Радиус Стокса

Радиус Стокса или радиус Стокса-Эйнштейна растворенного вещества представляет собой радиус твердой сферы , которая диффундирует с той же скоростью , как этого растворенного вещества. Названный в честь Джорджа Габриэля Стокса , он тесно связан с подвижностью растворенных веществ, учитывая не только размер, но и эффекты растворителя. Например, ион меньшего размера с более сильной гидратацией может иметь больший радиус Стокса, чем ион большего размера с более слабой гидратацией. Это связано с тем, что меньший ион увлекает за собой большее количество молекул воды при движении через раствор. ^[1]

Радиус Стокса иногда используется как синоним эффективного гидратированного радиуса в растворе . ^[2] радиус Гидродинамических , R _Н , может относиться к радиусу Стокса полимера или другой макромолекулы.

Сферический корпус [ править ]

Согласно закону Стокса идеальная сфера, движущаяся в вязкой жидкости, испытывает силу сопротивления, пропорциональную коэффициенту трения : ${\ displaystyle f}$

${\ Displaystyle F_ {перетащить} = fs = (6 \ pi \ eta a) s}$

где - вязкость жидкости , - скорость дрейфа сферы , - ее радиус. Поскольку ионная подвижность прямо пропорциональна скорости дрейфа, она обратно пропорциональна коэффициенту трения: ${\ displaystyle \ eta}$ ${\ displaystyle s}$ ${\ displaystyle a}$ ${\ displaystyle \ mu}$

${\ displaystyle \ mu = {\ frac {ze} {f}}}$

где представляет собой заряд иона в целых числах, кратных зарядам электрона. ${\ displaystyle ze}$

В 1905 году Альберт Эйнштейн обнаружил, что коэффициент диффузии иона пропорционален его константе подвижности: $D$

$D={\frac {\mu k_{B}T}{q}}={\frac {k_{B}T}{f}}$

где есть постоянная Больцмана , и это электрический заряд . Это известно как соотношение Эйнштейна . Подстановка коэффициента трения идеальной сферы из закона Стокса дает $k_{B}$ $q$

$D={\frac {k_{B}T}{6\pi \eta a}}$

который можно переставить для вычисления радиуса: $a$

$R_{H}=a={\frac {k_{B}T}{6\pi \eta D}}$

В несферических системах коэффициент трения определяется размером и формой рассматриваемых частиц.

Приложения для исследований [ править ]

Радиусы Стокса часто определяют экспериментально с помощью гель-проникающей или гель-фильтрационной хроматографии. ^[3]^[4]^[5]^[6] Они полезны для характеристики биологических видов из-за зависимости от размера таких процессов, как взаимодействие фермент-субстрат и мембранная диффузия. ^[5] Радиусы Стокса отложений, почвы и аэрозольных частиц учитываются в экологических измерениях и моделях. ^[7] Они также играют роль в изучении полимеров и других макромолекулярных систем. ^[5]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

^ Аткинс, Питер; Хулио де Паула (2006). Физическая химия (8-е изд.). Оксфорд: Оксфорд UP. п. 766 . ISBN 0-7167-8759-8.
^ Аткинс, Питер; Хулио де Паула (2010). Физическая химия (9-е изд.). Оксфорд: Оксфорд UP.
^ Alamillo, J .; Якобо Карденас; Мануэль Пинеда (1991). «Очистка и молекулярные свойства уратоксидазы из Chlamydomonas Reinhardtii». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Структура белка и молекулярная энзимология . 1076 (2): 203–08. DOI : 10.1016 / 0167-4838 (91) 90267-4 . PMID 1998721 .
^ Дутта, Самараджни; Дебасиш Бхаттачарья (2001). «Размер развернутых и диссоциированных субъединиц по сравнению с размером нативных мультимерных белков» . Журнал биологической физики . 27 (1): 59–71. DOI : 10,1023 / A: 1011826525684 . PMC 3456399 . PMID 23345733 .
^ a b c Elliott, C .; Х. Джозеф Горен (1984). «Адипоциты, связывающие инсулин: белок радиуса Стокса 40 Å». Биохимия и клеточная биология . 62 (7): 566–70. DOI : 10.1139 / o84-075 .
^ Uversky, В. Н. (1993). «Использование быстрой жидкостной хроматографии с исключением размера белка для изучения развертывания белков, денатурирующих через расплавленную глобулу». Биохимия . 32 (48): 13288–98. DOI : 10.1021 / bi00211a042 . PMID 8241185 .
^ Эллис, WG; Дж. Т. Меррилл (1995). «Траектории движения сахарной пыли на Барбадос с использованием закона Стокса для описания гравитационного оседания» . Журнал прикладной метеорологии и климатологии . 34 (7): 1716–26. Bibcode : 1995JApMe..34.1716E . DOI : 10.1175 / 1520-0450-34.7.1716 .

[1] Аткинс, Питер; Хулио де Паула (2006). Физическая химия (8-е изд.). Оксфорд: Оксфорд UP. п. 766 . ISBN 0-7167-8759-8.

[2] Аткинс, Питер; Хулио де Паула (2010). Физическая химия (9-е изд.). Оксфорд: Оксфорд UP.

[3] Alamillo, J .; Якобо Карденас; Мануэль Пинеда (1991). «Очистка и молекулярные свойства уратоксидазы из Chlamydomonas Reinhardtii». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Структура белка и молекулярная энзимология . 1076 (2): 203–08. DOI : 10.1016 / 0167-4838 (91) 90267-4 . PMID 1998721 .

[4] Дутта, Самараджни; Дебасиш Бхаттачарья (2001). «Размер развернутых и диссоциированных субъединиц по сравнению с размером нативных мультимерных белков» . Журнал биологической физики . 27 (1): 59–71. DOI : 10,1023 / A: 1011826525684 . PMC 3456399 . PMID 23345733 .

[fourth-5] Elliott, C .; Х. Джозеф Горен (1984). «Адипоциты, связывающие инсулин: белок радиуса Стокса 40 Å». Биохимия и клеточная биология . 62 (7): 566–70. DOI : 10.1139 / o84-075 .

[6] Uversky, В. Н. (1993). «Использование быстрой жидкостной хроматографии с исключением размера белка для изучения развертывания белков, денатурирующих через расплавленную глобулу». Биохимия . 32 (48): 13288–98. DOI : 10.1021 / bi00211a042 . PMID 8241185 .

[7] Эллис, WG; Дж. Т. Меррилл (1995). «Траектории движения сахарной пыли на Барбадос с использованием закона Стокса для описания гравитационного оседания» . Журнал прикладной метеорологии и климатологии . 34 (7): 1716–26. Bibcode : 1995JApMe..34.1716E . DOI : 10.1175 / 1520-0450-34.7.1716 .

[1]