Метод - осмотическое давление
Cтраница 2
 |
Средние пределы колебания элементарного состава различных белков. [16] |
Наиболее надежным методом определения веса макромолекул белков считается ультрацентрифужный. Иногда используется метод осмотического давления, а также другие методы. [17]
С другой стороны, глобулярные белки ( пять таких белков рассматривались выше) в отношении молекулярных весов гомогенны, так как они могут образовывать правильные кристаллы. Молекулярные веса, определенные методом осмотического давления, сами по себе не дают убедительного доказательства этому. Такое доказательство, однако, дается в табл. 13 на стр. [18]
А ведь значения молекулярной массы этого белка, полученные прежними методами, составляли всего лишь величину порядка 200 000, и это еще считалось очень большой величиной. Полученное ими значение составило 67870, что хорошо согласовывалось с величиной 66 700, установленной Аде-ром [6, 7] методом осмотического давления для 10 различных гемоглобинов. [19]
Однако эти методы, пригодные для обычных растворов низкомолекулярных веществ, мало чувствительны для измерений в коллоидных растворах. Однако, хотя метод осмотического давления наиболее чувствительный из перечисленных методов, он также имеет определенные пределы применимости. Для низкомолекулярных растворов метод ограничен отсутствием подходящих полупроницаемых мембран, а для очень крупных частиц - низкой величиной осмотического давления при возможных концентрациях этих частиц в растворе. Так, в приведенном примере при молярной концентрации Ю-3 осмотическое давление составляло хорошо измеримую величину 25 3 см НгО, но уже при Ю-5 мол / л измерение тг 0 25сжНгО крайне затруднительно, а для 0-в мол / л - уже невозможно. Между тем, обычный золь золота с концентрацией 0 1 % и радиусом частиц 2 м ъ содержит около 1015 частиц в I мл, что соответствует около 2 Ю-6 мол; поэтому в обычных лиофобных золях величины осмотического давления слишком незначительны. [20]
Теория разбавленных растворов была разработана Вант-Гоф - фом в 1885 г. Занимаясь изучением равновесий с целью найти количественное выражение для оценки химического сродства, Вант-Гофф пришел к выводу, что свойства газов, описываемые газовыми законами, можно констатировать и у разбавленных растворов. Когда он работал над вопросом определения максимальной работы разведения растворов, его коллега ботаник Гуго Де Фриз ( 1848 - 1935) обратил его внимание на результаты опытов Пфеф-фера по определению осмотического давления растворов. Ознакомившись с этими результатами, Вант-Гофф пришел к выводу, что метод осмотического давления дает возможность определить притяжение растворенного вещества водой. [21]
Другие два метода, основанные на измерении повышения точки кипения и понижения точки замерзания растворов, основываются на том принципе, что при одинаковой температуре давление пара над раствором ниже давления пара над растворителем. Теоретически можно показать, что уменьшение давления пара, прямо связано с осмотическим давлением раствора. Поэтому оба эти метода дают точно такую же информацию, что и метод осмотического давления. При выборе одного из этих трех методов руководствуются не теоретическими преимуществами одного по сравнению с другими, а чисто практическими, удобствами. Метод осмотического давления обладает наибольшей чувствительностью, однако для получения точных результатов необходимы сложная аппаратура и длительное время проведения опыта, так как равновесие устанавливается медленно. [22]
На практике, когда это возможно, важно определить молекулярный вес несколькими независимыми методами. Часто бывает необходимо разделить полимер на несколько фракций, для того чтобы к каждой отдельной фракции мог быть применен наиболее удобный метод. Так, например, если молекулярный вес фракции очень низок ( ниже 10 000), то его лучше определить по понижению давления пара над раствором или методами эбулиоскопии или криоскопии. Молекулярные веса более высоких фракций ( М 10 000) определяются методом осмотического давления. [23]
Другие два метода, основанные на измерении повышения точки кипения и понижения точки замерзания растворов, основываются на том принципе, что при одинаковой температуре давление пара над раствором ниже давления пара над растворителем. Теоретически можно показать, что уменьшение давления пара, прямо связано с осмотическим давлением раствора. Поэтому оба эти метода дают точно такую же информацию, что и метод осмотического давления. При выборе одного из этих трех методов руководствуются не теоретическими преимуществами одного по сравнению с другими, а чисто практическими, удобствами. Метод осмотического давления обладает наибольшей чувствительностью, однако для получения точных результатов необходимы сложная аппаратура и длительное время проведения опыта, так как равновесие устанавливается медленно. [24]
Полученные результаты исключают какие-либо ранее сделанные некоторыми исследователями предположения об образовании полисольватных слоев в истинных растворах полимеров. Это означает, что на каждый глюкозный остаток приходится 1470 молекул растворителя. Полученные значения превышают сольватацию, определенную описанными выше методами, в сотни раз и не имеют никакого физического смысла. Несостоятельность данных по сольватации, полученных из измерений осмотического давления и вязкости, подтверждается тем, что в ряде случаев рассчитанные количества связанного растворителя значительно больше общего количества растворителя в данном растворе. Причина неправильных выводов заключается в том, что метод осмотического давления и метод вязкости принципиально не могут дать правильной оценки размеров сольватных слоев. Осмотическое давление непосредственно связано с изменением изобарно-изотермического потенциала, которое заключает в себе и изменение внутренней энергии и изменение энтропии ( глава XV), в то время как сольватация связана только с изменением внутренней энергии. При определении сольватации методом вязкости использовалось уравнение Эйнштейна ( глава XVIII), которое выведено автором в предположении шарообразных частиц и полного отсутствия их взаимодействия со средой. Очевидно, это уравнение не может быть применено к полимерам, молекулы которых имеют удлиненную форму и сильно взаимодействуют с растворителем. [25]
Интерпретация получаемых данных также сталкивается с рядом трудностей. Как уже говорилось, истинная величина молекулярного веса может быть определена различными приемами, если материал монодисперсен. Однако в природных белковых системах обычно содержатся молекулы, различающиеся по форме и величине. Эти различия обусловлены процессами обратимой ассоциации белковых частиц в растворе. Благодаря этому молекулярный вес, определяемый физико-химическими методами, представляет собой средний вес различных частиц, причем тип усреднения зависит от природы применяемого метода. Так, методом осмотического давления может быть определен так называемый среднечисленный молекулярный вес, являющийся средним арифметическим весом всех белковых частиц. [26]
Страницы: 1 2