침전을 통한 혼합물의 분리

도 1에도시된 바와 같이 여러 매개변수를 사용하여 관심 샘플을 불순물로부터 분리하여 용해도를 줄이고 고체로서 용액에서 제거할 수 있다.  첫째, 용액의 이온 강도를 변경하면 물질 용해도가 변할 수 있습니다.  이것은 종종 여분의 소금의 추가를 포함 (또한 소금 밖으로 소금이라고도 함), 또는 관심의 화합물과 덜 수용성 종을 형성하는 카운터 이온의 추가. ²

그림 1. 용해도 평형은 이온 강도, pH 및 온도에 의해 영향을 받습니다. 관심의 화합물 (노란색)은 주어진 용매에서 용해도를 변경하여 불순물 (빨간색)에서 분리됩니다.

용액의 pH를 변경하면 화합물의 순 전하가 변경될 수 있다. 특정 pH에서, 순 전하는 0 (또한 등산점이라고도 함)이되고 화합물은 물에 덜 용해되어 결국 고체를 형성합니다. 온도는 또한 고체의 용해도가 높아짐에 따라 용해도에 영향을 미칩니다.

고체 형성의 속도는 상대순도(도2)를결정한다. 일반적으로, 용어 강수량은 빠른 속도로 고체의 형성을 말하며, 이에 의해 내에 갇혀 있는 일부 불순물을 가진 무정형 샘플을 생성한다. 이것은 밖으로 염화및 pH 변경 유도 프로세스에서 일반적입니다. 이 과정이 느려지면 불순물이 화합물 내에 갇혀 있지 않으며 상대적으로 순수한 고체가 생성됩니다. 이 기술은 재결정에 사용됩니다. 이 과정에서 화합물은 높은 온도에서 채도 지점에 있을 만큼 충분한 용매에 용해된다. 이러한 포화 솔루션은 천천히 냉각할 수 있습니다. 용액이 냉각됨에 따라 성분의 용해도가 감소하고 용해도를 초과하는 화합물은 비정질 고체 대신 잘 정렬된 고체(그렇지 않으면 결정이라고도 함)를 형성합니다. 느린 과정이 갇혀되기 전에 고체 표면에서 이러한 불순물을 제거 할 수 있기 때문에 용액의 불순물이 갇히지 않습니다. ¹

그림 2. 강수량과 재결정의 차이.

고체가 형성되면 (결정또는 침전으로 여부), 혼합물의 나머지 부분에서 분리되어야한다. 여과는 그들을 분리하는 한 가지 방법입니다. 이는 고체 물질의 통과를 선택적으로 억제하지만 용액은 아닌 다공성 물질을 채용한다.

원심 분리는 침전을 혼합물의 나머지 부분과 분리하는 또 다른 방법입니다. 원심 분리는 원심 가속을 사용하여 밀도에 따라 혼합물을 분리합니다. 고체는 수성 용액보다 밀도가 높기 때문에 용기 의 바닥에 있는 고체 침전물입니다. 고체는 펠릿과 수성 용액인 상수제라고도 합니다. 그런 다음 피펫 이나 주사기를 사용하여 체상제물을 탈수하거나 추출할 수 있습니다. 결정은 깨지기 쉽고 원심 분리는 종종 용액에서 분리하기 위해 사용되지 않습니다.

이 비디오는 고체 형성(소금질, pH 변경 및 재결정화)을 통해 화합물을 분리하는 다양한 방법과 여과 또는 원심분리를 통해 수성 용액에서 후속 제거를 포함합니다.

용해도 평형은 많은 정화 공정에 사용됩니다.  탄산나트륨을 사용하여 물에서 칼슘을 제거할 수 있습니다. CaCO_3의 용해도제품(K_Sp)은4.8 × 10-9입니다. 나2 CO_3의 CaCl₂ M 과 1 M의 혼합 1 M은 CaCO₃ 침전을 생산했다. 침전은 원심분리를 사용하여 용액의 나머지 부분과 분리되었다.

카제인 (우유의 핵심 단백질)은 pH 4.6에서 동전 점을 가지고 있으며이 pH에서 불용성 커드를 형성합니다. 그런 다음 커드는 여과 또는 원심분리(도3a)를사용하여 나머지 용액(유청이라고도 함)에서 분리하였다. 커드는 에탄올로 세척되어 인지질 및 커드에 갇힌 기타 수용성 화합물을 제거했습니다. 원심 분리는 필터 종이에 붙어 있는 몇몇 단백질이 있었기 때문에 여과 보다는 더 나은 단백질의 손실을 방지했습니다. 분리된 성분은 SDS-PAGE(도3b)를사용하여 분석되었으며, 강수 반응이 대부분의 카제인을 유청으로부터 분리한 것을 보여 주어. 글로불린과 같은 다른 우유 단백질은 카제인과 함께 침전시됩니다. 추가 단계는 단백질의 나머지 부분에서 카제인을 격리하기 위해 적용될 수 있습니다.

강수량은 고체에서 대부분의 불순물을 제거하지만 매트릭스 내에서 일부 불순물을 트랩 할 수도 있습니다. 재결정화는 종종 고체(도4)를더 정화하기 위해 사용된다. 이 실험에서, 고체는 고체가 용해되지 않은 용매와 혼합되었다. 혼합물의 온도는 용매의 비등점으로 상승하였고, 뜨거운 용매를 포화시키기에 충분한 고체가 첨가되었다. 그 때 여과 단계를 통해 다른 불용성 불순물을 제거할 수 있습니다. 뜨거운 용액은 점차 실온으로 냉각되고 냉장고 / 차가운 방 / 얼음 욕조에서 더 냉각되었습니다. 느린 과정은 비정질 침전물 대신 결정의 결과. 수용성 불순물이 결정 격자에 통합되지 않았고 그 결과 결정은 원유 침전물보다 상대적으로 순수하였다. 결정은 여과를 사용하여 수확하고 공기 (또는 진공)에서 건조하기 위해 떠났다.

그림 3. 우유 단백질의 강수량. (A) 우유 단백질 절연에 다른 단계의 사진. (B) 상이한 샘플의 SDS-PAGE.

그림 4. KCl의 재결정화.

강수 량 반응은 많은 샘플 준비 과정에 적용됩니다. 앞에서 언급했듯이 용해도 평형에 따라 염또는 특정 이온을 제거하는 데 사용할 수 있습니다. 그(것)들은 또한 혼합물에서 단백질 및 그밖 생체 분자를 제거하기 위하여 이용될 수 있습니다.

재결정화는 종종 고체를 더 정화하기 위해 사용됩니다. 이 프로세스는 고체 내의 갇힌 불순물을 제거합니다. 그 중에서도 재결정화는 소금과 유기 분자를 정화하는 데 사용될 수 있습니다.

원심분리 및 여과 기술은 용매로부터 불용성 성분을 분리하기 위해 대부분의 샘플 준비 요구에 적용됩니다. 여과는 종종 용매에서 순수한 결정화 화합물을 분리하기 위해 유기 화학에 사용됩니다. 또한 천연 제품 화학 또는 분석 화학에서 고체 액체 추출 후 사용됩니다. 원심 분리는 종종 다른 밀도의 혼합물을 분리하는 데 사용되며 여기에 표시된 바와 같이 우유 성분과 침전 된 소금의 분리에 적용됩니다.

생화학에서, 단백질, 지질 및 DNA 격리와 같은 대부분의 프로세스는 샘플을 정화하기 위하여 강수 반응, 원심분리 및 여과 방법을 관련시킵니다. 그리고 이러한 프로세스의 대부분은 완전히 상업 키트로 표준화 되었지만, 다른 생물학적 분자는 다른 조건을 필요로 하기 때문에, 최적화를 위한 여지가 아직도 많이 있습니다.

이해 상충이 선언되지 않았습니다.