仪器分析实验 阴离子的毛细管电泳分析

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1、阴离子的毛细管电泳分析一、实验目的1．了解毛细管电泳法的基本原理，掌握其实验技术和毛细管电泳仪的使用方法；2．了解毛细管电泳分析常见阴离子的过程；3．了解缓冲溶液pH值改变对阴离子保留行为的影响。二、实验原理1．电泳电泳是指带电离子在电场中的定向移动，不同离子具有不同的迁移速度。当带电离子以速度ν在电场中移动时，受到大小相等、方向相反的电场推动力和平动摩擦阻力的作用。电场力：FE=qE阻力：F=fν故：qE=fνq—离子所带的有效电荷；E—电场强度；ν—离子在电场中的迁移速度；f—平动摩擦系数(对于球形离子：f=6πηγ；γ—离子的表观

2、液态动力学半径；η—介质的粘度；)所以，迁移速度：（球形离子）淌度μ：单位电场强度下的平均电泳速度。淌度不同是电泳分离的基础！！！2．电渗现象与电渗流偶电层(ElectricDoubleLayer，简称EDL)也称之为双电层。在固体物质与溶液交界的表面的某些基团含有排列成一个正负电荷层，在溶液中固体表面某些基团受溶液pH直直的影响，解离带有正电荷或负电荷，有选择性吸收溶液中的某种离子（正离子或负离子）而带电，使溶液中形成一层与固体表面电荷符号相反的离子层，称之为偶电层。电渗流（electroosmoticflow，简称EOF）当液体两端

3、施加电压时，就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现象。电渗现象中整体移动着的液体叫电渗流。电渗流偶电层一般情况，电渗流随着电解质浓度的增加而增加，随着pH值的增加而加大。在高pH值溶液中，毛细管壁的负电荷多，吸附溶液中的正离子多，产生的电渗流大。在低pH值溶液中，毛细管壁的负电荷少，吸附溶液中的正离子少，产生的电渗流小。3．HPCE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，

4、电渗流流向阴极；改变电渗流方向的方法：（1）毛细管改性：表面键合阴阳离子基团（2）加电渗流反转剂：内充液中加入大量的阴阳离子表面活性剂4．HPCE中电渗流的作用电场作用下，毛细管柱中出现电泳现象和电渗流现象，电渗流的速度约等于一般离子电泳速度的5～7倍。各种电性离子在毛细管柱中的迁移速度为：ν+=ν电渗流+ν+ef阳离子运动方向与电渗流一致，在电渗加速度的作用下，在负极最先流出。ν0=ν电渗流中性粒子无电泳现象，运动方向与电渗流一致；受电渗流影响，在阳离子后流出ν-=ν电渗流-ν-ef阴离子运动方向与电渗流相反，受电渗反作用力影响，阴离

5、子在负极最后流出。随着迁移速度不同，逐渐形成样品谱带，依次在检测窗口被检测：（1）可一次完成阳离子、阴离子、中性粒子的分离；除中性粒子外，同种类离子由于受到的电场力大小不一样也同时被相互分离；（2）改变电渗流的大小和方向可改变分离效率和选择性，如同改变LC中的流速；（3）电渗流的微小变化影响结果的重现性；在HPCE中，控制电渗流非常重要！！！5．HPCE中影响电渗流的因素电场强度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电解质溶液性质a溶液p

6、H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。b离子强度的影响缓冲溶液离子强度，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。温度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；HPCE中的焦耳热与背景电解质的摩尔电导、浓

7、度及电场强度成正比。添加剂加入浓度较大的中性盐，如K2SO4，溶液离子强度增大，使溶液的黏度增大，电渗流减小。加入表面活性剂，可改变电渗流的大小和方向；加入有机溶剂如甲醇、乙腈，使电渗流增大。6．毛细管电泳的分离模式毛细管电泳的分离模式主要有：毛细管区带电泳、毛细管凝胶电泳、毛细管胶束电泳、毛细管聚焦电泳、毛细管等速电泳、毛细管电渗色谱等。本实验采用毛细管区带电泳（capillaryzoneelectrophoresis，CZE）毛细管区带电泳的分离机理：根据被分离组分的净电荷与质量之间比值，各组分表面电荷密度的差异进行分离。要求：缓冲

8、液具有均一性，毛细管内壁具有恒定的电场强度毛细管区带电泳是一种最基本、最简单、应用最广的分离模式！！！三、实验仪器Agilent3DCE高效毛细管电泳仪高压源系统分离系统检测记录系统高效毛细管电泳仪示意图主