電泳分離法左瑾瑜

1、9.2電解分離法9.2.1基本原理電解是一種借外電源的作用使化學(xué)反應(yīng)向著非自發(fā)方向進(jìn)行的過程。計(jì)算電解時(shí)所需電壓，首先需要知道兩電極所發(fā)生的反應(yīng)，來計(jì)算每一個(gè)電極的電極電勢(shì)，從而計(jì)算出電解時(shí)所需施加的電壓。例如：用鉑電極在0.5mol/L的H2SO4中電解0.100mol/L的CuSO4時(shí)，陰極反應(yīng)為CueCu22陽極反應(yīng)為eHOOH222122根據(jù)25時(shí)的能斯特方程可以計(jì)算出陰極的電勢(shì)為V307. 0100. 0lg0296. 0337. 0lg0592. 0還原態(tài)氧化態(tài)陰nEE而對(duì)于放出氧的陽極，則有VOHHOE219. 1121. 0lg0296. 0229. 1lg20592. 022

2、9. 122/ 122212）（陽V912. 0307. 0-219. 1電解E所以，該電解池所需理論分解電壓為實(shí)際過程中，外加電壓一定要大于理論分解電壓，電解才能進(jìn)行。兩方面原因：1、電解池內(nèi)的電解質(zhì)溶液及導(dǎo)線的電阻所引起的電壓降；2、電極的極化作用。 irEEirEEV_)(根據(jù)極化產(chǎn)生的原因不同，可將極化分為濃差極化和電化學(xué)極化。濃差極化：由于電解過程中電極表面附近溶液的濃度和主體溶液的濃度產(chǎn)生差別引起的。減小濃差極化的方法：增大電極面積、減小電流密度、提高溶液溫度、強(qiáng)化機(jī)械攪拌。電化學(xué)極化：由于電極反應(yīng)遲緩所引起的。電解過程中，外加電壓（V）電極電勢(shì)及電解池內(nèi)阻之間的關(guān)系為在陰極上還原

3、的不一定是陽離子，陰離子同樣也可以在陰極還原。在陰極上，析出電位越正者越易還原；在陽極上，析出電位越負(fù)者越容易氧化9.2.2電解分離法的分類和應(yīng)用1、控制電位電解分離法2、控制電流電解分離法3、汞陰極電解分離法4、內(nèi)電解分離法9.3 電泳分離法9.3.1分離原理電泳是在電場(chǎng)作用下，電解質(zhì)溶液中的帶電粒子向兩級(jí)作定向移動(dòng)的一種電遷移現(xiàn)象。分離依據(jù)：帶電粒子在遷移率上的差別。在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的電場(chǎng)強(qiáng)度下帶電荷Q的粒子的遷移率可寫成rQE6是帶電粒子的運(yùn)動(dòng)速度是介質(zhì)的粘度在一定實(shí)驗(yàn)條件下，各種帶電粒子的值是一個(gè)定值。VLsLLVtsEV/根據(jù)離子遷移率的定義，也可以寫成其中V是外加電壓；L是兩電極間的

4、距離；t是電泳時(shí)間；s是帶電質(zhì)點(diǎn)在此時(shí)間內(nèi)遷移的距離。假設(shè)A和B兩種帶電粒子的遷移率分別為A和B，在電場(chǎng)作用下，經(jīng)過時(shí)間t后，它們的遷移距離為兩種粒子遷移距離差為L(zhǎng)VtsAALVtsBBL)(VtLVtsssBABA根據(jù)上述公式可知，影響帶電粒子分離程度的因素是：1、帶電粒子的遷移率帶電粒子的遷移率正比于它所帶的電荷。因此，陽離子與陰離子最容易分離，因?yàn)樗鼈兊倪w移方向相反。遷移率與離子半徑成反比，溶液中共存的兩種離子，其所帶電荷及半徑相差越大，越容易用電泳法分離；2、電解質(zhì)溶液的組成電泳是在一定電解質(zhì)溶液中進(jìn)行的，組成不同，溶液粘度不同，導(dǎo)致離子遷移率不同。3、外加電壓梯度電壓梯度是指每厘米的

5、平均電壓降，當(dāng)L一定時(shí)，加在兩電極間的電壓越高，分離所需時(shí)間越短，分離越完全。4、電泳時(shí)間電泳時(shí)間愈長(zhǎng)，離子遷移距離愈大，一般情況下對(duì)分離是有利的。但是，隨著離子遷移距離的增加，電泳帶的寬度也會(huì)增加，對(duì)分離是不利的。分離性質(zhì)相似的元素，單靠增加電泳時(shí)間收效不大。按分離原理分類等點(diǎn)聚焦電泳、雙向電泳、蛋白質(zhì)印記電泳、毛細(xì)管電泳按有無固體支撐體（載體）分類自由電泳：無固體支撐體的溶液自由進(jìn)行的電泳。包括等速電泳和等點(diǎn)聚焦電泳。區(qū)帶電泳：以各種固體材料作支持體的電泳，將樣品加在固體支持器上，在外加電場(chǎng)作用下不同組分以不同的遷移率或遷移方向遷移。9.3.3等速電泳等速電泳最早稱為離子電泳，是完全基于離

6、子電荷的差異實(shí)現(xiàn)分離的，而且僅僅適合帶同種電荷的離子的分離。使用兩種不同電解質(zhì)溶液，一種是具有一定PH緩沖能力的前導(dǎo)電解質(zhì)溶液，它所含有的前導(dǎo)離子L的遷移率比樣品中所有待分離離子都快；另一種是終末電解質(zhì)溶液，它所含有的終末離子T的遷移率比樣品中所有待分離離子都慢。以陽離子分離為例：L+A+B+C+T+L+A+B+C+T+低濃度區(qū)高濃度區(qū)等速電泳中，可以根據(jù)任何一條區(qū)帶中的電場(chǎng)強(qiáng)度來確定某種離子的存在，根據(jù)區(qū)帶的寬度來確定某種離子的相對(duì)含量。等速電泳既可以用于離子性物質(zhì)的制備，也可以用于離子的定性和定量分析。等速電泳分離效率高，速度快，選擇性好，易于自動(dòng)化，一些復(fù)雜樣品甚至可以不經(jīng)前處理直接進(jìn)行

7、分離分析。電解質(zhì)溶液的選擇：1、應(yīng)使待分離的有效離子淌度差異盡可能大；2、根據(jù)樣品的性質(zhì)和基體情況，還要考慮前導(dǎo)電解質(zhì)PH值、與目標(biāo)離子帶相反電荷的緩沖配對(duì)離子、溶劑、其他添加劑等。9.3.4等點(diǎn)聚焦電泳等點(diǎn)聚焦是利用電場(chǎng)和PH梯度的共同作用來實(shí)現(xiàn)兩性物質(zhì)分離的電泳技術(shù)。常用于蛋白質(zhì)和氨基酸分離。不同的蛋白質(zhì)具有不同的等電點(diǎn)（pI）,當(dāng)溶液中PH=pI時(shí)，蛋白質(zhì)呈中性；當(dāng)PHpI時(shí)，蛋白質(zhì)帶正電荷；當(dāng)PHpI時(shí)，蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷。等電點(diǎn)：在某PH的溶液中，蛋白質(zhì)解離成陽離子和陰離子的趨勢(shì)或程度相等，成為兼性離子，呈電中性，此時(shí)溶液的PH稱為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。如圖，將蛋白質(zhì)混合樣品置于一個(gè)連續(xù)的外

8、加PH梯度下，并施加外電場(chǎng)，假設(shè)從正極到負(fù)極PH值是增加的PH增加待聚焦的混合物混合物被等點(diǎn)聚焦在其起始PH位置帶負(fù)電的蛋白質(zhì)會(huì)向正極移動(dòng)，在其遷移方向上PH逐漸降低，當(dāng)達(dá)到與其pI相等的PH位置時(shí)，該蛋白質(zhì)就變成中性分子，不再遷移。等點(diǎn)聚焦電泳技術(shù)的關(guān)鍵是在分離裝置中建立一個(gè)PH梯度場(chǎng)，通常是選擇一種等電點(diǎn)在所要求的PH范圍內(nèi)的合成兩性高分子電解質(zhì)混合溶液，當(dāng)施加電場(chǎng)后，各兩性高分子電解質(zhì)移動(dòng)至各自的等電點(diǎn)上，形成一個(gè)穩(wěn)定的PH梯度。等點(diǎn)聚焦分辨率很高，可以將等電點(diǎn)相差僅0.01PH單位的蛋白質(zhì)分開；等點(diǎn)聚焦可以抵消擴(kuò)散作用使區(qū)帶變得很窄，不管樣品最初加在什么位置，最終都會(huì)聚焦到其等電點(diǎn)上。

9、等點(diǎn)聚焦的缺陷是在電泳溶液或其等電點(diǎn)位置發(fā)生沉淀或變性。9.3.5凝膠電泳凝膠電泳是以凝膠狀高分子聚合物作為支持體的電泳方法，最常用的是聚丙烯酰胺凝膠電泳和瓊脂糖凝膠電泳。分離原理：聚丙烯酰胺是以丙烯酰胺為單體，以N,N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑聚合形成的具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的凝膠狀高分子聚合物。表面布滿大小不一、形狀各異的孔道。當(dāng)待分離物質(zhì)的分子大小與聚丙烯酰胺凝膠的孔徑比較接近時(shí)，孔道會(huì)對(duì)物質(zhì)分子的遷移產(chǎn)生明顯的阻滯作用，不同體積的分子受到的阻滯作用大小不同。即，即使是凈電荷非常相近的帶電物質(zhì)，只要它們的分子大小有差異，它們?cè)陔妶?chǎng)作用下的遷移率也不同，相互之間也能完全分離凝膠電泳的優(yōu)點(diǎn)：1、可以根據(jù)待分離物質(zhì)的分子大小，通過控制凝膠制備條件得到具有合適孔徑的凝膠，使該技術(shù)的應(yīng)用范圍大大拓寬；2、分離過程中同時(shí)包含了電泳和凝膠孔篩分效應(yīng)兩種分離機(jī)理，進(jìn)一步提高了分離效率；3、凝膠高聚物分子結(jié)構(gòu)中沒有帶電的活性基團(tuán)，為化學(xué)惰性材料，材料表面不會(huì)因雙電層的形成而產(chǎn)生電滲作用；4、使用樣品量小，在納克至微克級(jí)；5、儀器設(shè)備簡(jiǎn)單、分析速度快、分離效率高。9.3.8毛細(xì)管電泳毛細(xì)管電泳指離子或帶電粒子以毛細(xì)管為分離室，以高壓直流