Дифузія та осмос

Процес розчинення речовин завжди супроводжується дифузією - самочинним вирівнюванням концентрації речовини у розчині, що зумовлене тепловим рухом частинок розчиненої речовини та розчинника. Розчинена речовина при розчиненні рівномірно розподіляється по всій масі (об’єму) розчинника. Цей процес відбувається доти, поки не настане стан рівноваги:

АВ↔АВ

У рідинах внутрішнього середовища організму людини дифузія відіграє значущу роль. Так, однією з найважливіших функцій біологічних мембран є регуляція транспорту поживних речовин і продуктів обміну між тканинними рідинами та клітинами, що забезпечується саме завдяки процесу дифузії. При цьому, д ифузія протікає із області більшої концентрації в область меншої. Наприклад, концентрація йонів К⁺ всередині еритроцитів приблизно в 35 разів вище, ніж в плазмі крові. Для йонів Na⁺, навпаки, позаклітинна концентрація приблизно в 15 разів вище, ніж всередині клітини. Для підтримки градієнтів концентрації йонів К⁺ і Na⁺ через плазматичну мембрану йони К⁺ повинні постійно транспортуватися із зовнішнього середовища, де їх концентрація вище, всередину клітини, де їх концентрація нижче. Йони Na⁺ навпаки, транспортуються із внутрішнього середовища клітин, де концентрація їх вище, у зовнішнє середовище, де концентрація йонів Na⁺ нижче.

Процес дифузії широко застосовується в медичній практиці, фармацевтичній промисловості, зокрема, для підвищення фільтраційної функції нирок та при виготовленні лікарських речовин. Так, метод діаліз у, що призначають при лікуванні хронічної ниркової недостатності, заснований на вибірковій дифузії низькомолекулярних речовин через напівпроникну мембрану. При цьому частинки високо-молекулярних сполук не проходять через напівпроникну мембрану. В зв’язку з цим, метод діалізу також застосовують при очистці рідин внутрішнього середовища організму від шлаків, зокрема, сечовини, сечової кислоти, білірубіну, амінів, надлишку йонів К⁺ тощо.

В організмі людини можливе явище з однобічною дифузією, коли мембрани живих клітин пропускають одні частинки і не пропускають інші. Односторонній перехід молекул розчинника через напівпроникну мембрану з розчину з меншою концентрацією в розчин з більшою концентрацією, або з розчинника в розчин з певною концентрацією називається осмосом. Розглянемо явище осмосу на прикладі розчинення цукру у воді (мал.10). У воронку, знизу закриту напівпроникною мембраною, помістили розчин цукру у воді (1) до рівня а. Лійку опустили в стакан з водою. Через деякий час спостерігається, що в лійці рівень розчину підніметься до рівня b. Отже, відбувається односторонній перехід молекул розчинника (води) із стакана через напівпроникну перетинку в лійку.

a

ф

1 – розчин цукру у воді

2 – розчинник вода

3-напівпроникна перетинка

Мал. 10. Схематичне зображення приладу для дослідження осмосу

Тиск, який виникає внаслідок однобічної дифузії розчинника у розчині, називають осмотичним тиском.

Дата добавления: 2014-11-25