თუ თქვენ ოდესმე უყურეთ, როგორ იწევს ორთქლი ქარიშხალიდან და ქრება თვალში, რადგან ის ჰაერში ამოდის საკუთარი სითბოს გამო, თქვენ ნახავთ გაზის მოლეკულების დიფუზიას მოქმედებაში.
როდესაც ჰაერის გამაგრილებელს ასხურებთ ოთახში და სურნელი იმ ადგილას, სადაც შესხურეთ, თანდათან სუსტდება, ეს არის შედეგი გაზის სხვადასხვა მოლეკულა უცვლელად პოულობენ ადგილობრივ ატმოსფეროში მდებარე ადგილებისკენ, რომლებიც უკვე მათ უფრო მეტ "თანატოლს" აქვს მიაღწია.
დიფუზია არის ერთი პროცესი, რომლის დროსაც მოლეკულები მოძრაობენ სივრცეში. ზოგჯერ ეს სივრცე ჰაერია, ზოგჯერ თხევადი და ზოგჯერ სხვა დროს ის ლოკალიზებულია ბიოლოგიური უჯრედის მემბრანის მიდამოში. რომ არა დიფუზიის სხვადასხვა ფორმები, ფაქტობრივად, თქვენი სხეულის უჯრედები ვეღარ ასრულებენ სამუშაოს და სწრაფად ახრჩობენ და შიმშილობენ.
რა არის დიფუზია ქიმიაში?
დიფუზია განისაზღვრება, როგორც პასიური გამხსნელი გარსის გავლით ხსნადი ნივთიერების მოძრაობა (მაგალითად ნახშირორჟანგის მოლეკულა). Სიტყვა "პასიური"ამ წინადადებაში ბევრ საქმეს აკეთებს; ეს ნიშნავს, რომ არ არის საჭირო ენერგიის სისტემაში შეყვანა, რომ გარსი გადადეს გარსის გასწვრივ მეორე მხარეს.
რა არის გამტარი მემბრანა? ეს არის ბარიერის სახელი (ჩვეულებრივ ბიოლოგიური), რომელიც გარკვეულ პირობებში მოლეკულების გავლის საშუალებას იძლევა. დიფუზიით, ენერგია მიეწოდება კონცენტრაციის გრადიენტს. ეს ხდება იმის გამო, რომ ნივთიერება გადაადგილდება ნებისმიერი მიმართულებით, სანამ ნივთიერება თანაბრად განაწილდება მთელ სივრცეში, სადაც იგი შემოიფარგლება და მისი მოლეკულური ჯგუფები.
დიფუზიის მაჩვენებელზე მოქმედი ფაქტორები
ნივთიერების დიფუზიის სიჩქარეზე გავლენას ახდენს უამრავი ფაქტორი. გაითვალისწინეთ, რომ დიფუზია ბუნებრივად გრძელდება წონასწორობის მიღწევამდე და ნივთიერება თანაბრად ნაწილდება მთელ მის გარემოში. ასევე გაითვალისწინეთ, რომ ნივთიერებების ნარევში თითოეულს აქვს საკუთარი კონცენტრაციის გრადიენტი, რომელსაც სხვები გავლენას არ ახდენენ გრადიენტები მის შუაგულში (თუმცა ამ განსხვავებული მოლეკულების არსებობა გავლენას ახდენს მათ ინდივიდუალურ მოძრაობებზე აშკარად ხალხმრავლობა).
კონცენტრაციის გრადიენტის სიძლიერე: როგორც თქვენ მოელით, რაც უფრო დიდი განსხვავებაა კონცენტრაციაში პლაზმის მემბრანაში, მით უფრო სწრაფად გაიხსნება ხსნადი მასში. წონასწორობის მოახლოებასთან ერთად დიფუზიის სიჩქარე ნელდება.
მოლეკულების მასა: მსუბუქია მოლეკულები, როგორიცაა CH4(მეთანი), მოძრაობენ საშუალოდ უფრო სწრაფად, ვიდრე უფრო მასიური, მაგალითად ნუკლეინის მჟავების გრძელი სეგმენტები (მაგალითად, დნმ).
მემბრანის ფართობი და სისქე: მემბრანის ფართობის ზრდასთან ერთად იზრდება დიფუზიის სიჩქარეც. მაგრამ სისქის მომატება ანელებს დიფუზიას. იფიქრეთ რა გავლენას მოახდენს საავტომობილო გზის სატრანსპორტო ნაკადზე, მაგისტრალზე მეტი გადასახადით მოძრაობის მოძრაობის გაზრდის გარეშე მოძრაობის გაზრდის გარეშე (გაზრდილი "ფართობი"); შემდეგ გაითვალისწინეთ თითოეული ვიწრო გადასახადის ზოლის ნახევარი მილის სიგრძის უშედეგოდ გაკეთების ეფექტი (გაზრდილი "სისქე").
ტემპერატურა: მოლეკულები, ისევე როგორც პრაქტიკულად ყველაფერი, რისი მოფიქრებაც შეგიძლიათ, უფრო სწრაფად ვითარდება, როგორც ტემპერატურა იზრდება, რადგან ეს ზრდის შემთხვევით შეჯახებას მოლეკულებს შორის და ზრდის სიჩქარეს დიფუზია.
ხსნადი პოლარობა: არაპოლარული ან ლიპიდში ხსნადი მასალები უფრო ადვილად გადიან პლაზმურ მემბრანებში, ვიდრე პოლარული მასალები, ანუ მასალები, რომლებსაც აქვთ ასიმეტრიული მუხტის განაწილება მოლეკულების მასშტაბით, ქსელის ელექტრული მუხტის გარეშე.
გამხსნელის სიმკვრივე: სითხის სიმკვრივე, რომელშიც დიფუზია ხდება, იზრდება, დიფუზია ნელდება. ეს არის ერთ – ერთი მიზეზი, რის გამოც გაუწყლოება იწვევს პრობლემებს; სქელი უჯრედის ციტოპლაზმა (უჯრედის ინტერიერი) ართულებს სასიცოცხლო მოლეკულების პასიურ ჩახშობას ფერმენტული და სხვა მიმართულებებისკენ.
გრემის კანონი: გაზის სითხეში გახსნისას მოცემული გაზის დიფუზიის ფარდობითი სიჩქარეა პირდაპირ ამ სითხეში მისი ხსნადობის პროპორციულია, მაგრამ პირიქით მისი მოლური მასის კვადრატული ფესვის პროპორციულია. სისხლის პლაზმაში ადამიანის სხეულში ნახშირორჟანგი ოდნავ უფრო მძიმეა, ვიდრე ჟანგბადის გაზი, მაგრამ მისი ხსნადობა 22-ჯერ მეტია, რაც ამ პირობებში 19 – ჯერ აღემატება ჟანგბადის დიფუზიის სიჩქარეს.
ხსნადი გზის მანძილი: ისევ, როგორც თქვენ წარმოიდგენთ, უფრო მოკლე გზები გულისხმობს მოლეკულური დიფუზიის უფრო სწრაფ სიჩქარეს.
