультрацентрифуге, при которой кривая распределения по седиментационным коэффициентам представляет в нелинейной форме кривую МВР. Вследствие сложности аппаратуры и расчетов этот метод непригоден для быстрого анализа полидисперсности, но при детальном изучении механизмов реакций полимеров он очень эффективен. [c.206]

При определении молекулярных масс, полидисперсности, химической чистоты и физических свойств многих соединений, в особенности высокомолекулярных, необходимо пользоваться сложными физико-химическими методами анализа — такими, как седиментация в ультрацентрифуге и свободная диффузия [1, 2], свободный электрофорез или магнитная седиментация [3, 4]. [c.276]

Метод анализа суспензии при помощи лабораторной центрифуги основан на седиментации частиц пыли в центробежном поле и последующем определении массы частиц, осевших за определенный промежуток времени. Для проведения такого анализа рекомендуется лабораторная стационарная центрифуга ЦЛС-3 (МРТУ 42-1778—65). [c.51]

Достаточно широко используется пипеточный метод дисперсионного анализа. Этот метод основан иа отборе проб фракций пи--яь петкой из градуированного цилиндра с определенной высоты слоя суспензии через установленные промежутки времени (рис. ГУ.3). Отобранные пробы фракций высушивают и взвешивают. По результатам анализа строят кривую седиментации. При аккуратной работе можно достигнуть неплохой точности анализа. Большое преимущество метода состоит в том, что можио работать с разбавленными суспензиями, например при концентрации до 0,5%, Одиако этот метод сравнительно трудоемок, главным образом, из-за необходимости сушки проб и их взвешивания. [c.200]

Т. е. верхний раствор будет просто плавать па поверхности нижнего. Предположим теперь, что появляются небольшие изменения температуры в растворе (а они бывают всегда). Поскольку с повышением температуры плотность большинства растворов уменьшается, эти колебания температуры будут приводить к локальным инверсиям плотности (т. е. области с большей плотностью будут располагаться над областями с меньшей плотностью), что будет в свою очередь вызывать локальные перемеш ения жидкости, называемые конвекцией. Этот эффект обычно невелик и не оказывает существенного влияния на положение начальной границы, поскольку разность плотностей на границе обычно достаточно велика для того, чтобы перемешивания через границу не происходило (до тех пор, пока разность температур не становится больше 10—20°). Однако при седиментации изучаемые молекулы будут двигаться через более плотный нижний слой, где такая конвекция способна разрушить любую существующую зону. Введение крутого градиента плотности дает гарантию, что различия в плотности, способные вызвать потоки внутри градиента, могут быть результатом только очень больших изменений температуры. Второй важной функцией градиента плотности является предотвращение перемешивания в результате механических воздействий любое возмущение будет нейтрализоваться стремлением системы вернуться к положению, при котором область с низкой плотностью расположена над областью с высокой плотностью. Кроме того, градиент позволяет решить еще одну проблему. Рассмотрим систему без градиента и без возможных температурных колебаний и механических воздействий, в которой седиментирующие молекулы уже проникли в нижний слой и образовали зону. В этой зоне наличие молекул увеличивает плотность раствора благодаря их собственному вкладу в плотность (обычно этот эффект очень мал, однако при использовании высоких концентраций он может быть значительным). Таким образом, плотность зоны больше плотности раствора сразу под ней, что приводит к появлению конвективных токов в зоне по направлению к дну ячейки. Если вместо этого седиментацию проводить в предварительно полученном градиенте концентрации, то седиментирующие молекулы будут постоянно проходить через область с большей плотностью. При этом плотность каждой области будет продолжать увеличиваться, однако при достаточно крутом градиенте вклад молекул в плотность будет недостаточным, чтобы привести к инверсии плотности, и система поэтому остается стабильной. Чаще всего для получения градиента используется сахароза, что связано с доступностью ее в чистом состоянии, низкой стоимостью и отсутствием взаимодействий с большинством химических реагентов, ферментов, а также возможностью применения оптических методов анализа. Если изучаемая макромо- [c.310]

Принципы метода скорости седиментации. Ультрацентрифугирование — один из наиболее распространенных физических методов анализа, применяемых для исследования свойств макромолекул в растворе. Этот метод и его разновидности позволяют получать сведения о размере, форме, молекулярном весе, скорости седиментация исследуемых макромолекул, а также об изменениях их структуры [c.14]

Работа 13. ДИСПЕРСИОННЫЙ АНАЛИЗ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ МЕТОДОМ СЕДИМЕНТАЦИИ В ЦЕНТРОБЕЖНОМ ПОЛЕ [c.89]

Простота и очевидность возможности разделения двухфазной смеси, компоненты которой существенно различаются по плотности, привела к созданию многочисленных устройств, действие которых основано на использовании сил гравитации. Поиск методов расчета таких устройств основывался главным образом на анализе элементарного акта седиментации. В простейшем случае седиментация сводится к установившемуся движению единичной сферической частицы в безграничном объеме жидкости (газа). Скорость такого движения при ламинарном режиме обтекания частицы определяется формулой Стокса [c.47]

Остановимся подробнее на методах и приемах использования седиментации в дисперсионном анализе. Их очень много, и поэтому ограничимся описанием только основных. [c.199]

Работа 12. ДИСПЕРСИОННЫЙ АНАЛИЗ НИЗКОДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ МЕТОДОМ СЕДИМЕНТАЦИИ В ГРАВИТАЦИОННОМ ПОЛЕ [c.81]

Простейшим методом определеиия размеров частиц на основе их аэро- и гвдродинамичеокого поведения является седиментация. Одна из самых первых седиментационных пипеток, пипетка Анд-реасена [22, 412], применяется до сих пор. Так, в видоизмененной форме, разработанной Стейрмандом [799], она отличается надежностью и простотой использования. Осаждение обычно происходит в иоде, куда можно добавить пептизирующий агент. Частицы встряхивают в жидкости и затем позволяют им свободно оседать, причем через равные промежутки времени отбирают образцы смеси вблизи дна прибора. Образцы выпаривают и взвешивают. Поскольку распределение частиц по размерам зависит от вязкости жидкости, важно сохранить постоянство температуры во время седиментации. Для анализа требуется адекватная проба (около 1 г). [c.93]

Для определения действительных размеров частиц минеральных ингредиентов и относительного содер кания частиц разных размеров применяют методы, основанные на измерении скорости оседания частиц в воде, т. е. методы седиментац ионного анализа. При оседании на частицы твердого вещества, кроме силы тяжести, действует сила трения /, направленная противоположно силе тяжести. Так как величина силы трения возрастает прямо пропорционально скорости оседания, согласно закону Стокса, то очень скоро устанавливается равновесие этих сил, после чего оседание происходит с постоянной скоростью. На этом основании выводится простая зависимость между радиусом частиц и скоростью оседания [c.126]

Расчет коэффициентов седиментации по данным экспериментов более общего характера, проведенных методом скоростной седиментации, с учетом диффузии требует более сложного решения уравнения Ламма. Первое решение полного уравнения Ламма было предлон<ено Факсепом [13]. Такое решение представляло собой первое приближение и имело ограниченную применимость для практических целей, и все же оно послун ило основой для проведения седиментационного анализа на ранних этапах развития метода ультрацентрифугирования. Расчет, проведенный с помощью уравнения Факсена в предположении независимости от концентрации как седиментации, так и диффузии, показал, что при седиментации растворенного вещества одного типа (в отличие от седиментации в отсутствие диффузии с резкой ступенчатой границей) образуется размытая граница примерно гауссовой формы. Образование подобной диффузной границы седиментации не зависело от положения самой границы и от концентрации впереди границы седиментации. Метод расчета Факсена свидетельствует о том, что путем исследования методом скоростной седиментации формы диффузной границы седиментации можно определить коэффициент диффузии. Для градиентной кривой, полученной Факсе-ном в результате решения уравнения Ламма, отношение площади к высоте А1Н) можно записать в виде [c.225]

Ере.иеева Т. Э., Чабушкина А. В., Эбрингероеа Л. и др. Применение метода скоростной седиментации для анализа молекулярно-.массового распределения ксилана бука // Химия, биохимия и иснользоцанне гемицеллюлоз Тез, докл, III Всесоюз, конф, — Рига, 1985, — С, 36, [c.418]

Ситовый анализ состоит в последовательном просеивании образца пигмента через сита с уменьшающимися размерами отверстий и определении остатка иа каждом сите (в %) Таким методом можно фракционировать сравнительно крупные (грубодисперсные) порошки, поскольку самое тонкое сито, применяемое в промышлеиности, имеет размер отверстия 40 мкм Однако в настоящее время разработаны методы получения сит с отверстиями размером до 5 мкм, что позволит расширить возможности ситового анализа Седимеитационные методы анализа основаны на определении массы осаждаемых за единицу времени частиц пигмента из суспензии в гравитационном поле (при отстаивании) или в поле центробежных сил (при центрифугировании) Эти методы анализа получили наибольшее распространение Для получения кривой седиментации с помошд ю специальных весов непрерывно взвешивают массу выпадающего из суспензии пигмента, измеряют концентрацию взвешенных в суспензии частиц пигмента по мере его оседания или регистрируют оптическую плотность суспензии при оседании частиц Применение оптических методов для седимеитациоииого анализа дает возможность значительно сократить его продолжительность [c.243]

Во всех этих уравнениях и — число молей частиц I (с молекулярным весом Л/ ) в единице объема. Весовая концентрация в граммах на единицу объема равна С = игМг. Наиболее демократичной мерой среднего молекулярного веса является величина Мп, поскольку каждая молекула учитывается в этом случав только один раз, независимо от ее веса. При вычислении величин Му, ш более тяжелые молекулы вносят больший вклад, иначе говоря, учитываются с большим статистическим весом (особенно сильно это сказывается на величине МСреднечисленный молекулярный вес определяют исходя из данных по осмотическому давлению или на основании результатов анализа концевых групп, а также с помощью рентгеноструктурных и электронно-микроскопических измерений. Для определения средневесового мо.декулярного веса используют данные по светорассеянию, по дисперсии диэлектрической постоянной, по деполяризации флуоресценции и, наконец, но седиментации. Методом измерения вязкости получают среднюю величину молекулярного веса, хотя и достаточно близкую, но все же пе равную Л/и,. [c.141]

Другие методы анализа полимеров. Методы светорассеяния, вискозиметрии и скоростной седиментации применены для изучения ПАА в трех растворителях воде, 10%-м Na l и формамиде [43]. По данным светорассеяния и седиментации, в формамиде определены молекулярные массы фракций с наибольшими значениями ММ (> 5-10 ). Разли-158 [c.158]

Седиментац ионные методы анализа основаны на определении массы осаждаемых за единицу времени частиц пигмента из суспензии в гравитационном поле (при отстаивании) или в поле центробежных сил (при центрифугировании). Эти методы анализа получили наибольшее распространение. Для получения кривой седиментации с помощью специальных весов непрерывно взвешивают массу выпадающего из суспензии пигмента, или измеряют концентрацию взвешенных в суспензии частиц пигмента по мере его оседания, или регистрируют оптическую плотность суспензии по мере оседания частиц. Применение оптических методов для седиментационного анализа позволяет значительно сократить его продолжительность. [c.185]

Ситовой анализ и визуальное изучение частиц под обычным или электронным микроокопо1м относятся к первой группе методов. Вторая группа включает декантацию (классификацию), седиментацию и инерционный зах1ват, тогда как в третью группу входят определение проницаемости, прямое определение площади поверхности (метод БЭТ), обратное рассеяние у-лучей и др. [c.90]

Мы вынуждены были провести систематический анализ образцов с /)ж2,00 (В интервале Мш=(150—800)-10 и их смесей с О до 8,0, Используя практически в>се современные методы анализа ММР хроматографическое фракционирование с градиентом температур, гельпроникающую хроматографию (ГПХ), температурное осаждение (ТОП) и /ркоростную седиментацию. Последний метод оказался малоэффективным 1ри анализе полидишерсных образцов е Д>2,00 (завышение Мп). Некоторые результаты анализа приведены в табл. 1Х.З. [c.310]

Все это показывает, как широко используется ультрацентрифугирование при изучении нуклеиновых кислот и биосинтеза белка. Ультрацентрифугирование незаменимо также при все более расширяющемся изучении смежных проблем — в частности при изучении механизмов регуляции ферментативных реакций. Метаболические потребности клетки удовлетворяются, как известно, благодаря тонкой согласованности скоростей различных биохимических последовательностей. Такая согласованность возможна благодаря чувствительности аллостерических ферментов к изменениям концентраций отдельных метаболитов, что в свою очередь зависит от конформационных изменений, вызываемых соответствующим метаболитом и, очевидно, передающихся путем взаимодействия субъединиц ферментного белка. Успехи, достигнутые в изучении свойств аллостериче-ского фермента — аспартат-карбамоилтрансферазы, хорошо иллюстрируют большое значение ультрацентрифугирования — особенно когда оно используется в сочетании с другими методами анализа. Так, Герхарт и Шахман [5] показали, что этот фермент, представляющий собой глобулярный белок с молекулярной массой около 3-10 , после обработки соединениями ртути распадается на субъединицы двух типов. Каталитической активностью обладают лишь субъединицы одного типа, в субъединицах же другого типа, не обладающих каталитической активностью, находится центр по которому происходит присоединение цитидинтрифосфата. С этой регуляторной субъединицей связывается 5-бромцитидин-трифосфат, о чем свидетельствует соответствующая картина седиментации. Позже Вебер [6] определил аминокислотный состав и Ы-концевые остатки субъединиц обоих типов и установил, что одна молекула фермента содержит четыре регуляторных и четыре каталитических субъединицы. [c.9]

Суспензии и эмульсии с размером частиц в интервале 1—200 ц исследуются с помощью методов седиментации, вследствие чего такой анализ полидисперсности получил название седиментаци-онного анализа. Экспериментальные методы седиментационно-го анализа основываются на измерении скорости оседания частиц в жидкой или газообразной среде. На сферическую частицу с радиусом г и плотностью ь свободно оседающую в дисперсионной среде, плотность которой 2 и вязкость г, действует сила тяжести Р, равная собственному весу частицы [c.312]

Комитет совместных аналитических исследований пестицидов предложил использовать методы анализа размера частиц в коллоидной и диспергированной сере основанные на седиментации частиц. Но для определения и аппаратурного оформления анализа рекомендованы устаревшие методы декантации и отму- [c.85]

Другой способ анализа был недавно предложен Болдуином [124, 125] для систем, состоящих из молекул меньшего размера с умеренной степенью полидисперсности, для которых диффузия существенно влияет на расширение границы. Болдуин вводит две функции. В ж Р ), содержащие первый и второй моменты градиентной кривой относительно ее середины и ряд других параметров, в том числе коэффициенты седиментации и диффузии, их концентрационную зависимость и оптические параметры шлирен-системы. График в координатах В — Р ) имеет наклон, из которого можно вычислить стандартное распределение g (з). Этот метод анализа выведен чисто математическим путем. Тем не менее это единственный способ, дающий как изменения з тх О, так и полидисперсность и имеющий совершенно строгий теоретический фундамент. Уравнение Фудзита [45] для границы монодисперсного раствора с линейной зависимостью 5 от с и при О, не зависящем от с, само по себе не позволяет определить степень полидисперспости, хотя его применение дает хорошие критерии монодисперсности, основанные на данных ультрацентрифугировапия. [c.61]

Большими преимуществами обладает метод седиментациониого анализа, предложенный Оденом, который измерял увеличение массы осадка за определенное время в чашечке, опущенной в суспензию. Чашечка была связана с чувствительными весами, по показаниям которых можно было сразу определять зависимость массы осевшего осадка от времени и строить кривую седиментации. В качестве весов Н. А. Фигуровским предложена кварцевая нить, за прогибом которой под действием силы тяжести нарастающего осадка следят с помощью отсчетного микроскопа. Измерения упрон аются, если деформация нити пропорциональна массе (выполняется закон Гука). В настоящее время для этих целей широко пользуются торзионными весами (рпс. IV. 5). [c.201]

Влияние заряда макромолекул вносит дополнительные осложнения в определение молекулярных весов по данным седиментационного равновесия. Вильямс и сотр. [911 предлагают метод анализа, в котором принято, что степень отклонения вычисленного молекулярного веса становится существенной при больших отношениях заряда молекулы к молекулярному весу. В этом случае ситуация весьма сходна с той, которая возникает в опытах по скорости седиментации. Величина z (суммарный заряд макроиона) входит в уравнение как неизвестное. Эту трудность можно обойти тем же путем, что и в опытах по скорости седиментации. Для этого вводят подходящее исправленное значение парциального удельного объема, которое может быть оценено по равновесной методике Айзенберга (см. стр. 72). Как указывал Шахман [5], разработка усовершенствованных оптических систем, основанных на поглощении света, должна существенно облегчить исследования по седиментационному равновесию. Таким путем можно добиться возможности снижения концентрации до таких пределов, при которых отклонения от идеальности будут несущественными. Более того, этот подход дает способ избирательной регистрации концентраций макромолекулярных компонентов на фоне нерегистрируемого системой добавленного электролита. [c.66]

Предоставив суспензии осаждаться под действием силы тяжести, через определенные промежутки времени определяют массу частиц, накопившихся на ча-ше 1ке, погруженной в суспензию на определенную глубину. Так можно установить расиределение частиц ио фракциям разного размера. Такой метод диспер-СН0 П10Г0 анализа суспензий получил название седиментац но нного а и а л п 3 а. Его широко применяют при изучении дисперсных систем с размерами частиц от 100 до 1 мкм, в частности почв и грунтов. [c.319]

При выборе улавливающего оборудования необходимо учитывать последующую обработку материала. Если требуется определить только его общее количество, можно применять практически любой из приведенных выше методов, поскольку улавливающее устройство можно взвесить до и после отбора пробы, и вычислить чистую массу образца. Если образец должен далее подвергнуться химичеокому анализу, его необходимо собрать с фильтра, либо смывая, либо используя растворитель в качестве фильтрующей среды. Возможно, требуется определить гранулометрический состав частиц, тогда решение проблемы связано с значительными техническими затруднениями. Если для определения размеров частиц будет использован метод жидкостной седиментации, или декантации, тогда фильтр можно прамьгвать седиментационной жидкостью. Однако как для воздушной, так и для жидкостной классификации и седиментации основным остается вопрос о сохранении размеров частиц и апромератов такими, какими они были в газовом потоке. [c.89]