10《仪器分析》毛细管电泳.pptVIP

* * 毛细管电泳 理解毛细管电泳的原理 理解胶束电动毛细管色谱分离的基本原理 理解影响毛细管电泳和胶束电动毛细管色谱分离优劣的因素 1 基本原理 在电解质溶液中，位于电场中的带电离子在电场力的作用下，以不同的速度向其所带电荷相反的电极方向迁移的现象，称之为电泳。 由于不同离子所带电荷及性质的不同，迁移速率不同，可实现分离。 1937年，Tiselius(瑞典)将蛋白质混合液放在两段缓冲溶液之间，两端施以电压进行自由溶液电泳，第一次将人血清提取的蛋白质混合液分离出白蛋白和α、β、γ球蛋白。 发现样品的迁移速度和方向由其电荷和淌度决定。 1948年，获诺贝尔化学奖； 1981年Jorgenson用75μm内径毛细管，利用区带电泳，实现了正负离子的分离分析，成为毛细管电泳技术的里程碑。 1983年，Hjerten发展了毛细管凝胶电泳(capillary gel electrophoresis，CGE)。 1984年，Terabe等发展了胶束电动色谱(micellar electrokinetic chromatography，MEKC)，使中性化合物的CE分离成为可能。 1987年，Hjerten提出了毛细管等电聚焦电泳（capillary isoelectric focusing，CIEF）。 1989年出现商品CE仪器，为推广应用起到了促进作用。 两项重要改进： 一是采用了0.05mm内径的毛细管； 二是采用了高达数千伏的电压。 毛细管的采用使产生的热量能够较快散发，大大减小了温度效应，使电场电压可以很高。 电压升高，电场推动力大，又可进一步使柱径变小，柱长增加， 高效毛细管电泳的柱效远高于高效液相色谱，理论塔板数高达几十万块/米，特殊柱子可以达到数百万。 电场作用下，毛细管柱中出现：电泳现象和电渗流现象。 电泳（Electrophoresis） 在半导电流体中，带电粒子在外加电场作用下的泳动现象叫电泳。带电粒子的移动速度可以表示为： 球形粒子： 棒状粒子： 影响电泳速度的因素： 电场强度E 介质特性（介电常数和粘度?） 粒子的有效电荷 粒子大小和形状 因此，荷质比差异是电泳分离的基础。 淌度（Mobility, ?） 因为电泳速度与外加电场强度有关，所以，在电泳中常用淌度而不用速度来表示带电粒子的电泳行为和特性。电泳淌度定义为单位场强下粒子的平均电泳速度： 绝对淌度（absolute mobility,?ab） 无限稀释条件下单位电场强度下离子的平均迁移速度。它是该离子在一定溶液中的一个特征物理常数。在手册中可以查到一些离子的绝对淌度。 有效淌度（effective mobility,?ef） 实际上不可能在无限稀释而没有其它的离子影响下进行，所以需要引进有效淌度的概念。有效淌度是实验测出的离子淌度，它是所有产物的离解度（ai）和分子的第i离子形式的绝对淌度乘积之总和： mef取决于许多因素，包括离子半径，溶剂化作用，介电常数，溶剂粘度，离子形状、电荷、pH、离解度和温度等。 电渗流（Electroosmotic flow, EOF） 在毛细管中，电渗流指的是体相溶液在外加电场下整体朝一个方向运动的现象。 电渗流和高效液相色谱的流型以及相应的溶质区带比较：（A）EOF－不存在流速场，无展宽；（B）HPLC－存在流速场，展宽大。 电渗流在CE中的意义 电渗流是伴随电泳产生的一种电动现象，多数情况下EOF的速度比电泳速度快5~7倍，因此在CE中可以将正、负离子和中性分子一起朝一个方向产生差速迁移，在一次CE操作中同时完成正、负离子的分离分析。 通过EOF的大小和方向的控制，还可以影响CE 的分离效率，选择性和分离度，成为优化分离条件的重要参数。EOF的细微变化会影响CE分离的重现性（迁移时间和峰面积）。 影响电渗流的因素主要有： 电场强度E 毛细管材料 溶液的pH 电解质溶液的成分和浓度 添加剂 温度 理论塔板数 CE中的分离效率用理论塔板数表示，来源于色谱理论，用Giddings方程定义为： 2 影响分离的因素 如果纵向扩散是区带展宽的唯一因素，区带方差?2由Einstein方程给出： 影响CE分析因素 电泳： pH，缓冲液种类和离子强度，电场强度，温度，添加剂，有机溶剂等。 电渗流： pH，缓冲液种类和离子强度，电场强度，温度，添加剂