Броуновское движение молекул

Тепловое движение молекул растворителя является причиной броуновского движения молекул растворенного вещества. Сущность его заключается в том, что о поверхность молекулы непрерывно ударяются молекулы жидкости — растворителя. При каждом ударе молекуле передается некоторый импульс. Удары происходят беспорядочно во времени п по направлению. Частота толчков соответствует по порядку величины частоте тепловых колебаний молекул растворителя, т. е. составляет 10 2 ударов в секунду. Броуновское движение отражает тепловое движение молекул растворителя. [c.45]

Если две различные молекулы расположены достаточно близко, они могут влиять на флуоресценцию друг друга. Одна из них, например, может поглощать излучение флуоресценции другой, свидетельствуя о довольно эффективной миграции энергии от одной молекулы к другой при облучении молекулярного комплекса. Такое взаимодействие может происходить между ароматическими аминокислотами, в ферментах и флуоресцирующих коферментах. Следовательно, можно определять и расстояние между этими молекулами. Кроме того, излучаемый отдельными молекулами данного вещества поток энергии определенным образом ориентирован по отношению к излучающей молекуле. Поэтому флуоресценция твердых тел сильно поляризована. В жидких невязких растворителях поляризация флуоресценции небольших молекул обычно мала, так как вследствие броуновского движения молекулы быстро меняют свое положение. Однако у больших молекул, таких, как белки, даже в жидких растворителях наблюдается менее интенсивное броуновское движение за время жизни возбужденного состояния они мало меняют свое положение, и поэтому их флуоресценция сильно поляризована. У флуоресцирующих групп, находящихся внутри белковой молекулы или соединенных с белком в виде комплексов фермент — кофермент или фермент — субстрат, также обнаруживается поляризация флуоресценции. Степень поляризации флуоресценции таких комплексов и влияние на нее различных факторов дают информацию о механизме действия фермента. Все это представляет ценность для анализа не только собственно ферментов, но и вообще всех белков. [c.178]

В отличие от случайного броуновского движения молекулы газа могут оказывать направленное силовое воздействие, которое будет поэтому особенно заметным, когда [c.35]

Рнс. 2.36. Поверхность раздела двух фракций, полученная при моделировании броуновского движения молекул [c.92]

Одна из характерных особенностей водных коллоидных систем заключается в том, что благодаря очень малому размеру коллоидные частицы удерживаются во взвешенном состоянии бесконечно долго в результате броуновского движения молекул воды. [c.132]

Как было отмечено ранее, броуновское движение молекул в жидкости приводит к усреднению прямых диполь-дипольных взаимодействий между отдельными ядерными моментами и к уменьшению пх до нуля таким образом, дипольные взаимодействия могут только повлиять на релаксацию. Было установлено, [c.359]

Частицы размером менее G, 1 мкм могут приблизиться к препятствию, совершая хаотичные перемещения (диффундируя) под воздействием броуновского движения молекул. Доля диффузионного осаждения в улавливании более крупных частиц незначительна. [c.246]

При смешении различных фракций в химических растворах или газах важное значение имеет моделирование процесса их смешения, вызванного хаотическим броуновским движением молекул. Граница раздела между фракциями из-за броуновского движения молекул порою приобретает весьма причудливый вид и может быть представлена сложной поверхностью в трехмерном пространстве. [c.91]

Вторым типом взаимодействия, оказывающим влияние на процессы релаксации, является анизотропия химического сдвига. Электронные оболочки создают в точке расположения атомного ядра А локальное дополнительное поле, которое почти всегда анизотропно, и в силу этого его величина изменяется во времени под влиянием броуновского движения молекул, причем время корреляции вновь является мерой этой зависимости от времени. Так как это взаимодействие возрастает пропорционально величине поля В , а скорость релаксации пропорциональна квадрату величины, характеризующей силу взаимодействия, то оказывается, что вклад в скорость релаксации от временной модуляции анизотропии химического сдвига для жидкостей малой вязкости в области, где выполняется уравнение [c.38]

Для ядер со спином / >1 квадрупольное взаимодействие вносит наиболее существенный вклад в процессы релаксации. Как и в случае диполь-ди-польного взаимодействия, возникает зависимость релаксации от времени вследствие броуновского движения молекул. Для типичного случая, когда симметрия градиентов поля приближается к цилиндрической, в области, где [c.40]

Коллоидные частицы довольно стабильны. Одна из причин этого состоит в следующем благодаря малому размеру таких частиц броуновское движение молекул воды оказывает на них более сильное воздействие, чем силы гравитации. Кроме того, электростатические силы отталкивания, обусловленные поверхностным зарядом коллоидных частиц, предотвращают их коагуляцию и последующее осаждение. [c.391]

Полимерные материалы отличаются от традиционных материалов, таких, как металлы, стекло или камень, способностью к большим обратимым деформациям, проявляющейся в определенном интервале температур. Эта и другие специфические особенности механических свойств полимеров связаны с особенностями строения длинных цепных молекул, прежде всего с их гибкостью. Исследование механизма деформации па молекулярном уровне показывает, что причиной высокоэластичности является броуновское движение, в котором участвуют отдельные подвижные элементы (сегменты) гибкой нитевидной молекулы. Под воздействием броуновского движения молекула принимает статистически беспорядочные конформации при этом расстояние между ее концами стремится к минимуму. При деформации полимера, например при растяжении, молекулы принимают менее вероятные конформации, расстояние между их концами увеличивается, и появляется сила, стремящаяся при снятии внещней нагрузки изменить конформации макромолекул на более вероятные. [c.15]

В жидкой фазе две встретившиеся молекулы А и В со всех сторон окружены молекулами растворителя и находятся как бы в клетке . Две молекулы, заключенные в клетку , мы будем называть парой . Диссоциация пары на отдельные молекулы происходит вследствие броуновского движения молекул жидкости. Средняя продолжительность суш,ествования пары может быть найдена из формулы Эйнштейна, связывающей коэффициент, диффузии О и средний квадрат смещения [c.28]

Поглощение небольшого количества энергии, соответствующего, например, броуновскому движению молекул при комнатной температуре или излучению в области СВЧ, может вызвать вращательные переходы без изменения колебательных или электронных состояний. [c.82]

Непосредственное магнитное динольное взаимодействие ядер в жидкостях обычно не наблюдается из-за броуновского движения молекул. — Прим. перев. [c.186]

Спектроскопия ЯМР твердых тел называется ядерным резонансом широких линий, так как локальные магнитные поля, возникающие при диполь-дипольном взаимодействии между ядрами, приводят к существенному уширению линий. В жидкостях аналогичные поля усредняются до нуля за счет броуновского движения молекул, при этом условия резонанса зависят от слабых локальных полей, связанных со структурой молекулы. Спектроскопия таких систем является ЯМР-спектроскопией высокого разрешения. [c.42]

Наиболее простой является диффузионная модель кипящего слоя, над развитием которой работали различные авторы [8—10], основана на аналогии с броуновским движением молекул и более крупных частиц в газе. Согласно этому при скорости потока, превышающей критическую скорость начала псевдоожижения, энергия (кинетическая или потенциальная) потока является причиной создает [c.87]

Атомный механизм диффузии в кристаллах можно представить как особый механизм обмена мест. Процессы диффузии могут происходить в веществах, состоящих из атомов одного вида, например, путем выравнивания различных кинетических энергий атомов (аналогично броуновскому движению молекул в жидкостях). Этот процесс обмена мест называется самодиффузией. Чтобы частица, находящаяся в узле решетки, могла покинуть свое нормальное место, необходимо, чтобы частица приобрела определенную энергию (энергию активации). Энергии активации особенно низки для частиц кристалла, находящихся на поверхности, так как они имеют меньше связей, чем атомы внутри кристалла. Поэтому нужно учитывать повышенную подвижность на поверхности (поверхностная диффузия или диффузия Фоль.мера). Повышенная подвижность собственных и чужеродных частиц на поверхности кристалла будет подробно изложена в главе 14.3. [c.233]

По нашему мнению, продолжительность жизни молекулы воды в гидратационном слое по порядку величины составляет 10 с, т. е. примерно в 100 раз больше, чем время, требуемое для молекулы воды, чтобы разорвать и снова образовать несколько водородных связей, которые ограничивают ее движение в чистом растворителе. Тем не менее это время достаточно мало, чтобы его можно было рассматривать как характеристическое время для движения молекул жидкости. Разъяснение данной точки зрения и другие аспекты динамики взаимодействий вода — белок и белок — вода — белок в растворах белков и являются предметом настоящей статьи. Ниже представлены данные и выводы, следующие из результатов использования очень эффективного экспериментального метода, который, не будучи уже новым, применяется только в нашей и еще очень немногих лабораториях. Авторы измерили зависимость скорости магнитной спин-решеточной релаксации ядер растворителя (воды) в растворах белка от величины магнитного поля. Этому методу дали сокращенное название ЯМР-д (дисперсия ядерной магнитной релаксации). Опыты по ЯМР-д показали, что на быстрое вращательное броуновское движение молекул растворителя (воды) накладывается в результате функционирования механизма взаимодействия (еще не вполне понятого) очень небольшая по величине компонента, которая имитирует намного более медленное вращательное движение молекул белка [6, 7]. Кроме того, в экспериментах по ЯМР-д измеряются усредненные свойства всех молекул растворителя, так что время жизни молекул воды в гидратационном слое выступает в качестве естественного параметра во многих моделях, которые объясняют эти данные. Можно добавить, что данные по ЯМР-д прямо указывают на довольно быстрое ориентационное броуновское движение. Поэтому появляется возможность изучения микроскопической вязкости растворителя вблизи белковой молекулы в широком диапазоне значений pH, в присутствии различных буферов и т. д., что не всегда удается сделать с помощью других методов. [c.162]

Представленные выше основные феноменологические особенности ЯМР-д ядер растворителя в растворах белков демонстрируют, что из них можно получить информацию о броуновском движении молекул растворенного белка. Хотя о природе взаимодействий, лежащих в основе этого движения, можно сказать немного, тем не менее ясно, что усредненная во времени кинетическая предыстория типичной молекулы растворителя должна содержать компоненту, которая отражает движение белка. Это означает, что либо молекула растворителя проводит часть времени на белке (обмен, модель ближних взаимодействий) или она в результате взаимодействий дальнего порядка движется согласованным образом. Кроме того, обнаружено, что имеет [c.169]

Псевдоожиженные еаетеми получили свое название из-за большого сходства е капельными жидкостями, выражающегося, в частности, в беспорядочном движении твердых чаетиц, непрерывным, изменением их взаимного расположения (подобно броуновскому движению молекул в жидкости) и в текучести. [c.475]

Выполненными исследованиями была окончательно доказана природа броуновского движения. Молекулы среды (жидкости или газа) сталкиваются с частицей дисперсной фазы, в результате чего она получает огромное число ударов со всех сторон. Если частица имеет сравнительно больите размеры, то число этих ударов так велико, что ио соответствующему закону статистики результирующий импульс оказывается равным нулю, и такая частица не будет двигаться под действием теплового движения молекул. Кроме того, частицы с большой массой обладают инерционностью и мало чувствительны к ударам молекул. Очень малые частицы (в ультрамикрогетерогенных системах) имеют значительно меньшие массу и поверхность. На такую частицу будет приходиться существенно меньшее число ударов, и поэтому вероятность неравномерного распределения ими)льсов, получаемых с разных сторон, увеличивается. Это происходит как вследствие неодинакового числа ударов с разных сторон частицы, так и вследствие различной энергии молекул, сталкивающихся с частицей. В результате в зависимости от размеров часпща приобретает колебательное, вращательное и иостуиательное. движение. [c.202]

Структурообразование протекает очень медленно, так как под влиянием броуновского движения молекул воды частицы ориентируются в положении с минимальной свободной поверхностной энергией (положение с минимальной свободной поверхностной энергией достигается, например, когда положительно заряженное ребро одной частицы располагается против отрицательно заряженной поверхности другой). Время, необходимое для приобретения гелем максимальной прочности, зависит от порога флокуляции, а также от концентраций глинистых частиц и соли в системе. При очень низких значениях этих концентраций может потребоваться несколько суток, чтобы гелеобразова-ние стало заметным, в то время как при высоких концентрациях соли образование геля может произойти почти мгновенно. [c.156]

Наблюдать непосредственно за броуновским движением молекул невозможно, однако коэффициент диффузии для них может быть измерен, например, по скорости размывания границы между двумя растворами с разными концентрациями данного вещества [13]. Коэффициент диффузи№ для H HO (НПО) вНгО при 25°С составляет2,27-10 см -с тот же-порядок имеют коэффициенты диффузии для ионов К" " и С1 [14]. ДлЯ многих небольших молекул 10 см с и уменьшается с увеличением размера молекулы. Так, для рибонуклеазы (мол. вес 13 683)-0=1,Ы0 см -с , для миозина (мол. вес 5-10 ) ЫО Коэффициент диффузии связан с радиусом сферической частицы г, вязкостью т и константой Больцмана к соотношением, известным под названием уравнение Стокса — Эйнштейна [c.15]

Босанке [3.107] рассмотрел такое сложение двух диффузионных процессов с точки зрения броуновского движения молекул. Полная частота столкновений vлi = г7Д.u складывается из частоты столкновений молекул со стенкой к = о/ кк и частоты межмолекулярных столкновений v = г /A, [см. (,3.2,3)], где %м, кк и А,— соответствующие длины среднего свободного пробега. Поскольку соответствующие им коэффициенты диффузии 1) и коэффициент самодиффузии в неограниченном пространстве Пп пропорциональны vлi, VJi и V (дифс )узионные уравнения Эйнштейна), то из формулы v. f=vк-fv следует, что коэффициент самодиффузии газа внутри капилляра есть гармоническое среднее из О к и Ои. [c.70]

В отличие От твердых тел диполь-дипольное взаимодействие в жидкостях не приводит к возникновению расщепления линий. Броуновское движение молекул вызывает в жидкостях быструю переориентацию молекул относительно направления поля и усредненное по времени значение Blo равно нулю. Следует отметить, однако, что для молекул, представляющих интерес с точки зрения биологии, это тепловое движение не будет достаточно быстрым для того, чтобы наблюдалось усреднение данного взаимодействия до нуля, и остаточное взаимодействие приводит к уширению линий. [c.29]

Броуновское движение молекул в жидкостях является основной причиной, определяющей зависимость от времени взаимодействий, наблюдаемых экспериментально. Возникающие на частоте 0)i магнитные шумы вызывают переходы между спиновыми состояниями, обеспечивая тем самым эффективный механизм спин-решеточной релаксации. Мерой вращательной подвижности является время корреляции вращательных движений Trot, т.е. характерное время, за которое молекула в целом или та ее часть, которая содержит рассматриваемый ядерный спин, повернется на угол, равный в среднем 1 рад. В жидкостях малой вязкости для малых молекул Trot по порядку величины равно 10 с, т.е. обычно выполняется следующее неравенство [c.37]

Ячейка Польмана [1202, ]203, П38] представляет собой заполненную жидкостью чашку, в которой взвешены очень мелкие листовые чешуйки алюминия (диаметром 10—20 мкм). В ультразвуковой волне на эти диски, малые по размерам по сравнению с длиной волны, действуют силы, которые пытаются их ориентировать перпендикулярно к направлению звука. Такой эффект используется также на дисках Рэлея, подвешенных на нити, для абсолютного измерения интенсивности звука в жидкостях или газах. Против ориентирующего действия звуковой волны на эти чешуйки в ячейке действует нерегулярное броуновское движение молекул, так что в диаиазоне интенснвзюстей звука около 1 10 чешуйки ориентируются тем полнее, чем выше интенсивность. Если посмотреть в ячейку против направления звука и осветить суспензию, тсГ под соответствующим углом места с большей интенсивностью будут выглядеть более светлыми, так как ориентированные чешуйки лучше отражают свет. [c.299]

От температуры воды зависит скорость формирования коагулированной взвеси и конечный размер хлопьев [130]. Причем даже интенсивное перемешивание не в состоянии компенсировать отрицательное влияние низких температур. В качестве оптимальных температур при использовании Al2(S04)a называют 25—30° С [131, стр. 44], 28—30° С [991, 36—40° С [132, стр. 70]. При температуре выше 30° С возможно ухудшение коагуляции FeaOj вследствие чрезмерно интенсивного броуновского движения молекул [133]. [c.177]

При седиментации границы раздела всегда отмечаются некоторые вторичные эффекты по мере прохождения седиментации кривая зависимости-йс1с1г от г становится все более плоской и широкой (рис. 23). Это может быть вызвано молекулярной неоднородностью растворенного вещества, т. е. наличием некоторого распределения констант седиментации, диффузией растворенного вещества или обоими факторами. В случае однородного растворенного вещества все его молекулы перемещаются к дну ячейки со скоростью, значительно превышающей среднюю скорость броуновского движения. Тем не менее вследствие броуновского движения молекулы перемещаются в области низких концентраций. Поэтому граница раздела по мере своего приближения к дну ячейки расширяется. В случае совершенно однородного растворенного вещества и при отсутствии диффузии граница раздела должна быть бесконечно узкой (скачок концентрации от нуля до некоторого конечного значения). Далее мы более подробно рассмотрим вопрос о размывании границы раздела. [c.48]

В 1912 году Смолуховский подверг скрупулезному анализу именно этот тип устройства для преодоления второго закона. Он пришел к неизбежности повышения температуры в одной из частей сосуда с разофевом дверцы и демона из-за более интенсивного Броуновского движения молекул газа, что, в конце концов, обязательно испортит демона, который начнет ошибаться. Давление и температура в обоих отсеках сосуда выровняются, и второй закон термодинамики будет спасен. Через два года Смолуховский повторил свой анализ и добавил [c.34]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология