ในวิชาเคมีค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอน ( s ) ของอนุภาคจะบ่งบอกถึงการตกตะกอน (แนวโน้มที่จะตกตะกอนออกจากสารแขวนลอย ) ระหว่างการปั่นเหวี่ยง โดยกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของ ความเร็วการตกตะกอนของอนุภาคต่อความเร่ง ที่ใช้ ทำให้เกิดการตกตะกอน^{[ 1 ]}$${\displaystyle s={\frac {v_{t}}{a}}}$$

ความเร็วในการตกตะกอนv _tก็คือความเร็วปลาย (terminal velocity ) เช่นกัน มันมีค่าคงที่เพราะแรงที่กระทำต่ออนุภาคโดยแรงโน้มถ่วงหรือโดยแรงเหวี่ยง (โดยทั่วไปจะมีค่าเป็นหลายหมื่นเท่าของแรงโน้ม ถ่วง ในเครื่องเหวี่ยงความเร็วสูง ) จะสมดุลกับแรงต้านหนืด (หรือ "แรงต้าน") ของของเหลว (โดยปกติคือน้ำ ) ที่อนุภาคเคลื่อนที่ผ่าน ความเร่งที่กระทำaอาจเป็นความเร่งโน้มถ่วงgหรือที่พบได้บ่อยกว่าคือความเร่งเหวี่ยงω ² rในกรณีหลังωคือความเร็วเชิงมุมของโรเตอร์และrคือระยะห่างของอนุภาคจากแกนของโรเตอร์ ( รัศมี )

_{แรงต้านหนืดสำหรับอนุภาคทรงกลม นั้น}กำหนดโดยกฎของสโตกส์ : โดยที่ηคือความหนืดของตัวกลาง, r₀คือรัศมีของอนุภาค และv คือความเร็วของอนุภาค กฎของสโตกส์ใช้ได้กับทรงกลมขนาดเล็กในของเหลวปริมาณอนันต์ที่ ขีดจำกัด ของเลขเรย์โนลด์ต่ำ$${\displaystyle F_{d}=6\pi \eta r_{0}v}$$

แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางคำนวณได้จากสมการ: โดยที่mคือมวลส่วนเกินของอนุภาคเหนือกว่ามวลของของเหลวปริมาตรเท่ากันที่อนุภาคตั้งอยู่ (ดูหลักการของอาร์คิมิดีส ) และrคือระยะห่างของอนุภาคจากแกนหมุน เมื่อแรงสองแรงที่ตรงข้ามกัน คือ แรงหนืดและแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง สมดุลกัน อนุภาคจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ (ความเร็วปลาย) ความเร็วปลายสำหรับอนุภาคทรงกลมคำนวณได้จากสมการ: $${\displaystyle F_{c}=mr\omega ^{2}}$$

$${\displaystyle v_{t}={\frac {mr\omega ^{2}}{6\pi \eta r_{0}}}}$$

เมื่อจัดเรียงสมการใหม่จะได้สูตรสุดท้ายดังนี้:

$${\displaystyle s={\frac {v_{t}}{r\omega ^{2}}}={\frac {m}{6\pi \eta r_{0}}}}$$

ค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอนมีหน่วยเป็นเวลาโดยแสดงในหน่วยสเวดเบิร์ก (svedberg ) หนึ่งสเวดเบิร์กเท่ากับ 10⁻¹³ ^{วินาที} ค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอนจะปรับอัตราการตกตะกอนของอนุภาคให้เป็นมาตรฐานตามความเร่งที่กระทำ ผลลัพธ์จะไม่ขึ้นอยู่กับความเร่งอีกต่อไป แต่จะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของอนุภาคและของเหลวที่อนุภาคแขวนลอยอยู่เท่านั้น ค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอนที่อ้างถึงในเอกสารทางวิชาการมักจะหมายถึงการตกตะกอนในน้ำที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส

สัมประสิทธิ์การตกตะกอนนั้นแท้จริงแล้วคือระยะเวลาที่อนุภาคจะใช้ในการเข้าถึงความเร็วปลายภายใต้ความเร่งที่กำหนด หากไม่มีแรงต้าน

สมการข้างต้นแสดงให้เห็นว่าsเป็นสัดส่วนโดยตรงกับmและเป็นสัดส่วนผกผันกับr₀นอกจากนี้ สำหรับอนุภาคที่ไม่เป็นทรงกลมที่มีรูปร่างที่กำหนดsจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับm และเป็นสัดส่วนผกผันกับมิติเฉพาะบาง _{อย่าง}ที่มีหน่วยเป็นความยาว

สำหรับรูปร่างที่กำหนด ค่าmจะแปรผันตรงกับขนาดกำลังสาม ดังนั้นอนุภาคที่ใหญ่กว่าและหนักกว่าจะตกตะกอนได้เร็วกว่าและมีค่าสเวดเบิร์กหรือ ค่า s ที่สูงกว่า อย่างไรก็ตาม ค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอนนั้นไม่สามารถบวกกันได้ เมื่ออนุภาคสองอนุภาคจับกัน รูปร่างจะแตกต่างจากรูปร่างของอนุภาคเดิม แม้ว่ารูปร่างจะเหมือนกัน อัตราส่วนของมวลส่วนเกินต่อขนาดก็จะไม่เท่ากับผลรวมของอัตราส่วนสำหรับอนุภาคเริ่มต้น ดังนั้นเมื่อวัดแยกกัน ค่าสเวดเบิร์กที่ได้จึงไม่เท่ากับค่าของอนุภาคที่จับกัน ตัวอย่างเช่นไรโบโซมมักถูกระบุด้วยค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอน ไรโบโซม 70 S จากแบคทีเรียมีค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอน 70 สเวดเบิร์ก แม้ว่าจะประกอบด้วย หน่วยย่อย 50 Sและหน่วยย่อย 30 S ก็ตาม

โดยทั่วไปแล้วค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอนจะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของตัวละลาย (เช่น ตัวละลายโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น โปรตีน) แม้ว่าจะมีการศึกษามานานกว่า 80 ปีแล้ว แต่ก็ยังไม่มีข้อสรุปที่แน่ชัดเกี่ยวกับวิธีการสร้างแบบจำลองความสัมพันธ์นี้ได้อย่างสมบูรณ์แบบ ในขณะเดียวกันก็ต้องคำนึงถึงเงื่อนไขที่ไม่เป็นอุดมคติที่เป็นไปได้ทั้งหมด เพื่ออธิบายขนาด รูปร่าง และความหนาแน่นที่หลากหลายของตัวละลายโมเลกุล^{[ 2 ]}แต่ในกรณีที่ง่ายที่สุด สามารถใช้สมการใดสมการหนึ่งจากสองสมการเพื่ออธิบายความสัมพันธ์ระหว่างค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอนและความเข้มข้นของตัวละลายได้:

$${\displaystyle {\frac {1}{s}}={\frac {1}{s^{\circ }}}(1+k_{s}c)}$$

• s°หมายถึงค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอนของสารละลายที่ความเจือจาง "อนันต์"
• sหมายถึงค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอนของสารละลายที่ความเข้มข้นที่กำหนด
• ค่า k _sซึ่งบางครั้งเรียกว่า “สัมประสิทธิ์ของกราเลน” (ตามชื่อที่ใช้ในวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของนักชีวเคมีนิลส์ กราเลน ) จะแปรผันไปตามรูปร่างและพลวัตของสารละลายที่เกี่ยวข้อง (รวมถึงแนวโน้มในการรวมตัวกันเอง การรวมกลุ่ม หรือการเกิดโอลิโกเมอร์) โดยทั่วไปแล้วจะมีค่าประมาณ 0.008 ลิตร/กรัม (มิลลิลิตร/มิลลิกรัม) สำหรับโปรตีนทรงกลมทั่วไป
• cคือความเข้มข้นของโปรตีน ในหน่วยผกผันกับk _s

สำหรับสารละลายโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีขนาดกะทัดรัดและสมมาตร (เช่น โปรตีนทรงกลม) การพึ่งพาที่อ่อนกว่าของสัมประสิทธิ์การตกตะกอนเทียบกับความเข้มข้นทำให้มีความแม่นยำเพียงพอผ่านรูปแบบโดยประมาณของสมการก่อนหน้า: ^{[ 2 ] [ 3 ]}

$${\displaystyle s=s^{\circ }(1-k_{s}c)}$$

ในระหว่างการทดลองอัลตราเซนตริฟิวจ์เพียงครั้งเดียว ค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอนของสารประกอบที่มีความสัมพันธ์กับความเข้มข้นอย่างมีนัยสำคัญจะเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา โดยใช้สมการเชิงอนุพันธ์สำหรับอัลตราเซนตริฟิวจ์ ค่าs   อาจแสดงได้ในรูปอนุกรมกำลังตามเวลาดังต่อไปนี้ สำหรับความสัมพันธ์ใดๆ ระหว่างsและc

${\displaystyle s_{t}=s_{i}(1+at+bt^{2}+...)}$

• s _tคือค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอน ณ เวลา t
• s _iคือสัมประสิทธิ์การตกตะกอนที่สอดคล้องกับความเข้มข้นของสารละลายเริ่มต้น^{[ 4 ]}

• ปัจจัยการเคลียร์
• สเวดเบิร์ก
• การตกตะกอน
• การเหวี่ยงแยก
• การเหวี่ยงแยกส่วน

• บทความเกี่ยวกับความเร็วการตกตะกอน Alliance Protein Laboratories (แผนกหนึ่งของ KBI Biopharma) เก็บถาวร: 2022-01-16 เรียกดู: 2022-09-17
• การวิเคราะห์ด้วยเครื่องอัลตราเซนตริฟิวจ์สมัยใหม่ในวิทยาศาสตร์โปรตีน: บททบทวนเชิงแนะนำ