电泳分离法左瑾瑜

1、9.2电解分离法9.2.1基本原理电解是一种借外电源的作用使化学反应向着非自发方向进行的过程。计算电解时所需电压，首先需要知道两电极所发生的反应，来计算每一个电极的电极电势，从而计算出电解时所需施加的电压。例如：用铂电极在0.5mol/L的H2SO4中电解0.100mol/L的CuSO4时，阴极反应为CueCu22阳极反应为eHOOH222122根据25时的能斯特方程可以计算出阴极的电势为V307. 0100. 0lg0296. 0337. 0lg0592. 0还原态氧化态阴nEE而对于放出氧的阳极，则有VOHHOE219. 1121. 0lg0296. 0229. 1lg20592. 022

2、9. 122/ 122212）（阳V912. 0307. 0-219. 1电解E所以，该电解池所需理论分解电压为实际过程中，外加电压一定要大于理论分解电压，电解才能进行。两方面原因：1、电解池内的电解质溶液及导线的电阻所引起的电压降；2、电极的极化作用。 irEEirEEV_)(根据极化产生的原因不同，可将极化分为浓差极化和电化学极化。浓差极化：由于电解过程中电极表面附近溶液的浓度和主体溶液的浓度产生差别引起的。减小浓差极化的方法：增大电极面积、减小电流密度、提高溶液温度、强化机械搅拌。电化学极化：由于电极反应迟缓所引起的。电解过程中，外加电压（V）电极电势及电解池内阻之间的关系为在阴极上还原

3、的不一定是阳离子，阴离子同样也可以在阴极还原。在阴极上，析出电位越正者越易还原；在阳极上，析出电位越负者越容易氧化9.2.2电解分离法的分类和应用1、控制电位电解分离法2、控制电流电解分离法3、汞阴极电解分离法4、内电解分离法9.3 电泳分离法9.3.1分离原理电泳是在电场作用下，电解质溶液中的带电粒子向两级作定向移动的一种电迁移现象。分离依据：带电粒子在迁移率上的差别。在电场强度为E的电场强度下带电荷Q的粒子的迁移率可写成rQE6是带电粒子的运动速度是介质的粘度在一定实验条件下，各种带电粒子的值是一个定值。VLsLLVtsEV/根据离子迁移率的定义，也可以写成其中V是外加电压；L是两电极间的

4、距离；t是电泳时间；s是带电质点在此时间内迁移的距离。假设A和B两种带电粒子的迁移率分别为A和B，在电场作用下，经过时间t后，它们的迁移距离为两种粒子迁移距离差为LVtsAALVtsBBL)(VtLVtsssBABA根据上述公式可知，影响带电粒子分离程度的因素是：1、带电粒子的迁移率带电粒子的迁移率正比于它所带的电荷。因此，阳离子与阴离子最容易分离，因为它们的迁移方向相反。迁移率与离子半径成反比，溶液中共存的两种离子，其所带电荷及半径相差越大，越容易用电泳法分离；2、电解质溶液的组成电泳是在一定电解质溶液中进行的，组成不同，溶液粘度不同，导致离子迁移率不同。3、外加电压梯度电压梯度是指每厘米的

5、平均电压降，当L一定时，加在两电极间的电压越高，分离所需时间越短，分离越完全。4、电泳时间电泳时间愈长，离子迁移距离愈大，一般情况下对分离是有利的。但是，随着离子迁移距离的增加，电泳带的宽度也会增加，对分离是不利的。分离性质相似的元素，单靠增加电泳时间收效不大。按分离原理分类等点聚焦电泳、双向电泳、蛋白质印记电泳、毛细管电泳按有无固体支撑体（载体）分类自由电泳：无固体支撑体的溶液自由进行的电泳。包括等速电泳和等点聚焦电泳。区带电泳：以各种固体材料作支持体的电泳，将样品加在固体支持器上，在外加电场作用下不同组分以不同的迁移率或迁移方向迁移。9.3.3等速电泳等速电泳最早称为离子电泳，是完全基于离

6、子电荷的差异实现分离的，而且仅仅适合带同种电荷的离子的分离。使用两种不同电解质溶液，一种是具有一定PH缓冲能力的前导电解质溶液，它所含有的前导离子L的迁移率比样品中所有待分离离子都快；另一种是终末电解质溶液，它所含有的终末离子T的迁移率比样品中所有待分离离子都慢。以阳离子分离为例：L+A+B+C+T+L+A+B+C+T+低浓度区高浓度区等速电泳中，可以根据任何一条区带中的电场强度来确定某种离子的存在，根据区带的宽度来确定某种离子的相对含量。等速电泳既可以用于离子性物质的制备，也可以用于离子的定性和定量分析。等速电泳分离效率高，速度快，选择性好，易于自动化，一些复杂样品甚至可以不经前处理直接进行

7、分离分析。电解质溶液的选择：1、应使待分离的有效离子淌度差异尽可能大；2、根据样品的性质和基体情况，还要考虑前导电解质PH值、与目标离子带相反电荷的缓冲配对离子、溶剂、其他添加剂等。9.3.4等点聚焦电泳等点聚焦是利用电场和PH梯度的共同作用来实现两性物质分离的电泳技术。常用于蛋白质和氨基酸分离。不同的蛋白质具有不同的等电点（pI）,当溶液中PH=pI时，蛋白质呈中性；当PHpI时，蛋白质带正电荷；当PHpI时，蛋白质带负电荷。等电点：在某PH的溶液中，蛋白质解离成阳离子和阴离子的趋势或程度相等，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的PH称为该蛋白质的等电点。如图，将蛋白质混合样品置于一个连续的外

8、加PH梯度下，并施加外电场，假设从正极到负极PH值是增加的PH增加待聚焦的混合物混合物被等点聚焦在其起始PH位置带负电的蛋白质会向正极移动，在其迁移方向上PH逐渐降低，当达到与其pI相等的PH位置时，该蛋白质就变成中性分子，不再迁移。等点聚焦电泳技术的关键是在分离装置中建立一个PH梯度场，通常是选择一种等电点在所要求的PH范围内的合成两性高分子电解质混合溶液，当施加电场后，各两性高分子电解质移动至各自的等电点上，形成一个稳定的PH梯度。等点聚焦分辨率很高，可以将等电点相差仅0.01PH单位的蛋白质分开；等点聚焦可以抵消扩散作用使区带变得很窄，不管样品最初加在什么位置，最终都会聚焦到其等电点上。

9、等点聚焦的缺陷是在电泳溶液或其等电点位置发生沉淀或变性。9.3.5凝胶电泳凝胶电泳是以凝胶状高分子聚合物作为支持体的电泳方法，最常用的是聚丙烯酰胺凝胶电泳和琼脂糖凝胶电泳。分离原理：聚丙烯酰胺是以丙烯酰胺为单体，以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂聚合形成的具有三维网状结构的凝胶状高分子聚合物。表面布满大小不一、形状各异的孔道。当待分离物质的分子大小与聚丙烯酰胺凝胶的孔径比较接近时，孔道会对物质分子的迁移产生明显的阻滞作用，不同体积的分子受到的阻滞作用大小不同。即，即使是净电荷非常相近的带电物质，只要它们的分子大小有差异，它们在电场作用下的迁移率也不同，相互之间也能完全分离凝胶电泳的优点：1、可以根据待分离物质的分子大小，通过控制凝胶制备条件得到具有合适孔径的凝胶，使该技术的应用范围大大拓宽；2、分离过程中同时包含了电泳和凝胶孔筛分效应两种分离机理，进一步提高了分离效率；3、凝胶高聚物分子结构中没有带电的活性基团，为化学惰性材料，材料表面不会因双电层的形成而产生电渗作用；4、使用样品量小，在纳克至微克级；5、仪器设备简单、分析速度快、分离效率高。9.3.8毛细管电泳毛细管电泳指离子或带电粒子以毛细管为分离室，以高压直流