毛细管电泳的理论基础

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1、第二章毛细管电泳的理论基础v—离子迁移速度µe—电泳迁移率，单位电场下离子的移动速度§2.1电泳电泳分离是基于组分在电场下的迁移速度不同而进行的。离子在电场下的移动速度为：对于给定的离子、介质和温度，迁移率是常数在稳定的电泳状态下电场力和摩擦力大小相等、方向相反，即：（2.5）将方程（2.5）中的v代入方程（2.1）得（2.6）方程（2.6）表明半径小、电荷高的组分具有大的迁移率，而半径大、电荷低的组分具有小的迁移率。在通常的物理参数表中查到的是无限稀释完全电离条件下的电泳迁移率（绝对迁移率），实验中测得的迁移率称为有效迁移率，与缓冲溶液组成、pH值等有关。§2.2电渗及电渗控制一.电渗电渗是

2、由于外加电场对管壁溶液双电层的作用而产生的溶液的整体流动，其大小与毛细管壁表面电荷有关。对石英毛细管，管壁表面带负电，溶液中的对离子被吸附到表面附近，形成双电层。当在毛细管两端加电压时，双电层中的阳离子向阴极移动，由于离子是溶剂化的，所以带动了毛细管中整体溶液向阴极移动。在pH大于3时，电渗不可忽视。电渗在各种电泳模式中均存在，但在CE中由于采用了细内径的毛细管，毛细管的表面积比较大，且使用高电场，因此电渗显得特别重要。电渗的大小用电渗速度或电渗迁移率表示：在毛细管中电渗流的一个重要特性是平流型的。电渗速度的径向分布如图：051015201.00.80.60.40.20X(nm)veo(X):

3、离管壁距离为X(nm)时的电渗流电渗的另一个特点可以使几乎所有的组分不管电荷大小，以同样的方向移动。组分在毛细管中流出时间取决于电渗速度和组分迁移速度的矢量和。一般情况下，电渗方向从阳极到阴极,且电渗速度一般大于电泳速度，所以阴离子也在阴极流出。因此，阳离子、阴离子、中性分子能够同时分析。图中：阳离子移动速度=电渗流速度+阳离子电泳速率中性分子移动速度=电渗流速度阴离子移动速度=电渗流速度—阴离子电泳速率所以：移动速率阳离子>中性分子>阴离子但对于小离子（钠、钾、氯）分析，组分电泳速率一般大于电渗速率。另外，毛细管壁电荷的改性会使电渗发生变化，在这些情况下，阳离子和阴离子可能向不同的方向移动。

4、电渗是溶液整体的流动，它不能改变分离的选择性。二.电渗的控制电渗是毛细管电泳中的基本操作要素，为了优化分离，往往需要控制电渗流。电渗流的控制方法方法结果说明电场强度正比于电渗.电场强度降低分离效率和分辨率的降低.电场强度增加，焦耳热增加缓冲溶液pH值pH降低，电渗降低pH降低，电渗增加.改变电渗最方便有用的方法.可能会引起溶质组分电荷和结构的改变离子强度或缓冲溶液浓度离子强度增加，Zeta电位降低，电渗降低.离子强度增加，电流和焦耳热增加.低离子强度可能存在样品的吸附问题.导电性与样品不同可能引起峰形畸变.离子强度低，样品装载量小温度温度改变1℃，黏度变化约2%--3%.温度由仪器自动控制，常

5、用方法有机改性剂改变Zeta电位和黏度（降低电渗）.变化复杂，其影响宜通过实验测定.可能改变选择性表面活性剂改变蔬水性或通过离子相互作用吸附在毛细管壁上.阴离子表面活性剂使电渗流增加.阳离子表面活性剂使电渗降低或逆向会改变选择性中性亲水性聚合物通过蔬水性相互作用吸附在毛细管壁上.通过掩盖表面电荷或增加黏度，降低电渗共价涂覆化学键和到毛细管壁上.可使用多种修饰剂.涂覆物的稳定性存在问题§2.3毛细管电泳原理一.分离原理毛细管电泳是基于溶质在电场力的作用下，在装有电泳介质的毛细管中的迁移速度不同而进行分离的。根据分离原理不同，可分为五种分离模式：毛细管电泳模式分离机理自由溶液毛细管电泳(FSCE)

6、根据组分的电泳迁移率不同毛细管胶束电动色谱(MECC)根据组分在胶束相和水相的分配系数不同毛细管凝胶电泳(CGE)根据组分体积和电荷不同毛细管等电聚焦(CIEF)根据组分的等电点不同毛细管等速电泳(CITP)根据组分的迁移率不同，与FSCE不同的是，它使用两种不同电介质前三种属于区带电泳，当以缓冲溶液作为载体电解质，即为FSCE;以胶束溶液作为载体电解质，即为MECC;以凝胶作为载体电解质，即为CGE.二.迁移时间和迁移率组分从进样点迁移到检测点所需要的时间称为迁移时间，等于移动的距离除以速度。在电渗存在时，测得为表观迁移率。V—施加电压l—毛细管有效长度L—毛细管总长t—迁移时间E—电场强度

7、§2.4柱效和分辨率一.扩散与理论板数两个电泳区带的分辨率与区带宽度有关，而区带宽度在很大程度上取决于扩散过程。溶质组分的区带扩展，是由于溶质在介质中的扩散速度不同而引起的。板高：在理想的条件下，在毛细管电泳中，溶质区带扩展的唯一因素是纵向扩展，因此，柱效只要与分子扩散有关：D—溶质的分子扩散系数（2.11）（2.12）（2.13）（2.14）基线峰宽为W,对高斯峰：柱效，用理论板数N表示:方程（