Diffusjon og osmose

osmose er resultatet av spredning over en semipermeabel membran. Hvis to løsninger med forskjellig konsentrasjon separeres av en semipermeabel membran, vil løsningsmidlet ha en tendens til å diffusere over membranen fra den mindre konsentrerte til den mer konsentrerte løsning. Denne prosessen kalles osmose. På mobilnivå er begge prosessene typer passiv transport.

Semipermeable membraner er veldig tynne lag av materiale som tillater små molekyler, som oksygen, vann, karbondioksid, ammoniakk, glukose, aminosyrer, etc., å passere gjennom. Imidlertid tillater de ikke større molekyler, som sukrose, protein, etc., å passere gjennom.

Sammenligningstabell

Diffusjon versus Osmosis sammenligning diagram

	Spredning	osmose
Hva er det?	Diffusjon er en spontan bevegelse av partikler fra et område med høy konsentrasjon til et område med lav konsentrasjon. (for eksempel te-aromastoff som beveger seg fra et område med høy til lav konsentrasjon i varmt vann.)	Osmose er den spontane nettobevegelsen av vann over en semipermeabel membran fra en region med lav oppløsningskonsentrasjon til en mer konsentrert løsning, opp en konsentrasjonsgradient. Dette utligner konsentrasjonene på begge sider av membranen.
Prosess	Diffusjon skjer hovedsakelig i gassform eller i gassmolekyler og væskemolekyler. (For eksempel Molekylene med 2 gasser er i konstant bevegelse, og hvis membranen separerer dem, fjernes, vil gassene blande på grunn av tilfeldige hastigheter.)	Det oppstår når mediet rundt cellen har en høyere vannkonsentrasjon enn cellen. Celen får vann sammen med viktige molekyler og partikler for vekst. Det oppstår også når vann og partikler beveger seg fra en celle til en annen.
Betydning	Å skape energi; Hjelper i bytte av gasser under respirasjon, fotosyntese og transpirasjon.	I dyr påvirker osmose fordelingen av næringsstoffer og frigivelsen av metabolske avfallsprodukter. I planter er osmose delvis ansvarlig for absorpsjon av jordvann og for heving av væsken til plantens blader.
Konsentrasjon Gradient	Går fra en høy konsentrasjonsgradient til en lav konsentrasjonsgradient	Flytter ned konsentrasjonsgradienten
Vann	Trenger ikke vann for bevegelse	Trenger vann for bevegelse
eksempler	Parfyme eller luftfriskere hvor gassmolekylene diffunderer i luften som sprer aromaen.	Bevegelse av vann i rotte hårceller.

Innhold: Diffusjon og osmose

• 1 Prosess av osmose vs diffusjon
• 2 Forskjeller i funksjon
• 3 forskjellige typer osmose og diffusjon
• 4 referanser

Prosess av osmose vs diffusjon

Prosessen med diffusjon. Noen partikler (rød) oppløses i et glass vann. I utgangspunktet er partiklene alle i nærheten av et hjørne av glasset. Når partiklene alle tilfeldig beveger seg rundt ("diffus") i vannet, blir de etter hvert distribuert tilfeldig og jevnt.

Diffusjon oppstår når spontan nettbevegelse av partikler eller molekyler sprer dem fra et område med høy konsentrasjon til et område med lav konsentrasjon gjennom en semipermeabel membran. Det er bare det statistiske resultatet av tilfeldig bevegelse. Etter hvert som tiden går, vil differensialgradienten av konsentrasjoner mellom høy og lav, falle (bli stadig grunne) inntil konsentrasjonene utjevnes.

Diffusjon øker entropi (tilfeldighet), reduserer Gibbs fri energi, og er derfor et klart eksempel på termodynamikk. Diffusjon opererer innenfor grensene til Termodynamikkens andre lov fordi den demonstrerer naturens tendens til å "slå ned" for å søke en tilstand av mindre konsentrert energi, som det fremgår av økende entropi.

Osmose er prosessen med diffusjon av vann over en semipermeabel membran. Vannmolekyler er fri til å passere over cellemembranen i begge retninger, enten inn eller ut, og dermed regulerer osmose hydrering, tilstrømning av næringsstoffer og utstrømning av avfall, blant annet prosesser.

osmose i en plantecelle

For eksempel, hvis mediet rundt planten eller dyrecellen har høyere vannkonsentrasjon enn cellen, vil cellen få vann ved osmose. Det totale resultatet er at vann kommer inn i cellen, og cellen vil sannsynligvis hydrere og svulme. Hvis mediet har lavere konsentrasjon av vann enn cellen, vil det miste vann ved osmose, da denne gangen forlater mer vann enn cellen kommer inn i den. Derfor vil cellen krympe seg. Hvis vannkonsentrasjonen i mediet er nøyaktig det samme, vil cellen holde samme størrelse mens konsentrasjonsbalansen forblir. I alle situasjoner er bevegelsen av løsningsmiddel fra den mindre konsentrerte (hypotoniske) til den mer konsentrerte (hypertoniske) løsningen som har en tendens til å redusere differansen i konsentrasjonen (utjevning).

Forskjeller i funksjon

Samtidig som osmose påvirker fordelingen av næringsstoffer og frigjør metabolske avfallsprodukter hos dyr; i planter er osmose delvis ansvarlig for absorpsjon av jordvann og for heving av væsken til plantens blader.

Diffusjon kan skje gjennom en cellemembran, og membranen tillater små molekyler som vann (H₂O), oksygen (O₂), karbondioksid (CO₂), og andre å passere gjennom lett. Derfor, mens osmose hjelper plantene til å absorbere vann og andre væsker, hjelper diffusjon andre molekyler til å passere og dermed både lette fotosynteseprosessen. Begge prosessene hjelper planter å skape energi og andre viktige næringsstoffer.

Ulike typer osmose og diffusjon

Osmotisk effekt av forskjellige løsninger på blodceller

De to typer av osmose er:

• Omvendt osmose: Det osmotiske trykket definerer på hvilket tidspunkt en differensial gradient mellom høy og lav oppløsningsmiddel utløser osmose. Ved omvendt osmose vil økt volumetrisk eller atmosfærisk trykk "skyve" de høyere oppløste partiklene forbi membranen, overvinne gapet som kan eksistere når det osmotiske trykket ikke tillater diffusjon gjennom membranen. Denne prosessen brukes ofte til å filtrere vann av urenheter når konsentrasjonen er for lav til vanlig osmose, men det er fortsatt behov for renere vann, som ved desalering og farmasøytiske operasjoner.

• Videresende osmose: I motsetning til omvendt osmose, som går fra høy til lav konsentrasjon, forover-osmose tvinger lavoppløste partikler til å bevege seg til et høyere oppløsningsmiddel - i motsetning til den normale osmotiske prosessen. Mens omvendt osmose "presser" partikler, fremmer osmose "trekker" dem inn, noe som resulterer i renere vann.

De typer diffusjon er:

• Overflate diffusjon: Etterpå slippes pulverformige stoffer på væskens overflate.

• Brunisk bevegelse: Den tilfeldige bevegelsen observert under et mikroskop som partikler hopper, glider og dart i en væske.

• Kollektiv diffusjon: Spredning av et stort antall partikler i en væske som forblir intakt eller interagerer med andre partikler.

• osmose: Diffusjon av vann gjennom en cellemembran.

• effusjon: Skje som gass sprer seg gjennom små hull.

• Elektron diffusjon: Bevegelsen av elektroner resulterer i elektrisk strøm.

• Forenklet diffusjon: Spontan passiv transport av ioner eller molekyler over en cellemembran (forskjellig fordi den skjer utenfor den aktive fasen av osmose eller intracellulær diffusjon).

• Gassdiffusjon: Brukes hovedsakelig med uranhexafluorid for å produsere beriget uran for atomreaktorer og våpen.

• Knudsen diffusjon: Et variabelt mål for partikkelinteraktivitet i en membranpore, relatert til partikkelens størrelse og porens lengde og diameter.

• Momentum diffusjon: Spredningen av momentum mellom partikler hovedsakelig i væsker, påvirket av væskens viskositet (høyere viskositet = høyere momentumdiffusjon).

• Photon diffusjon: Bevegelse av fotoner i et materiale, så spredning som de spretter av forskjellige tettheter innenfor. Brukes i medisinske tester som diffus optisk avbildning.

• Omvendt diffusjon: Ligner på videresende osmose, med lav konsentrasjon til høy, men refererer til separasjon av partikler, ikke bare vann.

• Self-diffusjon: En koeffisient som måler hvor mye diffusjon en type partikkel vil ha når kjemisk gradient er null (nøytral eller balansert).

referanser

• Wikipedia: Diffusjon
• Wikipedia: Osmose
• Spredning - HyperPhysics