Короткі теоретичні відомості. У грубому (але достатньому для наших цілей) наближен­ні можна вважати, що на іон в електроліті діють дві сили: сила електричного поля F = qE

У грубому (але достатньому для наших цілей) наближен­ні можна вважати, що на іон в електроліті діють дві сили: сила електричного поля F = qE, де q – заряд іона, Е – напруженість електричного поля, і сила опору F_т електроліта. Сила F_т обумовлена дією молекул, які оточують іон; ця дія приводить до того, що іон, подібно до кульки у в’язкому середовищі, при своєму русі долає опір, величина якого пропорційна швидкості υ;:

F_т = – kυ;.

Тільки в початковий момент часу іон рухається прискорено, потім F = F_т, а рух іона між електродами можна розглядати як рівномірной і прямолінійний, тому

qE = kυ;, υ; = qE / k.

Пригадуючи означення рухливості b = υ/E, бачимо, що рухливість у нашому випадку дорівнює:

b = q/k.

Установка для визначення рухливості іонів (мал. 4.65) являє собою електролітичну ванну (на схемі це посудини 5 і 6), заповнену електролітом. У ванні знаходяться електроди 1 і 4. На скляну пластину 3 накладається спеціальний папір 2 розмірами 2.5´40 см, змочений тим самим електролітом. Від джерела постійного струму до електродів підводиться напруга, яка вимірюється вольтметром.

Незначну кількість (0.005–0.01 мл) електроліту, рухливість іонів якого визначається, наносять на середину паперової смужки (якщо електроліт безколірний, то фарбування проводять після переміщен­ня іонів в електричному полі).

Мал. 4.65.

Мал. 4.66.

Для того щоб визначити рухливість іонів досліджу­ва­но­го електроліту, необхідно знати швидкість цих іонів υ; і напруженість поля Е, в якому вони переміщувалися. При замиканні електричного кола іони починають переміщуватись по смужці фільтрувального паперу і за час t, який фіксуєть­ся секундоміром, переміщуються на деяку відстань x. На мал. 4.66 показана електрофореграма: 1 – місце нанесення електроліту, який складається із трьох фракцій; 2, 3, 4 – місця знаходження фракцій після розділення в електричному полі. Вимірявши відповідні позиції x_i, знайдемо швид­кість:

υ_і = x_i / t.

Як відомо, Е = – grad U, або у випадку однорідного поля

E = U / l,

де U – спад напруги, який вимірюється вольтметром, а l – відрізок, на якому відбувається спад напруги, в даному випадку – це довжина фільтрувального паперу, який лежить на скляній підкладці 3. Результати вимірювань підставимо в формулу:

b = υ/E = xl/Ut.

Щоб запобігти висиханню фільтрувального паперу протягом досліду, пристрій розміщують під ковпаком, де створюється насичена пара.

Рухливість іонів – величина, характерна для даного типу іонів. Тому за рухливістю можна визначити вид іона, або, якщо є суміш іонів, розділити їх в електричному полі.

У медицині електрофорез використовують для аналізу білково­го складу сироватки крові. Фракції білків (альбумі­ни, a -, b -, g -глобу­лі­ни) мають різні рухливості, тому можуть бути розділені електричним полем. Після отримання електрофореграм їх підсушують і фарбують спеціальними барв­ни­ками. Якщо використати фотометричні методи для до­слід­­жен­­ня електрофореграми, то можна знайти кількісні спів­відношення між цими фракціями. Електрофорез використовують також для аналізу білкового складу шлункового соку, розділення нуклеїнових кислот, амінокислот та інших біологічно важливих речовин.