El radio de Stokes o el radio de Stokes-Einstein de un soluto es el radio de una esfera dura que se difunde a la misma velocidad que ese soluto. Nombrado en honor a George Gabriel Stokes , está estrechamente relacionado con la movilidad del soluto, teniendo en cuenta no solo el tamaño sino también los efectos del disolvente. Un ion más pequeño con una hidratación más fuerte, por ejemplo, puede tener un radio de Stokes mayor que un ion más grande con una hidratación más débil. Esto se debe a que el ión más pequeño arrastra consigo una mayor cantidad de moléculas de agua a medida que se mueve a través de la solución. [1]
El radio de Stokes a veces se usa como sinónimo de radio hidratado efectivo en solución . [2] El radio hidrodinámico , R H , puede referirse al radio de Stokes de un polímero u otra macromolécula.
Caja esférica
Según la ley de Stokes , una esfera perfecta que viaja a través de un líquido viscoso siente una fuerza de arrastre proporcional al coeficiente de fricción:
dónde es la viscosidad del líquido ,es la velocidad de deriva de la esfera , yes su radio. Porque la movilidad iónica es directamente proporcional a la velocidad de deriva, es inversamente proporcional al coeficiente de fricción:
dónde representa la carga iónica en múltiplos enteros de cargas de electrones.
En 1905, Albert Einstein encontró el coeficiente de difusión de un ion para que sea proporcional a su constante de movilidad:
dónde es la constante de Boltzmann yes carga eléctrica . Esto se conoce como relación de Einstein . Sustituyendo en el coeficiente de fricción de una esfera perfecta de la ley de Stokes se obtiene
que se puede reorganizar para resolver , el radio:
En sistemas no esféricos, el coeficiente de fricción está determinado por el tamaño y la forma de la especie considerada.
Aplicaciones de investigación
Los radios de Stokes a menudo se determinan experimentalmente mediante cromatografía de filtración en gel o de permeación en gel. [3] [4] [5] [6] Son útiles para caracterizar especies biológicas debido a la dependencia del tamaño de procesos como la interacción enzima-sustrato y la difusión por membrana. [5] Los radios de Stokes de sedimentos, suelo y partículas de aerosoles se consideran en las mediciones y modelos ecológicos. [7] Asimismo, desempeñan un papel en el estudio de polímeros y otros sistemas macromoleculares. [5]
Ver también
Referencias
- ^ Atkins, Peter; Julio De Paula (2006). Química física (8 ed.). Oxford: Oxford UP. pag. 766 . ISBN 0-7167-8759-8.
- ^ Atkins, Peter; Julio De Paula (2010). Química física (9 ed.). Oxford: Oxford UP.
- ^ Alamillo, J .; Jacobo Cárdenas; Manuel Pineda (1991). "Purificación y propiedades moleculares de la urato oxidasa de Chlamydomonas Reinhardtii". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Estructura de proteínas y enzimología molecular . 1076 (2): 203–08. doi : 10.1016 / 0167-4838 (91) 90267-4 . PMID 1998721 .
- ^ Dutta, Samarajnee; Debasish Bhattacharyya (2001). "Tamaño de subunidades desplegadas y disociadas frente a las proteínas multiméricas nativas" . Revista de Física Biológica . 27 (1): 59–71. doi : 10.1023 / A: 1011826525684 . PMC 3456399 . PMID 23345733 .
- ^ a b c Elliott, C .; H. Joseph Goren (1984). "Especies de unión a insulina de adipocitos: proteína de radio de Stoke de 40 Å". Bioquímica y Biología Celular . 62 (7): 566–70. doi : 10.1139 / o84-075 .
- ^ Uversky, VN (1993). "Uso de cromatografía líquida de exclusión rápida de tamaño de proteína para estudiar el despliegue de proteínas que desnaturalizan a través del glóbulo fundido". Bioquímica . 32 (48): 13288–98. doi : 10.1021 / bi00211a042 . PMID 8241185 .
- ^ Ellis, WG; JT Merrill (1995). "Trayectorias del polvo sahariano transportado a Barbados utilizando la ley de Stokes para describir el asentamiento gravitacional" . Revista de Meteorología Aplicada y Climatología . 34 (7): 1716–26. Código Bibliográfico : 1995JApMe..34.1716E . doi : 10.1175 / 1520-0450-34.7.1716 .