Ja esat kādreiz vērojis, kā tvaiks no vētras aizplūst un pazūd no redzesloka, jo tas pats sava siltuma dēļ paceļas gaisā, jūs esat redzējis darbībā esošās gāzes molekulu difūziju.
Izsmidzinot gaisa atsvaidzinātāju telpā, un smidzināšanas zonā esošā smarža pakāpeniski kļūst vājāka, tas ir rezultāts dažādas gāzes molekulas vienmēr atrod ceļu uz vietējās atmosfēras vietām, kuras jau ir mazāk viņu "vienaudžiem" sasniegts.
Difūzija ir viens process, kurā molekulas pārvietojas pa kosmosu. Dažreiz šī telpa ir gaiss, dažreiz tā ir šķidra, un vēl citreiz tā tiek lokalizēta bioloģiskās šūnas membrānas zonā. Ja nebūtu dažādu difūzijas veidu, patiesībā jūsu ķermeņa šūnas nespētu veikt savu darbu un ātri nosmaktu un badotos.
Kas ir difūzija ķīmijā?
Difūzija ir definēta kā pasīva izšķīdušās vielas (piemēram, oglekļa dioksīda molekulas) kustība caur caurlaidīgu membrānu. Vārds "pasīva"šajā teikumā veic daudz darba; tas nozīmē, ka sistēmā nav jāievada enerģija, lai izšķīdušās vielas izdalītu pāri membrānai uz otru pusi.
Kas ir caurlaidīga membrāna? Tas ir nosaukums barjerai (parasti bioloģiskai), kas ļauj molekulām iziet cauri noteiktiem apstākļiem. Ar difūziju enerģiju piegādā koncentrācijas gradients. Tas ir tāpēc, ka vielai ir tendence virzīties jebkurā iespējamā virzienā, līdz viela ir vienmērīgi sadalīta visā telpā, kas ierobežo to un tās molekulārās kohortas.
Faktori, kas ietekmē difūzijas ātrumu
Vielas difūzijas ātrumu ietekmē daudzi faktori. Ņemiet vērā, ka difūzija dabiski turpinās, līdz tiek sasniegts līdzsvars un viela vienmērīgi sadalās visā barotnē. Jāņem vērā arī tas, ka vielu maisījumā katram ir savs koncentrācijas gradients, kuru citi neietekmē gradienti tā vidū (lai gan šo dažādu molekulu klātbūtne caur to vien ietekmē to individuālās kustības drūzmēšanās).
Koncentrācijas gradienta stiprums: Kā jūs varētu sagaidīt, jo lielāka koncentrācijas atšķirība plazmas membrānā, jo ātrāk izšķīdušā viela tajā difundēs. Tuvojoties līdzsvaram, difūzijas ātrums palēninās.
Molekulu masa: Vieglākas molekulas, piemēram, CH4(metāns), pārvietojieties vidēji ātrāk nekā masīvāki, piemēram, garie nukleīnskābju segmenti (piemēram, DNS).
Membrānas laukums un biezums: Palielinoties membrānas laukumam, palielinās arī difūzijas ātrums. Bet, palielinoties biezumam, difūzija palēninās. Padomājiet par ietekmi uz lielceļu transportlīdzekļu plūsmu, ja šosejai pievienotu vairāk maksas ceļu, nepalielinot satiksmi (palielināta "platība"); tad apsveriet, kā nevajadzīgi katru šauro maksas joslu padara pusjūdzes garu (palielināts "biezums").
Temperatūra: Molekulas, tāpat kā praktiski viss pārējais, ko jūs varat iedomāties, mēdz ātrāk izkliedēties kā temperatūra palielinās, jo tas palielina nejaušu sadursmi starp molekulām un palielina difūzija.
Izšķīdinātā polaritāte: Nepolārs vai lipīdos šķīstošs materiāli vieglāk iziet cauri plazmas membrānām nekā polārie materiāli, t.i., materiāli, kuriem ir asimetriski lādiņu sadalījumi pa molekulām bez neto elektriskā lādiņa.
Šķīdinātāja blīvums: Palielinoties šķidruma blīvumam, kurā notiek difūzija, difūzija palēninās. Tas ir viens iemesls, kāpēc dehidratācija rada problēmas; ar biezāku šūnu citoplazmu (šūnas iekšpusi) vitāli svarīgām molekulām ir grūtāk pasīvi saspiesties pret fermentu un citiem mērķiem.
Grehema likums: Kad gāze ir izšķīdināta šķidrumā, attiecīgās gāzes relatīvais difūzijas ātrums ir tieši proporcionāls tā šķīdībai šajā šķidrumā, bet apgriezti proporcionāls tās molārās masas kvadrātsaknei. Asins plazmas cilvēka ķermenī oglekļa dioksīds ir nedaudz smagāks par skābekļa gāzi, bet tā šķīdība ir 22 reizes lielāka, tādējādi šajā iestatījumā 19 reizes pārsniedzot skābekļa difūzijas ātrumu.
Izšķīdušās vielas attālums: Atkal, kā jūs varētu uzminēt, īsāki ceļojuma ceļi nozīmē ātrāku molekulārās difūzijas ātrumu.