Сложный характер процессов, происходящих в ЭМС, содержащих аминокислоты, и невозможность его теоретического описания приводят к необходимости получения эмпирической зависимости удельной электропроводности мембран от аналитической концентрации компонентов в объеме раствора.

В мембранной системе происходит сорбция компонентов фазой мембраны, определяющая величины концентраций, а затем миграция их в соответствии с подвижностями. Для смесей, содержащих аминокислоты, возможны химические взаимодействия компонентов, изменяющие ионный состав, как в равновесном растворе, так и в фазе мембраны. При этом экспериментально с наибольшей точностью и достоверностью мы можем определить лишь исходные (аналитические) концентрации аминокислот и минеральных компонентов. Поэтому наибольший интерес представляют функциональные зависимости электропроводности ионообменных мембран в сложных аминокислотных смесях от таких параметров системы, как аналитические концентрации компонентов.

В [12] решение этой задачи было проведено с использованием многомерного регрессионного анализа и методов математического планирования эксперимента. Полученные регрессионные уравнения представлены в табл. 4 для кодированных концентраций компонентов (Х) [12]. В регрессионных моделях 1 и 2 содержатся только статистически значимые коэффициенты регрессии при уровне значимости Р = 0,95. Модели 2 получены из моделей 1 путем экстраполяции на нулевую концентрацию минерального компонента в смеси.

Кроме формально-математического смысла, коэффициенты регрессии позволяют ранжировать термы уравнения по степени их влияния. Так большему по абсолютной величине коэффициенту регрессии соответствует больший эффект влияния фактора.

Наиболее сильно на электропроводности мембраны МК-40 сказывается изменение концентрации соляной кислоты в равновесном растворе. При увеличении концентрации HCl возрастает и электропроводность МК-40, соответственно при снижении концентрации HCl электропроводность МК-40 уменьшается. В целом этот эффект был бы тривиальным, если бы в равновесном растворе не присутствовала “нейтральная” аминокислота.

В зависимости от концентрации соляной кислоты большая или меньшая часть цвиттер-ионов аминокислот становится катионами. С математической точки зрения это выражается наличием в регрессионных моделях (табл. 4) членов, отражающих влияние концентрации аминокислот и эффектов двойных взаимодействий типа Х₁Х_2.

При концентрациях аминокислот 0,1 М удельная электропроводность мембраны МК-40 становится малочувствительной к изменению концентрации соляной кислоты, тогда как при концентрациях аминокислот 0,01 М, зависимость (Х_HCl) линейна и близка к электропроводности мембраны в чистой HCl. Наиболее ярко эти тенденции проявляются для смеси соляная кислота–лейцин.

Миграционное число переноса компонента i можно оценить по данным кондуктометрических измерений:

, (1)

где  – доля электропроводности мембраны, обеспечиваемая только ионами i-го сорта,  – общая удельная электропроводность мембраны в смешанном растворе.

Используя формулу (1) можно рассчитать числа переноса катионов аминокислот в мембране МК-40 при конкурирующем переносе ионов водорода [13]. Для этого необходимо разложить общую удельную электропроводность мембраны в смешанном растворе на две составляющие – аминокислотную и водородную.

На рис. 5 и 6 в виде трехмерных диаграмм представлены результаты расчетов чисел переноса катионов глицина и аланина в мембране МК-40 в зависимости от аналитических концентраций аминокислоты и соляной кислоты в равновесном растворе.

При малых концентрациях глицина и аланина (0,01 М) в смешанном равновесном растворе числа переноса катионов аминокислот в мембране МК-40 составляют 0,05–0,1 и практически не зависят от концентрации HCl в изучаемом диапазоне. Это означает, что основным переносчиком электричества в мембране являются ионы водорода.

Увеличение концентрации аминокислоты до 0,05 М при постоянстве концентрации HCl (0,05 М) приводит к возрастанию чисел переноса катионов глицина до 0,15, а аланина – до 0,3. Максимальное число переноса катионов глицина равно 0,2 и соответствует случаю, когда аналитическая концентрация глицина в пять раз выше, чем концентрация соляной кислоты. В подобной ситуации число переноса катионов аланина составляет 0,45. Этот факт показывает существенное различие в электрохимическом поведении нейтральных аминокислот – глицина и аланина – с близкими изоэлектрическими точками и создает предпосылки к их электроионитному разделению.

[На следующую главу] [На Содержание]