8.4.4. Скоростное ультрацентрифугирование

В методе скоростного ультрацентрифугирования применяются центробежные ускорения порядка . При центрифугировании частица, удаляясь от оси вращения, двигается со все возрастающей скоростью. Поэтому величину в седиментационном уравнении следует заменить на , где - расстояние частицы от оси вращения, - время. Центробежное ускорение равно , где - угловая скорость вращения. Тогда седиментационное уравнение принимает вид:

; ; (8.16)

В качестве величины, зависящей только от размера и плотности частиц, вводят отношение скорости оседания частицы к центробежному ускорению, то есть величину , которую называют константой седиментации. Тогда

; (8.17)

Скорость оседания частицы очень мала, а угловая скорость вращения ротора велика. Поэтому абсолютные значения столь малы, что для ее измерения ввели специальную единицу, называемую сведбергом, в честь шведского исследователя. 1 сведберг = 10^-13 с. Величина является характеристической константой частицы. Значение определяют при разных концентрациях и экстраполируют к нулевой концентрации. Для экстраполяции строят зависимость величины, обратной константе седиментации и называемой кинетической седиментационной устойчивостью (КСУ). КСУ обеспечивается гидродинамическими факторами: вязкостью и плотностью среды, плотностью и размером частиц. Необходимость экстраполяции делает метод скоростного ультрацентрифугирования достаточно трудоемким. Этот метод не является абсолютным, так как требует определения коэффициента диффузии независимым методом.

В случае полидисперсных систем с помощью скоростной седиментации можно определить массу разных фракции частиц. Однако, седиментация не всегда позволяет судить о составе дисперсной системы. Так, смесь двух белков - альбумина и гемоглобина - однородна по отношению к скоростной седиментации, так как гидродинамические свойства частиц этих белков одинаковы. Однако, эти белки могут быть разделены методом электрофореза, так как частицы несут на своей поверхности заряд различной величины.