Wyklad 8 - dyfuzja-do 5, studia, biofizyka, Biofizyka 2, biofizyka, Biofizyka-1 kolokwium
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->WŁAŚCIWOŚCI CIECZY I PRZEMIANY GAZOWE –Dyfuzja, równowaga roztwór-błona przepuszczalna.Osmoza, ciśnienie osmotyczne i jego rola biologicznaDYFUZJA - przemieszczanie się cząsteczek zobszaru o wyższej ich koncentracji (ilościcząsteczek przypadającej na jednostkę objętości)do obszaru o niższej koncentracji. Proces tenprowadzi do wyrównywania koncentracji (wroztworach - stężeń) cząsteczek. Przyczynąwystępowania dyfuzji jest chaotyczny, termicznyruch cząsteczek (ruch Browna). Jeśli w danymobszarze znajduje się więcej cząsteczek aniżeli wjego otoczeniu, to przy chaotycznym ruchuwiększa ich ilość opuszcza ten obszar aniżeli doniego wchodzi.roztwór o stężeniu CMrozpuszczalnik (ośrodekrozpuszczający) CM=0dcMdxpowierzchnia zetknięcia A (cm2)Wypadkową ilość cząsteczek (n) przechodzących przez jednostkę powierzchni(A) w jednostce czasu (t) nazywamystrumieniem dyfuzyjnym.nJD=AtSzybkość dyfuzji zależy między innymi od:•stanu skupienia dyfundujących substancji (najszybciej mieszają się gazy, anajwolniej dwa zetknięte ze sobą ciała stałe, ponieważ cząsteczki gazówmogą poruszać się prawie zupełnie swobodnie, a cząsteczki ciał stałych są zesobą silnie połączone);WŁAŚCIWOŚCI CIECZY I PRZEMIANY GAZOWE –Dyfuzja, równowaga roztwór-błona przepuszczalna.Osmoza, ciśnienie osmotyczne i jego rola biologiczna•rodzaju dyfundujących substancji;•gradientu dyfundujących substancji (cząsteczki przenikają z miejsca, gdziejest ich więcej do miejsca, w którym jest ich mniej);•temperatury (podwyższenie temperatury zwiększa szybkość ruchówcieplnych cząsteczek, co przyspiesza dyfuzję).W wyniku różnicy stężeń następuje przechodzenie z roztworu dorozpuszczalnika. Spadek stężenia na jednostkę długości x w kierunku odroztworu do rozpuszczalnika, nosi nazwę gradientu stężeniadcMdxZgodnie z prawem Ficka szybkość dyfuzji, czyli ilość gramów substancjirozproszonej przeniesiona przez granicę zetknięcia w jednostce czasu jestdcproporcjonalna do gradientu stężeniaMoraz do powierzchni zetknięcia A.dxdcMdm= −DAdtdxD – współczynnik dyfuzji (jaka masa substancji rozpuszczonej przedyfundujeprzez powierzchnię 1cm2w ciągu 1 s pod wpływem stężenia jednostkowego).WŁAŚCIWOŚCI CIECZY I PRZEMIANY GAZOWE –Dyfuzja, równowaga roztwór-błona przepuszczalna.Osmoza, ciśnienie osmotyczne i jego rola biologicznaWspółczynnik dyfuzji D z wielkością cząstek r i lepkościąηopisuje równanieEinsteina-Smoluchowskiego:RTD=6ηπrNACharakterystyczną cechą dyfuzji jest fakt,żeobjętośćVośrodka zajętego przezcząsteczki danego gazu rośnie w czasietproporcjonalnie.V=2DTPRZYKŁADY:•rozchodzenie się zapachów w powietrzu,•wyrównywanie się stężeń cząsteczek i jonów po obu stronach błony komórkowejpod wpływem różnicy stężeń danej substancji po obu stronach błony (tlen idwutlenek węgla swobodnie dyfundują przez błonę komórkową. Tylko nielicznecząsteczki - te, które mogą się rozpuszczać w dwuwarstwie lipidowej- swobodnieprzechodzą przez błonę komórkową na zasadzie dyfuzji)OSMOZA - jednostronna dyfuzjarozpuszczalnikaprzezbłonępółprzepuszczalnąaczynnikwarunkujący to zjawisko tociśnienie osmotyczne.rozpuszczalniksubstancja rozpuszczonabłona półprzepuszczalnaWŁAŚCIWOŚCI CIECZY I PRZEMIANY GAZOWE –Dyfuzja, równowaga roztwór-błona przepuszczalna.Osmoza, ciśnienie osmotyczne i jego rola biologicznaCiśnienie osmotyczne roztworu jest równe ciśnieniu, jakie w tej samejtemperaturze wywierałyby cząsteczki substancji rozpuszczonej, gdyby w staniegazowym zajmowały tę samą objętość co roztwór. Oznacza to,żeciśnienieosmotyczne roztworu jest tym większe, im więcej cząsteczek znajduje się wokreślonej ilości płynu.rozpuszczalniksubstancja rozpuszczonaRównanie osmotyczne van't Hoffa ma więcpostać analogiczną do równania Clapeyrona dlagazu doskonałego.mnRTΠ=;n=MVΠ↑Π↓błona półprzepuszczalnamRTΠ=MVnRTM=ΠVΠ- ciśnienie osmotyczne roztworun - liczba moli substancji zawartej w roztworzeV - objętość roztworuR - stała gazowaT - temperatura roztworu w skali bezwzględnejm – masa substancji rozpuszczonejM – masa molowa substancji rozpuszczonejPomiar ciśnienia osmotycznego może zatem służyć do wyznaczania masy molowej Msubstancji rozpuszczonej.Jeżeli dwa roztwory posiadają to samo ciśnienie osmotyczne, mówimy wówczasżesą onewzględem siebieizotoniczne.Roztwór który posiada wyższe ciśnienie osmotyczne odporównawczego, nazywasię hipertonicznym,a o niższym ciśnieniu osmotycznym odporównawczegohipotonicznym
[ Pobierz całość w formacie PDF ]