Bài giảng Các hiện tượng điện động học

Chia sẻ: Minh Quan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:32

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Các hiện tượng điện động học gồm các nội dung chính như sau phân loại các hiện tượng điện động học; bản chất điện thế động; nguyên tắc của phương pháp điện di. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Các hiện tượng điện động học

CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỆN ĐỘNG HỌC
MỞ ĐẦU Các tế bào, các tổ chức của hệ thống sống là 1 hệ keo dị thể, bao gồm nhiều pha khác nhau. Khái niệm: - dung dịch, dung môi và chất hòa tan - hệ dị thể, pha phân tán & môi trường phân tán Các hiện tượng điện động học xuất hiện khi: 1. Đặt vào hệ 1 điện trường không đổi xuất hiện sự chuyển động của các pha trong hệ. 2. Khi các pha trong hệ chuyển động cơ học tạo nên 1 điện thế trong hệ
Thí nghiệm của Reis 1908, Reis là người đầu tiên phát hiện thấy các hiện tượng điện động học khi nghiên cứu sự chuyển động của các hạt đất sét dưới tác dụng của dòng điện 1 chiều _ + Chuyển động của hạt đất sét mang điện âm Chuyển dịch của nước
I. PHÂN LOẠI CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỆN ĐỘNG HỌC 1. Điện di Các pha của hệ dị thể chuyển động khi đặt vào hệ một điện trường 2. Điện thẩm 3. Điện thế chảy Bản thân sự chuyển động tương đối của các 4. Điện thế lắng pha trong hệ dị thể tạo ra 1 điện trường trong hệ
Đặt lên hệ dị thể 1 điện trường không đổi, các pha của hệ sẽ chuyển động 1. Điện di Sự chuyển động của các hạt của pha phân tán trong điện trường hướng tới điện cực trái dấu – hiện tượng điện di. 2. Điện thẩm Hiện tượng chuyển động của môi trường phân tán dưới tác dụng của điện trường tới điện cực cùng dấu – điện thẩm
3. Điện thế chảy Xuất hiện khi chất lỏng chuyển động do tác dụng của áp suất thuỷ tĩnh qua các mao quản, hoặc qua các lỗ mà thành lỗ mang điện tích sự chuyển động của môi trường phân tán tạo nên 1 điện thế trong hệ. Đây là hiện tượng ngược với hiện tượng điện thẩm P
4. Điện thế lắng Xuất hiện giữa lớp trên và lớp dưới của hệ dị thể trong quá trình lắng các hạt của pha phân tán dưới tác dụng của trọng lực. P Các ion dương dễ bị hydrate hóa hơn nên khó lắng hơn Quá trình lắng máu Tất cả các hiện tượng điện động đều dẫn đến việc hình thành điện thế giữa pha phân tán và môi trường phân tán điện thế động
II. BẢN CHẤT ĐIỆN THẾ ĐỘNG 1. Nguồn gốc điện tích bề mặt. Việc xuất hiện của điện thế động có liên quan tới sự tồn tại của các điện tích tự do trên bề mặt của pha phân tán. Theo 2 cơ chế: 1. Ion hoá các nhóm phân ly thường xảy ra trên bề mặt của phân tử protein or phân tử hữu cơ do sự có mặt của các nhóm hydroxyl, cacboxyl, amin… Ion nghịch: là những ion rời bỏ hạt phân tán và đi vào dung dịch Ion tạo thế: là các ion cố định trên bề mặt của hạt phân tán, và chúng sẽ xác định dấu của điện tích bề mặt. 2. Hấp phụ các ion lên bề mặt của pha phân tán
Xét phân tử protein: Do sự có mặt cùng lúc của nhóm acid cũng như nhóm kiềm, nên phân tử protein là phân tử lưỡng cực. NH2 NH3+ R R COOH COO- Trong dung dịch acid, phân tử protein giữ vai trò là ion dương NH2 NH3+ R + HCl R + Cl- COOH COOH Trong dung dịch kiềm, phân tử protein giữ vai trò là 1 ion âm, NH2 NH2 R + NaOH R + Na+ + H2O COOH COO-
Kết quả của quá trình ion hoá các nhóm –NH2 và –COOH tạo ra 2 loại ion: 1. Ion tạo thế, nằm trên bề mặt pha phân tán 2. Ion nghịch nằm trong môi trường phân tán >>> Xuất hiện lớp điện kép, các điện tích đã bị phân ly mặc dù toàn bộ hệ vẫn trung hoà về điện.
2. Cấu trúc lớp điện kép Ion tạo thế + Toàn bộ ion tạo thế nằm trên bề mặt hạt keo Những ion ngược dấu chia thành 2 lớp: lớp thứ nhất cách Ion nghịch bề mặt hạt keo 1 khoảng d cỡ kích thước phân tử, và được giữ sát bề mặt hạt keo nhờ lực hút tĩnh điện – tạo nên lớp hấp phụ. Lớp thứ hai: chuyển động tự do trong môi trường phân tán, tạo thành lớp khuếch tán. E d- kích thước lớp điện kép E – thế nhiệt động ξ d
Dzeta- ξ điện thế ξ- điện thế -hay còn gọi là điện thế + điện động, chỉ xuất hiện do quá trình chuyển động của các pha trong hệ dị thể. ξ- điện thế - hay bước nhảy thế xuất hiện giữa lớp hấp phụ và lớp khuếch tán Điện thế này hình thành trên ranh giới giữa màng dung môi cực E mỏng (lớp hấp phụ) trên bề mặt của hạt và toàn bộ phần còn lại của chất lỏng ξ d
Những yếu tố ảnh hưởng đến ξ điện thế Bất cứ yếu tố nào ảnh hưởng đến lớp điện kép đều ảnh hưởng đến ξ điện thế: -Nồng độ các ion trong hệ -Nhiệt độ dung dịch -Bản chất môi trường phân tán: lớp điện kép chỉ có thể tồn tại trong môi trường phân cực và tỷ lệ thuận với mức độ phân cực của môi trường.
III. NGUYÊN TẮC CỦA PP ĐIỆN DI Pp điện di dùng để: - Tách chiết , phân tích thành phần hỗn hợp protein - Nghiên cứu tính di động của các hạt, tế bào hoặc bào quan trong điện trường tính chất điện hoá của bề mặt đối tượng nghiên cứu. Có 2 loại hạt mang điện: •Các ion dương hoặc âm phân ly từ các phân tử chất điện phân (acid, kiềm, muối tan trong nước) •Các hạt keo, vi khuẩn, hồng cầu, bạch cầu, các phân tử protein… Dưới tác dụng của điện trường, các hạt tích điện dương chuyển động cùng chiều điện trường, các hạt tích điện âm chuyển động ngược chiều.
1. Hiện tượng điện di: Một hạt mang điện tích q đặt trong điện trường đều E sẽ chịu lực tác dụng fε fε = qE Vận tốc chuyển động của các hạt trong điện trường đều: x v= t x-quãng đường chuyển động, t- thời gian Tác dụng lên hạt còn có lực ma sát: fms=fv (f – hệ số ma sát, phụ thuộc vào kích thước, hình dạng phân tử và độ nhớt môi trường) Khi hạt chuyển động đều : qE = fv v = qE/f
Công thức Stokes (đối với hạt hình cầu), hệ số ma sát f=6πηr η-độ nhớt; r-bán kính hạt Ta có: qE v= Toác ñoä ñieän di tyû leä thuaän vôùi (1) 6πηr cöôøng ñoä ñieän tröôøng. Hệ số U=v/E=q/f - độ linh động điện di Độ linh động U có giá trị bằng tốc độ điện di v khi cường độ điện trường E bằng 1 đơn vị. Maët khaùc, ta có mối liên hệ q q (2) ξ = hayξε = εr r ε- hằng số điện môi của dung dịch,
Thay (2) vào (1), ta có: ξεE 6πη v= , suyraξ = v Công thức Smolukhovski 6πη εE Theo đó, nếu biết tốc độ điện di v của hạt (các thông số η, ε, E coi như đã biết), có thể tính được ξ- điện thế .
2. Các phương pháp điện di 1. Điện di trong dung dịch tự do 2. Vi điện di 3. Điện di trên các chất giá
Điện di trên các chất giá Dung dịch nghiên cứu được làm ổn định trên các giá. Các giá ổn định là tinh bột, thạch, gel, polyacrilamit … Điện di trên giấy: phổ biến và có nhiều ứng dụng Nguyên lý của điện di trên giấy giống với điện di trong dung dịch tự do: dung dịch nghiên cứu được chấm trên giấy như một giá mang. Các hạt mang điện sẽ chuyển động về phía điện cực trái dấu. - + *