Методы практической биохимии - Уильямс Б.
Скачать (прямая ссылка):
Для поддержания равновесия между газом в растворе и газовой фазой сосудик механически встряхивают с частотой 100—120
248 Часть III. Аналитические методы
Атмосферное
давление
Манометр
открыт
©=4
После подведения уровня жидкости правом колене в правом колене
а 6
Манометр закрыт; в колбе происходит поглощение газа
Рис. 8.1. Манометр Варбурга.
В приведенном примере в реакционном сосудике происходит поглощение газа; дарление его уменьшается н приводит к подъему уровня жидкости в правом колене манометра и падению в левом. Для измерения результирующего изменения давления в мм столба манометрической жидкости (h) мениск жидкости в правом колене манометра подводят к точке сравнения (Р), возвращая жидкость в резервуар с помощью регулировочного вннта.
/ — трехходовой кран; 2 —пробка бокового сосудика с газовым краном; 3 — боковой сосудик; 4 — колба; 5 — центральный цилиндрик; 6 — манометрическая жидкость известной плотности; 7 — регулировочный внят; 8 — резервуар с манометрической жидкостью.
раз в 1 мин. Это создает уверенность в том, что наблюдаемая скорость газообмена является истинной мерой скорости реакции и н е лимитируется диффузией газа из газовой фазы в.жидкую. Чтобы окончательно разрешить все сомнения, связанные с диффузией, общий объем жидкости в сосудике рекомендуется ограничивать 4 см3.
В ходе эксперимента уровень жидкости в правом колене манометра регулярно подводят к точке сравнения с помощью регулиро -вочного винта на резервуаре с манометрической жидкостью и затем замеряют уровень жидкости h в левом колене. В большинстве аппаратов Варбурга на все это время приходится прекращать встряхивание всех сосудиков. Такие перерывы во встряхивании могут нарушать равновесие между газовой и жидкой фазами реакционной смеси, поэтому некоторые приборы устроены так, чтобы можно было останавливать только один манометр с сосудиком или даже снимать показания во время встряхивания.
Гл. 8. Манометрические методы 249
Поскольку жидкость в левом колене манометра сообщается с воздухом, на величине h будет сказываться изменение барометрического давления. Кроме того, h будет зависеть и от незначительного колебания температуры водяной бани. Для устранения обоих источников ошибок применяют термобарометр, который представляет собой второй манометр, полностью идентичный первому, за исключением того, что реакционная смесь в нем заменена равным объемом буфера или воды. Любые изменения в уровне жидкости в левом колене этого второго манометра, А1, используют для коррекции наблюдаемых изменений А. Если А1 изменяется в том же направлении, что и А, то А1 вычитают из А, а если изменения происходят в противоположных направлениях, то А1 и А складывают. Соответствующий пример дается ниже (разд. 8.6.3).
Можно показать, что изменение уровня манометрической жидкости А связано с количеством X выделившегося или поглощенного газа при с.т.д. следующим уравнением:
где Vr — объем, занимаемый газом, включая объем капилляра от сосудика до точки сравнения (в мм3); Vx — объем жидкости в сосудике (в мм3); а — растворимость газа (кислорода или двуокиси углерода) в жидкости, находящейся в сосудике; выражается в мм® газа при с.т.д., растворенного в 1 мм3 жидкости в состоянии равновесия при парциальном давлении Р0Ш, Т — температура водяной бани в градусах Кельвина; Р0 — стандартное давление, выражаемое в мм манометрической жидкости.
Удельный вес манометрической жидкости обычно доводят до 1,034 г-см-3 (используя например, жидкость Броди), так что Р0 = = 10 ООО мм.
Поскольку для каждого конкретного сосудика и для каждой реакции, протекающей при определенных условиях, все величины, стоящие в скобках в уравнении (8.1), постоянны, мы можем написать
где k — постоянная сосудика.
Таким образом, если k известно, можно без труда пересчитать изменение уровня манометрической жидкости на изменение объема в мм3 при с.т.д.
8.3.2. Калибровка манометров Варбурга
Постоянную сосудика k определяют двумя способами. Калибровка прямым расчетом по уравнению (8.1.). Анализ этого уравнения показывает, что единственным неизвестным в нем
(8.1)
X = hk,
(8.2)
250 Часть III. Аналитические методы
7
Рис. 8.2. Дифференциальный респирометр Джилсона.
I — регулировочные вннты; 2 — манометрическая жидкость; 3 — контрольная колба; 4 — реакционные сосудики; 5 — гибкая капиллярная трубка; 6 — микрометр; 7 — входное отверстие газопроводной трубки. Р — точка сравнения.
является Fr. Полный объем сосудика и манометрической трубочки до точки сравнения Гполн можно определить, заполнив это пространство чистой ртутью и рассчитав объем, зная плотность ртути при данной температуре. Тогда VT = Кполн—^ж. Этот способ калибровки прибора является, без сомнения, одним из наиболее точных, однако требует определенных навыков.
Другой подход состоит в том, что в колбе проводят химическую реакцию, сопровождающуюся выделением известного объема газа. Например, добавляют кислоту к бикарбонату натрия (при этом выделяется двуокись углерода) или окисляют гидразин феррициани-дом (выделяется азот). Это приводит к определенному изменению уровня манометрической жидкости. Проводя реакцию при различных количествах реагентов, можно прямо откалибровать манометр.
