Fényszórás (sztatikus és dinamikus) Ülepítés gravitációs erőtérben

Az előadások a következő témára: "Fényszórás (sztatikus és dinamikus) Ülepítés gravitációs erőtérben"— Előadás másolata:

1 Fényszórás (sztatikus és dinamikus) Ülepítés gravitációs erőtérben
Módszerek Fényszórás (sztatikus és dinamikus) Ülepítés gravitációs erőtérben Centrifugálás (tájékoztatásul) Diffúzió mérése (tájékoztatásul) Ozmózisnyomás mérése

2 Ülepítés (frakcionálás)
Kiváltó ok: sűrűség különbség (Δρ) gravitációs erőtérben gyorsító erő (Fgy) lassító erő (Fl) (lamináris áramlás) súlyerő-felhajtó erő súrlódási tényező * sebsség Stacionárius sebesség alakul ki, azaz gyorsulás nincs, mert a két erő egyenlővé válik: Stokes Gömb r: gömbekvivalens sugár Kisebb részecskék (r<100nm): diffúzió (konc. grad) Egyensúlyi eloszlás

3 Részecske sugár [m] (ρ=2 g/cm3) (Stokes) vül (H2O, T=20º C) 10-9 (1 nm) 8 nm/h 10-8 0,8 μm /h 10-7 80 μm /h 10-6 8 mm/h 10-5 (10 μm) 0,8 m/h

4 Wiegner-féle ülepítő cső diszperziós közeg szuszpenzió
Méreteloszlás Tájékoztatásul Wiegner-féle ülepítő cső diszperziós közeg szuszpenzió Δρ sűrűség különbség Szedimentációs mérleg m t erőmérő aggregáció

5 Frakcionálás Tájékoztatásul Andreasen készülék (pipettás módszer)
1. Mintavétel: homogenizálás után időközönként mérik a h mélységben még ki nem ülepedett mennyiséget (mindig azonos térfogatú mintában). 2. Számítják a mintavétel időpontjához rendelhető azon legkisebb részecskéknek a méretét (Stokes-egyenlet), amelyek már biztosan kiülepedtek a pipetta alja fölötti folyadékoszlopból (mintavételt követő magasság korrekció). 3. Meghatározzák egy adott r és annál nagyobb méretű részecskék relatív mennyiségét tükröző integrális méreteloszlás görbét. h Frakcionálás Schőne-féle készülék: folyadék ellenáramban ülepítenek (Állandó térfogati sebesség, különböző belső átmérőjű ülepítő hengerek sorozata)

6 r (gömbekvivalens sugár)
Tájékoztatásul Ultracentrifuga „g” helyett „ω2x” (centrifugális gyorsulás) Néhány százezer g!!! x: távolság a forgástengelytől dx/dt = f(x,..) ω r (gömbekvivalens sugár) x: elvileg 1 db részecske; helyette: a konc. grad. maximuma Optikai leképzés: (dc/dx)max-t x(t) “Tridiszperz” rendszer x

7 A moltömeg (M) is meghatározható! Szedimentációs állandó
Tájékoztatásul (alakfüggetlen!) Szedimentációs állandó (Svedberg) D és S meghatározása, c 0 M: „Z-átlag” Egyensúlyi centrifugálás: Idiff+Iül=0 D nélkül M

8 Diffúzió Fick I. (diffúziós anyagáram) Fick II. D meghatározása
Tájékoztatásul Diffúzió Fick I. (diffúziós anyagáram) Fick II. Einstein-Stokes egyenlet r: gömbekvivalens sugár D meghatározása 1. Határfelület elmosódásának módszere (Fick II.) 2. Diafragma módszer (Fick I.)

9 D (Schlieren) D meghatározása
Tájékoztatásul D meghatározása 1. Határfelület elmosódásának módszere (Fick II.) Mérjük: C(x,t) dc/dx (t) (Schlieren) +x t=0 c=0 x=0 c0 -x D 0 C0

10 2. Diafragma módszer (Fick I.)
Tájékoztatásul D meghatározása 2. Diafragma módszer (Fick I.) Koncentráció gradiens a diafragmára jut c1 d Mértjük c-t, majd számítjuk I-t. A & d független mérésből ismert c2 A D Diafragma módszer hátránya: Levegő buborék Adszorpció/tapadás Kalibráció (A/d nem ugyanaz) Relatív módszer és pontatlanabb

11 (pl. globuláris fehérjékre)
Tájékoztatásul D=f(c, alak, szolvat., töltés) c1-c2 esetén : Dc Dc= D0(1+konst.*c) (GRALÉN) r : hidrodinamikai sugár A molekulatömeg (M) is számítható (pl. globuláris fehérjékre) Független M mérés: D0’ számítása D0’/D0: gömb alaktól való eltérés mértéke Tömeg szerinti átlag!

12 D (m2/s)*10-11 M (g/mol) NaCl 139 58,5 Szacharóz 36 342 Tojásalbumin
Tájékoztatásul D (m2/s)*10-11 M (g/mol) NaCl 139 58,5 Szacharóz 36 342 Tojásalbumin 7,8 44000 Miozin 0,8 840000

13 Ozmózis Kolligatív tulajdonság!!! Feltételek:
Különböző koncentrációjú oldat v. diszperzió Féligáteresztő hártya Az oldószer (diszperziós közeg) kémia potenciáljának kiegyenlítődése. Felhasználás: relatív molekulatömeg meghatározás (makromolekulák) ; érzékeny módszer! Jóval érzékenyebb, mint a fagyáspont csökkenés, forráspont emelkedés,vagy gőznyomás csökkenés.

14 Viriál egyenlet: Nem ideális ρ: tömegkoncentráció (g/l)

15 (mert az egyensúly csak lassan áll be)
Redukált ozmózis nyomás: jó rossz M: számátlag szolvatált Θ oldószer B=0 Mérés: meniszkusz mozgási sebesség (v) vs. ellennyomás (p) (mert az egyensúly csak lassan áll be) Problémák: „szabad” és „kötött” oldószer membránpotenciál (ionok jelenléte)