Εάν έχετε δει ποτέ ατμό να ανεβαίνει από μια αποχέτευση καταιγίδας και να εξαφανιστεί από τη θέα καθώς ανεβαίνει στον αέρα λόγω της δικής του ζεστασιάς, έχετε δει τη διάχυση των μορίων αερίου σε δράση.
Όταν ψεκάζετε αποσμητικό χώρου σε ένα δωμάτιο και το άρωμα στην περιοχή όπου ψεκάσατε γίνεται σταδιακά ασθενέστερο, αυτό είναι το αποτέλεσμα διαφορετικά μόρια αερίου βρίσκουν πάντοτε το δρόμο τους προς μέρη στην τοπική ατμόσφαιρα που έχουν ήδη λιγότεροι από τους «συνομηλίκους» τους έφτασε.
Η διάχυση είναι μια διαδικασία με την οποία τα μόρια κινούνται στο διάστημα. Μερικές φορές αυτός ο χώρος είναι αέρας, μερικές φορές είναι υγρός και άλλες φορές εντοπίζεται στην περιοχή μιας βιολογικής κυτταρικής μεμβράνης. Αν δεν υπήρχαν διάφορες μορφές διάχυσης, στην πραγματικότητα, τα κύτταρα του σώματός σας δεν θα μπορούσαν να κάνουν τη δουλειά τους και γρήγορα θα πνιγούν και θα λιμοκτονούν.
Τι είναι η διάχυση στη χημεία;
Η διάχυση ορίζεται ως το παθητικός κίνηση μιας διαλυμένης ουσίας (όπως ένα μόριο διοξειδίου του άνθρακα) σε μια διαπερατή μεμβράνη. Η λέξη "
Τι είναι η διαπερατή μεμβράνη; Αυτό είναι ένα όνομα για ένα φράγμα (συνήθως βιολογικό) που επιτρέπει στα μόρια να διέρχονται υπό ορισμένες συνθήκες. Με διάχυση, η ενέργεια παρέχεται από τη βαθμίδα συγκέντρωσης. Αυτό συμβαίνει επειδή μια ουσία τείνει να κινείται προς οποιαδήποτε κατεύθυνση μπορεί, έως ότου η ουσία κατανέμεται ομοιόμορφα σε όποιο χώρο περιορίζει και τις μοριακές ομάδες.
Παράγοντες που επηρεάζουν το ποσοστό διάχυσης
Ο ρυθμός διάχυσης μιας ουσίας επηρεάζεται από πλήθος παραγόντων. Σημειώστε ότι η διάχυση συνεχίζεται φυσικά έως ότου επιτευχθεί ισορροπία και η ουσία κατανέμεται ομοιόμορφα σε όλο το μέσο της. Επίσης, να γνωρίζετε ότι σε ένα μείγμα ουσιών, το καθένα έχει τη δική του βαθμίδα συγκέντρωσης που δεν επηρεάζεται από άλλο κλίσεις στη μέση του (αν και η παρουσία αυτών των διαφορετικών μορίων επηρεάζει τις ατομικές τους κινήσεις μέσω της απόλυτης συνωστισμός).
Αντοχή της κλίσης συγκέντρωσης: Όπως θα περίμενε κανείς, όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά συγκέντρωσης σε μια μεμβράνη πλάσματος, τόσο πιο γρήγορα η διαλυμένη ουσία θα διαχέεται σε όλη της. Καθώς πλησιάζει η ισορροπία, ο ρυθμός διάχυσης επιβραδύνεται.
Μάζα των μορίων: Ελαφρύτερα μόρια, όπως CH4(μεθάνιο), κινούνται πιο γρήγορα κατά μέσο όρο από ό, τι πιο μαζικά, όπως μακρά τμήματα νουκλεϊκών οξέων (π.χ. DNA).
Περιοχή και πάχος της μεμβράνης: Καθώς αυξάνεται το εμβαδόν της μεμβράνης, το ίδιο και ο ρυθμός διάχυσης. Αλλά το αυξανόμενο πάχος επιβραδύνει τη διάχυση. Σκεφτείτε την επίδραση στη ροή των αυτοκινητόδρομων από την προσθήκη περισσότερων διοδίων σε έναν αυτοκινητόδρομο χωρίς αύξηση της κυκλοφορίας (αυξημένη "περιοχή"). στη συνέχεια, σκεφτείτε το αποτέλεσμα της άσκοπης κατασκευής κάθε στενής διόδους μήκους μισού μιλίου (αυξημένο "πάχος").
Θερμοκρασία: Τα μόρια, όπως σχεδόν όλα τα άλλα που μπορείτε να σκεφτείτε, τείνουν να διαχέονται γρηγορότερα ως θερμοκρασία αυξάνεται, καθώς αυτό αυξάνει την τυχαία σύγκρουση μεταξύ μορίων και αυξάνει το ρυθμό διάχυση.
Διαλυτότητα πολικότητας: Μη πολικό ή λιποδιαλυτό υλικά περνούν ευκολότερα μέσω μεμβρανών πλάσματος από ό, τι τα πολικά υλικά, δηλαδή υλικά που έχουν ασύμμετρες κατανομές φορτίου μεταξύ μορίων χωρίς καθαρό ηλεκτρικό φορτίο.
Πυκνότητα του διαλύτη: Καθώς αυξάνεται η πυκνότητα του υγρού στο οποίο εμφανίζεται η διάχυση, η διάχυση επιβραδύνεται. Αυτός είναι ένας λόγος που η αφυδάτωση προκαλεί προβλήματα. Ένα παχύτερο κυτταρόπλασμα κυττάρων (εσωτερικό κυττάρων) καθιστά δυσκολότερο για τα ζωτικά μόρια να πατάνε παθητικά προς τους ενζυματικούς και άλλους προορισμούς τους.
Ο νόμος του Γκράχαμ: Όταν ένα αέριο διαλύεται σε ένα υγρό, ο σχετικός ρυθμός διάχυσης ενός δεδομένου αερίου είναι κατευθείαν ανάλογα με τη διαλυτότητά του σε αυτό το υγρό, αλλά αντιστρόφως ανάλογο με την τετραγωνική ρίζα της μοριακής μάζας του. Στο ανθρώπινο σώμα πλάσματος αίματος, το διοξείδιο του άνθρακα είναι ελαφρώς βαρύτερο από το αέριο οξυγόνο, αλλά η διαλυτότητά του είναι 22 φορές μεγαλύτερη, δίνοντάς του 19 φορές το ρυθμό διάχυσης του οξυγόνου σε αυτήν τη ρύθμιση.
Απόσταση διαδρομής διαλυμένης ουσίας: Και πάλι, όπως μπορείτε να μαντέψετε, οι μικρότερες διαδρομές ταξιδιού συνεπάγονται ταχύτερους ρυθμούς μοριακής διάχυσης.