ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Интерференционные схемы. Диффузометр В. Н. Цветкова из "Структура макромолекул в растворах" Это выдвигает необходимость разработки и использования более чувствительных оптических методов, позволяющих регистрировать ничтожные изменения концентрации растворов. В связи с этим за последние 10—15 лет щирокое распространение получил ряд схем, основанных на применении интерферометров Жамена, Гуи и Рэлея. Использование этих приборов позволяет несколько повысить чувствительность диффузионных и седиментациоиных установок по сравнению с рефракто метриче-скими методами. Кроме того, интерферометр Рэлея удобен тем, что позволяет одновременно получать распределения п[х) и а при измерениях седиментационного равновесия в ультрацентрифуге это существенно (см. следующую главу). [c.370] Большую чувствительность, нежели указанные выше интер-ферометрические схемы, имеет диффузометр Цветкова [6, 7, 26], использующий схему поляризационного интерферометра Лебедева [27] и делающий возможной работу при разбавлениях, соответствующих долям полосы. Поскольку в следующих параграфах будут приведены экспериментальные данные, полученные на таком приборе, мы дадим его более подробное описание. [c.372] На рис. 5.12, а и б изображены фотографии, а на рис. 5.13— схема [6] поляризационного диффузометра, построенного в Физическом институте Ленинградского университета и в Институте высокомолекулярных соединений АН СССР [7, 8]. Источником света в диффузометре Цветкова (рис. 5.13) служит лампочка накаливания 5 с горизонтальной нитью. [c.372] сопряженную с задней поверхностью кюветы. Оптическая ось и ребро клина компенсатора К параллельны осям щпатов Р1 и Рг. [c.373] При достаточно больших Ап = п — щ можно, убрав кварцевый клин К, получить на экране О систему интерференционных полос, параллельных АВ и симметричных относительно нее. Расстояние каждой полосы от оси симметрии дает %, а номер полосы (отсчитываемый от больших к меньшим х) — разность хода, выраженную в единицах X. [c.373] Здесь Ф — интеграл вероятности, а о — стандартное отклонение распределения определяемое формулой (5.6). [c.374] Таким образом, определение 8, а значит и а и О, сводится к вычислению разности двух значений нротабулированного интеграла Ф. [c.375] Фотографии соответствующих экспериментальных интерференционных полос, полученных в поляризационном диффузометре в различные моменты времени, приведены на рис. 5.15а. Они могут быть использованы для вычисления стандартных отклонений о (а следовательно, и О) в соответствующие моменты времени. Наиболее удобно вычис лить эти величины следующими методами. [c.375] Концентрация 0,03 г/100 см числа справа указывают время с момента начала опыта (в часах). [c.375] Используя выражение (5.28) и кривые рис. 5.15, можно найти однозначную зависимость между AQ/Q и Эта зависимость приведена в табл. 5.1. [c.376] Начальная максимальная ордината бт по-прежнему определяется равенством (5.29). [c.377] Таким образом, в указанном приближении контур интерференционной полосы представляет собой гауссову кривую (5.35), стандартное отклонение которой однако, согласно (5.37), несколько больше стандартного отклонения о [см. (5.6)] распределения йс йх в растворе. [c.377] Поляризационный диффузометр позволяет надежно измерять коэффициенты диффузии при концентрациях растворов, соответствующих долям интерференционной полосы. При хорошем термостатировании и использовании кювет длиной в несколько сантиметров концентрация раствора может быть снижена до нескольких тысячных процента, т. е. по крайней мере на полтора порядка может быть меньше нижней границы, доступной рефрактометрическим методам. [c.378] Простота настройки оптической системы (отсутствие дифракции), быстрота обработки данных и высокая чувствительность делают поляризационный диффузиометр одним из наиболее удобных и совершенных современных приборов для исследования диффузии в растворах, во всяком случае для широкого класса синтетических полимеров, к которым абсорбционный метод (см. далее) неприменим. [c.378] Поляризационно-интерферометрический метод в равной мере применим к анализу как неподвижных (диффузия), так и подвижных (седиментация, электрофорез) границ. Возможности и некоторые результаты использования его в ультрацентрн-фуге будут рассмотрены в гл. VI. [c.378] При решении подобных специальных задач метод поглощения света оказывается весьма полезным, а в некоторых случаях практически единственно возможным. К сожалению, метод приложим лишь к растворителям со слабым поглощением и тем полимерам, у которых есть хромоформные группы, достаточно сильно поглощающие в видимой или ультрафиолетовой частях спектра. К числу последних принадлежат важнейшие биополимеры, белки и нуклеиновые кислоты, имеющие интенсивную полосу поглощения в ультрафиолетовой области, концентрации которых надежным образом удается измерять этим методом до 0,001%. [c.379] Метод поглощения света при работе с биополимерами имеет еще одно преимущество по сравнению с рефрактометрическим и интерференционными методами. Последние чувствуют все компоненты системы, участвующие в образовании суммарного градиента показателя преломления, и для выделения части кривой градиента, обусловленной только полимером, приходится тем или иным методом рассчитывать базисную линию , обусловленную растворителем. В водных буферных растворах или в тех случаях, когда градиент плотности создается низкомолекулярной солью (обычно СзС1), градиенты показателя преломления, обусловленные растворителем, очень велики, особенно у мениска и дна кюветы. Метод же поглощения света при настройке на нужную длину волны позволяет регистрировать только концентрацию полимера, что дает возможность резко сократить время обработки экспериментальных данных. [c.379] В настоящее время разработаны автоматические следящие схемы с самописцами, позволяющие непосредственно в ходе опыта получать кривые п = п х), изображенные на рис. 5.17,6. Библиография и более подробное изложение метода приведены в монографии Шахмана [25]. [c.380] Используя коэффициент диффузии для характеристики величины и конформации отдельных макромолекул, следует учесть влияние межмолекулярных взаимодействий на величину О, экспериментально определяемую обычно в растворах конечной концентрации. Поэтому характер концентрационной зависимости коэффициента диффузии и возможность надежной экстраполяции на бесконечное разведение играют решающую роль в интерпретации получаемых результатов. [c.380] Поскольку все члены в скобках выражения (5.38) положи тельны, термодинамическое взаимодействие в растворах (осмотические или объемные эффекты) должно приводить к возрастанию О с концентрацией в тем большей степени, чем выше молекулярный вес М растворенного полимера и чем больше второй вириальный коэффициент Аг в системе полимер — растворитель. [c.381] Вернуться к основной статье