Критическое сочетание параметров, определяющих условия измерений с помощью капиллярного вискозиметра можно избежать, если подобрать условия измерений таким образом, чтобы число Рейнольдса (Re), которое характеризует режим течения жидкости в капилляре, не превысило значение 1200. Оценить величину Re можно по формуле Рейнольдса: 
,
где: rк - радиус капилляра, r и h - плотность и вязкость жидкости, u – скорость течения жидкости в капилляре.
Измерение вязкости с помощью капиллярного вискозиметра
Наиболее простым в работе и достаточно распространенным в лабораторной практике устройством для измерения вязкости является вискозиметр Оствальда[3] (см. табл.10.9). Регистрируют время истекания некоторого объема жидкости, введенной в расширение 2 и ограниченного рисками м1 и м2 . Вязкость (hх) определяют, рассчитывая отношение времен протекания исследуемой жидкости и жидкости с известной вязкостью (hст).
(12.13)
где rх и rст - плотности исследуемого и стандартного растворов; tх и tст - время истекания исследуемого и стандартного растворов.
Приближенные оценки вязкости выполняют, принимая равными плотности исследуемого и стандартного растворов. В качестве стандартной жидкости чаще всего используют воду. Динамическая вязкость воды при 20 0С составляет 1,003 сП= 1, 003×10-2 Па×с.
Стр. 312
12.5. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗДЕЛЕННЫХ
ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ
И ДИСПЕРСИОННОЙ СРЕДЫ
(ХРОМАТОГРАФИЯ)
Хроматография - метод разделения сложных смесей растворенных и взвешенных веществ путем сорбции или экстракции на специально подобранном сорбенте или экстрагенте и последующим дробным извлечением сконцентрированных компонентов подходящим растворителем.
Подбирая метод хроматографии можно исследовать любые составляющие дисперсной системы поскольку при обработке пробы происходит разделение на фракции на ионно –молекулярном уровне и по размерам частиц.
Теоретические основы метода
Классификация основных методов хроматографии по механизму разделения и технике выполнения, а также их отличительные признаки приведены в табл. 12.10.
Таблица 12.10
Классификация и отличительные признаки методов хроматографии
Метод хроматографии* | Аппаратура | Механизм разделения | Определяемый компонент | Назначение |
Распределительная хромотография. В основе распределение компонентов пробы между сорбентом и растворителем | ||||
Колоночная | Колонка с носителем, неподвижной и подвижной фазами | Экстракция и сорбционные процессы | НМС типа: сахаров, витаминов, жирных кислот. | Разделение, анализ |
Гель-фильтрация | Колонка гранулами геля | Разделение по принципу молекулярных сит | То же | Микропрепаративные работы |
Бумажная | Бумажный носитель, неподвижная и подвижная фазы | Капиллярные силы, сорбция, экстракция | То же | Микропрепаративные работы, в том числе разделение |
Тонкослойная | Тонкий слой сорбента на пластине | Суммарный эффект** | То же | Микропрепаративные работы |
Газожидкостная | Испаритель пробы, обогреваемая капиллярная колонка | Испарение определяемого компонента | Летучие или испаряемые вещества | Разделение, анализ летучих веществ |
Адсорбционная хромотография В основе различная адсорбируемость компонентов пробы на специально подобранном сорбенте. | ||||
Колоночная | Колонка с адсорбентом | Адсорбция | НМС, ВМС | Разделение, очистка концентрирование |
Тонкостенная | Тонкий слой адсорбента на пластинке | Адсорбция | То же | Микропрепаративные работы |
Ионообменная хромотография В основе ионообменные реакции между сорбентом (ионообменная смола) и компонентами пробы | ||||
Колоночная | Колонка с ионообменниками | Обратимая адсорбция ионов | ВМС: белки, сахара, аминокислоты | |
*Соответственно технике выполнения
** Суммарный эффект может включать экстракцию и все сорбционные процессы одновременно или по преимуществу.
Следует отметить, что методы распределительной хроматографии больше подходят для исследования низкомолекулярных соединений (НМС), а методы адсорбционной хроматографии позволяют успешно исследовать как НМС так и ВМС.
Показательными в этом отношении являются методы колоночной и тонкослойной хроматографии*. Методики этих методов при исследовании биологических объектов к настоящему времени доведены до самого высокого уровня. Эти методы представляются наиболее перспективными для исследования лиофильных дисперсных систем и удобны для демонстрации техники хроматографических исследований в общем случае. Поэтому именно они описываются здесь подробнее.
Техника исполнения
В общем случае колоночные варианты хроматографии выполняются с использованием хроматографической колонки (стеклянная трубка, зауженная с одного конца), содержащей гранулированный сорбент, а в распределительной хроматографии и растворитель. Сорбент иногда называют неподвижной, а растворитель подвижной фазой.
Адсорбционная колоночная хромотография. Различают два варианта: классический и проточный. Схема классического варианта адсорбционной хроматографии состоит в следующем: в колонку с адсорбентом приливают исследуемую пробу. В качестве адсорбента часто используют такие вещества, как: окись алюминия, силикогель, силикаты магния и кальция, сульфат кальция, активированные глины, активированный уголь и некоторые другие. Когда весь свободный объем адсорбента заполнится, через колонку начинают пропускать чистый растворитель. Этот процесс называют «проявлением». Проявление выполняют до тех пор, пока компоненты пробы не разделятся в виде отдельных полос. После этого через колонку пропускают элюент, раствор, который вытесняет из сорбента компоненты пробы. Подбирая разные составы элюента, добиваются раздельного выведения и анализа различных сорбированных веществ.
В проточной адсорбционной хроматографии процесс не оканчивается на стадии проявления, а продолжается дальше. Отдельные компоненты постепенно вымываются в фильтрат, где они собираются в отдельные приемники. В работе, как правило, применяют набор растворителей. Один и тот же растворитель используют до тех пор, пока в элюенте обнаруживаются следы вымываемого компонента.
Распределительная колоночная хроматография. Исходная колонка содержит неподвижную и подвижную фазы, а также носитель неподвижной фазы. Подвижную и неподвижную части представляют несмешивающиеся друг с другом жидкости (например, вода-фенол). В качестве носителя часто используют такие материалы, как силикагель, бумага, диатомит. К распространенным растворителям относятся многие спирты (бутиловый, амиловый и т. д.), карбоновые кислоты (уксусная, муравьиная,), фенолы и другие. В зависимости от гидрофобности (гидрофильности) фаз различают хроматографию с неподвижной гидрофильной фазой (вода) и обращенную хроматографию (гидрофобная неподвижная фаза).
Техника исполнения практически не отличается от таковой для колоночной адсорбционной хроматографии. Но поскольку компоненты пробы распределяются между обеими фазами в соответствии с законом распределения, после проявления исследуют также использованный растворитель.
Колоночный вариант гель-фильтрующей распределительной хроматографии в качестве носителя использует гранулы специального геля. Структура хроматографического геля представляет собой трехмерную сетку, образованную сшитыми молекулами полимера. Большую часть объема занимает жидкость, например, вода Материал геля инертен и никак не реагирует с компонентами анализируемой пробы. Благодаря этому отдельные компоненты пробы легко проходят между узлами сетки геля, а частицы больших размеров двигаются по пустотам между гранулами геля.
В табл. 12.11 приведена сводка часто применяемых носителей, для гельфильтрующей хромотографии.
Таблица 12.11
Группы наиболее употребляемых носителей
для гельфильтрующей хромотографии
Исходный продукт | Носитель, определяющий предельные размеры пор | Молекулярные массы разделяемых веществ* (а. е.м.) | Назначение |
Декстрон (полисахарид из остатков глюкозы) | Сефадокс G -10 Сефадокс G -10 | 7000 5000-8000 | Разделение нестабильных белков, очистка макромолекул от низкомолекулярных веществ |
Полиакриламид | Биогель Р -2 Биогель Р -2 | 200 – 2000 60 000 – 400 000 | Разделение и очистка белков среднего размера |
Агороза | Биогель А -05 М Сефароза 2В Биогель А -150 М | 30 000 -500 000 2∙106 -2,5∙107 5∙106 -1,5∙108 | Разделение и анализ высокомолекулярных белков или линейных макромолекул |
*Глобулярные белки или нуклеотиды
Работу колонки заполненной гранулами геля можно уподобить ситовому анализу, при котором часть компонентов пробы с невысокой скоростью проходит через гель, а более крупные частицы достаточно быстро двигаются по пустотам. Соотношение скоростей подбирают таким, чтобы оказалось возможным разделение фракций. Варьируя носители нетрудно, как и в ситовом анализе добиться желаемого уровня дисперсности выделяемых фракций.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 |
Основные порталы (построено редакторами)