Если вы когда-либо наблюдали, как пар поднимается из ливневой канализации и исчезает из поля зрения, поднимаясь в воздух благодаря собственному теплу, вы видели диффузию молекул газа в действии.
Когда вы распыляете освежитель воздуха в комнату, и запах в том месте, где вы распыляли, постепенно ослабевает, это является результатом различные молекулы газа неизменно находят свой путь к местам в местной атмосфере, которые уже есть у меньшего числа их «сверстников». достиг.
Диффузия - это один из процессов, посредством которых молекулы перемещаются в пространстве. Иногда это пространство является воздухом, иногда жидкостью, а иногда оно локализовано в области биологической клеточной мембраны. Фактически, если бы не различные формы распространения, клетки вашего тела не могли бы выполнять свою работу и быстро задохнулись бы и умерли от голода.
Что такое диффузия в химии?
Распространение определяется как пассивный движение растворенного вещества (например, молекулы углекислого газа) через проницаемую мембрану. Слово "
Что такое проницаемая мембрана? Это название барьера (обычно биологического), который позволяет молекулам проходить через определенные условия. При диффузии энергия поступает за счет градиента концентрации. Это связано с тем, что вещество имеет тенденцию двигаться в любом направлении, пока оно не будет равномерно распределено во всем пространстве, которое ограничивает его и его молекулярные когорты.
Факторы, влияющие на скорость диффузии
На скорость диффузии вещества влияет множество факторов. Обратите внимание, что диффузия естественным образом продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие, и вещество будет равномерно распределено в своей среде. Также имейте в виду, что в смеси веществ каждое из них имеет свой собственный градиент концентрации, на который не влияют другие. градиентов в его среде (хотя присутствие этих разных молекул действительно влияет на их индивидуальные движения за счет явного скученность).
Сила градиента концентрации: Как и следовало ожидать, чем больше разница в концентрации на плазматической мембране, тем быстрее растворенное вещество будет диффундировать через нее. По мере приближения к равновесию скорость диффузии замедляется.
Масса молекул: Более легкие молекулы, такие как CH4(метан) в среднем перемещаются быстрее, чем более массивные, такие как длинные сегменты нуклеиновых кислот (например, ДНК).
Площадь и толщина мембраны: Чем больше площадь мембраны, тем больше и скорость диффузии. Но увеличение толщины замедляет диффузию. Подумайте о влиянии на автомобильный поток шоссе добавления дополнительных платных дорог без увеличения трафика (увеличение «площади»); затем рассмотрите эффект ненужного увеличения длины каждой узкой платной полосы в полмили (увеличенная «толщина»).
Температура: Молекулы, как и все остальное, о чем вы можете подумать, имеют тенденцию диффундировать быстрее, чем температура. увеличивается, поскольку это увеличивает случайное столкновение между молекулами и увеличивает скорость диффузия.
Полярность растворенного вещества: Неполярный или же жирорастворимый материалы легче проходят через плазменные мембраны, чем полярные материалы, то есть материалы, которые имеют асимметричное распределение заряда по молекулам без чистого электрического заряда.
Плотность растворителя: По мере увеличения плотности жидкости, в которой происходит диффузия, диффузия замедляется. Это одна из причин, по которой обезвоживание вызывает проблемы; более толстая цитоплазма клетки (внутренняя часть клетки) затрудняет пассивное движение жизненно важных молекул к их ферментативным и другим направлениям.
Закон Грэма: Когда газ растворяется в жидкости, относительная скорость диффузии данного газа равна напрямую пропорционально его растворимости в этой жидкости, но обратно пропорциональна квадратному корню из его молярной массы. В плазме крови человеческого тела углекислый газ немного тяжелее газообразного кислорода, но его растворимость в 22 раза больше, что дает ему в 19 раз большую скорость диффузии кислорода в этих условиях.
Расстояние пути растворенного вещества: Опять же, как вы могли догадаться, более короткие пути перемещения подразумевают более высокие скорости молекулярной диффузии.