20毛细管电泳法（课件）- 《分析化学》同步教学（吉林大学版）

第20章 毛细管电泳法 上一内容 下一内容 回主目录 返回 28-2 电介质中带电粒子在电场作用下向电荷相反方向迁移的现象称为电泳electrophoresis。利用电泳现象进行分离分析的方法称为电泳法。 1930年，Tiselius电泳分离血清蛋白，获1948年诺贝尔化学奖。 20世纪60年代后，出现管状电泳； 1981年，Jorgenson和Lukacs使用毛细管分离丹酰化氨基酸获得高柱效，并理论证明CE柱效正比于电场强度、反比于分子扩散系数； 1988年，CE商品化；近年来，出现CCE（芯片式）、CAE（阵列式）等 上一内容 下一内容 回主目录 返回 28-3 一、电渗和电渗率 二、电泳和电泳淌度 三、表观淌度 四、分离效率和谱带展宽 五、分离度 20.1 CE的基础理论 上一内容 下一内容 回主目录 返回 28-4 当液体两端施加电压时，会发生液体相对于固体表面的移动，这种液体相对于固体表面的移动的现象叫电渗。电渗现象中整体移动着的液体叫电渗流，EOF 1、电渗流现象 当固体与液体接触时，固体表面由于某种原因带一种电荷，则因静电引力使其周围液体带有相反电荷，在液-固界面形成双电层，二者之间存在电位差。 一、电渗和电渗率 上一内容 下一内容 回主目录 返回 28-5 2、CE中的电渗现象与电渗流 石英毛细管柱，内充液pH>3时，表面电离成-SiO－,管内壁带负电荷，形成双电层。在高电场的作用下，带正电荷的溶液表面及扩散层向阴极移动，由于这些阳离子实际上是溶剂化的，故将引起柱中的溶液整体向负极移动，速度ν电渗流。 上一内容 下一内容 回主目录 返回 28-6 3、CE中电渗流的大小 电渗流的大小用电渗流速度uos表示，取决于电渗率或电渗淌度μos和电场强度E，即 uos=μosE 电渗淌度取决于电泳介质及双电层的Zeta电势，即 μ=εξos／4πη ε介电常数；ζos毛细管壁的Zeta电势;η黏度 上一内容 下一内容 回主目录 返回 28-7 4、CE中电渗流的方向 电渗流的方向取决于：毛细管内表面电荷的性质 内表面带负电荷，溶液带正电荷，电渗流流向阴极； 内表面带正电荷，溶液带负电荷，电渗流流向阳极； 石英毛细管：带负电荷，电渗流流向阴极； 改变电渗流方向的方法： （1）毛细管改性： 表面键合阳离子基团； （2）加电渗流反转剂： 内充液中加入大量的阳离子表面活性剂，将使石英毛细管壁带正电荷，溶液表面带负电荷。电渗流流向阳极。 上一内容 下一内容 回主目录 返回 28-8 5、CE中电渗流的作用 各种电性离子在毛细管柱中的迁移速度为： u＋＝uos＋ueff 阳离子运动方向与电渗流一致； u－＝uos－ueff 阴离子运动方向与电渗流相反； u0＝ uos 中性粒子运动方向与电渗流一致； 电渗流的速度约等于一般离子电泳速度的5～7倍，因此：任何粒子均随电渗流朝一个方向移动 作用：在CE中，控制电渗流非常重要 可一次完成阳离子、阴离子、中性粒子的分离； 改变电渗流的大小和方向可改变分离效率和选择性； 电渗流的微小变化会直接影响结果的重现性； 上一内容 下一内容 回主目录 返回 28-9 6、CE中电渗流的流形 电荷均匀分布，整体移动，电渗流的流动为平流，塞式流动（谱带展宽很小）； 液相色谱中的溶液流动为层流，抛物线流型，管壁处流速为零，管中心处的速度为平均速度的2倍（引起谱带展宽较大）。 上一内容 下一内容 回主目录 返回 28-10 7、CE中影响电渗流的因素 电场强度的影响 电渗流速度和电场强度成正比，当毛细管长度一定时，电渗流速度正比于工作电压。 毛细管材料的影响 不同材料毛细管的表面电荷特性不同，产生的电渗流大小不同； 上一内容 下一内容 回主目录 返回 28-11 电解质溶液性质的影响 溶液pH的影响 对于石英毛细管，溶液pH增高时，表面电离多，电荷密度增加，管壁zeta电势增大，电渗流增大，pH=7，达到最大； pH<3，完全被氢离子中和，表面电中性，电渗流为零。分析时，采用缓冲溶液来保持pH稳定。 阴离子的影响 在其他条件相同，浓度相同而阴离子不同时，毛细管中的电流有较大差别，产生的焦耳热不同。 缓冲溶液离子强度 影响双电层的厚度、溶液黏度和工作电流，明显影响电渗流大小。缓冲溶液离子强度增加，电渗流下降。 上一内容 下一内容 回主目录 返回 28-12 上一内容 下一内容 回主目录 返回 28-13 温度的影响 毛细管内温度的升高，使溶液的黏度下降，电渗流增大。 温度每变化1℃，将引起背景电解质溶液黏度变化2%～3%； 温度变化来自于焦耳热：毛细管溶液中有电流通过时，产生的热量； CE中的焦耳热与