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2021-12-23T00:34:09Z

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Der '''hydrodynamische Radius''' <math>R_0</math> (auch „Stokesradius“ nach [[George Gabriel Stokes]]) ist der [[Radius]] einer [[hypothetisch]]en festen Kugel, die in einem [[Lösungsmittel]] dieselben [[Diffusion]]seigenschaften besitzt wie das durch den hydrodynamischen Radius beschriebene [[Teilchen]] (zum Beispiel [[Ion]], [[Protein]], [[ Micelle]], [[Viren|Virus]] oder [[Staub]]partikel). Der ''hydrodynamische Durchmesser'' beträgt das Doppelte des hydrodynamischen Radius.

Das für die Diffusion relevante [[Volumen]] eines Teilchens in [[Lösung (Chemie)|Lösung]] wird nicht nur durch die [[Atom]]e des Teilchens selbst, sondern auch durch umgebende Lösungsmittelmoleküle gebildet. Diese können aufgrund [[elektrostatisch]]er Wechselwirkungen so fest mit dem Teilchen interagieren ([[Grotthus-Mechanismus]]), dass diese [[Solvat]]hülle bei der Bewegung durch das Lösungsmittel gebunden bleibt. Dieses Gesamtvolumen bestimmt die Diffusion, wobei ein größeres Volumen eine langsamere Diffusion bedingt. Für nicht-kugelförmige Teilchen bestimmt auch die Form die Diffusionsgeschwindigkeit und damit den hydrodynamischen Radius.

Da die realen Ausmaße des Teilchens in Lösung nicht direkt messbar sind, wird der hydrodynamische Radius über die [[Stokes-Einstein-Gleichung]] definiert (die Temperatur, die Viskosität und die Diffusionskonstante können in der Praxis gemessen werden):

:<math>R_0 = \frac{k_\mathrm{B} \cdot T}{6 \cdot \pi \cdot \eta \cdot D}</math>

mit
* <math>k_\text{B}</math> die [[Boltzmannkonstante]]
* <math>T</math> die [[Temperatur]]
* <math>\eta</math> die [[Viskosität]] des Lösungsmittels
* <math>D</math> die [[Diffusionskonstante]].

Der hydrodynamische Radius kann beträchtlich vom realen Radius des Teilchen abweichen; meist ist er ''kleiner'' als der effektive Radius des Teilchens.

In der Praxis wird der hydrodynamische Radius von [[Protein]]en und [[Polymer]]en ermittelt durch
* [[Dynamische Lichtstreuung]]
* [[Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie]]
* [[Elektronenspinresonanz]]-Spektroskopie (ESR)
* [[Kernspinresonanzspektroskopie]] (NMR) oder
* Messungen der [[Fluoreszenzpolarisation]].

Gemessen wird der Radius unter anderem, um das Verhalten von Polymeren gegenüber Lösungsmitteln zu prüfen oder um Aussagen über die [[Proteinstruktur|Struktur von Proteinen]] machen zu können.

[[Kategorie:Atomphysik]]

Hydrodynamischer Radius - Versionsgeschichte

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