Difúzia a osmóza

osmóza je výsledkom rozptyl cez semipermeabilnú membránu. Ak sú dva roztoky s rôznou koncentráciou oddelené semipermeabilnou membránou, potom bude mať rozpúšťadlo tendenciu difundovať cez membránu z menej koncentrovaného na koncentrovanejší roztok. Tento proces sa nazýva osmóza. Na bunkovej úrovni sú oba procesy typom pasívneho transportu.

Semipermeabilné membrány sú veľmi tenké vrstvy materiálu, ktoré umožňujú prechod malých molekúl, ako je kyslík, voda, oxid uhličitý, amoniak, glukóza, aminokyseliny atď. Nedovoľujú však prejsť cez väčšie molekuly, ako je sacharóza, proteín atď.

Porovnávacia tabuľka

Porovnávacia tabuľka difúzie verzus osmóza

	rozptyl	osmóza
Čo je to?	Difúzia je spontánny pohyb častíc z oblasti s vysokou koncentráciou do oblasti s nízkou koncentráciou. (napr. čajová aróma pohybujúca sa z oblasti s vysokou až nízkou koncentráciou v horúcej vode.)	Osmóza je spontánny čistý pohyb vody cez semipermeabilnú membránu z oblasti s nízkou koncentráciou rozpustenej látky do koncentrovanejšieho roztoku až po koncentračný gradient. Toto vyrovnáva koncentrácie na oboch stranách membrány.
proces	Difúzia sa vyskytuje hlavne v plynnom stave alebo v molekulách plynu a kvapalných molekulách (napr. Molekuly 2 plynov sú v konštantnom pohybe a ak je odstránená membrána, ktorá ich oddeľuje, plyny sa budú miešať kvôli náhodným rýchlostiam.)	Vyskytuje sa, keď médium obklopujúce bunku má vyššiu koncentráciu vody ako bunka. Bunka získava vodu spolu s dôležitými molekulami a časticami pre rast. Vyskytuje sa tiež vtedy, keď sa voda a častice pohybujú z jednej bunky do druhej.
dôležitosť	Vytvárať energiu; Pomáha pri výmene plynov počas dýchania, fotosyntézy a transpirácie.	U zvierat osmóza ovplyvňuje distribúciu živín a uvoľňovanie metabolických odpadových produktov. V rastlinách je osmóza čiastočne zodpovedná za absorpciu pôdnej vody a za zvýšenie hladiny kvapaliny na listoch rastlín.
Koncentračný gradient	Prechádza z gradientu s vysokou koncentráciou na gradient s nízkou koncentráciou	Posunie sa nadol koncentračný gradient
voda	Na pohyb nepotrebuje vodu	Potrebuje vodu na pohyb
Príklady	Parfumy alebo osviežovače vzduchu, kde molekuly plynu difundujú do vzduchu a šíria arómu.	Pohyb vody do buniek koreňových vlasov.

Obsah: Difúzia a osmóza

1 Proces osmózy proti difúzii
2 Rozdiely vo funkcii
3 Rôzne typy osmózy a difúzie
4 Referencie

Proces osmózy proti difúzii

Proces rozširovania. Niektoré častice (červené) sa rozpustia v pohári vody. Častice sú spočiatku blízko jedného rohu skla. Keď sa všetky častice náhodne pohybujú vo vode („rozptýlené“), nakoniec sa náhodne a rovnomerne rozdelia.

K difúzii dochádza, keď sa spontánny čistý pohyb častíc alebo molekúl šíri z oblasti vysokej koncentrácie do oblasti nízkej koncentrácie cez semipermeabilnú membránu. Je to jednoducho štatistický výsledok náhodného pohybu. Ako čas postupuje, bude diferenčný gradient koncentrácií medzi vysokou a nízkou klesať (bude stále plytší), až kým sa koncentrácie nevyrovnajú.

Difúzia zvyšuje entropiu (náhodnosť), znižuje Gibbsovu voľnú energiu, a preto je jasným príkladom termodynamiky. Difúzia funguje v rámci hraníc druhého termodynamického zákona, pretože preukazuje tendenciu prírody „zanikať“, hľadať stav menej koncentrovanej energie, čo dokazuje zvýšená entropia.

Osmóza je proces difúzie vody cez semipermeabilnú membránu. Molekuly vody môžu voľne prechádzať cez bunkovú membránu v oboch smeroch, či už dovnútra alebo von, a tak osmóza reguluje okrem iných procesov hydratáciu, prítok živín a odtok odpadu..

osmóza v rastlinnej bunke

Napríklad, ak médium obklopujúce rastlinu alebo živočíšnu bunku má vyššiu koncentráciu vody ako bunka, bunka získa vodu osmózou. Celkový výsledok je taký, že voda vstupuje do bunky a je pravdepodobné, že bunka hydratuje a napučiava. Ak má médium nižšiu koncentráciu vody ako bunka, stratí ju osmózou, pretože tentoraz viac vody opúšťa bunku, než vstúpi do bunky. Preto sa bunka zmenší. Ak je koncentrácia vody v médiu presne rovnaká, bunka zostane rovnaká, zatiaľ čo táto rovnováha koncentrácie zostane. V každej situácii je pohyb rozpúšťadla z menej koncentrovaného (hypotonického) do koncentrovanejšieho (hypertonického) roztoku, čo má tendenciu znižovať rozdiel v koncentrácii (vyrovnávanie)..

Rozdiely vo funkcii

zatiaľ čo osmóza ovplyvňuje distribúciu živín a uvoľňovanie metabolických odpadových produktov u zvierat; v rastlinách je osmóza čiastočne zodpovedná za absorpciu pôdnej vody a za zvýšenie hladiny kvapaliny na listoch rastlín.

K difúzii môže dôjsť cez bunkovú membránu a membrána umožňuje malé molekuly, ako je voda (H₂O), kyslík (O₂), oxid uhličitý (CO₂) a ďalšie, ktoré ľahko prechádzajú. Preto, zatiaľ čo osmóza pomáha rastlinám absorbovať vodu a ďalšie tekutiny, difúzia pomáha ostatným molekulám prechádzať a tým uľahčuje proces fotosyntézy. Oba procesy pomáhajú rastlinám vytvárať energiu a ďalšie dôležité živiny.

Rôzne typy osmózy a difúzie

Osmotický efekt rôznych roztokov na krvných bunkách

Dva typy osmózy sú:

Reverzná osmóza: Osmotický tlak definuje, v akom momente spôsobuje diferenciálny gradient medzi vysokou a nízkou rozpustenou látkou osmózu. Pri reverznej osmóze zvýšený objemový alebo atmosférický tlak „vytlačí“ vyššie častice rozpustenej látky cez membránu a prekoná medzeru, ktorá môže existovať, keď osmotický tlak neumožňuje difúziu cez membránu. Tento proces sa často používa na filtráciu vody z nečistôt, keď sú ich koncentrácie príliš nízke na pravidelnú osmózu, ale stále je potrebná čistejšia voda, napríklad pri odsoľovaní a farmaceutických operáciách..

Predná osmóza: Na rozdiel od reverznej osmózy, ktorá prechádza z vysokých na nízke koncentrácie, vpred osmóza núti častice s nízkou rozpustenou látkou, aby sa presunuli k vyššej rozpustenej látke - v podstate opak normálneho osmotického procesu. Zatiaľ čo reverzná osmóza „tlačí“ častice, „nasáva ich“ forwardová osmóza, čo vedie k čistejšej vode.

typy difúzie sú:

Povrchová difúzia: Pri pohľade na kvapkajúce práškové látky na povrch kvapaliny.

Brownov pohyb: Náhodný pohyb pozorovaný pod mikroskopom, keď častice preskakujú, skĺznu a dart v tekutine.

Kolektívna difúzia: Difúzia veľkého počtu častíc v tekutine, ktoré zostávajú neporušené alebo interagujú s inými časticami.

osmóza: Difúzia vody cez bunkovú membránu.

výpotok: Stáva sa, keď sa plyn šíri malými otvormi.

Elektrónová difúzia: Pohyb elektrónov spôsobujúci elektrický prúd.

Uľahčená difúzia: Spontánny pasívny transport iónov alebo molekúl cez bunkovú membránu (iný, pretože sa deje mimo aktívnej fázy osmózy alebo intracelulárnej difúzie).

Plynná difúzia: Používa sa hlavne s hexafluoridom uránu na výrobu obohateného uránu pre jadrové reaktory a zbrane.

Knudsenova difúzia: Variabilná miera interaktivity častíc vo vnútri pórov membrány, ktorá súvisí s veľkosťou častíc a dĺžkou a priemerom pórov..

Rozptyl hybnosti: Rozpätie hybnosti medzi časticami hlavne v tekutinách, ovplyvnené viskozitou kvapaliny (vyššia viskozita = vyššia difúzia hybnosti).

Difúzia fotónov: Pohyb fotónov v materiáli, potom rozptyl, keď sa odrazia od rôznych hustôt vo vnútri. Používa sa pri lekárskych testoch ako difúzne optické zobrazenie.

Reverzná difúzia: Podobne ako v prípade osmózy s nízkou koncentráciou, ktorá sa pohybuje vysoko, ale týka sa separácie častíc, nielen vody.

Self-difúzie: Koeficient merajúci, koľko difúzie bude mať typ častice, keď je chemický gradient nulový (neutrálny alebo vyvážený)..

Referencie

Wikipedia: Difúzia
Wikipedia: Osmóza
rozptyl - HyperPhysics

veda