Ultracentrifugation

1. Techniques de centrifugation

2. Équations générales de l’ultracentrifugation

2.1 Phénomène élémentaire

2.2 Ultracentrifugation homogène

2.2.1 Théorie

2.2.2 Méthode de la vitesse de sédimentation

2.2.3 Méthode d’Archibald

2.2.4 Méthode de l’équilibre de sédimentation

2.3 Ultracentrifugation en gradient de densité>

2.3.1 Centrifugation de zone

2.3.2 Centrifugation isopycnique

3. Méthodes de mesure et appareillage

3.1 Schéma de principe

3.2 Chambre de rotation

3.2.1 Enceinte proprement dite

3.2.2 Rotors

3.2.3 Cellules et tubes

3.3 Équipements optiques

3.3.1 Système optique Schlieren

3.3.2 Système optique interférentiel de Rayleigh

3.3.3 Système optique à absorption

3.3.4 Choix du système optique

3.4 Modèles de centrifugeuses

4. Applications

4.1 Mesure de la constante de sédimentation

4.1.1 Méthode de la vitesse de sédimentation

4.1.2 Méthode de centrifugation de zone

4.2 Mesure des coefficients de diffusion de translation

4.2.1 Méthodes.

4.2.2 Ultracentrifugation à faible vitesse de rotation

4.3 Mesure des masses moléculaires

4.3.1 Étude préalable du degré de pureté d’un soluté

4.3.2 Masse moléculaire d’un soluté isomoléculaire

4.3.3 Masses moléculaires de solutés polydispersés

4.4 Étude des interactions

4.4.1 Self-association: mécanisme et constante d’équilibre

4.4.2 Interactions hétérogènes

4.5 Détermination de la forme et des dimensions

4.5.1 Solutions macromoléculaires

4.5.2 Solutions micellaires et microémulsions

4.6 Détermination de la densité des particules

4.7 Étude des gels

4.7.1 Description de la déformation des gels dans un champ centrifuge

4.7.2 Théorie et applications

Pour en savoir plus

L’ultracentrifugation préconisée et développée par T. Svedberg et son école a trouvé de larges applications dans le domaine de la chimie-physique des macromolécules, qu’elles soient biologiques ou de synthèse. En effet, dans un champ centrifuge suffisamment intense pour rendre les phénomènes de diffusion négligeables, les macromolécules, généralement plus denses que le solvant dans lequel elles sont dispersées, tendent à s’éloigner de l’axe de rotation pour aller se déposer insensiblement sur le fond du tube qui renferme la solution ; on donne à ce déplacement de toute molécule dans le sens de la direction de la force centrifuge le nom de sédimentation même si aucun dépôt n’est visible au fond du tube. Par contre, lorsque les particules dispersées dans le milieu au cours de l’ultracentrifugation remontent vers la surface, on dit que l’on a flottation.

Qu’il y ait sédimentation ou flottation, on peut exploiter le phénomène d’enrichissement des zones inférieure ou supérieure du tube pour séparer différents constituants ; on dit alors que l’on a réalisé une ultracentrifugation préparative. Par contre, si on se limite à observer le déplacement des molécules, il devient possible d’obtenir des informations sur leur constante de sédimentation, leur forme et leur masse ; on dit alors que l’on a réalisé une ultracentrifugation analytique.