Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 5 (1110092), страница 265
Текст из файла (страница 265)
х. полярных полимеров неорг. сорбенты (силихагсли и макропористые стекла) модифицируют кремнийорг. рцдикалами, а для Э. х, пщрофильных полимеров— пщрофильными группами. Среди полимерных сорбентов наиб. Распространены стирал-дивинилбензольпые (для Э.х. вьюокополимеров и олигомеров). Длв гель-фильтрации биополнмеров, прежде всего белков, используют гидрофнльныс полимерные сорбенты (сефадексы - декстраны с поперечными сшивками, а также полиакриламидные гели) или модифицированные полисахаридамн макропориагые силикагсли.
Э. х. эффективно приме)ззют при разработке новых полимеров, технол. процессов их получения, контроле произ-ва и стандартизации полимеров. Э.х, используют для анжиза ММР полимеров, исследования, выделения и очистки палима ов, в т. ч. биополимеров. 6 ри Э. х, молекулы, имезощие в р-ре большой размер, или совсем нс проникают, или проникает только в часть пор сорбента (геля) и вымьгваются из колонки раньше, чем небольшие молекулы. Соотношение аффективных размеров мнкромолекул и пор сорбента определяет конф. Распределения К» от к-рого зависит обьсм удерживания компонента 1тя в колонке; ЭКСКЛ$ОЗИОННАЯ 411 пень жесткости макромолекулы, можно перейти от унивсрсюгоной зависимости (2) к рабочей зависимости (3) для исследуемого образца (рис.
2): Рл= С, - Ст)яи, (3) где С, =А-18Кч, Сз=В(аь1). С др. стороны, получив ахспериментапьно зависимость (2) с использованием полимерных стандартов (не менее 3 образцов), д)ш к-рых известны М, К„и а, а также зависимость (3) дпя полимера с неизвестными константами, можно найти для него К„, а и константы С, и Ст. Мгакно определять зависимость (3) и непосредственно путем калибровки узкодисперсными (с известными М) и широходисперсными (с известным ММР) стандартами. Располагая аксклюзионной хроматотраммой и калибровочной зависимостью определяют ММР исследуемого полимера.
10т М»э 10' 10т шэ йрм 1Оз Рнс. 2. Рабочэа лалнбреаочнаа залпе»аоста лла зхсглпзноаной хроматоп»- блю. В области от Уа до Уг (обьем колонки, доступный дпя р-ритсля и молекул ниже определенного размера, соответствующего М ) рабочая зависимость имеет линейный (квазилинсйный) характер. Соответствующие объемам Уе и мол. массы представляют собой пределы исключения .
М„.» (молекулы большого размера, не проникают в поры сорбента) и М (молскулы небольшис, полностью проникают в лоры сорбента). Эти величины, а также тангенс угла нжлона линейной части калибровочной зависимости сслективноаги разделении Сз=р/)8(М„,/М ) и степень се линейности опрсделюат качество сорбента для Э, х. Благодаря логарифмич. зависимости У от М сслективность ращсления сЛИМ падает с увеличением М, поскольху Ст=(тгр)сгМ)М.
Для разделении макромолекул с близкими М требуется сорбент, работающий в узком диапазоне М и облцпающий высокой сапехгивностью Ст. Сорбенты а порами одного размера теоретически способны разделять макромолекулы в пределах ЬМ= 10"з, коммерческие сорбенты харжтеризуются э)М»10з — 10т'. Дпя )юздапения макромолекул в большом диапазоне М нужны сорбенты а бимодальным и тримодапьным распределением пор по размерам, обеспечивающие линейную мол.-массовзрю калибровочную зависимость в диапазоне М= 10т з- 10б .
Сслективность Ст подобного сорбента (или специально подобранной смеси сорбентов) естественно ниже, чем унимодапьного сорбснта, но ее делают максимальной для заданного диапазона ЬМ. Макс, сслехтивноагь достигается увеличением обьема парового пространства сорбента, у бимодального и тримодального сорбентов, кроме того,— опгимальным распределением пор по размерам. Важно, чтобы при разделении смеси макромолекул их наибольшая и наименьшая М находились в пределах М -М „харжтерных для данного сорбентгь Иначе по краям хромигограммы при Уг и Уа будут выходить из колонки макромолекулы соотв. с М<М и М>М и образуя ложные хроматографич. пики. Механизм Э. х. Макромолекулы в р-ре представляют собой статистич.
ансамбль (статистич. клубок). Их распределение 814 )тт р 'ст с' (гз с)з (гс ьо 412 ЭКСКЛЮЗИОННАЯ между пористым сорбентом и р-ром контролируется изменением энергии Гиббса при переходе макромолекулы из р-ра в поры. -ЬО = — с)Н4. Тс)Б, ц(е ()Н вЂ” измеиеиие энтальпии макромолекулы вследствие ззэимод. ее сс»ментов с пов-стью сорбеита (матрицей геля); бБ — уменьшение энтропии при переходе макромолекулы ш р-ра в поры; Т- або. т-ра, Рэццгление макромолекул происходит в эксхлюзиоииом режиме, коша — Ь»т < О, а Кв зази(ищий от соотношения размеров махромопехул и пор, меньше 1. В кригич. Условиях, хогда при переходе макромолекул из р-ра в поры сорбеита эиерпю Гиббса ие иимеияесся ( — ЬО = 0), происходит полная компенсация потери энтропии макромолекулы благодаря увеличению энгальпии: — ЦН=-ТЦБ, т.е.
переход макромолекулы из р-ра в поры аиергетически безразличен, При -а»с в 0 и К«> 1 наблюдается ацсорбциоииаз хроматография. В критич. условиях все макромолекулы, не. зависимо от М, имеют К«с» 1 и, ие рщцеляясь, выходят из колонки при (тц = (тт, В эхсхлюзиоииой области при — ()О < 0 макромолекулй с большей М сильнее вытесняются из пор, т.к.
их энтропия при переходе из р-ра в поры уменьшает(я в большей степени. На рис. 3 показаны кривые зависимости -а» от энергии взаимод. -б сегментов махромолекулы (см. Миирамолеиула) с пов-сп ю сорбента. Эти кривые для макромолекул с разным числом сегментов (Л) пересекюотся в точхе критич. эиерпои -е = -в Кривые левее точки -в = -в относятся к режиму Э. х. Отсюда ясно, что Э. х. включает значит. область энергетич. зависимостей — ЬО = -()Н + ТЬБ, ще -ЬН имеет значения от — до —,5Н=-ТаБ.
Чем меиыпе — б, тем больше изменение -аст при попадании мжромолехулы в поры и, следовательно, риал»ление мжромолекулы более селжтивио. .з.зв»вимо -апи-сд роииапэт,>Л >)т). Гетерополимеры (сополимеры, функциональные олигомеры) можно аиэлизировшь хах с йомощью Э. х.
(когда у всех коыпонеитов -е~-е ), тюг и в условиях, когда у одного из компонентов -б=-е В этих (хрипнесхих) условиях указанный компонент предстаюыет хроматографич. «невидимкуэ (его Кя не зависит от М). Последнее позволяет по зжоиам Э. х. анализировщь ММР отдельных блоков блок-сополимсра, ММР функциональных олигомеров (отдельно для юпхдого типа функциональности), а вблизи критич. условий (-а < -ев) получать с помощью Э. х. ММР олигомеров для каждого тийа Функциональности. махромолехул, иесупцгх элеи грим литов), наблюдаются схожие, ио более сильные изменения -4С в зависимосги ог рН и ионной сипы элюента. Это происходит благодаря увеличению размеров молекул поли- электролитов при их диссоциации и проявлению кулоиовских взаимод. мевщу зарядами иа ббльших расстояниях, чем в случае действия дисперсиоиных или электростатич.
сил. При увеличении рН выше 4 пов-сть силикагглей приобретает отрицательиый заыгд. Взаимод. с ней нейтральной макромолекулы остается эхсхлиииоииым (режим Э, х.), поликатиои апсорбируется благодаря иоиообмеииой сорбции, а полиаии- 815 ои исключается из пор по законам ионной эксклюзии значительно сильнее, чем при обычной эксклюзии. Для подавлешы нежелательных длз Э, х. явлений ионной эксхлюзии и иоиообменной сорбции модифицируют пов-сгь сорбентов (для приданив ей нейтрального заряда при рН в 4), увеличивают ионную силу р-рителя, ослабляя кулоновские взаимод., добавляют орг. р-рители, смещая тем самым РК полиэлектролита или изоэлектрич. точку у полиамфолитов.
С др, стороны, ионообмеииую сорбцию и ионную эксюпозию можно использовать лля ращепения нейтральных махромолекул, полиаиионов и поликатиоиов одного размера. Поскольку диссоциация полиэлехтролмгов увеличивается с разбавлением их р-ров, то при Э. х. макромолекулы на краях хроматографич. колонки, где их концентрация мала, диссоциируют и движутся по колонке не по законам Э.х., а по зжонам ионообмениой сорбции и ионной эксклюзив в зависимости от заряда пов-сги сорбеита и мжромолекулы, что приводит к искажению формы кривой зависимости Р й М (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
