ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электрокинетические явления из "Коллоидная химия Издание 3" Когда коллоидные частицы любого описанного выше типа находятся в постоянном электрическом поле, в них, как и в растворах простых электролитов, происходит движение зарядов к противоположно заряженным электродам коллоидная частица движется в одну сторону, компенсирующие ионы — в другую. Если бы все компенсирующие ионы были свободны в своем движении, то общая картина была бы аналогичной простому переносу ионов. Однако коллоидная частица движется не только с адсорбированными на ней ионами (число которых, в отличие от низкомолекулярных ионов, часто непостоянно), но и с той частью компенсирующих ионов, которые непосредственно к ней прилегают, что приближенно соответствует гельмгольцевской части двойного электрического слоя (см. рис. 43). Таким образом, граница противоположно направленного смещения ионных слоев коллоидных частиц в электрическом поле не совпадает с границей поверхности частиц, а несколько смещена от нее в сторону раствора (приближенно по пунктирной линии на рис. 43, обозначающей границу адсорбционного слоя, или даже несколько правее). [c.95] Это обстоятельство приводит к важным следствиям. [c.95] Скорость передвижения коллоидных частиц в электрическом поле пропорциональна ее потенциалу (см. ниже уравнение У.1). Если бы коллоидная частица передвигалась без части компенсирующих ионов, то ее измеряемый потенциал соответствовал бы полной разности потенциалов между поверхностью частицы и глубиной раствора, т. е. обычно определяемому в электрохимии полному, или термодинамическому потенциалу ф (см. рис. 43). Однако в самом деле часть компенсирующих ионов увлекается вместе с коллоидной частицей, поэтому определяемый по передвижению в электрическом поле так называемый электрокинетический потенциал частицы (см. рис. 43) составляет лишь часть потенциала ф. [c.95] Экспериментально определяется перенос в электрическом поле коллоидных частиц (электрофорез) или среды (электроосмос). Можно осуществить и обратные измерения разности потенциалов, возникающей при механическом движении коллоидных частиц потенциал оседания) или среды потенциал течения), но эти методы применяются реже. [c.95] Для измерения электрофореза наблюдают перемещение границы между золем и наслоенной на него жидкостью в электрическом поле. Совершенная техника электрофореза сложных смесей белков и других веществ была разработана А. Тизелиусом. [c.95] Наибольшая степень разделения достигается с помощью иммуноэлектрофореза путем электрофореза смеси белков в агаровом геле. Серию белков с разной электрофоретической подвижностью после разделения проявляют путем диффузии в гель антисыворотки. Этим способом в нормальной сыворотке крови было обнаружено до 20 различных белков. [c.97] ЗАРЯД ПОВЕРХНОСТИ ЧАСТИЦ. [c.99] Для изучения структуры двойного слоя весьма важное значение имеет определение полного заряда на поверхности частиц т] , соответствующего падению термодинамического потенциала р на рис. 42. Однако ввиду ряда трудностей, измерения т]о оказались возможными лишь для некоторых систем. [c.99] Фрейндлих и Эттищ сопоставили изменения термодинамического потенциала ф и электрокинетического потенциала для одной и той же поверхности стекла в растворах различных электролитов. Измерения ф производились со стеклянным электродом, измерения — по методу потенциала течения. Полученные ими результаты приведены в табл. 9. [c.99] Из табл. 9 ясно видно различие ф-и -потенциалов по величине и по влиянию на них изменений природы и концентрации электролитов. Однако эти измерения все же не дают прямого определения величины заряда поверхности т]. [c.99] Одной из хорошо изученных в этом отношении систем является макроповерхность ртути в растворах солей, так как потенциал поверхности ф, который можно изменять при помощи приложенной внешней разности потенциалов, тесно связан с легко измеримым изменением поверхностного натяжения ртути а и величиной заряда поверхности т]. [c.100] В этом случае адсорбция обоих ионов могла измеряться прямыми электрометрическими методами при помощи соответствующих электродов. [c.100] Правда, в белке имеются различные кислые и основные группы, но формула (У.8) остается приближенно правильной, если отнести значения и к наиболее сильным группам. Для полного определения молярного содержания различных ионогенных групп в белке и их констант диссоциации измеряют ход поглощения ионов Н и ОН в широком интервале pH (примерно pH = 2—12), прибавляя к белковому раствору различные количества кислоты или щелочи и измеряя равновесное значение pH водородным или стеклянным электродом, что позволяет построить кривую электрометрического титрования белков. Значение pH, при котором избирательное поглощение Нили ОН ионов по кривой титрования равно нулю, т. е. оба иона поглощаются в равной мере, и составляет изоионную точку белка. [c.102] При помощи кривых титрования белков определяют также максимальную емкость поглощения кислот и оснований, т. е. максимальное число зарядов на белковой молекуле. Например, для сывороточного альбумина человека при pH 2 эта величина составляет По = 100 элементарных зарядов на молекулу белка. [c.102] Нулевые точки заряда и изоточки для некоторых коллоидных систем приведены в табл. 10. [c.102] Для белков между зарядом молекул и электрофоретической Подвижностью существует прямая пропорциональная зависимость в широком интервале pH. Если при некотором значении pH число всех положительных зарядов на белковой молекуле равно общему числу отрицательных зарядов, то при этом pH молекула не передвигается в электрическом поле. Значение pH, при котором электрофоретическая подвижность белка равна нулю, называется изоэлектрической точкой. [c.102] Для чистого водного раствора белка, в котором заряд молекул определяется только ионами и ОН , изоэлектрическая и изо-ионная точки белка, естественно, совпадают то же самое имеет место в растворах электролитов, если белок адсорбирует одинаковые количества катионов и анионов солей. [c.103] Однако обычно один из ионов соли связывается белком сильнее, чем другой. В этом случае происходит смещение изоточек белка, причем изоионная и изоэлектрическая точки смещаются в противоположные стороны (А. Г. Пасынский). Поясним это обстоятельство на примере преимущественной адсорбции анионов (например, ионов I ) белками.Эта избыточная адсорбция анионов всегда сопровождается вытеснением части связанных ионов ОН в раствор. Предположим, что на каждой белковой молекуле поглощено в чистом водном растворе т ионов Н и т ионов ОН в растворе соли т ионов Н , (т — п) ионов ОН и ионов I при этом обычно п, вследствие чего т — п 8 т. [c.103] Для того чтобы белковая молекула оставалась неподвижной в электрическом поле (условие изоэлектрической точки), необхо-. димо сообщить ей дополнительно (5 — п) положительных зарядов, что достигается в более кислых растворах, из которых поглощение ионов Н выше. Таким образом, изоэлектрическая точка белка при избыточной адсорбции аниона соли смещается в кислую сторону. [c.103] Напротив, если сравнивать только поглощенные количества ионов Н и ОН , то при адсорбции анионов соли на белковой молекуле создается избыток ионов Н , так как т т — п, и для того чтобы уравнять поглощенные количества ионов Н и ОН (условие изоионной точки), необходимо сообщить белковой молекуле дополнительно п ионов ОН , что достигается в более щелочных растворах. [c.103] Вернуться к основной статье