电泳在实验室中用于不同尺寸的大分子的分离。这一技术通过施加负电荷使蛋白质向正电荷移动。电泳广泛应用于脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)和蛋白质分析。
考虑到分散剂的粘度对运动颗粒的阻力,在低雷诺数和中等电场强度下,分散质粒子的漂移速度v与施加的电场E存在简单的比例关系,因此我们将电泳迁移率μe定义为:
其中εr是分散介质的介电常数,ε0是真空介电常数(C2N1m2),η是分散介质的动力粘度(Pas),ζ为电动电势(即双电层中剪切面的电动电势,单位为mV或V)。
斯摩鲁霍夫斯基(Smoluchowski)理论非常强大,因为它适用于任何形状、任何浓度的分散质粒子。但它的有效性受到一些限制。由于它不包括德拜长度κ-1(单位为m),而德拜长度对电泳很重要,如右图所示,增加双电层(DL)的厚度会导致粒子表面阻滞力点进一步的移动。双电层(DL)越厚,阻滞力会越小。
详细的理论分析证明斯摩鲁霍夫斯基(Smoluchowski)理论仅适用于足够薄的双电层(DL),此时粒子半径a比德拜长度要大得多:
这种“薄双电层”模型不仅为电泳理论,也为许多其他电动理论提供了极大的简化。该模型适用于大多数水溶液体系,这些体系中德拜长度通常只有几个纳米。只有在离子强度接近水的纳米胶体溶液中,该模型不适用。
斯摩鲁霍夫斯基(Smoluchowski)理论也忽略了表面电导率的影响。在现代理论中可视为杜坎数(Dukhinnumber)很小条件下的表达形式:
为了扩大电泳理论的有效性范围,相反的渐近情况也被考虑,即当德拜长度大于粒子半径时:
该模型可用于一些纳米粒子和非极性流体,这些体系的德拜长度比通常情况下大得多。
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