Осадження частинок

Лабораторна робота № 5

Пікнометричний метод аналізу. Визначення плавучої густини клітин дріжджів.

Мета: Дослідити залежність густини розчинів CaCl₂ від їх концентрації. Визначити плавучу густину клітин дріжджів.

Теоретичні відомості

Об’ємні властивості подвійних рідких систем

Пікнометричний метод аналізу відноситься до методів дослідження об’ємних властивостей. Під об’ємними властивостями розуміють властивості, які характеризують зміни об’єму суміші при утворенні її з компонентів. Вихідною властивістю, що визначається експериментально майже завжди є об’єм.

До об’ємних властивостей подвійних рідких систем відноситься густина розчинів.

Густина є об’ємно-адитивною властивістю. Дійсно загальна маса суміші дорівнює:

m = m_A + m_B

(m _i – маса даного компоненту в суміші), тоді

rv = r_Av_A + r_Bv_B

(r – густина, v – об’єм)

В ідеальній системі об’єм суміші дорівнює сумі об’ємів компонентів

v = v_A + v_B

Тоді

r = r_A v_A /(v_A + v_B) + r_B v_B (v_A + v_B)

або

r = r_AV_A + r_BV_B = r_AV_A + r_B(1-V_A)

Де V_A - об’ємна доля компоненту А (відношення об’єму одного з компонентів суміші до об’єму суміші).

Таким чином залежність густини розчину від об’ємної долі компоненту є лінійна.

Звичайно готують розчини масової концентрації, то перехід від масової долі Р до об’ємної V:

(1)

Осадження частинок

Під словом «частка» домовимося розуміти (про це піде мова) великі макромолекули білків або нуклеїнових кислот.

Як відомо, на сферичну частинку з радіусом r і густиною ρ, що вільно осідає в дисперсійному середовищі, густина якого ρ₀ і в'язкість h, діє сила тяжіння ƒ, яка дорівнює власній вазі частинки у середовищі:

ƒ=4/3 πr³(ρ-ρ₀)g (2)

де g — прискорення сили тяжіння.

1. При однаковій густині частки більшого розміру осідають набагато швидше, ніж дрібні.

2. Швидкість осідання («седиментації») збільшується зі збільшенням щільності частинок. Особливо сильно це виявляється в умовах, коли щільність середовища близька до щільності частинки. Можлива ситуація, коли дрібні, але більш щільні частинки будуть осідати швидше, ніж великі.

Має сенс ввести поняття «плавучої густини» часток. Справа в тому, явна густина частинки обумовлена не тільки її хімічним складом і просторовою структурою. Наприклад, вона сильно залежить від ступеня «гідратації» частинки – кількості міцно пов'язаної з нею води. Ця вода рухається разом з часткою, значно зменшуючи її ефективну густину. Кількість цієї води помітно зменшується в присутності високих концентрацій іонів чи інших гідрофільних молекул, які теж пов'язують воду (вільної води не вистачає!). З іншого боку, деякі іони або молекули можуть самі міцно зв'язуватися з частинками, збільшуючи їх ефективну щільність.

Нарешті, відхилення форми частинки від сферичної теж позначається (не дуже сильно) на швидкості їх осідання. У зв'язку з цим варто нагадати, що як макромолекули білків, так і молекули досить високополімерних нуклеїнових кислот у розчині згортаються в хаотичні клубки, форма яких близька до сферичної. Тому для даного типу частинок, які осідають у даному середовищі, вводять поняття «плавучої густини». Якщо підібрати густину середовища, яка дорівнює густині частинок, то осадження частинок проходити не буде. У цьому випадку плавучу густину можна визначити експериментально, вимірявши густину розчину, в якому рух частинки припиняється через рівності нулю дужки у формулі 2.

Обладнання та реактиви: пікнометр, терези, Кальцію хлорид CaCl₂, дріжджі пресовані (ТУ У 15.8-00383320-001).

Хід роботи

Визначення густини СаCl₂.

· В циліндр налити 20 мл дистильованої води.

· Зважити 20 г CaCl₂.

· Перенести наважку CaCl₂ в циліндр та обчислити об’єм наважки за різницею об’єму.

· Обчислити густину CaCl₂.

Визначення густини води

· Зважити пікнометр (мірна колба з пробкою на 20 мл) m₀ (з точністю 0,0001 г);

· Залити у пікнометр воду до мітки;

· Зважити пікнометр з водою m₁ (з точністю 0,0001 г);

· Розрахувати густину розчину за формулою:

,

де m₀ – маса пікнометру, г; V_пікн – об’єм пікнометру, мл; m₁ – маса пікнометру з во дою, г.

Визначення густини розчинів СаCl₂.

· Приготувати по 25 мл розчинів CaCl₂ з масовими концентраціями 5%, 10%, 15%, 20%.

· Зважити пікнометр (мірна колба з пробкою на 20 мл) m₀ (з точністю 0,0001 г);

· Залити у пікнометр досліджуваний розчин до мітки;

· Зважити пікнометр з розчином m₁ (з точністю 0,0001 г);

· Розрахувати густину розчину за формулою:

o ,

де m₀ – маса пікнометру, г; V_пікн – об’єм пікнометру, мл; m₁ – маса пікнометру з розчином, г.

· Побудувати графік залежності густини розчинів CaCl₂ від їх масової концентрації, (Побудувати графік залежності густини розчинів CaCl₂ від їх масової концентрації, використовуючи MS Excel та вивести рівняння лінії тренду, та коефіцієнт кореляції (Для MS Excel 2007: Работа с диаграммами→макет→Анализ→Линия тренда)).

· За формулою 1 розрахувати об’ємну концентрацію та побудувати графік залежності густини розчинів CaCl₂ від їх об’ємної концентрації, (Побудувати графік залежності густини розчинів CaCl₂ від їх об’ємної концентрації, використовуючи MS Excel та вивести рівняння лінії тренду, та коефіцієнт кореляції.

Визначення плавучої густини дріжджів

Помістити проби по 1 г дріжджової маси, зліпленої в кульки в склянки з розчинами CaCl₂ (з концентраціями 5%, 10%, 15%, 20%), залишити на 2 хв і оцінити можливий діапазон значень плавучої густини.

ü Якщо проба біоматеріалу спливає на поверхню, то плавуча густина дріжджів менше густини розчину;

ü Якщо проба біоматеріалу занурюється на дно - плавуча густина дріжджів більше густини розчину;

ü Якщо проба біоматеріалу спливає на поверхню, то плавуча густина дріжджів дорівнює густині розчину.

Послідовно зменшуючи діапазон концентрації розчинів CaCl₂ визначити концентрацію, яка відповідає плавучій густині дріжджів з точністю до 1%. Для цього:

· Приготувати по 25 мл розчинів CaCl₂ з концентраціями 11%, 12%, 13%, 14%.

· Помістити проби по 1 г дріжджової маси, зліпленої в кульки в склянки з розчинами CaCl₂ (з концентраціями 11%, 12%, 13%, 14%), залишити на 2 хв і оцінити можливий діапазон значень плавучої густини.

· З рівняння лінії тренду калібрувального графіку визначити значення плавучої густини дріжджів та зробити висновки.

Література

1. Давиденкова Е.Ф., Либерман И.С., Шафран М.Г. Генетические и патогенетические механизмы атеросклероза. // Клинич. медицина.-1990.- N 10.-С.-23.

2. Денисенко А.Д., Полесский В.А., Лозовский В.Т. Липопротеиды высокой плотности и атеросклероз. // Материалы I-го сов. - америк. симпозиума. - М.: Медицина, -1983.-С.113-122.

3. Дея К., Деккер М. Липопротеиды высокой плотности. - М.: Медицина,-1981.

Поиск по сайту: