Dyfuzja i osmoza

Osmoza jest wynikiem dyfuzja przez półprzepuszczalną membranę. Jeśli dwa roztwory o różnym stężeniu są rozdzielone półprzepuszczalną membraną, wówczas rozpuszczalnik będzie miał tendencję do dyfuzji przez membranę od mniej stężonego do bardziej stężonego roztworu. Ten proces nazywa się osmoza. Na poziomie komórkowym oba procesy są rodzajami transportu pasywnego.

Półprzepuszczalne membrany to bardzo cienkie warstwy materiału, które umożliwiają przechodzenie małych cząsteczek, takich jak tlen, woda, dwutlenek węgla, amoniak, glukoza, aminokwasy itp. Jednak nie pozwalają na przejście większych cząsteczek, takich jak sacharoza, białko itp.

Wykres porównania

Tabela porównawcza dyfuzji a osmozy

	Dyfuzja	Osmoza
Co to jest?	Dyfuzja to spontaniczny ruch cząstek z obszaru o wysokim stężeniu do obszaru o niskim stężeniu. (np. aromat herbaciany przechodzący z obszaru o wysokim do niskiego stężenia w gorącej wodzie).	Osmoza to spontaniczny ruch netto wody przez półprzepuszczalną membranę od regionu o niskim stężeniu substancji rozpuszczonej do bardziej stężonego roztworu, aż do gradientu stężenia. To wyrównuje stężenia po obu stronach błony.
Proces	Dyfuzja zachodzi głównie w stanie gazowym lub w cząsteczkach gazu i cząsteczkach cieczy (np. Cząsteczki 2 gazów są w ciągłym ruchu i jeśli membrana oddzielająca je zostanie usunięta, gazy zmieszają się z powodu losowych prędkości.)	Występuje, gdy środowisko otaczające komórkę ma wyższe stężenie wody niż komórka. Komórka zyskuje wodę wraz z ważnymi cząsteczkami i cząsteczkami do wzrostu. Występuje również, gdy woda i cząstki przemieszczają się z jednej komórki do drugiej.
Znaczenie	Tworzyć energię; Pomaga w wymianie gazów podczas oddychania, fotosyntezy i transpiracji.	U zwierząt osmoza wpływa na dystrybucję składników odżywczych i uwalnianie produktów przemiany materii. U roślin osmoza jest częściowo odpowiedzialna za absorpcję wody glebowej i podniesienie cieczy do liści rośliny.
Gradient stężenia	Przechodzi z wysokiego gradientu stężenia do niskiego gradientu stężenia	Przesuwa w dół gradient stężenia
woda	Nie potrzebuje wody do ruchu	Potrzebuje wody do ruchu
Przykłady	Perfumy lub odświeżacze powietrza, w których cząsteczki gazu dyfundują do powietrza, rozprzestrzeniając aromat.	Ruch wody do korzeniowych komórek włosów.

Zawartość: dyfuzja i osmoza

• 1 Proces osmozy vs. dyfuzja
• 2 różnice w funkcji
• 3 różne rodzaje osmozy i dyfuzji
• 4 referencje

Proces osmozy vs. dyfuzja

Proces dyfuzji. Niektóre cząstki (czerwone) rozpuszczają się w szklance wody. Początkowo wszystkie cząstki znajdują się w pobliżu jednego rogu szkła. Kiedy wszystkie cząstki poruszają się losowo („rozproszone”) w wodzie, ostatecznie zostają rozmieszczone losowo i równomiernie.

Dyfuzja występuje, gdy spontaniczny ruch netto cząstek lub cząsteczek rozprowadza je z obszaru o wysokim stężeniu do obszaru o niskim stężeniu przez półprzepuszczalną membranę. Jest to po prostu statystyczny wynik przypadkowego ruchu. W miarę upływu czasu gradient różnicowy między wysokim a niskim spadnie (stanie się coraz bardziej płytki) aż do wyrównania stężeń.

Dyfuzja zwiększa entropię (losowość), zmniejszając swobodną energię Gibbsa, a zatem jest wyraźnym przykładem termodynamiki. Dyfuzja działa w granicach drugiej zasady termodynamiki, ponieważ pokazuje skłonność natury do „uspokojenia się”, dążenia do stanu mniej skoncentrowanej energii, o czym świadczy rosnąca entropia.

Osmoza to proces dyfuzji wody przez błonę półprzepuszczalną. Cząsteczki wody mogą swobodnie przepływać przez błonę komórkową w obu kierunkach, zarówno do wewnątrz, jak i na zewnątrz, a zatem osmoza reguluje nawodnienie, napływ składników odżywczych i odpływ odpadów, między innymi procesami.

Osmoza w komórce roślinnej

Na przykład, jeśli podłoże otaczające roślinę lub komórkę zwierzęcą ma wyższe stężenie wody niż komórka, wówczas komórka zyska wodę przez osmozę. Ogólny wynik jest taki, że woda dostaje się do komórki, a komórka prawdopodobnie nawadnia się i pęcznieje. Jeśli podłoże ma niższe stężenie wody niż komórka, straci wodę przez osmozę, ponieważ tym razem więcej wody opuszcza komórkę niż wchodzi do niej. Dlatego komórka się skurczy. Jeśli stężenie wody w pożywce jest dokładnie takie samo, komórka pozostanie tej samej wielkości, dopóki ta równowaga stężenia pozostanie. W każdej sytuacji ruch rozpuszczalnika odbywa się od mniej stężonego (hipotonicznego) do bardziej stężonego (hipertonicznego) roztworu, który ma tendencję do zmniejszania różnicy stężenia (wyrównania).

Różnice w funkcji

Podczas osmoza wpływa na dystrybucję składników odżywczych i uwalnianie produktów przemiany materii u zwierząt; u roślin osmoza jest częściowo odpowiedzialna za wchłanianie wody glebowej i podnoszenie cieczy do liści rośliny.

Dyfuzja może zachodzić przez błonę komórkową, a błona przepuszcza małe cząsteczki, takie jak woda (H₂₎O), tlen (O₂₎), dwutlenek węgla (CO₂₎) i inne, aby łatwo przejść. Dlatego, podczas gdy osmoza pomaga roślinom w absorpcji wody i innych cieczy, dyfuzja pomaga w przepuszczaniu innych cząsteczek, a zatem zarówno ułatwia proces fotosyntezy. Oba procesy pomagają roślinom wytwarzać energię i inne ważne składniki odżywcze.

Różne rodzaje osmozy i dyfuzji

Efekt osmotyczny różnych roztworów komórek krwi

Dwójka rodzaje osmozy są:

• Odwrócona osmoza: Ciśnienie osmotyczne określa, w którym momencie różnicowy gradient między wysoką i niską substancją rozpuszczoną wyzwala osmozę. W odwróconej osmozie podwyższone ciśnienie objętościowe lub atmosferyczne „wypchnie” cząsteczki substancji rozpuszczonej powyżej membrany, przezwyciężając lukę, która może istnieć, gdy ciśnienie osmotyczne nie pozwoli na dyfuzję przez membranę. Proces ten jest często stosowany do filtrowania wody z zanieczyszczeń, gdy ich stężenia są zbyt niskie do regularnej osmozy, ale nadal potrzebna jest czystsza woda, jak w przypadku odsalania i operacji farmaceutycznych.

• Forward Osmosis: W przeciwieństwie do odwróconej osmozy, która przechodzi z wysokich do niskich stężeń, przednia osmoza zmusza cząsteczki o niskiej zawartości substancji rozpuszczonej do przejścia do wyższej substancji rozpuszczonej - zasadniczo przeciwnie do normalnego procesu osmotycznego. Podczas gdy odwrócona osmoza „wpycha” cząsteczki, przednia osmoza „je” wciąga je, co daje czystszą wodę.

The rodzaje dyfuzji są:

• Dyfuzja powierzchniowa: Widoczny po upuszczeniu proszkowych substancji na powierzchnię cieczy.

• Ruch Browna: Losowy ruch obserwowany pod mikroskopem, gdy cząstki przeskakują, ślizgają się i rzucają w cieczy.

• Dyfuzja zbiorowa: Dyfuzja dużej liczby cząstek w cieczy, która pozostaje nienaruszona lub oddziałuje z innymi cząsteczkami.

• Osmoza: Dyfuzja wody przez błonę komórkową.

• Wylanie: Zdarza się, gdy gaz rozprasza się przez małe otwory.

• Dyfuzja elektronów: Ruch elektronów powodujący powstanie prądu elektrycznego.

• Ułatwiona dyfuzja: Spontaniczny pasywny transport jonów lub cząsteczek przez błonę komórkową (inny, ponieważ dzieje się to poza aktywną fazą osmozy lub dyfuzji wewnątrzkomórkowej).

• Dyfuzja gazowa: Używany głównie z sześciofluorkiem uranu do produkcji wzbogaconego uranu do reaktorów jądrowych i broni.

• Dyfuzja Knudsena: Zmienna miara interaktywności cząstek w porach membrany, związana z rozmiarem cząstek oraz długością i średnicą porów.

• Dyfuzja pędu: Rozproszenie pędu między cząstkami głównie w cieczach, na które ma wpływ lepkość cieczy (wyższa lepkość = większa dyfuzja pędu).

• Rozpraszanie fotonów: Ruch fotonów w materiale, a następnie rozproszenie, gdy odbijają się one od różnych gęstości wewnątrz. Używany w badaniach medycznych jako rozproszone obrazowanie optyczne.

• Odwrotne rozproszenie: Podobne do osmozy przedniej, z niskim stężeniem przechodzącym do wysokiego, ale odnosi się do oddzielania cząstek, nie tylko wody.

• Dyfuzja własna: Współczynnik mierzący, ile dyfuzji będzie miał rodzaj cząstki, gdy gradient chemiczny wynosi zero (neutralny lub zrównoważony).

Bibliografia

• Wikipedia: Dyfuzja
• Wikipedia: Osmosis
• Dyfuzja - HyperPhysics