毛细管电泳03PPT学习教案.pptx

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1、会计学 1毛细管电泳(din yn)03第一页，共46页。Contentn n Electrophoresis mobility 电泳淌度n n Electroosmosis mobility 电渗淌度n n Separation efficiency 分离效率(xio l)n n Joule heating 焦耳热第1页/共46页第二页，共46页。Electrophoresis mobility of ions离子(lz)的电泳淌度荷电粒子传输电荷的能力离子的导电能力极限(jxin)电导离子极限(jxin)电导和离子淌度的关系第2页/共46页第三页，共46页。荷电粒子(lz)在电场中受力荷电

2、粒子在溶液中匀速运动(yns yndng)受到溶液阻力动力和阻力相等，因此(ync)有如下关系第3页/共46页第四页，共46页。电场静电力 介质阻力运动方向第4页/共46页第五页，共46页。不同荷电粒子在溶液介质(jizh)中的运动阻力不同，例如对于球形荷电粒子电阻力系数为第5页/共46页第六页，共46页。第6页/共46页第七页，共46页。电泳(din yn)淌度的定义球形荷电粒子的电泳(din yn)淌度可表示为第7页/共46页第八页，共46页。SignalTimeK Na Li/cm2/s VLi 4.01 10-4Na 5.19 10-4K 7.61 10-4第8页/共46页第九页，共4

3、6页。离子(lz)的淌度和电导的关系电阻率与电导率第9页/共46页第十页，共46页。Electroosmosis/电渗n n Electrokinetic Phenomena Electrokinetic Phenomena 电动现象 电动现象n n Free and immobilized charge Free and immobilized charge 自由和固定电荷 自由和固定电荷n n Double electric layer Double electric layer 双电层 双电层n n Electro-osmosis mobility Electro-osmosis mob

4、ility 电渗淌度 电渗淌度n n Direction of electro-osmosis flow(EOF/Direction of electro-osmosis flow(EOF/电渗 电渗流 流)n n Profile of the flow speed Profile of the flow speed 流型 流型n n Influencing factors Influencing factors 影响 影响(yngxing)(yngxing)因素 因素第10页/共46页第十一页，共46页。Double layer and zeta potential第11页/共46页第十二页

5、，共46页。毛细管中电和动的转换(zhunhun)玻璃(b l)石英聚合物，Teflon压力(yl)与流动速度的关系压力差与电位差的关系Smoluchowski方程第12页/共46页第十三页，共46页。Electroosmosis mobility电渗淌度双电层厚度表面电荷密度(md)zeta电势粘度介电常数第13页/共46页第十四页，共46页。Thickness of double layer第14页/共46页第十五页，共46页。Flow velocity distribution第15页/共46页第十六页，共46页。d/2 5 10 20 50 1000.1 0.39 0.64 0.81

6、0.92 0.98流路孔径d和 比值(bzh)与电渗流水平注：对应(duyng)d/比值趋于无穷时的值电渗速度与管壁(un b)距离的关系第16页/共46页第十七页，共46页。毛细管压力(yl)流型 毛细管电渗流型第17页/共46页第十八页，共46页。电泳(din yn)淌度的测定方法 电中性标志物法 电流法 流动电势法第18页/共46页第十九页，共46页。电中性标志物 在给定检测器上需要有响应；214或200nm UV检测时经常使用DMF二甲基甲酰胺，DMSO二甲亚砜例：石英(shyng)毛细管长度100cm，进口到检测器之间的距离为90cm，给定支持电解质条件下施加电压+20kV时UV25

7、6nm测得DMSO的迁移时间为300sec，试计算电渗淌度。第19页/共46页第二十页，共46页。电流法 用电导率有差别的两个(lin)缓冲溶液互相替代的方法，通过电流的过渡曲线测定。i1i2t1t2Buffer 1Buffer 2第20页/共46页第二十一页，共46页。3.流动(lidng)电势法P 压力(yl)差，V电势差，k 电导率Smolucowski方程(fngchng)第21页/共46页第二十二页，共46页。Control of EOFMethod Result NoteE Proportional to EOF Low E results in low NToo high E r

8、esults in High TpH Low pH,low EOF;high pH high EOFOften used.May result in change in charge state Buffer concentrationZeta potential will decrease by increasing the concentration,results in low EOFJoule heating Temperature Viscosity change by T,23%per K T should be under controlOrganic additive Chan

9、ge Zeta potential and viscosity Change may be unpridicablesurfactant Change the property of the wall May also bring change in selectivityNeutral hydrophilic polymerChange the nature of the wall Cover the surface charge;increase viscosity,thus decrease EOFChemical coating Bonded to the wall Stability

10、 of the coating第23页/共46页第二十四页，共46页。第24页/共46页第二十五页，共46页。为解离度。两个弱酸根离子的淌度相同。通过调节pH条件使其有效淌度产生(chnshng)区别从而达到进行电泳分离的目的利用淌度随pH的变化进行(jnxng)分离条件的优化第25页/共46页第二十六页，共46页。表面(biomin)活性剂对电渗流的影响第26页/共46页第二十七页，共46页。Absolute mobility 绝对淌度无限稀释时单位电场强度下的平均迁移速度。Effective mobility 有效淌度和解离程度有关，弱酸在低pH时不荷电；成为分离优化的重要条件之一。App

11、arent mobility 表观淌度考虑到EOF的存在，观测到的运动(yndng)是相对的。问题(wnt)：石英毛细管中施加正高压时，阴离子可否出峰？条件是什么？第27页/共46页第二十八页，共46页。第28页/共46页第二十九页，共46页。开口柱（无填料）色谱非保留组分的理论塔板公式，由扩散(kusn)项和流动（压力）传质阻力项组成：因为毛细管电泳中的电渗流为平流(pn li)，因此流动相传质阻力为0，即第二项为零，因此如上公式变为：毛细管电泳(din yn)的分离效率第29页/共46页第三十页，共46页。第30页/共46页第三十一页，共46页。塔板理论(lln)淌度的定义(dngy)式第

12、31页/共46页第三十二页，共46页。Einstein 公式(gngsh)塔板高度(god)的统计描述第32页/共46页第三十三页，共46页。理论(lln)推导实际(shj)测算第33页/共46页第三十四页，共46页。第34页/共46页第三十五页，共46页。例马心肌红蛋白（13.9 kD）扩散系数 10-6 cm2/s 电泳(din yn)淌度 6.510-5 cm2/s V电压 30 kV第35页/共46页第三十六页，共46页。例：使电泳淌度只有(zhyu)1差别的两个组分达到分离度1.5（完全分离）需要的分离塔板数360000。第36页/共46页第三十七页，共46页。分离(fnl)区带变宽

13、的因素根据偶然误差传递规则，为各种因素导致的方差之和用于估算(sun)进样和检测器导致的峰变宽第37页/共46页第三十八页，共46页。第38页/共46页第三十九页，共46页。第39页/共46页第四十页，共46页。第40页/共46页第四十一页，共46页。Joule heating/Joule heating/焦耳焦耳(jio r)(jio r)热热n n Temperature distribution Temperature distributionn n Consequences of Joule heating Consequences of Joule heating第41页/共46页第

14、四十二页，共46页。石英(shyng)毛细管柱i.d.25 m75 m100 mo.d.360 mT第42页/共46页第四十三页，共46页。毛细管内径i.d/m 温度T/K 温差T/K25 299.0 0.5350 301.2 1.3975 304.2 3.14100 307.7 5.58125 311.6 8.72毛细管内径(ni jn)和温差的关系第43页/共46页第四十四页，共46页。第44页/共46页第四十五页，共46页。测 测 验 验 有一毛细管柱，总长50 cm，紫外光度检测器在距样品进口端的40 cm处。在+15000V高电压下用电流(dinli)法测得替换时间为100sec.问题：（1）此毛细管在给定条件下有无固定电荷？电荷的性质？计算其电渗淌度。（2）有一未知有光度吸收的组分的迁移时间为150sec,则该组分带何种电荷？计算该组分的有效淌度。（单位统一用cm sec-1V-1）第45页/共46页第四十六页，共46页。