Wstęp - Politechnika Gdańska · Wstęp MATERIAŁY POMOCNICZE DO WYKŁADÓW Z PODSTAW BIOFIZYKI IIIr. Biotechnologii prof. dr hab. inż. Jan Mazerski Wstęp Biofizyka zajmuje się

Wstęp

MATERIAŁY POMOCNICZE DO WYKŁADÓW Z PODSTAW BIOFIZYKI

IIIr. Biotechnologii prof. dr hab. inż. Jan Mazerski

WWssttęępp

BBiiooffiizzyykkaa zzaajjmmuujjee ssiięę zzaassttoossoowwaanniieemm pprraaww ffiizzyycczznnyycchh ii ffiizzyykkoocchheemmiicczznnyycchh ddoo uukkłłaaddóóww

oożżyywwiioonnyycchh.. ZZee wwzzggllęędduu nnaa rrooddzzaajj uukkłłaadduu oożżyywwiioonneeggoo mmoożżnnaa wwyyrróóżżnniićć kkiillkkaa ddzziiaałłóóww bbiiooffiizzyykkii::

-- bbiiooffiizzyykkaa śśrrooddoowwiisskkaa

-- bbiiooffiizzyykkaa oorrggaanniizzmmóóww:: mmeeddyyccyynnaa ++ zzoooollooggiiaa ++ bboottaanniikkaa

-- bbiiooffiizzyykkaa nnaarrzząąddóóww:: jjww..

-- bbiiooffiizzyykkaa kkoommóórreekk:: mmiikkrroobbiioollooggiiaa

-- bbiiooffiizzyykkaa mmoolleekkuullaarrnnaa:: bbiioocchheemmiiaa ++ bbiiootteecchhnnoollooggiiaa

NNaa nnaasszzyycchh wwyykkłłaaddaacchh zzaajjmmoowwaaćć ssiięę bbęęddzziieemmyy bb ii oo ff ii zz yy kk ąą mm oo ll ee kk uu ll aa rr nn ąą ,, cczzyyllii

ffiizzyycczznnyymm ii ffiizzyykkoocchheemmiicczznnyymm ooppiisseemm bbiiooppoolliimmeerróóww.. PPoodd kkoonniieecc sseemmeessttrruu oommóówwiimmyy rróówwnniieeżż

wwyybbrraannee eelleemmeennttyy bbiiooffiizzyykkii kkoommóórreekk:: pprroobblleemmyy zzwwiiąązzaannee zz pprrzzeewwooddzzeenniieemm ssyyggnnaałłóóww nneerrwwoowwyycchh

oorraazz zz rruucchheemm mmeecchhaanniicczznnyymm kkoommóórreekk ii nnaarrzząąddóóww.. WWiięękksszzoośśćć cczzaassuu ppoośśwwiięęcciimmyy jjeeddnnaakk bbiiooffiizzyyccee

mmoolleekkuullaarrnneejj..

DDllaacczzeeggoo ddoo ooppiissuu bbiiooppoolliimmeerróóww nniiee wwyyssttaarrcczzaa mmeettooddyykkaa wwyypprraaccoowwaannaa pprrzzeezz

ffiizzyykkoocchheemmiięę rroozzttwwoorróóww?? PPrrzzeeddee wwsszzyyssttkkiimm ddllaatteeggoo,, żżee cchheemmiiaa ffiizzyycczznnaa zzaajjmmuujjee ssiięę uukkłłaaddaammii

wwyyiiddeeaalliizzoowwaannyymmii::

-- rroozzttwwoorryy ddoosskkoonnaałłee

-- rroozzttwwoorryy ssuubbssttaannccjjii mmaałłoocczząąsstteecczzkkoowwyycchh

-- uukkłłaaddyy ww ssttaanniiee rróówwnnoowwaaggii tteerrmmooddyynnaammiicczznneejj

-- pprroossttee wwłłaaśścciiwwoośśccii rreeoollooggiicczznnee..

JJeeddnnaakkżżee uukkłłaaddyy oożżyywwiioonnee ddaalleekkoo ooddbbiieeggaajjąą oodd ttyycchh wwyyiiddeeaalliizzoowwaannyycchh zzaałłoożżeeńń.. DDllaatteeggoo tteeżż

bbiiooffiizzyykkaa mmuussii zzaajjąąćć ssiięę ""nniieecchhcciiaannyymmii"" uukkłłaaddaammii::

-- bbiiooppoolliimmeerryy oo rroozzwwiinniięętteejj ii bbaarrddzzoo rróóżżnnoorrooddnneejj ppoowwiieerrzzcchhnnii

-- ggrraanniiccaa ffaazz bbiiooppoolliimmeerr -- wwooddnnee rroozzttwwoorryy ssoollii ii//lluubb iicchh mmiieesszzaanniinn

-- ssttrruukkttuurraammii ssuupprraammoolleekkuullaarrnnyymmii ((bbłłoonnyy lliippiiddoowwee))

-- ttrraannssppoorrtteemm nnaa ggrraanniiccyy ffaazz -- ttrraannssppoorrtt pprrzzeezz bbłłoonnyy lliippiiddoowwee

i

Część I: Woda w układach biologicznych

WODA W UKŁADACH BIOLOGICZNYCH

NNaa ppoocczząąttkkuu bbyyłaa wwooddaał

WWsszzyyssttkkiiee zznnaannee nnaamm uukkłłaaddyy żżyywwee wwyykkoorrzzyyssttuujjąą wwooddęę jjaakkoo rroozzppuusszzcczzaallnniikk ii śśrrooddoowwiisskkoo

pprroocceessóóww bbiioocchheemmiicczznnyycchh.. TTaakk wwiięęcc zzaanniimm pprrzzeejjddzziieemmyy ddoo oommaawwiiaanniiaa ffiizzyycczznnyycchh ii

ffiizzyykkoocchheemmiicczznnyycchh ppooddssttaaww ttyycchh pprroocceessóóww wwaarrttoo ppoośśwwiięęcciićć uuwwaaggęę tteemmuu wwsszzeecchhoobbeeccnneemmuu

śśrrooddoowwiisskkuu..

CCóóżż jjeeddnnaakk mmoożżee bbyyćć cciieekkaawweeggoo ww wwooddzziiee?? KKaażżddyy,, kkttoo uucczzyyłł ssiięę cchheemmiiii ww sszzkkoollee

ppooddssttaawwoowweejj zznnaa jjeejj wwzzóórr cchheemmiicczznnyy:: HH22OO.. JJeesstt ttoo pprroossttaa cczząąsstteecczzkkaa cchheemmiicczznnaa zzbbuuddoowwaannaa

zzaalleeddwwiiee zz 33 aattoommóóww,, kkttóórreejj ssttrruukkttuurraa ppoozznnaannaa jjeesstt oobbeeccnniiee ww nnaajjddrroobbnniieejjsszzyycchh sszzcczzeeggóółłaacchh.. TToo

pprraawwddaa,, aa jjeeddnnaakk jjeeżżeellii zzaappyyttaammyy ffiizzyykkoocchheemmiikkóóww nniiee oo cc zz ąą ss tt ee cc zz kk ęę ww oo dd yy ,, lleecczz oo

ss tt rr uu kk tt uu rr ęę cc ii ee kk łł ee jj ww oo dd yy ttoo wwyywwoołłaammyy ppeewwnnąą kkoonnsstteerrnnaaccjjęę..

PPrrzzeeddee wwsszzyyssttkkiimm wwłłaaśścciiwwoośśccii ffiizzyycczznnee cciieekkłłeejj wwooddyy nniiee ddaajjąą ssiięę wwyypprroowwaaddzziićć zzee wwzzoorruu

cczząąsstteecczzkkii wwooddyy.. DDoottyycczzyy ttoo ttaakkiicchh wwłłaaśścciiwwoośśccii jjaakk::

-- tteemmppeerraattuurraa wwrrzzeenniiaa ii mmoolloowwee cciieeppłłoo ppaarroowwaanniiaa

-- tteemmppeerraattuurraa ii cciieeppłłoo ttooppnniieenniiaa

-- ppoojjeemmnnoośśćć cciieeppllnnaa

-- nnaappiięęcciiee ppoowwiieerrzzcchhnniioowwee

-- ssttaałłaa ddiieelleekkttrryycczznnaa

-- lleeppkkoośśćć

ii wwiieellee iinnnnyycchh..

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200 250

Masa cząsteczkowa

Tem

p. w

rzen

ia [C

]

RRyyss..II..11:: ZZaalleeżżnnoośśćć tteemmppeerraattuurryy wwrrzzeenniiaa nn--aallkkaannóóww oodd iicchh mmaassyy cczząąsstteecczzkkoowweejj

1


ZZaajjmmiijjmmyy ssiięę ddllaa pprrzzyykkłłaadduu tteemmppeerraattuurrąą wwrrzzeenniiaa.. WWiiaaddoommoo,, żżee ddllaa pprroossttyycchh zzwwiiąązzkkóóww

nniieeoorrggaanniicczznnyycchh ii oorrggaanniicczznnyycchh wwiieellkkoośśćć ttaa zzaalleeżżyy oodd mmaassyy cczząąsstteecczzkkoowweejj.. NNpp.. ddllaa nn--aallkkaannóóww

uuzzyysskkuujjeemmyy zzaalleeżżnnoośśćć pprrzzeeddssttaawwiioonnąą nnaa RRyyss..II..11..

WWiiddzziimmyy,, żżee tteemmppeerraattuurraa wwrrzzeenniiaa rroośśnniiee mmoonnoottoonniicczznniiee zzee wwzzrroosstteemm mmaassyy cczząąsstteecczzkkoowweejj.. JJeeżżeellii nnaa

ppooddssttaawwiiee tteeggoo wwyykkrreessuu cchhcciieelliibbyyśśmmyy oosszzaaccoowwaaćć mmaassęę cczząąsstteecczzkkoowwąą wwooddyy,, ttoo oottrrzzyymmaammyy

aabbssuurrddaallnniiee wwyyssookkaa wwaarrttoośśćć:: ookk.. 110000 ddaallttoonnóóww..

PPooppaattrrzzmmyy tteerraazz,, TTaabb..II--11,, nnaa nnaajjbblliiżżsszzyycchh kkrreewwnnyycchh wwooddyy,, cczzyyllii wwooddoorrkkii ppiieerrwwiiaassttkkóóww IIVV,,

VV,, VVII ii VVIIII ggrruuppyy ggłłóówwnneejj..

TTaabbeellaa II--11 TTeemmppeerraattuurryy wwrrzzeenniiaa wwooddoorrkkóóww ppiieerrwwiiaassttkkóóww IIVV -- VVIIII ggrruuppyy ggłłóówwnneejj oorraazz iicchh mmaassyy cczząąsstteecczzkkoowwee

mmeettaann --116622°°CC

mm..cczz.. 1166

aammoonniiaakk --3344°°CC

mm..cczz.. 1177

wwooddaa ++110000°°CC mm..cczz.. 1188

fflluuoorroowwooddóórr ++2200°°CC

mm..cczz.. 1166 ssiillaann

--111122°°CC mm..cczz.. 3322

ffoossffoorriiaakk --8888°°CC

mm..cczz.. 3344

ssiiaarrkkoowwooddóórr --6611°°CC

mm..cczz.. 3344

cchhlloorroowwooddóórr --8855°°CC

mm..cczz.. 3344 ggeerrmmaannoowwooddóórr

--8899°°CC mm..cczz.. 7777

aarrsseennoowwooddóórr --5555°°CC

mm..cczz.. 7788

sseelleennoowwooddóórr --4422°°CC

mm..cczz.. 8811

bbrroommoowwooddóórr --6677°°CC

mm..cczz.. 8811 wwooddoorreekk ccyynnyy

--5522°°CC mm..cczz.. 112233

aannttyymmoonnoowwooddóórr --1177°°CC

mm..cczz.. 112255

tteelllluurroowwooddóórr --22°°CC

mm..cczz.. 113300

jjooddoowwooddóórr --4400°°CC

mm..cczz.. 112288

MMoonnoottoonniicczznnyy wwzzrroosstt tteemmppeerraattuurryy wwrrzzeenniiaa wwooddoorrkkóóww oobbsseerrwwuujjeemmyy ttyyllkkoo ddllaa IIVV ggrruuppyy ggłłóówwnneejj,,

cczzyyllii wwęęgglloowwccóóww.. WW ppoozzoossttaałłyycchh ggrruuppaacchh ssyyttuuaaccjjaa jjeesstt dduużżoo bbaarrddzziieejj sskkoommpplliikkoowwaannaa:: wwooddaa ii jjeejj

nnaajjbblliiżżssii ssąąssiieeddzzii wwyyrraaźźnniiee ooddbbiieeggaajjąą oodd ooggóóllnnyycchh rreegguułł.. PPrrzzyy ttyymm wwooddaa ssttaannoowwii ww ppeewwnnyymm sseennssiiee

oośśrrooddeekk tteeggoo ""zzaammiieesszzaanniiaa"".. WWiiddaaćć ttoo sszzcczzeeggóóllnniiee wwyyrraaźźnniiee nnaa RRyyss..II..22..

WĘGLOWCE

AZOTOWCETLENOWCE

FLUOROWCE0

100

200

300

400

Tem

p. w

rzen

ia [K

]

2


RRyyss..II..22:: TTeemmppeerraattuurryy wwrrzzeenniiaa wwooddoorrkkóóww ppiieerrwwiiaassttkkóóww IIVV -- VVIIII ggrruuppyy ggłłóówwnneejj

OOkkaazzuujjee ssiięę,, żżee ssyyttuuaaccjjaa ttaakkaa wwyyssttęęppuujjee nniiee ttyyllkkoo ww pprrzzyyppaaddkkuu tteemmppeerraattuurryy wwrrzzeenniiaa.. PPooddoobbnniiee

wwyygglląąddaa ssyyttuuaaccjjaa ww pprrzzyyppaaddkkuu iinnnnyycchh wwłłaaśścciiwwoośśccii cc ii ee kk łł ee jj ww oo dd yy ..

SSttrruukkttuurraa cciieekkłłeejj wwooddyy

WWyyjjąąttkkoowwee wwłłaaśścciiwwoośśccii wwooddyy wwyynniikkaajjąą oocczzyywwiiśścciiee zz bbuuddoowwyy ii wwłłaaśścciiwwoośśccii jjeejj cczząąsstteecczzeekk..

AAttoommyy ttwwoorrzząąccee cczząąsstteecczzkkąą wwooddyy ppoołłąącczzoonnee ssąą wwiiąązzaanniiaammii kkoowwaalleennccyyjjnnyymmii ttwwoorrzząąccyymmii kkąątt ookk..

110044°°..

PPoo ppiieerrwwsszzee cczząąsstteecczzkkii wwooddyy ppoossiiaaddaajjąą ssiillnnyy mmoommeenntt ddiippoolloowwyy..

WWyynniikkaa oonn zz dduużżeejj rróóżżnniiccyy eelleekkttrroouujjeemmnnoośśccii ppoommiięęddzzyy

aattoommeemm ttlleennuu ii aattoommeemm wwooddoorruu.. WW eeffeekkcciiee aattoomm ttlleennuu ssttaajjee ssiięę

uujjeemmnnyymm bbiieegguunneemm ddiippoolluu,, aa śśrrooddeekk ooddlleeggłłoośśccii ppoommiięęddzzyy

aattoommaammii wwooddoorruu bbiieegguunneemm ddooddaattnniimm..

OH H

104oδ+δ+

δ−

Μ

KKaażżddyy ddiippooll cczząąsstteecczzkkii wwooddyy wwyyttwwaarrzzaa wwookkóółł ssiieebbiiee ppoollee eelleekkttrryycczznnee.. OOddddzziiaałłyywwaanniiee tteeggoo ppoollaa zz

ppoollaammii iinnnnyycchh ddiippoollii ((cczząąsstteecczzeekk wwooddyy)) lluubb łłaadduunnkkóóww ((jjoonnóóww)) pprroowwaaddzzii ddoo::

-- oorriieennttaaccjjii cczząąsstteecczzeekk

-- ooddddzziiaałłyywwaańń eelleekkttrroossttaattyycczznnyycchh pprroowwaaddzząąccyycchh ddoo ppoowwssttaawwaanniiaa aaggrreeggaattóóww cczząąsstteecczzeekk..

PPoo ddrruuggiiee cczząąsstteecczzkkaa wwooddyy zzddoollnnaa jjeesstt ddoo ttwwoorrzzeenniiaa ssiillnnyycchh wwiiąązzaańń wwooddoorroowwyycchh.. KKaażżddaa

cczząąsstteecczzkkaa wwooddyy mmoożżee uuttwwoorrzzyyćć 22 wwiiąązzaanniiaa wwooddoorroowwee ww kkttóórryycchh jjeejj aattoommyy wwooddoorruu bbęęddąą

ooddggrryywwaałłyy rroollęę ddoonnoorróóww oorraazz 22 wwiiąązzaanniiaa ww kkttóórryycchh wwoollnnee ppaarryy ooddggrryywwaaćć bbęęddąą rroollęę

aakkcceeppttoorróóww wwiiąązzaanniiaa..

RRyyss..II..33:: WWiiąązzaanniiaa wwooddoorroowwee jjaakkiiee mmoożżee uuttwwoorrzzyyćć ppoojjeeddyynncczzaa cczząąsstteecczzkkaa wwooddyy

WW eeffeekkcciiee kkaażżddaa cczząąsstteecczzkkaa wwooddyy ssttaaćć ssiięę mmoożżee cczztteerroowwiiąązzaallnnyymm wwęęzzłłeemm ssiieeccii wwiiąązzaańń

wwooddoorroowwyycchh oobbeejjmmuujjąącceejj ww sspprrzzyyjjaajjąąccyycchh wwaarruunnkkaacchh ddzziieessiiąąttkkii,, sseettkkii aa nnaawweett ttyyssiiąąccee

iinnddyywwiidduuaallnnyycchh cczząąsstteecczzeekk..

3


IIssttnniieenniiee ttaakkiicchh aaggrreeggaattóóww cczząąsstteecczzkkoowwyycchh ppoowwoodduujjee,, żżee ww pprrzzyyppaaddkkuu cciieekkłłeejj wwooddyy

ppoowwiinnnniiśśmmyy wwłłaaśścciiwwiiee ppoossłłuuggiiwwaaćć ssiięę wwzzoorreemm ((HH22OO))nn.. TTaakkiiee ppooddeejjśścciiee ppoozzwwaallaa dduużżoo lleeppiieejj

pprrzzeewwiiddzziieećć zzaacchhoowwaanniiee ssiięę uukkłłaaddóóww zzaawwiieerraajjąąccyycchh cciieekkłłąą wwooddęę..

CCzząąsstteecczzkkii wwooddyy zzddoollnnee ssąą ddoo ttwwoorrzzeenniiaa wwiiąązzaańń wwooddoorroowwyycchh nniiee ttyyllkkoo ppoommiięęddzzyy ssoobbąą,, aallee rróówwnniieeżż

zz wwiieelloommaa ppoollaarrnnyymmii ggrruuppaammii ffuunnkkccyyjjnnyymmii zzwwiiąązzkkóóww oorrggaanniicczznnyycchh.. ZZ ppuunnkkttuu wwiiddzzeenniiaa bbiiooffiizzyykkii

nnaajjwwiięękksszzee zznnaacczzeenniiee mmaajjąą pprrzzyy ttyymm ggrruuppyy:: hhyyddrrookkssyylloowwaa,, aammiinnoowwaa,, aammiiddoowwaa,, kkaarrbboonnyylloowwaa ii

kkaarrbbookkssyylloowwaa wwyyssttęęppuujjąąccee ww nnaattuurraallnnyycchh mmaakkrroocczząąsstteecczzkkaacchh..

PPoodd wwzzggllęęddeemm bbuuddoowwyy pprrzzeessttrrzzeennnneejj nnaajjlleeppiieejj ppoozznnaannaa jjeesstt ssttrruukkttuurraa wwooddyy ww ssttaanniiee ssttaałłyymm

cczzyyllii lloodduu.. WW kkrryysszzttaałłaacchh lloodduu oottrrzzyymmaanneeggoo ww nnoorrmmaallnnyycchh wwaarruunnkkaacchh cczząąsstteecczzkkii wwooddyy uułłoożżoonnee ssąą

ww wwęęzzłłaacchh ssiieeccii kkrryyssttaalliicczznneejj ww ooddlleeggłłoośśccii 00,,226677 nnmm.. FFrraaggmmeenntt ttaakkiieejj ssiieeccii pprrzzeeddssttaawwiiaa rryyssuunneekk::

RRyyss..II..44:: FFrraaggmmeenntt ssiieeccii kkrryyssttaalliicczznneejj lloodduu.. KKóółłkkaa ssyymmbboolliizzuujjąą cczząąsstteecczzkkii wwooddyy zzaaaannggaażżoowwaannee ww

tteettrraaeeddrryycczznnyymm uukkłłaaddzziiee wwiiąązzaańń wwooddoorroowwyycchh..

NNaa ooddlleeggłłoośśćć ppoommiięęddzzyy wwęęzzłłaammii ssiieeccii kkrryyssttaalliicczznneejj ((aattoommaammii ttlleennuu)) sskkłłaaddaa ssiięę ddłłuuggoośśćć

kkoowwaalleennccyyjjnneeggoo wwiiąązzaanniiaa OO--HH wwyynnoosszząąccaa 00,,009999 nnmm oorraazz ddłłuuggoośśćć wwiiąązzaanniiaa wwooddoorroowweeggoo

wwyynnoosszząąccaa 00,,117777 nnmm.. PPrrzzeeddssttaawwiioonnaa ppoowwyyżżeejj ssttrruukkttuurraa lloodduu nniiee jjeesstt ttwwoorreemm ssttaattyycczznnyymm.. LLiicczznnee

ddaannee ddoośśwwiiaaddcczzaallnnee jjaakk ii wwyynniikkii oobblliicczzeeńń kkoommppuutteerroowwyycchh ppookkaazzuujjąą,, żżee ddzziięękkii eenneerrggiiii rruucchhóóww

tteerrmmiicczznnyycchh cczząąsstteecczzkkii wwooddyy ww wwęęzzłłaacchh ssiieeccii kkrryyssttaalliicczznneejj wwyykkoonnyywwaaćć mmooggąą ddrrggaanniiaa ii oobbrroottyy..

ZZddaarrzzaa ssiięę żżee ddoocchhooddzzii wwtteeddyy ddoo wwyymmiiaannyy ppaarrttnneerróóww wwiiąązzaańń wwooddoorroowwyycchh.. PPoowwssttaajjąąccee

nniieerreegguullaarrnnoośśccii ssiieeccii kkrryyssttaalliicczznneejj nniiwweelloowwaannee ssąą ppoopprrzzeezz rruucchhyy rreellaakkssaaccyyjjnnee ssąąssiieeddnniicchh

4


cczząąsstteecczzeekk.. JJaakk wwyykkaazzaałłyy bbaaddaanniiaa zz zzaassttoossoowwaanniieemm zznnaacczznniikkóóww iizzoottooppoowwyycchh nniieerreegguullaarrnnoośśccii ttaakkiiee

ooddppoowwiieeddzziiaallnnee ssąą zzaa zzjjaawwiisskkaa ttaakkiiee jjaakk ddyyffuuzzjjaa mmaałłyycchh cczząąsstteecczzeekk ww kkrryysszzttaallee lloodduu oorraazz wwyymmiiaannaa

cczząąsstteecczzeekk ppoommiięęddzzyy kkrryysszzttaałłeemm ii oottaacczzaajjąąccąą ggoo cciieekkłłąą wwooddąą..

SSttrruukkttuurraa wwooddyy ww ssttaanniiee cciieekkłłyymm nniiee jjeesstt mmoożżlliiwwaa ddoo jjeeddnnoozznnaacczznneeggoo,, ssttaattyycczznneeggoo ooppiissaanniiaa..

WW wwooddzziiee jjaakkoo cciieecczzyy iissttnniieejjee nniieewwąąttpplliiwwiiee zznnaacczznnyy ssttooppiieeńń nniieeuuppoorrzząąddkkoowwaanniiaa.. ZZ ddrruuggiieejj jjeeddnnaakk

ssttrroonnyy iissttnniieejjee wwiieellee ppoośśrreeddnniicchh ddaannyycchh ddoośśwwiiaaddcczzaallnnyycchh wwsskkaazzuujjąąccyycchh,, żżee ww cciieekkłłeejj wwooddzziiee

wwyyssttęęppuujjąą rróówwnniieeżż ppeewwnnee uuggrruuppoowwaanniiaa,, aassooccjjaattyy cczząąsstteecczzeekk ((kkllaasstteerryy)).. IIcchh wwiieellkkoośśćć zzaalleeżżyy oodd

tteemmppeerraattuurryy ii sszzaaccuujjee ssiięę,, żżee ww tteemmppeerraattuurrzzee ppookkoojjoowweejj zzaawwiieerraaćć oonnee mmooggąą śśrreeddnniioo ookk.. 110000

cczząąsstteecczzeekk wwooddyy..

IIssttnniieejjąą ssiillnnee pprrzzeessłłaannkkii,, żżee ttee kkllaasstteerryy ssttaannoowwiićć mmooggąą ppoozzoossttaałłoośśccii,, ffrraaggmmeennttyy ssiieeccii kkrryyssttaalliicczznneejj

lloodduu.. ZZ rroozzwwaażżaańń eenneerrggeettyycczznnyycchh wwyynniikkaa,, żżee pprrzzyy ttooppnniieenniiuu lloodduu zzeerrwwaanniiuu uulleeggaa ttyyllkkoo ookk.. 1155%%

wwiiąązzaańń wwooddoorroowwyycchh.. OOzznnaacczzaa ttoo,, żżee ww cciieekkłłeejj wwooddzziiee ww tteemmppeerraattuurrzzee ookk.. 00°°CC zzaacchhoowwaannaa jjeesstt

zznnaacczznnaa cczzęęśśćć ssttrruukkttuurryy kkrryyssttaalliicczznneejj lloodduu.. WW mmiiaarręę wwzzrroossttuu tteemmppeerraattuurryy wwiieellkkoośśćć ttyycchh

ffrraaggmmeennttóóww sszzyybbkkoo mmaalleejjee,, aallee nnaawweett ww ppoobblliiżżuu tteemmppeerraattuurryy wwrrzzeenniiaa wwyyssttęęppoowwaaćć jjeesszzcczzee mmooggąą

kkiillkkuucczząąsstteecczzkkoowwee kkllaasstteerryy bbęęddąąccee ppoozzoossttaałłoośścciiaammii ssiieeccii kkrryyssttaalliicczznneejj lloodduu..

PPrroossttee rroozzwwaażżaanniiaa ggeeoommeettrryycczznnee ppookkaazzuujjąą,, żżee zzee wwzzggllęędduu nnaa ggeeoommeettrriięę cczząąsstteecczzkkii wwooddyy

nnaajjpprroossttsszzyymm mmoożżlliiwwyymm kkllaassttrreemm ppoozzbbaawwiioonnyymm nnaappiięęćć ppoowwiinniieenn bbyyćć ppiięęcciiookkąątt ffoorreemmnnyy zz

cczząąsstteecczzkkaammii wwooddyy ww nnaarroożżaacchh..

AA))

BB))

RRyyss..II..55:: SScchheemmaatt ddwwóócchh mmoożżlliiwwyycchh ssttrruukkttuurr kkllaattrraattóóww uuttwwoorrzzoonnyycchh zz cczząąsstteecczzeekk wwooddyy.. KKóółłkkaa nnaa

rryyssuunnkkuu ssyymmbboolliizzuujjąą ppoozzyyccjjee aattoommóóww ttlleennuu.. AA)) wwyyppuukkłłyy kkllaattrraatt uuttwwoorrzzoonnyy zz 2200 cczząąsstteecczzeekk

wwooddyy;; wwsszzyyssttkkiiee śścciiaannyy ssąą ppiięęcciiookkąąttaammii ffoorreemmnnyymmii,, BB)) kkllaasstteerr ggwwiiaaźźddzziissttyy oottwwoorrzzoonnyy zz 1155

cczząąsstteecczzeekk wwooddyy;; mmoożżnnaa ssiięę ww nniimm ddoosszzuukkaaćć ppoozzoossttaałłoośśccii ssiieeccii kkrryyssttaalliicczznneejj lloodduu..

OOpprróócczz ppoozzoossttaałłoośśccii ssiieeccii kkrryyssttaalliicczznneejj lloodduu ww cciieekkłłeejj wwooddzziiee wwyyssttęęppuujjąą rróówwnniieeżż kkllaasstteerryy oo

ooddmmiieennnneejj ssttrruukkttuurrzzee.. MMooggąą ttoo bbyyćć nnpp.. ttzzww.. kkllaattrraattyy kkttóórryycchh ssttrruukkttuurręę pprrzzeeddssttaawwiioonnoo nnaa RRyyss..II..55 AA..

5


MMaajjąą oonnee ffoorrmmęę rreegguullaarrnneeggoo ddwwuunnaassttoośścciiaannuu oo śścciiaannaacchh ww kksszzttaałłcciiee ffoorreemmnnyycchh ppiięęcciiookkąąttóóww..

PPoonniieewwaażż kkaażżddyy aattoomm ttlleennuu wwyyssttęęppuujjąąccyy ww nnaarroożżuu kkllaattrraattuu mmaa jjeesszzcczzee ppootteennccjjaallnniiee jjeeddeenn

nniieewwyyssyyccoonnyy kkiieerruunneekk ooddddzziiaałłyywwaanniiaa,, wwiięęcc kkllaattrraattyy ttwwoorrzzyyćć mmooggąą ttrróójjwwyymmiiaarroowwąą ssiieećć

wwyyppeełłnniiaajjąąccąą ccaałłąą pprrzzeessttrrzzeeńń.. OOddlleeggłłoośśccii ppoommiięęddzzyy nnaarroożżaammii kkllaattrraattuu ((wwęęzzłłaammii ssiieeccii)) ssąą wwiięękksszzee

nniiżż ww ssttrruukkttuurrzzee lloodduu.. JJeesstt ttoo sskkuuttkkiieemm wwzzrroossttuu ddłłuuggoośśccii wwiiąązzaańń wwooddoorroowwyycchh ii wwsskkaazzuujjee nnaa iicchh

oossłłaabbiieenniiee.. WW tteejj ssyyttuuaaccjjii wwnnęęttrrzzee kkllaattrraattuu ttwwoorrzzyy nnaa ttyyllee oobbsszzeerrnnąą kkllaattkkęę,, żżee mmoożżee ssiięę ww nniieejj

zzmmiieeśścciićć ddooddaattkkoowwaa cczząąsstteecczzkkaa wwooddyy lluubb iinnnnaa mmaałłaa cczząąsstteecczzkkaa.. WW cciieekkłłeejj wwooddzziiee ttwwoorrzzyyćć ssiięę

mmooggąą rróówwnniieeżż ssttrruukkttuurryy ppoośśrreeddnniiee ppoommiięęddzzyy ssttrruukkttuurrąą lloodduu ii kkllaattrraatteemm ((RRyyss..II..55 BB))..

TTaakk wwiięęcc ww cciieekkłłeejj wwooddzziiee wwssppóółłiissttnniieejjee oobbookk ssiieebbiiee wwiieellee rróóżżnnyycchh eelleemmeennttaarrnnyycchh jjeeddnnoosstteekk

ssttrruukkttuurraallnnyycchh.. WW sskkłłaadd kkiillkkuuddzziieessiięęcciioocczząąsstteecczzkkoowwyycchh kkllaasstteerróóww wwcchhooddzząą pprraawwddooppooddoobbnniiee

pprrzzeeddssttaawwiicciieellee ooppiissaannyycchh wwyyżżeejj oorraazz wwiieelluu iinnnnyycchh eelleemmeennttaarrnnyycchh jjeeddnnoosstteekk ssttrruukkttuurraallnnyycchh..

KKllaasstteerróóww ttaakkiicchh nniiee mmoożżnnaa ttrraakkttoowwaaćć jjaakkoo kkoonnffiigguurraaccjjii ttrrwwaałłyycchh.. RRuucchhyy tteerrmmiicczznnee ppoowwoodduujjąą,, żżee

zzaarróówwnnoo kkllaasstteerryy jjaakk ii mmnniieejjsszzee jjeeddnnoossttkkii ssttrruukkttuurraallnnee ttwwoorrzząą ssiięę ii rroozzppaaddaajjąą ddyynnaammiicczznniiee.. ŚŚrreeddnniiaa

eenneerrggiiaa kkiinneettyycczznnaa ((ttrraannssllaaccyyjjnnaa ii rroottaaccyyjjnnaa)) ppoojjeeddyynncczzeejj cczząąsstteecczzkkii wwooddyy ww tteemmppeerraattuurrzzee 330000 KK

wwyynnoossii ookk.. 77 kkJJ//mmooll,, aa eenneerrggiiaa ooddddzziiaałłyywwaanniiaa ddwwóócchh cczząąsstteecczzeekk wwooddyy jjeesstt nniiee wwiięękksszzaa nniiżż ookk..

2200 kkJJ//mmooll.. OObblliicczzoonnoo,, żżee śśrreeddnnii cczzaass żżyycciiaa kkllaasstteerróóww wwyynnoossii ww ttyycchh wwaarruunnkkaacchh ookk.. 1100 ppss ((1100--1111 ss))..

SSyyttuuaaccjjaa ssttaajjee ssiięę jjeesszzcczzee bbaarrddzziieejj sskkoommpplliikkoowwaannaa,, ggddyy aannaalliizzuujjeemmyy ssttrruukkttuurryy rroozzttwwoorróóww

wwooddnnyycchh.. WW zzaalleeżżnnoośśccii oodd bbuuddoowwyy cchheemmiicczznneejj ssuubbssttaannccjjii rroozzppuusszzcczzoonneejj mmoożżeemmyy mmiieećć ddoo

cczzyynniieenniiaa zz bbaarrddzzoo zzłłoożżoonnyymmii zzjjaawwiisskkaammii.. SSpprróóbbuujjmmyy pprrzzeeaannaalliizzoowwaaćć nniieekkttóórree zz nniicchh..

RRoozzttwwoorryy ssoollii

WW ttrraakkcciiee rroozzppuusszzcczzaanniiaa kkrryysszzttaałłóóww ssoollii ddoocchhooddzzii ddoo ddyyssooccjjaaccjjii nnaa jjoonnyy.. KKaażżddyy zz jjoonnóóww

wwyyttwwaarrzzaa wwookkóółł ssiieebbiiee ppoollee eelleekkttrryycczznnee,, kkttóórree ooddddzziiaałłuujjee zz cczząąsstteecczzkkaammii wwooddyy ppoossiiaaddaajjąąccyymmii

cchhaarraakktteerr ddiippoolloowwyy.. PPoollee eelleekkttrryycczznnee ddąążżyy ddoo zzoorriieennttoowwaanniiaa ddiippoollii wwooddyy rróówwnnoolleeggllee ddoo lliinniiii ssiiłł

ppoollaa.. WW pprrzzyyppaaddkkuu jjoonnóóww oo ssyymmeettrriiii kkuulliisstteejj,, nnpp.. kkaattiioonnóóww mmeettaallii,, lliinniiee ssiiłł ppoollaa mmaajjąą rróówwnniieeżż

ssyymmeettrriięę kkuulliissttąą.. CCzząąsstteecczzkkii wwooddyy ttwwoorrzząą wwtteeddyy ssffeerryycczznnąą wwaarrssttwwęę wwookkóółł jjoonnuu.. OOrriieennttaaccjjaa

cczząąsstteecczzeekk wwooddyy ww ttaakkiieejj wwaarrssttwwiiee zzaalleeżżyy oodd zznnaakkuu łłaadduunnkkuu jjoonnuu ((RRyyss..II..66)).. WW pprrzzyyppaaddkkuu kkaattiioonnóóww

aattoommyy ttlleennuu ssttaannoowwiiąąccee uujjeemmnnee bbiieegguunnyy ddiippoollii zznnaajjdduujjąą ssiięę bblliiżżeejj jjoonnuu nniiżż aattoommyy wwooddoorruu..

PPoowwssttaajjee wwaarrssttwwaa hhyyddrraattaaccyyjjnnaa sskkłłaaddaajjąąccaa ssiięę zzee zzoorriieennttoowwaannyycchh cczząąsstteecczzeekk wwooddyy.. WW jjeejj wwaarrssttwwiiee

zzeewwnnęęttrrzznneejj pprrzzeewwaażżaajjąą ((ww pprrzzyyppaaddkkuu kkaattiioonnóóww)) aattoommyy wwooddoorruu bbęęddąąccee ddooddaattnniimmii bbiieegguunnaammii

ddiippoollii.. JJeeddnnaakkżżee ppoollee eelleekkttrryycczznnee jjoonnuu ssiięęggaa ddaalleejj nniiżż ggrruubboośśćć ppoojjeeddyynncczzeejj wwaarrssttwwyy hhyyddrraattaaccyyjjnneejj..

PPoonnaaddttoo nnaaggrroommaaddzzeenniiee nnaa ppoowwiieerrzzcchhnnii zzeewwnnęęttrrzznneejj aattoommóóww wwooddoorruu zzddoollnnyycchh ddoo ttwwoorrzzeenniiaa

wwiiąązzaańń wwooddoorroowwyycchh sspprrzzyyjjaa oorriieennttaaccjjii cczząąsstteecczzeekk wwooddyy ssttyykkaajjąąccyycchh ssiięę zz ttaakkąą wwaarrssttwwąą.. TTwwoorrzzyy ssiięę

6


wwiięęcc kkoolleejjnnaa wwaarrssttwwaa hhyyddrraattaaccyyjjnnaa oo oorriieennttaaccjjii aannaallooggiicczznneejj jjaakk ppiieerrwwsszzaa.. RRóówwnniieeżż nnaa jjeejj

ppoowwiieerrzzcchhnnii mmaammyy ddoo cczzyynniieenniiaa zz nnaaggrroommaaddzzeenniieemm aattoommóóww wwooddoorruu.. IIssttnniieejjee wwiięęcc mmoożżlliiwwoośśćć

ppoowwssttaanniiaa kkoolleejjnneejj wwaarrssttwwyy hhyyddrraattaaccyyjjnneejj.. OO ttyymm iillee wwaarrssttww hhyyddrraattaaccyyjjnnyycchh ppoowwssttaajjee wwookkóółł jjoonnuu

ddeeccyydduujjee pprroommiieeńń jjoonnuu ii wwiieellkkoośśćć jjeeggoo łłaadduunnkkuu.. IImm jjoonn jjeesstt mmnniieejjsszzyy ii ppoossiiaaddaa wwiięękksszzyy łłaadduunneekk

ttyymm ssiillnniieejjsszzee jjeesstt jjeeggoo ppoollee eelleekkttrryycczznnee ii ttyymm wwiięękksszzaa lliicczzbbaa wwaarrssttww hhyyddrraattaaccyyjjnnyycchh.. WW ppeewwnneejj

ooddlleeggłłoośśccii oodd jjoonnuu jjeeggoo ppoollee ssttaajjee ssiięę jjuużż nnaa ttyyllee ssłłaabbee,, żżee nniiee jjeesstt ww ssttaanniiee pprrzzeecciiwwssttaawwiićć ssiięę

rruucchhoomm tteerrmmiicczznnyymm.. PPoojjaawwiiaa ssiięę ssttrreeffaa oo nniieeuuppoorrzząąddkkoowwaanneejj ssttrruukkttuurrzzee,, aa ww jjeesszzcczzee wwiięękksszzyycchh

ooddlleeggłłoośścciiaacchh pprrzzeewwaażżaa ssttrruukkttuurraa ttyyppoowwaa ddllaa cciieekkłłeejj wwooddyy..

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80r[nm]

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50RDF

K+

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80

r[nm]

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50RDF

Cl-

RRyyss..II..66:: PPrrzzyykkłłaaddyy rraaddiiaallnnyycchh ffuunnkkccjjii rroozzkkłłaadduu aattoommóóww wwooddyy wwookkóółł jjoonnóóww:: kkaattiioonnuu ppoottaassoowweeggoo

((ppoo lleewweejj)) ii aanniioonnuu cchhlloorrkkoowweeggoo ((ppoo pprraawweejj)) uuzzyysskkaannee ddzziięękkii mmooddeelloowwaanniiuu

kkoommppuutteerroowweemmuu.. LLiinniiąą cczzaarrnnąą zzaazznnaacczzoonnoo rroozzkkłłaadd ggęęssttoośśccii aattoommóóww wwooddoorruu,, aa lliinniiąą sszzaarrąą

aattoommóóww ttlleennuu cczząąsstteecczzkkii wwooddyy

PPrrzzeeddssttaawwiioonnyy ttuu ssttaattyycczznnyy oobbrraazz hhyyddrraattaaccjjii jjoonnóóww jjeesstt bbaarrddzzoo wwyyiiddeeaalliizzoowwaannyymm mmooddeelleemm.. WW

rrzzeecczzyywwiissttoośśccii cczząąsstteecczzkkii wwooddyy nniiee ttwwoorrzząą wwookkóółł jjoonnóóww ttrrwwaałłyycchh wwaarrssttww hhyyddrraattaaccyyjjnnyycchh.. CChhccąącc

ddookkoonnaaćć bbaarrddzziieejj wwiiaarryyggooddnneejj aannaalliizzyy ssyyttuuaaccjjii wwyyssttęęppuujjąącceejj ww rroozzttwwoorraacchh ssoollii mmuussiimmyy zzaassttoossoowwaaćć

ooppiiss ssttaattyyssttyycczznnyy uuśśrreeddnniiaajjąąccyy zzmmiieennnnyy ww cczzaassiiee rroozzkkłłaadd ii oorriieennttaaccjjęę cczząąsstteecczzeekk wwooddyy.. NNiieekkttóórree

tteecchhnniikkii mmooddeelloowwaanniiaa kkoommppuutteerroowweeggoo,, nnpp.. ddyynnaammiikkaa mmoolleekkuullaarrnnaa,, ppoozzwwaallaajjąą uuzzyysskkaaćć sszzeerreegg

ggeeoommeettrriiii mmooddeelloowwaanneeggoo uukkłłaadduu ww sseekkwweennccjjii cczzaassoowweejj.. DDaannee ttaakkiiee mmooggąą ssttaannoowwiićć ppooddssttaawwęę ddoo

wwyyzznnaacczzeenniiaa śśrreeddnniieeggoo rroozzkkłłaadduu cczząąsstteecczzeekk wwooddyy wwookkóółł wwyybbrraannyycchh aattoommóóww lluubb ggrruupp aattoommóóww..

NNaajjcczzęęśścciieejj ww ttyymm cceelluu wwyykkoorrzzyyssttyywwaannaa jjeesstt ttzzww.. rr aa dd ii aa ll nn aa ff uu nn kk cc jj aa dd yy ss tt rr yy bb uu cc jj ii

((RRDDFF)),, cczzyyllii lliicczzbbaa ddaanneeggoo ttyyppuu aattoommóóww rroozzppuusszzcczzaallnniikkaa ww jjeeddnnoossttccee oobbjjęęttoośśccii ww ooddlleeggłłoośśccii rr oodd

7


wwyybbrraanneeggoo aattoommuu ssuubbssttaannccjjii rroozzppuusszzcczzoonneejj.. DDllaa uułłaattwwiieenniiaa ppoorróówwnnaanniiaa rroozzkkłłaaddóóww rróóżżnnyycchh ttyyppóóww

aattoommóóww,, nnpp.. ttlleennuu ii wwooddoorruu ww pprrzzyyppaaddkkuu wwooddyy,, uuzzyysskkaannee wwaarrttoośśccii RRDDFF ddzziieellii ssiięę pprrzzeezz śśrreeddnniiąą

ggęęssttoośśćć ddaanneeggoo ttyyppuu aattoommuu ww rroozzttwwoorrzzee.. PPrrzzyykkłłaaddyy ttaakkiicchh rraaddiiaallnnyycchh ffuunnkkccjjii ddyyssttrryybbuuccjjii ddllaa

aattoommóóww ttlleennuu ii wwooddoorruu zz cczząąsstteecczzeekk wwooddyy wwookkóółł kkaattiioonnuu ppoottaassoowweeggoo ii aanniioonnuu cchhlloorrkkoowweeggoo

pprrzzeeddssttaawwiiaa RRyyss..II..66.. NNaa pprrzzeeddssttaawwiioonnyycchh wwyykkrreessaacchh RRDDFF wwiiddaaćć wwyyrraaźźnniiee,, żżee wwookkóółł oobbuu jjoonnóóww

ttwwoorrzząą ssiięę zzoorriieennttoowwaannee,, wwiieelloowwaarrssttwwoowwee ppoowwłłookkii hhyyddrraattaaccyyjjnnee.. NNaajjssiillnniieejj zzoorriieennttoowwaannaa jjeesstt

ppiieerrwwsszzaa ppoowwłłookkaa hhyyddrraattaaccyyjjnnaa.. WW mmiiaarręę wwzzrroossttuu ooddlleeggłłoośśccii ssttooppiieeńń oorriieennttaaccjjii ssttaajjee ssiięę ccoorraazz

mmnniieejjsszzyy ii wwrreesszzcciiee zzaanniikkaa..

WWyyssttęęppoowwaanniiee ppoowwłłookk hhyyddrraattaaccyyjjnnyycchh wwookkóółł jjoonnóóww ttłłuummaacczzyy iissttnniieenniiee zzjjaawwiisskkaa ddyyssooccjjaaccjjii

ssoollii ww rroozzttwwoorraacchh wwooddnnyycchh.. PPrrzzyycciiąąggaanniiee eelleekkttrroossttaattyycczznnee ppoommiięęddzzyy jjoonnaammii pprrzzeecciiwwnnyycchh zznnaakkóóww

oottoocczzoonnyymmii ppoowwłłookkaammii hhyyddrraattaaccyyjjnnyymmii jjeesstt nnaa ttyyllee ssłłaabbee,, żżee pprrzzyynnaajjmmnniieejj ww rroozzcciieeńńcczzoonnyycchh

rroozzttwwoorraacchh,, nniiee ppoowwiinnnnoo wwyyssttęęppoowwaaćć ttwwoorrzzeenniiee ssiięę ppaarr jjoonnoowwyycchh.. JJeeddnnaakkżżee zzee wwzzrroosstteemm ssttęężżeenniiaa

śśrreeddnniiee ooddlleeggłłoośśccii ppoommiięęddzzyy jjoonnaammii pprrzzeecciiwwnnyycchh zznnaakkóóww zzmmnniieejjsszzaajjąą ssiięę nnaa ttyyllee,, żżee ddoocchhooddzzii ddoo

ppoojjaawwiiaanniiaa ssiięę ppaarr jjoonnoowwyycchh.. MMooddeell ttaakkii ttłłuummaacczzyy,, ccoo nnaajjmmnniieejj jjaakkoośścciioowwoo,, zzaalleeżżnnoośśćć ssttooppnniiaa

ddyyssooccjjaaccjjii oodd ssttęężżeenniiaa rroozzttwwoorruu..

IIssttnniieenniiee ppoowwłłookk hhyyddrraattaaccyyjjnnyycchh wwookkóółł jjoonnóóww mmoożżnnaa wwyykkrryyćć rróówwnniieeżż ppoośśrreeddnniioo mmeettooddaammii

ddoośśwwiiaaddcczzaallnnyymmii.. WWyykkoorrzzyyssttuujjee ssiięę ww ttyymm cceelluu ppoommiiaarryy pprrzzeewwooddnniiccttwwaa rróówwnnoowwaaggoowweeggoo jjoonnóóww..

ZZnnaajjąącc wwaarrttoośśćć pprrzzeewwooddnniiccttwwaa rróówwnnoowwaaggoowweeggoo ddaanneeggoo rrooddzzaajjuu jjoonnuu ii pprrzzyyjjmmuujjąącc,, żżee wwrraazz zz

oottoocczzkkąą hhyyddrraattaaccyyjjnnąą jjoonnyy mmaajjąą kksszzttaałłtt kkuulliissttyy mmoożżnnaa,, kkoorrzzyyssttaajjąącc zz pprraaww hhyyddrrooddyynnaammiikkii,, nnpp..

rróówwnnaanniiaa SSttookkeessaa,, oosszzaaccoowwaaćć pprroommiieeńń ppoorruusszzaajjąącceeggoo ssiięę nnoośśnniikkaa łłaadduunnkkuu.. WWyynniikkii uuzzyysskkaannee ttąą

mmeettooddąą ddllaa kkaattiioonnóóww lliittoowwccóóww pprrzzeeddssttaawwiiaa TTaabb..II--22..

TTaabbeellaa II--22..

WWaarrttoośśccii eeffeekkttyywwnnyycchh pprroommiieennii hhyyddrraattaaccyyjjnnyycchh ww nniieesskkoońńcczzeenniiee rroozzcciieeńńcczzoonnyycchh rroozzttwwoorraacchh

wwooddnnyycchh ii pprroommiieennii jjoonnoowwyycchh ddllaa kkaattiioonnóóww lliittoowwccóóww

JJoonn PPrroommiieeńń

hhyyddrraattaaccyyjjnnyy [[nnmm]]

PPrroommiieeńń jjoonnoowwyy

[[nnmm]]

LLii++ 00,,224400 00,,006600

NNaa++ 00,,118855 00,,009955

KK++ 00,,112266 00,,113333

RRbb++ 00,,111199 00,,114488

CCss++ 00,,112200 00,,116699

8


JJeesstt pprrzzyy ttyymm cchhaarraakktteerryyssttyycczznnee,, żżee ttaakk oobblliicczzoonnyy ""eeffeekkttyywwnnyy"" pprroommiieeńń hhyyddrraattoowwaanneeggoo

jjoonnuu mmaalleejjee zzee wwzzrroosstteemm lliicczzbbyy aattoommoowweejj.. ZZaalleeżżnnoośśćć ttaa jjeesstt ooddwwrroottnnaa ddoo zzaalleeżżnnoośśccii oobbsseerrwwoowwaanneejj

ww pprrzzyyppaaddkkuu pprroommiieennii jjoonnóóww nniieeuuwwooddnniioonnyycchh,, nnpp.. ww kkrryysszzttaałłaacchh.. DDllaa ppoorróówwnnaanniiaa TTaabb..II--22.. zzaawwiieerraa

rróówwnniieeżż wwaarrttoośśccii pprroommiieennii jjoonnoowwyycchh wwyyzznnaacczzoonnyycchh ddllaa kkrryysszzttaałłóóww ssoollii.. WWyyssttęęppoowwaanniiee ooddwwrroottnneejj

pprrooppoorrccjjoonnaallnnoośśccii ppoommiięęddzzyy pprroommiieenniieemm hhyyddrraattoowwaanneeggoo jjoonnuu ii pprroommiieenniieemm jjoonnuu ww kkrryysszzttaallee

wwyynniikkaa wwłłaaśśnniiee zz oobbeeccnnoośśccii ppoowwłłookkii hhyyddrraattaaccyyjjnneejj.. JJoonnyy oo mmaałłyymm pprroommiieenniiuu jjoonnoowwyymm,, nnpp.. LLii++,,

ppoottrraaffiiąą ssiillnniiee zzwwiiąązzaaćć ggrruubbąą ppoowwłłookkęę hhyyddrraattaaccyyjjnnąą,, aa jjoonnyy oo dduużżyymm pprroommiieenniiuu jjoonnoowwyymm,, nnpp.. CCss++,,

nniiee ppoottrraaffiiąą ww cczzaassiiee rruucchhuu ww śśrrooddoowwiisskkuu wwooddnnyymm uuttrrzzyymmaaćć sswwooiicchh ssłłaabboo zzwwiiąązzaannyycchh ppoowwłłookk

hhyyddrraattaaccyyjjnnyycchh ii zzaacchhoowwuujjąą ssiięę jjaakk jjoonnyy nniieeuuwwooddnniioonnee..

NNaalleeżżyy pprrzzyy ttyymm zzwwrróócciićć uuwwaaggęę,, żżee ppooddaannee wwaarrttoośśccii pprroommiieennii jjoonnóóww hhyyddrraattoowwaannyycchh nniiee nnaalleeżżyy

ttrraakkttoowwaaćć zzbbyytt ddoossłłoowwnniiee jjaakkoo pprroommiieennii ssttrreeff hhyyddrraattaaccyyjjnnyycchh.. PPoo ppiieerrwwsszzee wwiieellkkoośśccii ttee zzoossttaałłyy

wwyyzznnaacczzoonnee zz ppoommiiaarróóww ddyynnaammiicczznnyycchh ((jjoonnyy ww rruucchhuu)) ii mmaammyy ppooddssttaawwyy pprrzzyyppuusszzcczzaaćć,, żżee ddllaa

jjoonnóóww nniiee wwyykkoonnuujjąąccyycchh rruucchhuu ppoodd wwppłłyywweemm ppoollaa eelleekkttrryycczznneeggoo zzaassiięęgg uuppoorrzząąddkkoowwaanniiaa

cczząąsstteecczzeekk wwooddyy bbęęddzziiee wwiięękksszzyy.. PPoo ddrruuggiiee,, rróówwnnaanniiee SSttookkeessaa uużżyyttee ddoo iicchh oobblliicczzeenniiaa ttrraakkttuujjee

wwooddęę jjaakkoo śśrrooddoowwiisskkoo cciiąąggłłee,, ppoozzbbaawwiioonnee ssttrruukkttuurryy cczząąsstteecczzkkoowweejj.. JJeeddnnaakkżżee uuzzyysskkaannee wwaarrttoośśccii

pprroommiieennii ssąą rrzzęędduu rroozzmmiiaarróóww cczząąsstteecczzeekk wwooddyy.. SSąą ttoo wwiięęcc wwaarrttoośśccii ""eeffeekkttyywwnnee"",, pprrzzyybblliiżżoonnee,, aa nniiee

rrzzeecczzyywwiissttee pprroommiieenniiee zzaassiięęgguu ooddddzziiaałłyywwaanniiaa jjoonnóóww zz oottaacczzaajjąąccyymmii jjee cczząąsstteecczzkkaammii wwooddyy..

PPoommiimmoo ttyycchh zzaassttrrzzeeżżeeńń pprroommiieenniiee hhyyddrraattaaccyyjjnnee jjoonnóóww ppoozzwwaallaajjąą wwyyjjaaśśnniićć nniieekkttóórree zzjjaawwiisskkaa

oobbsseerrwwoowwaannee pprrzzyy ttrraannssppoorrcciiee jjoonnóóww pprrzzeezz bbłłoonnyy bbiioollooggiicczznnee ii sszzttuucczznnee bbłłoonnyy lliippiiddoowwee.. WW

ddoośśwwiiaaddcczzeenniiaacchh ttaakkiicchh oobbsseerrwwuujjee ssiięę nnpp.. cczzęęssttoo,, żżee jjoonnyy ppoottaassuu ttrraannssppoorrttoowwaannee ssąą łłaattwwiieejj nniiżż jjoonnyy

ssoodduu.. JJeesstt ttoo sspprrzzeecczznnee zz pprroommiieenniiaammii jjoonnoowwyymmii ttyycchh jjoonnóóww,, aallee ccaałłkkoowwiicciiee zzggooddnnee zz iicchh

pprroommiieenniiaammii hhyyddrraattaaccyyjjnnyymmii..

RRoozzttwwoorryy mmaakkrroocczząąsstteecczzeekk

JJaakk wwiiddzziieelliiśśmmyy ppoowwyyżżeejj,, jjuużż zzbbuuddoowwaanniiee ppoopprraawwnneeggoo,, ffiizzyykkoocchheemmiicczznneeggoo mmooddeelluu

rroozzttwwoorruu ssoollii nnaappoottyykkaa nnaa ppoowwaażżnnee pprroobblleemmyy.. SSyyttuuaaccjjaa ssttaajjee ssiięę jjeesszzcczzee ttrruuddnniieejjsszzaa ww pprrzzyyppaaddkkuu

rroozzttwwoorróóww zzaawwiieerraajjąąccyycchh ppoollaarrnnee mmaakkrroocczząąsstteecczzkkii.. AAnnaalliizzęę ttaakkiicchh rroozzttwwoorróóww pprroowwaaddzzii ssiięę zzwwyykkllee

nnaa ddwwóócchh eettaappaacchh::

-- mmaakkrroocczząąsstteecczzkkii ww wwooddzziiee

-- mmaakkrroocczząąsstteecczzkkii ww rroozzttwwoorraacchh ssoollii..

WW ppiieerrwwsszzyymm eettaappiiee rroozzwwaażżaa ssiięę pprrzzeeddee wwsszzyyssttkkiimm hhyyddrraattaaccjjęę mmaakkrroocczząąsstteecczzeekk ii rroollęę cczząąsstteecczzeekk

wwooddyy ww ssttaabbiilliizzaaccjjii ssttrruukkttuurryy IIII-- ii IIIIII--rrzzęęddoowweejj.. WW eettaappiiee ddrruuggiimm aannaalliizzuujjee ssiięę wwppłłyyww

9


mmaakkrroocczząąsstteecczzkkii nnaa zzmmiiaannyy ssttęężżeeńń jjoonnóóww ww jjeejj oottoocczzeenniiuu ii wwyynniikkaajjąąccee zz tteeggoo zzmmiiaannyy wwłłaaśścciiwwoośśccii

ffiizzyykkoocchheemmiicczznnyycchh sszzcczzeeggóóllnniiee ww oobbeeccnnoośśccii zzeewwnnęęttrrzznneeggoo ppoollaa eelleekkttrryycczznneeggoo..

HHyyddrraattaaccjjaa mmaakkrroocczząąsstteecczzeekk..

PPrraakkttyycczznniiee wwsszzyyssttkkiiee mmaakkrroocczząąsstteecczzkkii oo zznnaacczzeenniiuu bbiioollooggiicczznnyymm ((bbiiaałłkkaa,, ppoolliissaacchhaarryyddyy ii

kkwwaassyy nnuukklleeiinnoowwee)) ppoossiiaaddaajjąą nnaa sswwoojjeejj ppoowwiieerrzzcchhnnii wwiieellee ggrruupp zzjjoonniizzoowwaannyycchh lluubb,, ccoo nnaajjmmnniieejj

uuggrruuppoowwaańń ssiillnniiee ppoollaarrnnyycchh,, nnpp.. ggrruuppyy hhyyddrrookkssyylloowwee ww ppoolliissaacchhaarryyddaacchh.. JJeesstt ttoo nniieezzbbęęddnnee ddllaa

zzaappeewwnniieenniiaa ttyymm mmaakkrroocczząąsstteecczzkkoomm rroozzppuusszzcczzaallnnoośśccii ww wwooddzziiee.. SSyyttuuaaccjjaa nniiee jjeesstt jjeeddnnaakk wwccaallee

ttaakkaa oocczzyywwiissttaa.. IIssttnniieejjee nnpp.. sszzeerreegg bbiiaałłeekk ssttrruukkttuurraallnnyycchh oo bbaarrddzzoo mmaałłeejj rroozzppuusszzcczzaallnnoośśccii ww wwooddzziiee

ppoommiimmoo oobbeeccnnoośśccii nnaa iicchh ppoowwiieerrzzcchhnnii lliicczznnyycchh ggrruupp ppoollaarrnnyycchh,, nnpp.. nniieekkttóórree ooddmmiiaannyy kkoollaaggeennuu lluubb

kkeerraattyynnaa wwłłoossóóww.. PPrrzzyykkłłaaddyy ssłłaabbeejj rroozzppuusszzcczzaallnnoośśccii zzwwiiąązzkkóóww oorrggaanniicczznnyycchh ppoommiimmoo oobbeeccnnoośśccii

ssiillnniiee ppoollaarrnnyycchh,, hhyyddrrooffiilloowwyycchh ggrruupp ffuunnkkccyyjjnnyycchh zznnaalleeźźćć mmoożżnnaa nnaawweett wwśśrróódd zzwwiiąązzkkóóww

mmaałłoocczząąsstteecczzkkoowwyycchh.. SSzzcczzeeggóóllnniiee ssppeekkttaakkuullaarrnnee pprrzzyykkłłaaddyy ssppoottyykkaa ssiięę ww ggrruuppiiee ccuukkrróóww pprroossttyycchh ii

ddiissaacchhaarryyddóóww,, ggddyyżż zz oobbsseerrwwaaccjjii ccooddzziieennnnyycchh wwiieemmyy,, żżee ccuukkiieerr ((ssaacchhaarroozzaa)) rroozzppuusszzcczzaa ssiięę ww

wwooddzziiee bbaarrddzzoo ddoobbrrzzee ((ookk.. 220000 gg ww 110000 gg wwooddyy ww tteemmpp.. ppookkoojjoowweejj ii ppoonnaadd 440000 gg ww tteemmpp.. 110000°°CC))..

JJeeddnnaakkżżee iinnnnee ddiissaacchhaarryyddyy mmaajjąą bbaarrddzzoo rróóżżnnąą rroozzppuusszzcczzaallnnoośśćć,, nnpp.. mmaallttoozzaa ttyyllkkoo ookk.. 110000 gg,, aa

llaakkttoozzaa nnaawweett ttyyllkkoo 1177 gg ww 110000 gg wwooddyy.. RRóówwnniieeżż wwśśrróódd ccuukkrróóww pprroossttyycchh oobbsseerrwwuujjeemmyy dduużżee

rróóżżnniiccee rroozzppuusszzcczzaallnnoośśccii ww wwooddzziiee.. II ttaakk ffrruukkttoozzaa mmaa rroozzppuusszzcczzaallnnoośśćć 335555 gg//110000 gg wwooddyy,, gglluukkoozzaa

115500,, ssoorrbboozzaa 8833 aa ggaallaakkttoozzaa ttyyllkkoo 2200 gg//110000 gg wwooddyy ww tteemmpp.. ppookkoojjoowweejj.. PPoowwyyżżsszzee pprrzzyykkłłaaddyy

wwsskkaazzuujjąą wwyyrraaźźnniiee,, żżee rroozzppuusszzcczzaallnnoośśćć zzaalleeżżyy nniiee ttyyllkkoo oodd iilloośśccii,, aallee rróówwnniieeżż rroozzmmiieesszzcczzeenniiaa ggrruupp

ppoollaarrnnyycchh.. RRoozzmmiieesszzcczzeenniiee ttoo mmaa bboowwiieemm iissttoottnnyy wwppłłyyww nnaa ttrrwwaałłoośśćć oottoocczzkkii hhyyddrraattaaccyyjjnneejj wwookkóółł

cczząąsstteecczzkkii..

WWyyppaaddaa ww ttyymm mmiieejjssccuu zzaazznnaacczzyyćć,, żżee ww pprrzzeecciiwwiieeńńssttwwiiee ddoo ppoowwłłookk hhyyddrraattaaccyyjjnnyycchh jjoonnóóww,, oottoocczzkkii

hhyyddrraattaaccyyjjnnee bbiiooppoolliimmeerróóww mmooggąą mmiieećć ii cczzęęssttoo mmaajjąą bbaarrddzzoo sskkoommpplliikkoowwaannąą bbuuddoowwęę.. DDuużżyy ssttooppiieeńń

kkoommpplliikkaaccjjii ttaakkiieejj oottoocczzkkii wwyynniikkaa zz bbaarrddzzoo sskkoommpplliikkoowwaanneejj ggeeoommeettrriiii ppoollaa eelleekkttrroossttaattyycczznneeggoo

wwyyssttęęppuujjąącceeggoo nnaa ppoowwiieerrzzcchhnnii mmaakkrroocczząąsstteecczzeekk::

ii)) oobbeeccnnoośśćć rróóżżnnoorrooddnnyycchh ggrruupp ffuunnkkccyyjjnnyycchh

iiii)) bblliisskkiiee ssąąssiieeddzzttwwoo łłaadduunnkkóóww ((łłaadduunnkkóóww cczząąssttkkoowwyycchh)) oo pprrzzeecciiwwnnyycchh zznnaakkaacchh

iiiiii)) rroozzwwiinniięęttaa ppoowwiieerrzzcchhnniiaa mmaakkrroocczząąsstteecczzeekk..

WW ppoobblliiżżuu rróóżżnnyycchh cczzęęśśccii tteejj ssaammeejj mmaakkrroocczząąsstteecczzkkii mmoożżeemmyy ssppooddzziieewwaaćć ssiięę wwyyssttęęppoowwaanniiaa

oottoocczzkkii hhyyddrraattaaccyyjjnneejj oo bbaarrddzzoo rróóżżnnyymm ssttooppnniiuu ii kkiieerruunnkkuu uuppoorrzząąddkkoowwaanniiaa.. WW ppoobblliiżżuu ggrruupp

zzjjoonniizzoowwaannyycchh bbęęddąą ttoo ffrraaggmmeennttyy ssiillnniiee uuppoorrzząąddkkoowwaannee.. WW ppoobblliiżżuu ggrruupp ssiillnniiee ppoollaarrnnyycchh,,

zzddoollnnyycchh ddoo ttwwoorrzzeenniiaa wwiiąązzaańń wwooddoorroowwyycchh,, lleecczz nniiee ppoossiiaaddaajjąąccyycchh ffoorrmmaallnniiee cchhaarraakktteerruu jjoonnóóww

10


((nnpp.. ggrruuppaa hhyyddrrookkssyylloowwaa lluubb aammiiddoowwaa)) ssppooddzziieewwaaćć ssiięę mmoożżeemmyy oottoocczzkkii ssiillnniiee ppoowwiiąązzaanneejj zz

bbiiooppoolliimmeerreemm,, lleecczz oo ssłłaabbsszzeejj oorriieennttaaccjjii.. WWrreesszzcciiee ww ssąąssiieeddzzttwwiiee ffrraaggmmeennttóóww nniieeppoollaarrnnyycchh

((łłaańńccuucchhyy aalliiffaattyycczznnee,, ppiieerrśścciieenniiee aarroommaattyycczznnee)) oottoocczzkkaa mmoożżee wwccaallee nniiee wwyyssttęęppoowwaaćć lluubb bbyyćć

bbaarrddzzoo ssłłaabboo zzaazznnaacczzoonnaa..

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80r[nm]

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50RDF

-COO-

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50RDF

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80r[nm]

-NH3+

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80r[nm]

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50RDF

-OH

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80

r[nm]

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50RDF

-CH3

atomy wodoru atomy tlenuRRyyss..II..77:: RRaaddiiaallnnee ffuunnkkccjjee ddyyssttrryybbuuccjjii wwookkóółł wwyybbrraannyycchh ggrruupp ffuunnkkccyyjjnnyycchh ww mmaakkrroocczząąsstteecczzkkaacchh

MMooddeelloowwaanniiee mmoolleekkuullaarrnnee uukkłłaaddóóww zzaawwiieerraajjąąccyycchh bbiiooppoolliimmeerryy lluubb iicchh ffrraaggmmeennttyy ww oottoocczzeenniiuu

cczząąsstteecczzeekk wwooddyy ppookkaazzaałłoo,, żżee pprrzzyy ooddppoowwiieeddnniimm rroozzmmiieesszzcczzeenniiuu ggrruupp ffuunnkkccyyjjnnyycchh,, mmoożżlliiwwee jjeesstt

ttwwoorrzzeenniiee ssiięę nnaa ppoowwiieerrzzcchhnnii mmaakkrroocczząąsstteecczzkkii kkllaasstteerróóww cczząąsstteecczzeekk wwooddyy oo cchhaarraakktteerryyssttyycczznneejj

ggeeoommeettrriiii.. CCoo cciieekkaawwee,, ssttrruukkttuurryy ttaakkiiee ((nnpp.. ppiieerrśścciieenniiee 55--cczzłłoonnoowwee zzbbuuddoowwaannee zz 55 cczząąsstteecczzeekk

wwooddyy)) ooddkkrryyttoo ww kkrryysszzttaałłaacchh nniieekkttóórryycchh ppoolliippeeppttyyddóóww,, bbiiaałłeekk ii kkwwaassóóww nnuukklleeiinnoowwyycchh..

CCzząąsstteecczzkkii wwooddyy wwcchhooddzząąccee ww sskkłłaadd oottoocczzkkii hhyyddrraattaaccyyjjnneejj mmooggąą pprrzzyy ttyymm ssppeełłnniiaaćć iissttoottnnąą

rroollęę ww ssttaabbiilliizzaaccjjii ssttrruukkttuurryy bbiiooppoolliimmeerruu ((RRyyss..II..88))..

MMaa ttoo mmiieejjssccee sszzcczzeeggóóllnniiee ww pprrzzyyppaaddkkuu ssiillnniiee rroozzbbuuddoowwaanneejj ppoowwiieerrzzcchhnnii cczząąsstteecczzkkii ttwwoorrzząącceejj

""nniisszzee"".. JJeeśśllii ww ttaakkiieejj nniisszzyy wwyyssttęęppuujjąą nnaałłaaddoowwaannee ggrruuppyy ffuunnkkccyyjjnnee zzddoollnnee ddoo uucczzeessttnniicczzeenniiaa ww

11


wwiiąązzaanniiaacchh wwooddoorroowwyycchh ttoo ddoojjśśćć mmoożżee ttoo ppoowwssttaanniiaa ttzzww.. mm oo ss tt kk aa ww oo dd nn ee gg oo ,, cczzyyllii cciiąągguu

cczząąsstteecczzeekk wwooddyy ppoołłąącczzoonnyycchh zzee ssoobbąą wwiiąązzaanniiaammii wwooddoorroowwyymmii.. WWyyddaajjee ssiięę,, żżee sszzcczzeeggóóllnniiee ttrrwwaałłee

ssąą mmoossttkkii wwooddoorroowwee zzaawwiieerraajjąąccee 11 lluubb 22 cczząąsstteecczzkkii wwooddyy..

NH H+

O-

O

H

H

OH

H

RRyyss..II..88:: RRoollaa mmoossttkkóóww wwooddnnyycchh ww ssttaabbiilliizzaaccjjii ssttrruukkttuurryy bbiiooppoolliimmeerruu

OOttoocczzkkaa hhyyddrraattaaccyyjjnnaa ooddggrryywwaa rróówwnniieeżż iissttoottnnąą rroollęę ww ooddddzziiaałłyywwaanniiaacchh ppoommiięęddzzyy

mmaakkrroocczząąsstteecczzkkaammii.. GGddyy ddwwiiee mmaakkrroocczząąsstteecczzkkii łłąącczząą ssiięę ttwwoorrzząącc ssttrruukkttuurręę IIVV--rrzzęędduu,, wwooddaa

ttwwoorrzząąccaa ppoocczząąttkkoowwoo oottoocczzkkęę hhyyddrraattaaccyyjjnnąą ww mmiieejjssccuu ssttyykkuu mmaakkrroocczząąsstteecczzeekk mmuussii zzoossttaaćć uussuunniięęttaa

lluubb,, ccoo nnaajjmmnniieejj jjeejj oorrggaanniizzaaccjjaa mmuussii uulleecc iissttoottnnyymm zzmmiiaannoomm.. TTyymm ssaammyymm wwooddaa ttaa ooddggrryywwaa rroollęę

sskkłłaaddnniikkaa cchheemmiicczznneeggoo ((ssuubbssttrraattuu??)) ww rreeaakkccjjii aassooccjjaaccjjii wwppłłyywwaajjąącc nnaa ttwwoorrzzeenniiee ssiięę ssttrruukkttuurr ppoonnaadd--

cczząąsstteecczzkkoowwyycchh ((ssuupprraammoolleekkuullaarrnnyycchh)).. OOttoocczzkkaa hhyyddrraattaaccyyjjnnaa ddeeccyyddoowwaaćć mmoożżee zzaarróówwnnoo oo

sszzyybbkkoośśccii pprroocceessuu aassooccjjaaccjjii jjaakk ii oo ssttrruukkttuurrzzee ppoowwssttaajjąącceeggoo aassooccjjaattuu..

WWyyddaajjee ssiięę,, żżee oobbsszzaarryy ppoowwiieerrzzcchhnnii cczząąsstteecczzkkii ppoossiiaaddaajjąąccee jjeeddyynniiee cciieennkkąą,, ssłłaabboo zzoorriieennttoowwaannąą

oottoocczzkkęę hhyyddrraattaaccyyjjnnąą ssąą nnaattuurraallnnyymmii kkaannddyyddaattaammii nnaa ttaakkiiee ppoowwiieerrzzcchhnniiee ssttyykkuu.. II ttaakk ssiięę ww

rrzzeecczzyywwiissttoośśccii ddzziieejjee.. OOttoocczzkkaa oo ppooddaanneejj ppoowwyyżżeejj cchhaarraakktteerryyssttyyccee jjeesstt ttyyppoowwaa ddllaa nniieeppoollaarrnnyycchh

ffrraaggmmeennttóóww bbiiooppoolliimmeerruu.. FFrraaggmmeennttyy ttaakkiiee mmaajjąą dduużżąą sskkłłoonnnnoośśćć ddoo uunniikkaanniiaa kkoonnttaakkttuu zz

cczząąsstteecczzkkaammii wwooddyy,, mmóówwiimmyy,, żżee ssąą hhyyddrrooffoobboowwee.. JJeeddnnyymm zzee ssppoossoobbóóww zzaabbeezzppiieecczzeenniiaa ssiięę pprrzzeedd

kkoonnttaakktteemm zz wwooddąą jjeesstt kkoonnttaakktt zz iinnnnyymm,, rróówwnniieeżż hhyyddrrooffoobboowwyymm ffrraaggmmeenntteemm ppoowwiieerrzzcchhnnii.. EEffeekktteemm

wwyyssttęęppoowwaanniiaa ooddddzziiaałłyywwaańń hhyyddrrooffoobboowwyycchh ww oobbrręębbiiee ppoojjeeddyynncczzeejj cczząąsstteecczzkkii bbiiooppoolliimmeerruu jjeesstt

nnaaggrroommaaddzzeenniiee ssiięę ttaakkiicchh ffrraaggmmeennttóóww zz ddaallaa oodd ppoowwiieerrzzcchhnnii cczząąsstteecczzkkii -- ww jjeejj wwnnęęttrrzzuu.. WW

pprrzzyyppaaddkkuu mmiięęddzzyycczząąsstteecczzkkoowweeggoo ooddddzziiaałłyywwaanniiaa hhyyddrrooffoobboowweeggoo mmaammyy ddoo cczzyynniieenniiaa zz aassooccjjaaccjjąą

mmaakkrroommoolleekkuułł,, nnpp.. zz ppoowwssttaawwaanniieemm ww ppeełłnnii ffuunnkkccjjoonnaallnneeggoo eennzzyymmuu zz cczząąsstteecczzeekk bbiiaałłeekk

ttwwoorrzząąccyycchh jjeeggoo ppooddjjeeddnnoossttkkii..

NNiiee zzaawwsszzee jjeeddnnaakk ffrraaggmmeennttyy hhyyddrrooffoobboowwee wwyyssttęęppuujjąą wweewwnnąąttrrzz mmaakkrroommoolleekkuułłyy.. ZZnnaannee ssąą lliicczznnee

bbiiaałłkkaa,, nnaalleeżżąąccee ddoo kkllaassyy bbiiaałłeekk bbłłoonnoowwyycchh,, ww kkttóórryycchh wwiięękksszzoośśćć ffrraaggmmeennttóóww hhyyddrrooffoobboowwyycchh

zznnaajjdduujjee ssiięę nnaa ccyylliinnddrryycczznneejj ppoowwiieerrzzcchhnnii bboocczznneejj ttyycchh bbiiaałłeekk.. TTee hhyyddrrooffoobboowwee ppoowwiieerrzzcchhnniiee

12


pprrzzeezznnaacczzoonnee ssąą ddoo kkoonnttaakkttuu zz rróówwnniieeżż hhyyddrrooffoobboowwyymmii łłaańńccuucchhaammii kkwwaassóóww ttłłuusszzcczzoowwyycchh ww

wweewwnnęęttrrzznnyycchh oobbsszzaarraacchh bbiiwwaarrssttwwyy lliippiiddoowweejj..

MMaakkrroocczząąsstteecczzkkii ww rroozzttwwoorraacchh ssoollii

WW wwaarruunnkkaacchh ffiizzjjoollooggiicczznnyycchh ppoowwiieerrzzcchhnniiee bbiiooppoolliimmeerróóww ssąą ww kkoonnttaakkcciiee nniiee zz cczzyyssttąą

wwooddąą,, lleecczz zz rroozzttwwoorraammii wwooddnnyymmii zzaawwiieerraajjąąccyymmii zznnaacczząąccee iilloośśccii rroozzppuusszzcczzoonnyycchh ssoollii.. SSiiłłaa jjoonnoowwaa

ppłłyynnóóww uussttrroojjoowwyycchh ww oorrggaanniizzmmiiee cczzłłoowwiieekkaa ooddppoowwiiaaddaa 115500 mmMM rroozzttwwoorroowwii NNaaCCll.. JJoonnyy oobbeeccnnee

ww rroozzttwwoorrzzee mmaajjąą pprrzzyy ttyymm tteennddeennccjjęę ddoo ggrruuppoowwaanniiaa ssiięę wwookkóółł nnaałłaaddoowwaannyycchh ggrruupp zzwwiiąązzaannyycchh zz

ppoowwiieerrzzcchhnniiąą bbiiooppoolliimmeerruu.. OOttoocczzkkaa jjoonnóóww ttwwoorrzzyy ttzzww.. wwaarrssttwwęę ppooddwwóójjnnąą.. JJeejj sskkłłaadd zzaalleeżżyy oodd

zznnaakkuu łłaadduunnkkuu ggrruupp nnaałłaaddoowwaannyycchh bbiiooppoolliimmeerruu.. WWookkóółł ddooddaattnniioo nnaałłaaddoowwaannyycchh ggrruupp wwyyssttęęppuujjee

wwaarrssttwwaa aanniioonnóóww,, aa ww pprrzzyyppaaddkkuu ggrruupp oo łłaadduunnkkuu uujjeemmnnyymm wwaarrssttwwaa kkaattiioonnóóww.. TTaakkaa wwaarrssttwwaa

ppooddwwóójjnnaa wwyywwiieerraa ssiillnnee ddzziiaałłaanniiee eekkrraannuujjąąccee oobbnniiżżaajjąącc ssiiłłęę ooddddzziiaałłyywwaańń eelleekkttrroossttaattyycczznnyycchh

ppoommiięęddzzyy łłaadduunnkkaammii zzwwiiąązzaannyymmii zz ppoowwiieerrzzcchhnniiąą jjeeddnneejj mmaakkrroocczząąsstteecczzkkii jjaakk ii ppoommiięęddzzyy rróóżżnnyymmii

mmaakkrroocczząąsstteecczzkkaammii..

JJaakkoo ppiieerrwwsszzyy iissttnniieenniiee ttaakkiicchh wwaarrssttww pprrzzeewwiiddzziiaałł HHeellmmhhoollttzz.. OOnn tteeżż jjaakkoo ppiieerrwwsszzyy zzaajjmmoowwaałł ssiięę

iicchh bbuuddoowwąą.. WW mmooddeelluu HHeellmmhhoollttzzaa wwaarrssttwwaa ppooddwwóójjnnaa sskkłłaaddaa ssiięę zz łłaadduunnkkóóww ppoowwiieerrzzcchhnniioowwyycchh

bbiiooppoolliimmeerruu ii uuppoorrzząąddkkoowwaanneejj wwaarrssttwwyy jjoonnóóww ppoocchhooddzząąccyycchh zz rroozzttwwoorruu.. OOddlleeggłłoośśćć ttyycchh

pprrzzeecciiwwjjoonnóóww oodd ppoowwiieerrzzcchhnnii bbiiooppoolliimmeerruu jjeesstt ww mmooddeelluu HHeellmmhhoollttzzaa ssttaałłaa.. TTaakkiieejj wwaarrssttwwiiee

ppooddwwóójjnneejj,, ttzzww.. ww aa rr ss tt ww ii ee HH ee ll mm hh oo ll tt zz aa ,, ooddppoowwiiaaddaa lliinniioowwaa zzmmiiaannaa ppootteennccjjaałłuu zz

ooddlleeggłłoośścciiąą ((RRyyss..II..99 AA))..

OOkkaazzaałłoo ssiięę,, żżee ww nniieekkttóórryycchh pprrzzyyppaaddkkaacchh mmooddeell HHeellmmhhoollttzzaa ooddbbiieeggaa oodd oobbsseerrwwoowwaannyycchh

zzaalleeżżnnoośśccii.. GGoouuyy ii CChhaappmmaann zzaapprrooppoonnoowwaallii wwiięęcc iinnnnyy mmooddeell wwaarrssttwwyy ppooddwwóójjnneejj,, ttzzww..

pp oo dd ww óó jj nn ąą ww aa rr ss tt ww ęę dd yy ff uu zz yy jj nn ąą .. MMyyśślląą pprrzzeewwooddnniiąą tteeggoo mmooddeelluu jjeesstt zzaałłoożżeenniiee,, żżee

pprrzzeecciiwwjjoonnyy ddąążżąą ww zzaassaaddzziiee ddoo uuttwwoorrzzeenniiaa ppooddwwóójjnneejj wwaarrssttwwyy HHeellmmhhoollttzzaa,, lleecczz pprrzzeesszzkkaaddzzaajjąą iimm

rruucchhyy tteerrmmiicczznnee.. WW eeffeekkcciiee ssttrruukkttuurraa wwaarrssttwwyy ddyyffuuzzyyjjnneejj jjeesstt wwyyppaaddkkoowwąą oobbuu ttyycchh pprroocceessóóww ii

pprrzzyyppoommiinnaa mmooddeell aattmmoossffeerryy ZZiieemmii:: ww ppoobblliiżżuu ppoowwiieerrzzcchhnnii bbiiooppoolliimmeerruu ggęęssttoośśćć pprrzzeecciiwwjjoonnóóww jjeesstt

nnaajjwwiięękksszzaa ii wwrraazz zz ooddlleeggłłoośścciiąą mmaalleejjee ww pprrzzyybblliiżżeenniiuu wwyykkłłaaddnniicczzoo.. WW eeffeekkcciiee ppootteennccjjaałł nniiee jjeesstt

lliinniioowwąą ffuunnkkccjjąą rr ii ssiięęggaa ggłłęębbiieejj ww rroozzttwwóórr nniiżż pprrzzyy ppooddwwóójjnneejj wwaarrssttwwiiee HHeellmmhhoollttzzaa,, RRyyss..II..99 BB..

PPooddssttaawwąą mmaatteemmaattyycczznnąą mmooddeelluu jjeesstt ssttaattyyssttyycczznnyy rroozzkkłłaadd pprrzzeecciiwwjjoonnóóww zzggooddnniiee zz rroozzkkłłaaddeemm

BBoollttzzmmaannnnaa.. MMooddeell ddyyffuuzzyyjjnneejj wwaarrssttwwyy ppooddwwóójjnneejj jjeesstt zzggooddnnyy zz ddoośśwwiiaaddcczzeenniieemm ddllaa rroozzttwwoorróóww oo

nniieewwiieellkkiimm ssttęężżeenniiuu..

13


AA))

BB))

CC))

r

ψ

r

ψ

r

ψ

RRyyss..II..99:: SScchheemmaatt rróóżżnnyycchh mmooddeellii wwaarrssttww ppooddwwóójjnnyycchh nnaa ppoowwiieerrzzcchhnnii bbiiooppoolliimmeerruu.. PPoowwiieerrzzcchhnniiaa

bbiiooppoolliimmeerruu ppoossiiaaddaa łłaadduunnkkii ddooddaattnniiee.. KKóółłeecczzkkaa oozznnaacczzaajjąą aanniioonnyy ttwwoorrzząąccee wwaarrssttwwęę pprrzzeecciiwwjjoonnóóww.. AA)) -- wwaarrssttwwaa HHeellmmhhoollttzzaa;; BB)) -- ddyyffuuzzyyjjnnaa wwaarrssttwwaa ppooddwwóójjnnaa;; CC -- wwaarrssttwwaa ppooddwwóójjnnaa SStteerrnnaa.. WWyykkrreessyy ppoonniiżżeejj sscchheemmaattóóww pprrzzeeddssttaawwiiaajjąą zzmmiiaannyy ppootteennccjjaałłuu ψψ jjaakkoo ffuunnkkccjjęę ooddlleeggłłoośśccii rr..

PPrrzzyy wwiięękksszzyycchh ssttęężżeenniiaacchh ppoojjaawwiiaajjąą ssiięę jjeeddnnaakk zznnaacczznnee rroozzbbiieeżżnnoośśccii ppoommiięęddzzyy

pprrzzeewwiiddyywwaanniiaammii mmooddeelluu ii ddaannyymmii ddoośśwwiiaaddcczzaallnnyymmii.. DDllaatteeggoo ppoosszzuukkiiwwaannoo jjeesszzcczzee lleeppsszzeeggoo

mmooddeelluu.. CCiieekkaawwyy mmooddeell zzaapprrooppoonnoowwaałł SStteerrnn.. PPoołłąącczzyyłł oonn mmooddeellee HHeellmmhhoollttzzaa ii CChhaappmmaannaa

pprrzzyyjjmmuujjąącc,, żżee cczzęęśśćć pprrzzeecciiwwjjoonnóóww ttwwoorrzzyy rrzzeecczzyywwiiśścciiee wwaarrssttwwęę ppooddwwóójjnnąą zzggooddnnąą zz mmooddeelleemm

HHeellmmhhoollttzzaa.. JJeeddnnaakkżżee zzggooddnniiee zz zzaałłoożżeenniieemm SStteerrnnaa,, łłaadduunneekk ttyycchh jjoonnóóww nniiee jjeesstt wwyyssttaarrcczzaajjąąccyy ddllaa

zzrróówwnnoowwaażżeenniiaa łłaadduunnkkuu ppoowwiieerrzzcchhnniioowweeggoo bbiiooppoolliimmeerruu.. PPoozzoossttaałłee pprrzzeecciiwwjjoonnyy ttwwoorrzząą ddyyffuuzzyyjjnnąą

wwaarrssttwwęę ppooddwwóójjnnąą.. PPooddzziiaałł łłaadduunnkkuu ((lliicczzbbyy pprrzzeecciiwwjjoonnóóww)) ppoommiięęddzzyy oobbiiee ppooddssttrruukkttuurryy zzaalleeżżyy oodd

ssttęężżeenniiaa rroozzttwwoorruu.. PPrrzzyy nniisskkiicchh ssttęężżeenniiaacchh wwsszzyyssttkkiiee lluubb pprraawwiiee wwsszzyyssttkkiiee pprrzzeecciiwwjjoonnyy zznnaajjdduujjąą ssiięę

ww wwaarrssttwwiiee ddyyffuuzzyyjjnneejj.. WWrraazz zzee wwzzrroosstteemm ssttęężżeenniiaa jjoonnóóww ccoorraazz ssiillnniieejj oobbssaaddzzaannaa jjeesstt jjeeddnnaakk

wwaarrssttwwaa HHeellmmhhoollttzzaa.. ZZggooddnniiee zz mmooddeelleemm SStteerrnnaa zzaalleeżżnnoośśćć ppootteennccjjaałłuu oodd rr mmaa ppoocczząąttkkoowwoo

cchhaarraakktteerr lliinniioowwyy,, aa ppoo pprrzzeekkrroocczzeenniiuu ooddlleeggłłoośśccii HHeellmmhhoollttzzaa pprrzzeekksszzttaałłccaa ssiięę ww zzaalleeżżnnoośśćć

wwyykkłłaaddnniicczząą ((RRyyss..II..99 CC)).. WW eeffeekkcciiee ssppaaddeekk ppootteennccjjaałłuu jjeesstt dduużżoo wwoollnniieejjsszzyy nniiżż ww mmooddeelluu wwaarrssttwwyy

ddyyffuuzzyyjjnneejj.. MMooddeell SStteerrnnaa uuwwzzggllęęddnniiaa ppoonnaaddttoo iinnnnee,, nniiee ttyyllkkoo eelleekkttrroossttaattyycczznnee,, ooddddzziiaałłyywwaanniiaa

14


ppoommiięęddzzyy ppoowwiieerrzzcchhnniiąą bbiiooppoolliimmeerruu ii pprrzzeecciiwwjjoonnaammii.. UUmmoożżlliiwwiiaa ttoo ttwwoorrzzeenniiee ppoopprraawwnnyycchh mmooddeellii

wwaarrssttwwyy ppooddwwóójjnneejj nniiee ttyyllkkoo ddllaa rroozzttwwoorróóww pprroossttyycchh ssoollii,, nnpp.. NNaaCCll,, aallee rróówwnniieeżż ddllaa rroozzttwwoorróóww

zzaawwiieerraajjąąccyycchh zzjjoonniizzoowwaannee zzwwiiąązzkkii oorrggaanniicczznnee.. WW ttaakkiicchh rroozzttwwoorraacchh nnaa sskkuutteekk ooddddzziiaałłyywwaańń

aabbssoorrppccyyjjnnyycchh ww wwaarrssttwwiiee ppooddwwóójjnneejj mmoożżee wwyyssttęęppoowwaaćć nnaaddwwyyżżkkaa pprrzzeecciiwwjjoonnóóww kkttóórraa ww

sskkrraajjnnyycchh pprrzzyyppaaddkkaacchh mmoożżee ssppoowwooddoowwaaćć nnaawweett ooddwwrróócceenniiee ppootteennccjjaałłuu ppoollaa..

15

Documents

Wstęp - Politechnika Gdańska · Wstęp MATERIAŁY POMOCNICZE DO WYKŁADÓW Z PODSTAW BIOFIZYKI IIIr. Biotechnologii prof. dr hab. inż. Jan Mazerski Wstęp Biofizyka zajmuje się