【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 區(qū)帶 電泳 區(qū)帶電泳實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)便、易行，樣品用量少，分離效率高，是分析和分離蛋白質(zhì)等的生物膠體的基本方法。 常用的區(qū)帶電泳有：紙上電泳，圓盤電泳和板上電泳等。 將惰性的固體或凝膠作為支持物，兩端接正、負(fù)電極，在其上面進(jìn)行電泳，從而將電泳速度不同的各組成分離。 電泳 區(qū)帶 電泳 —— 紙上電泳 用濾紙作為支持物的電泳稱為紙上電泳 先將一厚濾紙條在一定 pH的緩沖溶液中浸泡，取出后兩端夾上電極，在濾紙中央滴少量待測(cè)溶膠 電泳速度不同的各組分即以不同速度沿紙條運(yùn)動(dòng) 電泳 區(qū)帶 電泳 —— 紙上電泳 經(jīng)一段時(shí)間后，在紙條上形成距起點(diǎn)不同距離的區(qū)帶，區(qū)帶數(shù)等于樣品中的組分?jǐn)?shù)。 將該濾紙干燥后再浸入染料液中，由于各不同組分對(duì)染料的選擇吸附不同而顯示不同的顏色，從而可以區(qū)分不同的組分。 紙上電泳的分離能力不是很強(qiáng)， 只能將 人體血清或血漿分成 5個(gè)組分。 電泳 凝膠電泳 用淀粉凝膠、瓊膠或聚丙烯酰胺等凝膠作為載體，則稱為凝膠電泳。 將凝膠裝在玻管中，滴入樣品 ,電泳后各組分在管中形成圓盤狀。 凝膠電泳的分辨率極高。例如，紙上電泳只能將血清分成五個(gè)組分，而用聚丙烯酰胺凝膠作的圓盤電泳可將血清分成 25個(gè)組分。 電泳 板上電泳 如果將凝膠鋪在玻板上進(jìn)行的電泳稱為平板電泳。 電泳 顯微 電泳儀 該方法簡(jiǎn)單、快速，膠體用量少，可以在膠粒所處的環(huán)境中直接觀察和測(cè)定電泳速度和電動(dòng)電勢(shì)。 裝置中用的是鉑黑電極，樣品放在作為觀察管的玻璃毛細(xì)管內(nèi)，電泳池是封閉的。 用顯微鏡直接觀察膠粒，這個(gè)方法只能觀察 200 nm以上的膠粒。 電泳 影響電泳的因素有： 電泳的應(yīng)用 : 濃縮天然橡膠的乳液，將橡膠鍍?cè)诮饘佟⒉计セ蚰静纳?，電泳涂漆、精煉陶土、石油原油的破乳及不同蛋白質(zhì)的分離等 (1) 膠粒的大小、形狀和所帶表面電荷的數(shù)目 (2) 介質(zhì)中電解質(zhì)的種類、離子強(qiáng)度和溶液的 pH (3) 電泳的溫度和外加電場(chǎng)強(qiáng)度等 外加電解質(zhì)會(huì)顯著影響電泳速率，使速率降低直至變?yōu)榱悖踔吝€會(huì)改變膠粒電泳的方向。 雙電層和動(dòng)電電勢(shì) 擴(kuò)散雙電層模型 膠粒雖小到肉眼看不見，但從微觀角度看它仍是一個(gè)很大的固體，同樣可以用討論電極表面電荷分布的方法來討論膠粒表面的電荷結(jié)構(gòu)。 Gouy和 Chapman提出的 擴(kuò)散雙電層模型 如下所示。 在膠粒與介質(zhì)的界面上也形成了雙電層的結(jié)構(gòu)。 設(shè)膠粒帶正電荷，相同數(shù)量的負(fù)電荷以擴(kuò)散雙電層的形式分布在膠粒周圍。 在 AB線以左的部分稱為緊密層，以右至本體溶液部分稱為擴(kuò)散層。 緊密層 雙電層和動(dòng)電電勢(shì) x + + + + + + + + + + + + A B 0?擴(kuò)散層 ? 為熱力學(xué)電勢(shì) 0? 是 AB線以右的擴(kuò)散層的電勢(shì)差 ?但無法解釋為何 電勢(shì)受外加電解質(zhì)影響 ? 雙電層和動(dòng)電電勢(shì) Stern雙電層 x + + + + + + + + + + + + A B 0??1?將 AB面稱為 Stern面 AB面以左為 Stern層 層中離子會(huì)水合 ,切動(dòng)面是個(gè)曲面 是曲面以右的電勢(shì)差 ? 雙電層和動(dòng)電電勢(shì) x + + + + + + + + + + + + A B 0??1? 從固體表面到緊密層電勢(shì)直線下降 ,用 ?1表示 ?0 是熱力學(xué)電勢(shì) ?1的值要比 ?0小 帶電的膠粒只有在移動(dòng)時(shí)才會(huì)顯示出切動(dòng)面，才會(huì)有 電勢(shì)，所以 電勢(shì)稱為動(dòng)電電勢(shì) ?? 電勢(shì)越大，膠粒越穩(wěn)定 ,不容易凝聚 ? 雙電層和動(dòng)電電勢(shì) 當(dāng)有外來電解質(zhì)加入時(shí)，與固體所帶電荷相反的離子（稱為異電性離子）會(huì)進(jìn)入溶劑化層，使整個(gè)雙電層變薄。 電勢(shì)會(huì)隨著溶劑化層中離子濃度的改變而改變 ? 的數(shù)值主要取決于與固體成平衡的離子濃度 0?? 若有足夠多的電解質(zhì)加入，當(dāng)雙電層的厚度變薄到等于切動(dòng)面以左部分的厚度時(shí)，這時(shí) 電勢(shì)就等于零，甚至還會(huì)改變符號(hào)。 雙電層和動(dòng)電電勢(shì) 影響電泳速率的因素太多，所以很難用統(tǒng)一的公式來計(jì)算。對(duì)于半徑為 r 的球形膠粒，在 r 遠(yuǎn)小于雙電層的厚度時(shí)，可以用 H252。ckel公式計(jì)算電泳速率，即 6Eu ????? 可見，電泳速率 u 受介質(zhì)的黏度和介電常數(shù)的影響，受電場(chǎng)強(qiáng)度的影響，也受動(dòng)電電勢(shì)的影響。 在外加電場(chǎng)作用下，帶電的 介質(zhì) 通過多孔膜或半徑為 1~10 nm的毛細(xì)管作 定向移動(dòng) ，這種現(xiàn)象稱為 電滲 電滲 電滲管示意圖 3為多孔膜，可以用濾紙、玻璃或棉花等構(gòu)成 在 U型管 1， 2中盛電解質(zhì)溶液，作為介質(zhì) 也可以用氧化鋁、碳酸鋇、 AgI等物質(zhì)構(gòu)成 當(dāng)在電極 5， 6上施以直流電壓時(shí)，從刻度毛細(xì)管4中彎月面的移動(dòng)可以觀察到管中介質(zhì)的移動(dòng) 電滲 如果多孔膜吸附陰離子，則介質(zhì)帶正電，通電時(shí)介質(zhì)向陰極移動(dòng)； 反之，多孔膜吸附陽離子，帶負(fù)電的介質(zhì)向陽極移動(dòng)。 外加電解質(zhì)對(duì)電滲速度影響顯著，隨著電解質(zhì)濃度的增加，電滲速度降低，甚至?xí)淖冸姖B的方向。 電滲方法有許多實(shí)際應(yīng)用，如溶膠凈化、海水淡化、泥炭和染料的干燥等。 在外力作用 (如加壓 )下，迫使液體流經(jīng)毛細(xì)管或通過由粉末壓成的多孔膜時(shí)，在毛細(xì)管的兩端或在多孔膜的兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種電勢(shì)差稱為流動(dòng)電勢(shì) 流動(dòng)電勢(shì) 毛細(xì)管壁與液體的界面也是雙電層結(jié)構(gòu) 處于擴(kuò)散層中的反號(hào)離子作定向移動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這就是流動(dòng)電勢(shì)。 在化工或石化工業(yè)中，若要 用泵輸送易燃的碳?xì)浠衔?，一定要防止這類液體在流動(dòng)過程中產(chǎn)生過高的流動(dòng)電勢(shì)。 當(dāng)介質(zhì)的流速很快時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生電火花。 流動(dòng)電勢(shì) 防止流動(dòng)電勢(shì)過高的方法是 將這類輸運(yùn)管道接地 或在運(yùn)送的有機(jī)液體中加入油溶性電解質(zhì)，增加介質(zhì)的電導(dǎo)，降低流動(dòng)電勢(shì)。 在重力場(chǎng)的作用下，帶電的分散相 粒子 ，在分散介質(zhì)中 迅速沉降 時(shí)，使底層與表面層的粒子濃度懸殊，從而產(chǎn)生電勢(shì)差，這就是 沉降電勢(shì) 。 貯油罐中的油內(nèi)常會(huì)有水滴，水滴的沉降會(huì)形成很高的電勢(shì)差，有時(shí)會(huì)引發(fā)事故。 沉降電勢(shì) 通常在油中 加入有機(jī)電解質(zhì) ，增加介質(zhì)的電導(dǎo)，降低沉降電勢(shì)。 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用 1. 溶膠的穩(wěn)定性 3. 影響溶膠穩(wěn)定性的其他因素 2. 電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響 溶膠的穩(wěn)定性 (1) Brown 運(yùn)動(dòng) 由于溶膠粒子小， Brown運(yùn)動(dòng)激烈，在重力場(chǎng)中不易沉降，使溶膠具有 動(dòng)力穩(wěn)定性 。 但是，如果 Brown運(yùn)動(dòng)太激烈，增加了粒子互碰的機(jī)會(huì)，一旦粒子合并變大，在重力場(chǎng)中就會(huì)沉降。 Brown運(yùn)動(dòng)不足以維持憎液溶膠的穩(wěn)定性 憎液溶膠的表面能很高，是熱力學(xué)上的不穩(wěn)定系統(tǒng)。但合格的溶膠在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)可以保持不聚沉，這主要有兩個(gè)因素： 溶膠的穩(wěn)定性 膠粒都是帶電的，同一種膠粒都帶相同的電荷。 (2) 電勢(shì) ? 膠粒移動(dòng)時(shí)，從滑移界面到本體溶液的電勢(shì)差稱為動(dòng)電電勢(shì)，或 電勢(shì)。 ? 膠粒帶相同的電荷，同性電荷相斥，使膠粒不易相互靠近，兩個(gè)膠粒要合并必須克服一個(gè)勢(shì)能壘 電勢(shì)越大，勢(shì)能壘也就越高，這也就是制備溶膠時(shí)必須加少量電解質(zhì)作為穩(wěn)定劑的原因 ? 電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響 1. DLVO 理論 兩個(gè)前蘇聯(lián)科學(xué)家和兩個(gè)荷蘭科學(xué)家分別從理論上闡明了溶膠的穩(wěn)定性及外加電解質(zhì)的影響，后來人們以他們名字的第一個(gè)字母稱為 DLVO 理論 在膠粒相距較遠(yuǎn)時(shí)，主要以 van der Waals引力為主 當(dāng)膠?？拷诫p電層重疊時(shí)，主要以排斥力為主，形成一個(gè)勢(shì)能壘 DLVO 理論對(duì)這些作用能進(jìn)行計(jì)算，從理論上說明了聚沉值與使溶膠聚沉的電解質(zhì)反號(hào)離子電價(jià)之間的關(guān)系。 電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響 2. 聚沉值與聚沉能力 聚沉值 使一定量的溶膠在一定時(shí)間內(nèi)完全聚沉 所需外加電解質(zhì)的最小濃度。 對(duì)同一溶膠，外加電解質(zhì)的離子價(jià)數(shù)越低，其聚沉值越大。 聚沉能力 定性地判斷電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響 與 聚沉值的次序剛好相反， 聚沉值越大的電解質(zhì)，聚沉能力越弱；反之，聚沉值越小的電解質(zhì)，其聚沉能力越強(qiáng)。 電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響 3. 與膠粒帶相反電荷離子的影響 與膠粒帶相反電荷離子的 價(jià)數(shù)越高 ，其聚沉值越小， 聚沉能力越強(qiáng) 。 SchulzeHardy 規(guī)則 聚沉值與異電性離子價(jià)數(shù)的六次方成反比 例如，對(duì)于給定的溶膠，異電性離子分別為 3 價(jià)，則聚沉值的比例為 100 ? ? 即 6 6 61 1 1 1 2 3? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?:: 電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響 ++ 4H C s R b N H K N a L i? ? ? ? ? 4. 感膠離子序 與膠粒帶相反電荷的離子就是價(jià)數(shù)相同，其 聚沉能力也有差異。 例如，對(duì)膠粒帶負(fù)電的溶膠，一價(jià)陽離子硝酸鹽的聚沉能力次序?yàn)? 對(duì)帶正電的膠粒，一價(jià)陰離子的鉀鹽的聚沉能力次序?yàn)? 這種次序稱為 感膠離子序（ lyotropic series)。 3F C l B r N O I? ? ? ? ? 離子水化半徑越小，聚沉能力越強(qiáng) 影響溶膠穩(wěn)定性的其他因素 1. 物理因素 濃度的影響 溫度的影響 外加作用力影響 濃度增加，粒子碰撞機(jī)會(huì)增多，使膠粒易于凝聚 溫度升高，粒子碰撞機(jī)會(huì)增多，碰撞強(qiáng)度增加 將溶膠放入高速離心機(jī)，由于膠粒與介質(zhì)的密度不同，離心力不同而分離。 影響溶膠穩(wěn)定性的其他因素 2. 高分子化合物的影響 （ 1） 敏化作用 將少量大分子溶液加入憎液溶膠，就可以促使溶膠聚沉的現(xiàn)象稱為 敏化作用 。 憎液溶膠的膠粒黏附在大分子上，大分子起一個(gè)橋梁作用，把膠粒聯(lián)系在一起，使之更容易聚沉。 例如，對(duì) SiO2進(jìn)行重量分析時(shí)，在 SiO2的溶膠中加入少量明膠，使 SiO2 的膠粒黏附在明膠上而聚沉，便于過濾，減少損失，使分析更準(zhǔn)確。 影響溶膠穩(wěn)定性的其他因素 2. 高分子化合物的影響 （ 2） 保護(hù)作用 將較多量的大分子溶液加入憎液溶膠，可以保護(hù)溶膠不被聚沉，這種現(xiàn)象稱為大分子溶液對(duì)溶膠的 保護(hù)作用 ； 大分子吸附在憎液溶膠膠粒的周圍，使膠粒不能直接接觸，可以保護(hù)溶膠不被聚沉。 敏化作用 影響溶膠穩(wěn)定性的其他因素 2. 高分子化合物的影響 金值（ gold number） 齊格蒙弟提出的金值含義： 用“金值”作為大分子化合物保護(hù)金溶膠能力的一種量度， 金值越小，保護(hù)劑的能力越強(qiáng)。 為了保護(hù) 10 cm3 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ，在加入 1 cm3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 NaCl后，在 18 h內(nèi)不聚沉，所需高分子的最少質(zhì)量稱為 金值 ，一般用 mg表示。 金值越小的高分子物質(zhì)，說明