Bir fırtına kanalından buharın yükseldiğini ve kendi sıcaklığından dolayı havaya yükselirken gözden kaybolduğunu daha önce izlediyseniz, gaz moleküllerinin difüzyonunu iş başında görmüşsünüzdür.
Bir odaya hava spreyi sıktığınızda ve püskürttüğünüz alandaki koku giderek zayıflarsa, bunun sonucu şudur: farklı gaz molekülleri, yerel atmosferde "akranlarından" daha azının zaten sahip olduğu yerlere doğru her zaman yollarını bulur. ulaştı.
Difüzyon, moleküllerin uzayda hareket ettiği bir süreçtir. Bu boşluk bazen havadır, bazen sıvıdır, bazen de biyolojik hücre zarının bulunduğu bölgeye yerleşir. Çeşitli difüzyon biçimleri olmasaydı, aslında vücudunuzdaki hücreler görevlerini yapamayacak ve hızla boğulup açlıktan öleceklerdi.
Kimyada Difüzyon Nedir?
Difüzyon şu şekilde tanımlanır: pasif Bir çözünenin (karbon dioksit molekülü gibi) geçirgen bir zar boyunca hareketi. Kelime "pasif" bu cümlede çok iş yapar; bu, çözünen maddeyi zardan diğer tarafa kandırmak için sisteme hiçbir enerjinin konulmasına gerek olmadığı anlamına gelir.
geçirgen zar nedir? Bu, moleküllerin belirli koşullar altında geçmesine izin veren (genellikle biyolojik) bir bariyerin adıdır. Difüzyon ile enerji, konsantrasyon gradyanı tarafından sağlanır. Bunun nedeni, bir maddenin, kendisini ve moleküler kohortlarını sınırlayan alan ne olursa olsun, madde eşit olarak dağılıncaya kadar, mümkün olan herhangi bir yönde hareket etme eğiliminde olmasıdır.
Difüzyon Hızını Etkileyen Faktörler
Bir maddenin difüzyon hızı bir dizi faktörden etkilenir. Difüzyonun dengeye ulaşılana kadar doğal olarak devam ettiğini ve maddenin ortamı boyunca eşit olarak dağıldığını unutmayın. Ayrıca, bir madde karışımında, her birinin diğerinden etkilenmeyen kendi konsantrasyon gradyanına sahip olduğunu unutmayın. ortasında gradyanlar (bu farklı moleküllerin mevcudiyeti, onların bireysel hareketlerini tamamen kalabalık).
Konsantrasyon gradyanının gücü: Tahmin edebileceğiniz gibi, bir plazma zarı boyunca konsantrasyon farkı ne kadar büyük olursa, çözünen madde o kadar hızlı yayılır. Dengeye yaklaştıkça difüzyon hızı yavaşlar.
Moleküllerin kütlesi: CH gibi daha hafif moleküller4(metan), uzun nükleik asit segmentleri (örneğin DNA) gibi daha büyük olanlardan ortalama olarak daha hızlı hareket eder.
Membranın alanı ve kalınlığı: Membranın alanı arttıkça difüzyon hızı da artar. Ancak artan kalınlık difüzyonu yavaşlatır. Trafiği artırmadan bir otoyola daha fazla paralı yol eklemenin karayolu taşıt akışı üzerindeki etkisini düşünün (artan "alan"); daha sonra her dar geçiş yolunu gereksiz yere yarım mil uzunluğunda (artan "kalınlık") yapmanın etkisini düşünün.
Sıcaklık: Moleküller, hemen hemen aklınıza gelebilecek her şey gibi, sıcaklık arttıkça daha hızlı yayılma eğilimindedir. artar, çünkü bu, moleküller arasındaki rastgele çarpışmayı artırır ve difüzyon.
çözünen polarite: Polar olmayan veya lipitte çözünür malzemeler, polar malzemelere göre plazma zarlarından daha kolay geçer, yani net elektrik yükü olmayan moleküller arasında asimetrik yük dağılımları olan malzemeler.
Çözücü yoğunluğu: Difüzyonun meydana geldiği sıvının yoğunluğu arttıkça difüzyon yavaşlar. Bu, dehidrasyonun sorunlara neden olmasının bir nedenidir; daha kalın bir hücre sitoplazması (hücre içi), hayati moleküllerin pasif olarak enzimatik ve diğer hedeflerine doğru ilerlemesini zorlaştırır.
Graham'ın yasası: Bir gaz bir sıvı içinde çözüldüğünde, belirli bir gazın nispi difüzyon hızı direkt olarak o sıvıdaki çözünürlüğü ile orantılıdır, ancak ters molar kütlesinin karekökü ile orantılıdır. Kan plazmasındaki insan vücudunda, karbondioksit oksijen gazından biraz daha ağırdır, ancak çözünürlüğü 22 kat daha fazladır, bu da ona bu ortamda oksijenin 19 katı difüzyon hızı verir.
Çözünen yolun mesafesi: Yine tahmin edebileceğiniz gibi, daha kısa seyahat yolları daha hızlı moleküler difüzyon oranları anlamına gelir.