离心机沉降系数测定是分析离心机的主要应用之一,以下是关于该测定的详细介绍:
一、测定原理
沉降系数的测定原理是在恒定的离心力场下测定样品颗粒的沉降速度。由于样品颗粒很小,无法直接观察到它们的沉降运动,因此将离心时样品颗粒的界面移动速度视为样品颗粒的平均沉降速度。
二、测定步骤
1.样品准备:通常需要几十毫克甚至几十微克的样品,将其配制成1~2毫升的溶液。
2.装入分析池:将配制好的样品溶液装入分析池,同时确保分析池与平衡池的重量平衡,使平衡池比分析池轻0.5g以内。
3.离心操作:将分析池和分析转头装入离心机,关闭转动腔并抽真空。开启Schlieren光路光源,选择适当的工作速度进行离心。在达到工作速度后,进行恒速离心,并观察离心图形。
4.照相记录:在观察到样品峰的尖端后,可以每隔一段时间(如6分钟)照相一次,共照若干张(如6张)以记录沉降过程。
5.沉降图象测量:使用比长仪、读数显微镜或投影仪等测量工具,对沉降图象进行测量。需要测量的参数包括内参考孔、液面、界面峰尖和外参考孔的位置等。
三、沉降系数的计算
1.检查液面变动:首先检查每一张图和最后一张图的液面变动值(如x2-x1值),确保其在允许的误差范围内。
2.计算界面峰移动距离:根据测量的数据,计算界面峰在离心过程中的移动距离。
3.求算沉降系数:通过一系列复杂的计算,包括求算光路对分析池的放大倍数、界面峰离开内参考孔的实际距离、界面峰离开旋转中心的实际距离等,最终求得沉降系数S的值。
四、离心图象的分析
1.对称峰形:如果离心图象显示一个对称的峰形,通常可以认为样品是离心均一的。但需要注意的是,真正的均一性还需要通过其他方法(如电泳、层析等)进一步检测。
2.峰形扩展:峰形通常会随时间而扩展,这是由于样品扩散的结果。但如果峰形扩展很快,则该样品可能是多分散性的。
3.多个峰:如果离心图象中表现几个峰,说明样品中有几个组分,每一个峰代表相应组分的沉降界面,因此可以测定每一个组分的沉降系数值。
4.不对称峰:不对称的峰形可能是由于几个沉降系数接近的组分峰形重叠、样品是多分散性的或某些相互作用强的高分子的沉降速度对浓度依赖很大等原因造成的。对于这类样品,通常需要测定于很稀的浓度才能获得正确的沉降系数。
五、样品的纯度和浓度测定
分析离心机还可以用于测定样品的纯度和浓度。通常样品的离心图形表现一个对称峰形时,可认为该样品是离心均一的。但在进行纯度测定时,还需要注意样品的测定浓度应大于测定方法的灵敏度一百倍以上才有意义。如果样品是多组分的,可以根据每个峰的面积与所有峰的总面积的比值来得到每个组分的相对浓度值。
综上所述,离心机沉降系数测定是一项复杂而精细的实验技术,需要严格按照操作步骤进行并准确记录和分析数据以获得可靠的结果。