Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Кантон Ч. -> "Биофизическая химия. Том 2" -> 127

Биофизическая химия. Том 2 - Кантон Ч.

Кантон Ч., Шиммер П. Биофизическая химия. Том 2 — М.: Мир, 1984. — 496 c.
Скачать (прямая ссылка): biofizicheskayahimiya1984.djvu
Предыдущая << 1 .. 121 122 123 124 125 126 < 127 > 128 129 130 131 132 133 .. 242 >> Следующая

ячейки и образовали там плотный осадок. Процесс переноса не прекращается,
но в конце концов устанавливается равновесие (рис. 11.18). С течением
времени растворенное вещество уходит из ближней к мениску области, и
наблюдается тенденция к его накоплению около дна ячейки. Диффузионные
силы слишком велики и не дают образоваться границе, поэтому в конечном
счете вдоль всей ячейки устанавливается плавный градиент концентрации.
Можно показать, что время, которое понадобится для того, чтрбы
установился равновесный градиент, зависит от (хи - хд)2. Для стандартных
вкладышей с секториальной полостью, применяемых в скоростной
седиментации, это время превышает практические возможности; однако время
опыта достигает разумных пределов, если значительно уменьшить высоту
столба жидкости.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ ПРИ ПОМОЩИ РАВНОВЕСНОГО ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ
После установления равновесия поток растворенного вещества J2 всюду в
ячейке должен быть равен нулю. Воспользовавшись либо уравнением (11.31) с
поправкой на неиде-альность раствора, либо уравнением (11.4) и
соответствующими выражениями для s и D молекулы, мы можем написать
[с2ш2хА/( 1 - V2p)-]/N0f = (/сТ//)[1 + й(1п у2)/г(1п с-2)](с\-2/ох)
(11.47)
УЛЬТРАЦЕНТРИФУГИРОВАНИЕ
253
РИС. 11.18. Установление равновесного распределения концентраций
растворенного вешества при центрифугировании. (Tanford, Physical
Chemistry of Macromolecules, New York, Wiley, 1961.)
x
Произведя преобразования, так чтобы всешличины, доступные измерению,
оказались по одну сторону равенства, и сокращая/, получим
Отметим, что остались одни лишь термодинамические величины, такие, как Т
и У2. Так и должно быть - коэффициент трения не играет никакой роли при
равновесии. В идеальных растворах или при низких концентрациях
растворенного вещества член, содержащий коэффициент активности, исчезает,
и уравнение (11.48) можно проинтегрировать, приняв в качестве граничного
условия значение концентрации с2 в некоторой точке отсчета х0:
Из уравнений (11.48) и (11.49) следует, что для определения молекулярной
массы достаточно знать наклон прямой на графике зависимости In с7 от х2.
Для того чтобы оценить, какую скорость вращения ротора следует выбрать
при равновесных измерениях, можно воспользоваться уравнением (11.49).
Имея типовую оптическую систему, можно выполнить измерения с достаточной
точностью, если концентрация растворенного вещества уменьшилась в два
раза на протяжении 1 мм вдоль ячейки. С учетом этого условия для М = 50
ООО, х0 = 6 см и У2 = 0,75 см3/г из уравнения (11.49) получаем угловую
скорость ш, равную 10 400 об/мин. Она в 5 раз меньше (а возникающие при
этом силы в 25 раз меньше) тех значений, которые характерны для опытов по
скоростной седиментации.
Чтобы получить несколько иную форму уравнения (11.49), которой удобно
пользоваться при определении молекулярной массы, можно применить закон
сохранения массы. Общее количество растворенного вещества после
установления равновесия в ячейке должно оставаться тем же, что и в начале
опыта. Исходная масса растворенного вещества состав-
Л/[1 + Г(1п -/,) Г(1п с2)] 1 = [RT (1 - V2p)(o2~\(l c2-\-)(rV2.' л) =
= [2RT (1 - Й2р)ш2][с(1п с2)/с*х2]
с2(х) = с2(х0) ехр{[М(1 - V2p)w2/2RT] (х2 - х*)}
(11.49)
ляет
(11.50)
254
ГЛАВА 11
где с0 - равномерная начальная концентрация. Величину полной массы при
равновесии
получим, пользуясь первой и второй частями равенства (11.48), после
преобразований и интегрирования. Для идеальных растворов
фа j ° c2Qc)xxd = [RT/M(l - Н2р)о>2] фа j " dc2 = [RT/M{ 1 -
У2р)о12]фа(сд - cj
(11.51)
где сдисм - концентрации растворенного вещества у дна и в области мениска
соответственно. Из равенства выражений (11.50) и (11.51) следует формула
для молекулярной массы, где последняя зависит только от отношений
концентраций:
(сд - cj/c0 = М(1 - V2pWtx2a - x2m)/2RT (11.52)
На практике при использовании уравнения (11.49) или (11.52) возникают
осложнения, связанные с трудностями измерения фактической концентрации в
ультрацентрифуге. Некоторые оптические методы дают только производную с2
либо такую величину, которая лишь косвенно связана с с2, т.е. они не
обеспечивают измерение абсолютной концентрации растворенного вещества в
любом месте ячейки. Хотя уравнения (11.49) и (11.52) включают лишь
отношения концентраций, однако эти отношения нельзя рассчитать, не зная
абсолютной концентрации где-либо в ячейке, которая могла бы служить
стандартом сравнения.
Один из способов преодоления трудностей, связанных с определением
концентраций, состоит в следующем: равновесное центрифугирование проводят
при достаточно больших скоростях ротора, так чтобы в области мениска
совсем не оставалось растворенного вещества. Такой подход (известный как
метод Ифантиса, или метод отрыва вещества от мениска) позволяет
использовать область мениска в качестве точки отсчета при измерении
концентрации оптическими методами.
Если провести опыт при соблюдении всех необходимых условий, то с помощью
Предыдущая << 1 .. 121 122 123 124 125 126 < 127 > 128 129 130 131 132 133 .. 242 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed