Verschiebung chemischer Gleichgewichte beim mechanischen Dehnen von Gelen (Praktische Formulierung und Anwendung der quantitativen Beziehungen)

Abstract Es werden die Kriterien präzisiert, mit deren Hilfe die quantitative Umwandlung von freier chemischer Energie in mechanische Energie durch kontraktile Systeme theoretisch und insbesondere auch experimentell sichergestellt werden kann. Es wird zu diesem Zwecke ein (teinochemisches) System betrachtet, welches aus einer kontraktilen Lamelle und einer Einbettungsflüssigkeit besteht. Der Möglichkeit, durch Zusatz chemischer Reagentien zur Einbettungsflüssigkeit eine reversible Kontraktion und Dilatation der Lamelle zu bewirken, steht immer die komplementäre Erscheinung zur Seite, dass bei mechanischer Dehnung der Lamelle eine Veränderung chemischer Gleichgewichte und damit verbunden eine Erhöhung der Aktivität der die Kontraktion bewirkenden bzw. eine Erniedrigung der Aktivität der die Dilatation bewirkenden Reagentien in der Einbettungsflüssigkeit eintritt. Eine quantitative Koppelung der beiden Phänomene (Längenänderung bei Zusatz chemischer Reagentien und Änderung der Aktivität in der Einbettungsflüssigkeit bei mechanischer Dehnung der Lamellen) ist Voraussetzung und Kriterium für eine quantitative Umwandlung von freier chemischer in mechanische Energie. Die diese Zusammenhänge beschreibenden quantitativen Beziehungen werden formuliert und begründet, und zwar auch in dem praktisch interessierenden Fall, dass im System nebeneinander verschiedene teinochemisch aktive Substanzen vorkommen. Für jede teinochemisch aktive Substanz besteht eine (partiell) für die hervorgehobene Substanz gültige Beziehung, eine Beziehung, welche ihrerseits von den zu präzisierenden Versuchsbedingungen abhängt. Von Interesse ist eine Beziehung (Total‐System‐Gleichung), durch welche verbunden werden: 1. die Menge an hervorgehobener teinochemisch aktiver Substanz, welche dem aus Gelfaden und Einbettungsflüssigkeit gebildeten Gesamtsystem zuzusetzen ist, um an dem nicht oder mit einer konstanten Kraft 1 belasteten Gelfaden eine Längenänderung von der Grösse 1 zu erzielen; 2. die Änderung der Kraft, welche notwendig ist, um an dem in der Einbettungsflüssigkeit befindlichen Faden die Längenänderung 1 herbeizuführen; und 3. die Änderung des Logarithmus der Aktivität der hervorgehobenen Substanz, welche (durch Messung in der Einbettungsflüssigkeit) festzustellen ist, wenn der Faden unter Konstanthaltung aller im Gesamtsystem vorhandenen Molzahlen mechanisch um eine Längeneinheit gedehnt wird.