Sadestumiskoefitsient

Allikas: Vikipeedia

Sadestumiskoefitsient (s) (ka sedimentatsiooni koefitsient) iseloomustab osakeste sedimentatsiooni protsessi tsentrifuugimisel ja on defineeritud kui osakeste sadestumiskiirus mingi teatud raskuskiirenduse juures.

s = \frac{v_t}{a}

Sedimentatsiooni kiirus v_t (ms−1) on võrdne lõppkiirusega. See on konstantne, kuna jõud, mida rakendatakse osakestele gravitatsiooni toimel või tsentrifuugimisel ultratsentrifuugis taandub maha selle keskkonna viskoossuse arvelt, milles osake on ja liigub (tavaliselt vesi). Ultratsentrifuugimisel on osakesele rakendatav raskuskiirendus tavaliselt kümneid tuhandeid kordi suurem kui tavaline gravitatsiooniline raskuskiirendus. Rakendatav kiirendus a (ms−2) võib olla kas gravitatsiooniline raskuskiirendus g, või tsentrifugaalkiirendus \omega^2 r. Viimasel juhul on \omega pöörlemise nurkkiirus ja r osakese kaugus pöörlemisteljest (raadius).

Keskkonna viskoossusest tingitud vastupanu osakese liikumisele iseloomustab Stokes'i seadus:  F_d = 6 \pi\,\eta\,r_0\,v\, , kus \eta märgib keskkonna viskoossust, r_0 on osakese raadius ja v on osakese kiirus. See seadus kehtib ainult suurtele sfääriliste objektidele lõpmatus hulgas vedelikus.

Tsentrifugaaljõud antakse valemiga: {mr \omega^2}, kus r on osakese kaugus pöörlemisteljest. Kui need kaks jõudu (viskoossusest tingitud vastupanu osakese liikumisele ja tsentrifugaaljõud) tasakaalustuvad (nad on vastassuunalised jõud), hakkab osake liikuma konstantse kiirusega, ehk saavutabki vastavas keskkonnas oma lõppkiiruse. Lõppkiirus on antud järgneva valemiga:

{v_t} = \frac{mr\omega^2}{6\pi \eta r_0}

Kohandades seda valemit, saame valemi sadestuskoefitsiendi arvutamiseks:

s = \frac{v_t}{r\omega^2} = \frac{m}{6\pi \eta r_0}

Sadestumiskoefitsiendi dimensiooniks on ajaühik, mida väljendatakse svedbergides. Üks svedberg on defineeritud kui täpselt 10−13 sekundit. Sadestumiskoefitsiendid, mida võib leida kirjandusest, tähendavad tavaliselt settimist vees 20 °C juures.

Suuremad osakesed settivad kiiremini ja nende sadestumiskoefitsiendid on seetõttu suuremad. Sadestumiskoefitsiendid pole aga omavahel liidetavad. Sadestumiskiirus ei sõltu mitte ainult osakese massist ja ruumalast, vaid ka pindalast, mis muutub kahe osakese kokkuliitumisel (tekkinud osakese kogupindala väiksem kui kahel eraldi). Kui mõõta nende osakeste sadestusmiskoefitsiente eraldi, võib nende koefitsientide väärtuste liitmise tulem olla erinev sellest, kui need osakesed oleksid üheks osakeseks kokku liitunud. Niimoodi on see näiteks ribosoomidega, mida eristatakse tavaliset nende sadestumiskoefitsientide järgi. Näiteks bakterite 70 S ribosoomi sadestumisskoefitsient on küll 70 svedbergi, aga koosneb 50S ja 30S alaühikutest.

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]