ГОСТ ISO 13099-2—2016
Приложение А
(справочное)
Электроосмос в капиллярных ячейках
Электроосмос — движение жидкости относительно неподвижной заряженной поверхности. Когда электриче
ское поле приложено к капиллярной электрофоретической ячейке, жидкость около поверхности движется вдоль
приложенного поля. Когда весь капилляр представляет собой замкнутую систему, жидкость вблизи стенки изменя
ет направление движения в конце капилляра, и таким образом, что вызывает изменение направления движения
жидкости в центральной части капилляра. Параболическое направление потока жидкости показано на рисунке А.1.
Для данной формы и размера капиллярной ячейки направление может быть теоретически вычислено, если
все стенки имеют одинаковый поверхностный заряд.
1— неподвижные уровни
Рисунок А.1— Поток жидкости в капилляре
Для цилиндрических капилляров электроосмотическая подвижность потока ре0 имеет вид:
I
2г2 \
d
2I
’
Weo(^) —Mo.eol
’cap 1
~(А-1)
где р0
ео
— злектроосмотическая подвижность жидкости в плоскости скольжения около стенки, м2/В с;
г
— расстояние от оси, м;
Rcap
— радиус капилляра, м.
Подобные формулы получены и для прямоугольных капилляров [14]. Форма параболического профиля по
тока меняется с изменением электроосмотической подвижности жидкости р0ео, которая зависит от состояния по
верхности. Доплеровский сдвиг частоты зависит не только от движения частиц, но и от влияния электрофореза,
электроосмоса жидкости и броуновского движения частиц. Измерение движения частиц проводят в том месте,
где жидкость неподвижна, т. е. р0
ео
= 0 (неподвижный слой). Для круглых капилляров такой слой характеризуется
радиусом г = 0,707
Rcap.
Для прямоугольных капилляров неподвижный слой — это прямоугольник, в котором рас
стояние от стенок зависит от соотношения ширины и высоты.
На рисунке А.2 показаны реальные значения электрофоретической подвижности, полученные для различ
ных позиций прямоугольной капиллярной ячейки. Квадратами обозначен полистирольный латекс PSL (а = 155 нм)
с подвижностью -4,2 •10-8 м2/В ■с.
Треугольниками обозначен полистирольный латекс PSL (а = 45 нм) с положительными ионами додецилтриме-
тиламмония, адсорбированный в 1 ммол/л раствора NaBr. Симметричная форма профилей показывает, что на верх
ней и нижней поверхностях ячейки одинаковый дзета-потенциал. Две стрелки указывают на два неподвижных слоя, где
электроосмотический поток равен нулю, и вычисляется истинное значение электрофоретической подвижности.
На практике, когда падающий луч находится в неподвижном слое, эффект электроосмоса в жидкости прак
тически отсутствует. Так как луч имеет определенную толщину, измеряемые частицы находятся в слое ненулевой
толщины вокруг неподвижного слоя. В прямоугольных капиллярах жидкость выше и ниже неподвижного слоя под
вержена слабому электроосмотическому движению в противоположных направлениях. В круглых капиллярах, так как
неподвижный слой не является плоским, отклонение от нулевой скорости жидкости может быть даже тогда, когда
центр луча расположен точно в неподвижном уровне.
9