Khuếch tán và thẩm thấu

Thẩm thấu Là kết quả của khuếch tán trên một màng bán kết. Nếu hai dung dịch có nồng độ khác nhau được phân tách bằng màng bán định, thì dung môi sẽ có xu hướng khuếch tán qua màng từ dung dịch ít cô đặc đến dung dịch đậm đặc hơn. Quá trình này được gọi là thẩm thấu. Ở cấp độ tế bào, cả hai quá trình là loại vận chuyển thụ động.

Màng bán kết là các lớp vật liệu rất mỏng cho phép các phân tử nhỏ, như oxy, nước, carbon dioxide, amoniac, glucose, axit amin, v.v., đi qua. Tuy nhiên, chúng không cho phép các phân tử lớn hơn, như sucrose, protein, v.v., đi qua.

Biểu đồ so sánh

Biểu đồ so sánh khuếch tán so với thẩm thấu

	Khuếch tán	Thẩm thấu
Nó là gì?	Khuếch tán là sự di chuyển tự phát của các hạt từ khu vực có nồng độ cao đến khu vực có nồng độ thấp. (ví dụ, hương vị trà chuyển từ khu vực có nồng độ cao đến thấp trong nước nóng.)	Thẩm thấu là sự chuyển động ròng tự phát của nước qua màng bán kết từ vùng có nồng độ chất tan thấp đến dung dịch đậm đặc hơn, tăng độ dốc nồng độ. Điều này cân bằng nồng độ ở cả hai phía của màng.
Quá trình	Sự khuếch tán chủ yếu xảy ra ở trạng thái khí hoặc trong các phân tử khí và phân tử lỏng (ví dụ: các phân tử của 2 khí ở trạng thái chuyển động không đổi và nếu màng ngăn cách chúng bị loại bỏ, các khí sẽ trộn lẫn vì vận tốc ngẫu nhiên.)	Nó xảy ra khi môi trường xung quanh tế bào có nồng độ nước cao hơn tế bào. Tế bào thu được nước cùng với các phân tử và hạt quan trọng cho sự tăng trưởng. Nó cũng xảy ra khi nước và các hạt di chuyển từ tế bào này sang tế bào khác.
Tầm quan trọng	Để tạo ra năng lượng; Giúp trao đổi khí trong quá trình hô hấp, quang hợp và thoát hơi nước.	Ở động vật, thẩm thấu ảnh hưởng đến việc phân phối chất dinh dưỡng và giải phóng các chất thải chuyển hóa. Ở thực vật, thẩm thấu chịu trách nhiệm một phần cho sự hấp thụ nước trong đất và cho độ cao của chất lỏng lên lá của cây.
Gradient tập trung	Chuyển từ gradient nồng độ cao sang gradient nồng độ thấp	Di chuyển xuống nồng độ gradient
Nước	Không cần nước để di chuyển	Cần nước để di chuyển
Ví dụ	Nước hoa hoặc Air Freshener nơi các phân tử khí khuếch tán vào không khí lan tỏa mùi thơm.	Sự di chuyển của nước vào tế bào chân tóc.

Nội dung: Khuếch tán và thẩm thấu

1 Quá trình thẩm thấu so với khuếch tán
2 sự khác biệt về chức năng
3 loại thẩm thấu và khuếch tán khác nhau
4 tài liệu tham khảo

Quá trình thẩm thấu so với khuếch tán

Quá trình khuếch tán. Một số hạt (màu đỏ) được hòa tan trong một cốc nước. Ban đầu, các hạt đều ở gần một góc của kính. Khi tất cả các hạt di chuyển ngẫu nhiên xung quanh ("khuếch tán") trong nước, cuối cùng chúng sẽ được phân phối ngẫu nhiên và đồng đều.

Khuếch tán xảy ra khi sự di chuyển tự phát của các hạt hoặc phân tử lan truyền chúng từ một khu vực có nồng độ cao đến khu vực có nồng độ thấp thông qua một màng bán kết. Nó chỉ đơn giản là kết quả thống kê của chuyển động ngẫu nhiên. Khi thời gian trôi qua, độ chênh lệch nồng độ giữa cao và thấp sẽ giảm (ngày càng nông) cho đến khi nồng độ được cân bằng.

Khuếch tán làm tăng entropy (tính ngẫu nhiên), giảm năng lượng tự do Gibbs, và do đó là một ví dụ rõ ràng về nhiệt động lực học. Sự khuếch tán hoạt động trong các ranh giới của Định luật Nhiệt động lực học thứ hai bởi vì nó thể hiện xu hướng tự nhiên "đi xuống", để tìm kiếm một trạng thái năng lượng ít tập trung hơn, bằng chứng là tăng entropy.

Thẩm thấu là quá trình khuếch tán của nước qua một màng bán kết. Các phân tử nước có thể tự do đi qua màng tế bào theo cả hai hướng, trong hoặc ngoài, và do đó thẩm thấu điều chỉnh quá trình hydrat hóa, dòng chất dinh dưỡng và dòng chất thải, trong số các quá trình khác.

Thẩm thấu trong một tế bào thực vật

Ví dụ, nếu môi trường xung quanh tế bào thực vật hoặc động vật có nồng độ nước cao hơn tế bào, thì tế bào sẽ thu được nước bằng cách thẩm thấu. Kết quả chung là nước xâm nhập vào tế bào và tế bào có khả năng ngậm nước và trương nở. Nếu môi trường có nồng độ nước thấp hơn tế bào, nó sẽ mất nước do thẩm thấu vì lần này nhiều nước rời khỏi tế bào hơn là xâm nhập vào nó. Do đó tế bào sẽ co lại. Nếu nồng độ nước trong môi trường hoàn toàn giống nhau thì tế bào sẽ giữ nguyên kích thước trong khi cân bằng nồng độ đó vẫn còn. Trong mọi tình huống, sự chuyển động của dung môi là từ dung dịch ít đậm đặc (hypotonic) sang dung dịch đậm đặc hơn (hypertonic), có xu hướng làm giảm sự khác biệt về nồng độ (cân bằng).

Sự khác biệt về chức năng

Trong khi thẩm thấu ảnh hưởng đến việc phân phối chất dinh dưỡng và giải phóng các chất thải chuyển hóa ở động vật; trong thực vật, thẩm thấu chịu trách nhiệm một phần cho sự hấp thụ nước trong đất và cho sự nâng cao của chất lỏng lên lá của cây.

Sự khuếch tán có thể xảy ra qua màng tế bào và màng cho phép các phân tử nhỏ như nước (H₂O), oxy (O₂), carbon dioxide (CO₂), và những người khác để đi qua dễ dàng. Do đó trong khi thẩm thấu giúp cây hấp thụ nước và các chất lỏng khác, khuếch tán giúp các phân tử khác đi qua và do đó cả hai đều tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình quang hợp. Cả hai quá trình giúp thực vật tạo ra năng lượng và các chất dinh dưỡng quan trọng khác.

Các loại thẩm thấu và khuếch tán khác nhau

Tác dụng thẩm thấu các giải pháp khác nhau trên các tế bào máu

Cả hai các loại thẩm thấu Chúng tôi:

Thẩm thấu ngược: Áp suất thẩm thấu xác định tại điểm nào độ dốc chênh lệch giữa độ tan cao và chất tan kích hoạt thẩm thấu. Trong thẩm thấu ngược, áp suất khí quyển hoặc áp suất khí quyển tăng sẽ "đẩy" các hạt chất tan cao hơn qua màng, vượt qua khoảng trống có thể tồn tại khi áp suất thẩm thấu sẽ không cho phép khuếch tán qua màng. Quá trình này thường được sử dụng để lọc nước tạp chất khi nồng độ của chúng quá thấp để thẩm thấu thường xuyên, nhưng vẫn cần nước sạch hơn, như trong hoạt động khử muối và dược phẩm.

Thẩm thấu về phía trước: Không giống như thẩm thấu ngược, đi từ nồng độ cao đến thấp, thẩm thấu về phía trước buộc các hạt chất tan thấp chuyển sang chất tan cao hơn - về bản chất, ngược lại với quá trình thẩm thấu thông thường. Trong khi thẩm thấu ngược "đẩy" các hạt, thẩm thấu về phía trước "hút" chúng vào, dẫn đến nước sạch hơn.

Các các loại khuếch tán Chúng tôi:

Bề mặt khuếch tán: Nhìn thấy sau khi thả các chất phấn trên bề mặt chất lỏng.

Chuyển động Brown: Chuyển động ngẫu nhiên được quan sát dưới kính hiển vi khi các hạt bỏ qua, trượt và phóng trong chất lỏng.

Khuếch tán tập thể: Sự khuếch tán của một số lượng lớn các hạt trong chất lỏng vẫn còn nguyên hoặc tương tác với các hạt khác.

Thẩm thấu: Sự khuếch tán của nước qua màng tế bào.

Nỗ lực: Xảy ra khi khí phân tán qua các lỗ nhỏ.

Khuếch tán điện tử: Sự chuyển động của các điện tử dẫn đến dòng điện.

Khuếch tán thuận lợi: Vận chuyển thụ động các ion hoặc phân tử thụ động qua màng tế bào (khác nhau vì nó xảy ra bên ngoài giai đoạn hoạt động của thẩm thấu hoặc khuếch tán nội bào).

Khuếch tán khí: Được sử dụng chủ yếu với uranium hexafluoride để sản xuất uranium làm giàu cho các lò phản ứng hạt nhân và vũ khí.

Khuếch tán Knudsen: Một thước đo khác nhau của tương tác hạt trong lỗ rỗng màng, liên quan đến kích thước của hạt và chiều dài và đường kính của lỗ rỗng.

Khuếch tán động lượng: Sự lan truyền động lượng giữa các hạt chủ yếu trong chất lỏng, chịu ảnh hưởng của độ nhớt của chất lỏng (độ nhớt cao hơn = khuếch tán động lượng cao hơn).

Photon khuếch tán: Chuyển động của các photon trong một vật liệu, sau đó tán xạ khi chúng bật ra khỏi các mật độ khác nhau bên trong. Được sử dụng trong các xét nghiệm y tế như hình ảnh quang học khuếch tán.

Khuếch tán ngược: Tương tự như thẩm thấu về phía trước, với nồng độ thấp chuyển lên cao, nhưng đề cập đến sự phân tách các hạt, không chỉ nước.

Tự khuếch tán: Một hệ số đo mức độ khuếch tán của một loại hạt khi độ dốc hóa học bằng 0 (trung tính hoặc cân bằng).

Người giới thiệu

Wikipedia: Khuếch tán
Wikipedia: Thẩm thấu
Khuếch tán - Siêu vật lý

Khoa học