Hydrodynamický poloměr

Hydrodynamický poloměr (také „ Stokes poloměr “ podle George Gabriel Stokes ) je poloměr na hypotetické plné koule, která má stejné difúzních vlastností se v rozpouštědle, jako částice popsané hydrodynamický poloměr (například iontu , bílkoviny , micely , viru nebo prachové částice ). ${\ displaystyle R_ {0}}$

Objem částice v roztoku, který je relevantní pro difúzi, není tvořen pouze atomy samotné částice, ale také okolními molekulami rozpouštědla. Díky elektrostatickým interakcím mohou tyto částice interagovat tak pevně s částicí ( mechanismus Grotthus ), že tento solvatační obal zůstává při pohybu rozpouštědlem vázán. Tento celkový objem určuje difúzi, přičemž větší objem způsobuje pomalejší difúzi. U nesférických částic tvar také určuje rychlost difúze a tím i hydrodynamický poloměr.

Protože skutečné rozměry částice nelze měřit přímo v roztoku, je hydrodynamický poloměr definován pomocí Stokes-Einsteinovy ​​rovnice (teplotu, viskozitu a difúzní konstantu lze v praxi měřit):

${\ Displaystyle R_ {0} = {\ frac {k _ {\ mathrm {B}} \ cdot T} {6 \ cdot \ pi \ cdot \ eta \ cdot D}}}$

s

• ${\ displaystyle k _ {\ text {B}}}$Boltzmannova konstanta
• ${\ displaystyle T}$teplota
• ${\ displaystyle \ eta}$viskozita rozpouštědla
• ${\ displaystyle D}$difúzní konstanta .

Hydrodynamický poloměr se může značně lišit od skutečného poloměru částice; obvykle je menší než efektivní poloměr částice.

V praxi je hydrodynamický poloměr proteinů a polymerů určen vztahem

• Dynamický rozptyl světla
• Fluorescenční korelační spektroskopie
• Electron Spin Resonance Spectroscopy (ESR)
• Spektroskopie nukleární magnetické rezonance  (NMR) nebo
• Měření polarizace fluorescencí .

Poloměr se měří mimo jiné za účelem testování chování polymerů vůči rozpouštědlům nebo za účelem zjištění vlastností struktury proteinů .