Исследовательская работа «Диффузия вокруг нас». Диффузия у растений

Диффузия и осмос

fizrast.ru

осмос

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный медицинский университет Министерства Здравоохранения Российской Федерации.

Кафедра химии

Реферативная работа на тему:

«Коллигативные свойства растворов. Осмос и диффузия в растительной клетке»

Проверила : Складановская Наталия Николаевна

Подготовила :

студентка 2 курса

Игнатенко А.А

Фармацевтический факультет

202 группы

Волгоград 2015г

Оглавление

1.Введение

2.Коллигативные свойства.

3.Поступление воды в растительную клетку.

4.Диффузия.

5.Осмос.

6.Роль осмоса и осмотического давления в клетке.

7.Заключение.

8.Список литературы.

Введение

К коллигативным свойствам растворов, т.е. свойствам, зависящим от количества частиц, относятся осмотическое давление, диффузия, понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения растворов по сравнению с чистым растворителем. Осмотическое давление обеспечивает упругость и эластичность тканей. Коллигативные свойства физиологических, гипертонических и гипотонических растворов связаны с их клиническими свойствами.

Осмос имеет большое значение в жизнедеятельности человека, животных и растительных организмов. Как известно, все биологические ткани состоят из клеток, внутри которых находится жидкость (цитоплазма), представляющая собой раствор различных веществ в Н2О. Оболочка клетки полупроницаема и через нее достаточно свободно проходит вода.

Снаружи клетки омываются межклеточной жидкостью, тоже представляющей собой водный раствор. Причем концентрация растворенных веществ внутри клеток больше чем в межклеточной жидкости. Вследствие осмоса наблюдается переход растворителя из внешней среды в клетку, что вызывает ее частичное набухание или тургор. При этом клетка приобретает соответствующую упругость и эластичность. Тургор способствует сохранению определенной формы органов у животных организмов, стеблей и листьев у растений. В срезанных растениях в результате испарения воды объем меж- и внутриклеточной жидкости уменьшается, снижается осмотическое давление, упругость клеток понижается и растение вянет. Увлажнение растений, помещение их в воду вызывает осмос и снова сообщает тканям упругость.

Коллигативные свойства.

Коллигативными свойствами называют растворы обладают рядом свойств, которые обусловлены общими причинами и определяются только концентрацией растворенного вещества, т.е., числом его частиц , молекул в системе, но не зависят от их массы, формы, размеров.

Такими свойствами являются:

-осмотическое давление,

-понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором,

- повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания раствора.

У растворов разных по своей природе веществ, но содержащих одно и то же число кинетически активных частиц растворенного вещества данные свойства будут одинаковые.

Это явление присуще разбавленным растворам нелетучих низкомолекулярных веществ, т.е., растворам, которые по своим характеристикам наиболее сильно приближаются к идеальным.

Поступление воды в растительную клетку.

Для осуществления всех процессов жизнедеятельности в клетку из внешней среды должны поступать вода и питательные вещества. Вода прямо или косвенно участвует во всех реакциях обмена и является важнейшей составной частью растительной клетки. Но помимо поступления воды в клетку может осуществляться и обратный процесс – выход воды из клетки. Эти явления объясняются процессами диффузии и осмоса.

Как известно, при температуре выше абсолютного нуля все молекулы находятся в постоянном беспорядочном движении. Это показывает, что они обладают определенной кинетической энергией. Благодаря постоянному движению при смешении двух жидкостей или двух газов их молекулы равномерно распределяются по всему доступному объему.

Диффузия.

Диффузия — это процесс, ведущий к равномерному распределению молекул растворенного вещества и растворителя. Как всякое движение, диффузия требует энергии. Диффузия всегда направлена от большей концентрации данного вещества к меньшей, от системы, обладающей большей свободной энергией к системе с меньшей свободной энергией.

Свободной энергией называется часть внутренней энергии системы, которая может быть превращена в работу. Свободная энергия, отнесенная к 1 молю вещества, носит название химического потенциала. А как известно химический потенциал можно определить как изменение любого вида энергии, сопровождающее изменение количества вещества в системе .

Химический потенциал можно рассчитать по формуле.

μi = (∂U/∂ni)S,V,nj = (∂H/∂ni)S,p,nj = (∂F/∂ni)T,V,nj = (∂G/∂ni)T,p,nj

где ni- число молей

индекс j ≠ i – постоянное количество всех dni компонентов , кроме ni.

Таким образом, химический потенциал — это мера энергии, которую данное вещество использует на реакции или движение. Химический потенциал — функция концентрации. Чем выше концентрация данного вещества, тем выше его активность и его химический потенциал.

Диффузионное передвижение вещества всегда идет от большего к меньшему химическому потенциалу. Так как химический потенциал характеризует способность рассматриваемого компонента к выходу из данной фазы или к выходу из данного состояния при химическом взаимодействии. В многофазных (гетерогенных) системах переход данного компонента может происходить самопроизвольно только из фазы, где его химический потенциал больше, в фазу, в которой его химический потенциал меньше. Поэтому переход сопровождается уменьшением химического потенциала компонента в 1-й фазе и увеличением во 2-й. В результате, разность между химическими потенциалами данного компонента в этих двух фазах уменьшается и при достижении равновесия химический компонента становится одинаковым в обеих фазах. В любой равновесной гетерогенной системе химический потенциал каждого компонента одинаков во всех фазах. Значит ,в неравновесных системах любой компонент будет стремиться из состояния с более высоким химическим потенциалом в состояние с более низким потенциалом до тех пор, пока не установится равновесие.

Разность величин μ определяет направление химических реакций, фазовых превращений, диффузии веществ из одной фазы в другую. Добавление к воде молекул растворенного вещества приводит к возникновению связи между молекулами воды и растворенного вещества, что уменьшает ее активность, ее свободную энергию, ее химический потенциал. В том случае, если диффундирующие вещества встречают на своем пути мембрану, движение замедляется, а в некоторых случаях прекращается.

Скорость диффузии зависит от температуры, природы вещества, разности концентраций. Чем выше концентрация данного вещества, тем выше его активность и его химический потенциал.

Диффузия воды по направлению от большего к меньшему химическому потенциалу через мембрану носит название осмоса. Иначе говоря, осмос — это диффузия воды или другого растворителя через полупроницаемую перепонку, вызванная разностью концентраций или разностью химических потенциалов.

Осмос.

Осмос — результат неравенства химических потенциалов воды по разные стороны мембраны. Идеальная полупроницаемая мембрана пропускает молекулы воды и не пропускает молекулы растворенного вещества.

Одним из выдающихся ученых работавших в данной области был Вильгельм Пфеффер – немецкий ботаник и физиолог растений. Родился в Гребенштейне, близ Касселя. Изучал химию и фармацевтику в Гёттингенском университете (1863-1865). Основные работы посвящены физиологии растений. Изучал осмотические явления в растительных клетках, обусловливающие поглощение растениями воды и минеральных веществ. В эти работы Пфеффера заложены основы мембранной теории клеточной проницаемости. С помощью сконструированного им осмометра с полупроницаемой перегородкой из железосинеродистой меди (ячейка Пфеффера) установил (1877) зависимость осмотического давления от концентрации раствора, температуры и размера молекул, обобщённые Я. Г. Вант-Гоффом (1887). Исследовал процессы дыхания и азотного обмена в растениях, энергетику фотосинтеза, превращения запасных питательных веществ, физиологию раздражимости и механику движения листьев и цветков. Открыл положительный хемотаксис у гамет папоротников.

Как уже упоминалось выше В.Пфеффер в 1877 г. приготовил искусственную полупроницаемую мембрану. Для этого в пористый фарфоровый сосуд наливали раствор медного купороса и помещали в другой сосуд, заполненный раствором ферроцианида калия. В порах первого фарфорового сосуда растворы соприкасались и реагировали друг с другом. В результате в порах образовалась пленка из ферроцианида меди Cu2[Fe (CN)6], которая обладала полупроницаемостью.

Таким образом, была создана модель клетки: полупроницаемая пленка имитировала мембрану, а стенки сосуда — пектоцеллюлозную оболочку. Сосуд, в порах которого образовалась полупроницаемая мембрана, заполненный раствором сахарозы, помещали в воду.

Такой прибор получил название осмометра.

(Рис.1)

Схема осмометра Пфеффера на Рис.1: 1 — сосуд с растворителем; 2— мембрана; 3 — ячейка с раствором; 4 — манометр.

Продолжив изучения , В. Пфеффер установил такой факт - поступление воды в раствор через полупроницаемую перегородку обусловливается разностью между свободной энергией чистой воды и раствора - данный процесс происходит самопроизвольно по градиенту свободной энергии воды. Кроме того, Пфеффер обнаружил, что химический состав раствора не изменяется после его разбавления, то есть пленка обладает селективностью (избирательностью) по проникающим компонентам. Так появился термин «полупроницаемая мембрана».

(Рис.2)

Схема эксперимента по измерению осмотического давления (Рис.2)

Однако Пфеффер не смог установить количественные зависимости осмотического давления от концентрации и температуры.

Данную зависимость вывел Вант-Гофф:

Линейная зависимость осмотического давления от концентрации раствора и от температуры соблюдается только для идеальных растворов. То есть уравнение для идеальных растворов имеет вид:

π=cRT

Поэтому уравнение можно применять только для разбавленных растворов. Если растворенное вещество диссоциирует и имеет степень диссоциации, то в простейшем случае диссоциации одной частицы на две имеем АВ-А+ + В-.

Число недиссоциированных частиц, получившихся из 1 моль, равно (1-а) моль, число продуктов диссоциации равно 2а моль, а всего молей будет 1 - а + 2а=1+a.

Сумму 1 +а обозначают буквой i. Это так называемый изотонический коэффициент Вант-Гоффа.

Тогда уравнение осмотического давления принимает вид

π=icRT,

где π – осмотическое давление,

i – коэффициент Вант-Гоффа,

R – универсальная газовая постоянная, 8,31 Дж/моль∙К

T – абсолютная температура, К

Идеальными при любых концентрациях являются растворы, компоненты которых близки по физическим и химическим свойствам и образование которых не сопровождается объёмными и тепловыми эффектами. В этом случае силы межмолекулярного взаимодействия между однородными и разнородными частицами примерно одинаковы, и образование раствора обусловлено лишь энтропийным фактором.

Реальные растворы компоненты которых существенно различаются по физическим и химическим свойствам, подчиняются закону Рауля лишь в области бесконечно малых концентраций.

В осмометре при наличии полупроницаемой мембраны вода будет поступать в раствор, что приведет к его разбавлению, и движение воды будет замедляться.

Наступает термодинамическое равновесие . Термодинамическим равновесием называется такое термодинамическое состояние системы, которое при постоянстве внешних условий не изменяется во времени, причём, эта неизменяемость не обусловлена каким-либо внешним процессом. Таким образом, давление столба жидкости уравновесит силу, с которой молекулы воды поступают в осмометр. Энергия молекул воды, которая уменьшилась благодаря введению растворенного вещества, восполнится давлением столба жидкости. Это давление повышает химический потенциал раствора (μр), делая его равным химическому потенциалу чистой воды (μв). В этом период времени наблюдается осмотическое равновесие. Так как осмотическое равновесие было достигнуто процесс осмоса останавливается .

Если после достижения осмотического равновесия со стороны раствора приложить давление, превышающее осмотическое , то растворитель начнет переходить из раствора в обратном направлении. В этом случае будет иметь место обратный осмос.

Присоединив манометр, можно измерить давление, которое надо приложить к системе, чтобы предотвратить поступление воды в раствор и наоборот .

Обратный осмос применяется в фильтрующих установках для очистки и обогащения воды минералами .

Роль осмоса и осмотического давления в клетке.

Растительные клетки имеют поверхностный слой протоплазмы, обладающие свойствами полупроницаемых мембран. При помещении этих клеток в растворы с различной концентрацией наблюдается осмос.

Растворы, имеющие одинаковое осмотическое давление, называются изотоническими. Если два раствора имеют различное осмотическое давление, то раствор с большим осмотическим давлением является гипертоническим , а с меньшим- гипотоническим. При помещении клеток в изотонический раствор они сохраняют свой размер и нормально функционируют.

При помещении клеток в гипотонический раствор вода из менее концентрированного внешнего раствора переходит внутрь клеток, что приводит к их набуханию, содержимое клетки увеличивается и давит нам клеточную стенку ,некоторое время клетка еще может сохранять целостность за счет явления тургора , но если переход не прекращается это приводит к разрыву оболочек и вытеканию клеточного содержимого. Такое разрушение клеток называется лизисом.

При помещении клеток в гипертонический раствор вода из клеток уходит в более концентрированный раствор, и наблюдается сморщивание (высушивание) клеток. Это явление называется плазмолизом.

Заключение.

Растительная клетка представляет собой осмотическую систему. Её оболочка хорошо проницаема как для воды, так и для растворенных веществ. Осмос в свою очередь это результат диффузия воды или другого растворителя через полупроницаемую перепонку, вызванная разностью концентраций или разностью химических потенциалов. Процесс осмоса характеризует такие клеточные явления, как плазмолиз и тургор. Наблюдения за данными явлениями позволяют изучить многие свойства клетки. Например, явление плазмолиза показывает, что клетка жива и цитоплазма сохранила полупроницаемость .Также по скорости и форме плазмолиза можно судить о вязкости цитоплазмы.

Список литературы.

1. Б.В.Ахметов, Ю.П.Новиченко, В.И.Чапурин «Физическая и коллоидная химия»

2. А.Б.Лукьянов «Физическая и коллоидная химия»

3. К.И.Евстратова, Н.А.Кулина, Е.Е.Малахова «Физическая и коллоидная химия»

4. М.И.Равич-Щербо, В.В.Новиков «Физическая и коллоидная химия»

5. С.А.Балезин, Б.В.Ерофеев, Н.И.Подобаев «Основы физической и коллоидной химии».

studfiles.net

Интегрированный урок "Диффузия в жизни растений"

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ЧЕБАРКУЛЬСКИЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ»

Разработка открытого интегрированного

урока общеобразовательной

дисциплины «Физика»

со спецдисциплиной «Ботаника»

специальности «Лесное и парковое хозяйство»

ТЕМА « ДИФФУЗИЯ, ЕЕ РОЛЬ ЖИЗНИ

РАСТЕНИЙ»

Разработали: преподаватель физик Кудрявцева Т.А

преподаватель ботаники Хромова Т.П.

Открытый интегрированный урок по общеобразовательной дисциплине «Физика» и спецдисциплине «Ботаника» на тему: «Диффузия, ее роль в жизни растений»

Кудрявцева Т.А., преподаватель физики

Хромова Т.П., преподаватель спец. дисциплин (ботаника)

Дидактическая цель: сформировать понятия: диффузия, осмос, диализ; показать профессиональную значимость физики для специалистов лесного и лесопаркового хозяйства.

Развивающая цель: развитие экспериментальных навыков, умения наблюдать и делать выводы

Воспитывающая цель: воспитание внимания, аккуратности, умения работы в группе, повышение мотивации к изучению физики.

Тип занятия: интегрированный урок

Оборудование и материалы: презентация, материалы и оборудование для проведения опытов.

План урока.

1. Явление диффузии

2. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах

3. Особенности протекания диффузии

4. Диффузия в растительном мире. Диализ и осмос.

5. Диффузия и охрана природы.

6. Домашнее задание.

7. Итоги урока (Слайд 2)

 Ход урока

Вступительное слово преподавателя: Природу изучают на нескольких курсах и на нескольких дисциплинах по специальности «Лесное и лесопарковое хозяйство», однако мало у кого формируется её целостное видение. Знания, как правило, разделяются на “физические”, “биологические”, “химические” и др. Однако разрозненные знания не позволяют создать целостную картину мира, поэтому основная задача нашего урока показать взаимосвязь таких разных наук, как физика и ботаники (спец. дисциплина по специальности «Лесное и лесопарковое хозяйство») при изучении такого распространенного явления, как диффузия.

1. Явление диффузии

1.1. Преподаватель физики проводит беседу со студентами: (Слайд 3)

1) перечислите основные положения молекулярно-кинетической теории;

2) какими жизненными наблюдениями, опытами можно обосновать основные положения МКТ?

1.2. Понятие диффузии, где происходит диффузия, скорость ее протекания.

Преподаватель физики: одним из основных доказательств того, что все вещества состоят из атомов, которые движутся беспорядочно, есть явлений диффузии.

Диффузия – это явление проникновения молекул одного вещества между молекулами другого вещества (Рисунок № 1)

Если опустить в стакан с кипятком несколько кусочков сахара, то постепенно концентрация сахара в растворе станет равномерной, а объем содержимого в стакане практически не изменится, это объясняется проникновением молекул сахара в раствор и наоборот. (Слайд 4)

Рисунок №1. Явление диффузии

1.3. Демонстрация явления диффузии на модели:

- в стаканчик насыпать не доверху горох;

- досыпать стаканчик с горохом пшеном;

-слегка встряхнуть

(Четко видно, как проникают крупинки пшена в промежутки между горошинами) (Слайд 5)

1.4. Демонстрация диффузии в газах: распыление освежителя (если обучающийся почувствовал запах, он должен встать. Постепенно через пару минут встанут все обучающиеся)

Вывод: жидкость освежителя превращается в пар, молекулы пара находятся в движении, скорость молекул газа значительна, между молекулами воздуха есть промежутки, молекулы распылителя проникают между молекулами воздуха, перемешиваясь друг с другом (Слайд 6)

1.5. Демонстрация диффузии в жидкости и ее зависимость от температуры (Слайд 7)

Оборудование: 2 стакана с водой разной температуры, пипетка, перманганат калия

Ход работы:

1.В стакан с холодной водой с помощью пипетки опустить несколько капель перманганата калия.

2. Затем в стакан с горячей водой с помощью пипетки опустить несколько капель перманганата калия.

3. Сделать вывод о зависимости скорости движения молекул от температуры жидкости.

Вывод: Диффузия наблюдается в жидкостях и ускоряется с повышением температуры(Слайд 8)

1.6. Диффузии в твердых телах:

Хорошо очищенные и плотно прижатые друг к другу пластины из золота и свинца за 5 лет диффундируют на глубину 1мм (Слайд 9)

Выводы:

- диффузия происходит во всех веществах: газах, жидкостях и твердых телах;

-скорость протекания диффузии зависит от рода вещества (Vг > Vж > Vт), т.к. скорости молекул веществ, находящиеся в различных агрегатных состояниях, различны.

- скорость протекания диффузии зависит от температуры (Слайд 10)

1.7. Ответить на вопросы, позволяющие продемонстрировать явление диффузии в неживой природе и закрепить понятие «диффузия»:

1. Лесная почва «дышит», делая одно дыхание в сутки. Днем она «вдыхает» воздух, а ночью «выдыхает». Объясните, как это происходит.

2. Объясните выражение «растаял как дым» (Слайд 11)

3. Чтобы огурцы более продолжительное время оставались малосолеными, их помещают в холод. Почему? (Слайд 12)

4. Набившись в бочку, словно у них там час пик, грибы требуют побольше соли и сразу закрывают за собой крышку бочки. Попробуйте проникнуть внутренним взором в бочку к грибам, и скажите, чем там с ними соль занимается? (Слайд 13)

5. Четырехлетняя Маша подкралась у мамы за спиной к зеркалу и, вылила себе на голову три флакона французских духов. Как мама, сидя к Маше спиной, догадалась о случившемся?

Ребята, явление диффузии происходит не только в неживой, но характерно и для живой природы, что мы проследим на следующем этапе урока (Слайд 14,15)

2.Диффузия в растительном мире (Слайд 16)

Преподаватель ботаники

2.1. Понятие диализа и осмоса.

Исходя из темы учебного занятия, уместно привести высказывание великого русского естествоиспытателя К.А.Тимирязева: « Будем ли мы говорить о питании корня за счет веществ, находящихся в почве, будем ли говорить о воздушном питании листьев за счет атмосферы или питании одного органа за счет другого, соседнего, - везде для объяснения мы будем прибегать к тем же причинам: диффузия» (Слайд 17)

Действительно, в растительном мире очень велика роль диффузии.

В мире живых организмов диффузия проявляется в двух формах - диализе и осмосе.

Диализом называется диффузия молекул растворенного вещества, а

осмосом - диффузия растворителя через полупроницаемую мембрану (Слайд 19)

Основную роль для диффузионных процессов в живых организмах играют мембраны клеток, находящихся на поверхности клеток, клеточных ядер и вакуолей и обладающих избирательной проницаемостью (Рисунок 2) (Слайд 18)

2.2. Строение клетки Рисунок 2.

Впервые осмос наблюдал А. Нолле в 1748, однако исследование этого явления было начато спустя столетие (Слайд 20)

Рисунок 3. Осмос через полупроницаемую мембрану. Частицы растворителя (синие) способны пересекать мембрану, частицы растворённого вещества (красные) — нет (Слайд 21)

2.3. Демонстрация осмоса и диализа

Оборудование: стакан, вода, изюм.

Ход опыта: насыпаем в стакан сухой изюм и наливаем туда воду. Через некоторое время изюм набухает и становится гладким, а вода становится сладкой.

Вывод:

1. Во время набухания изюма происходит процесс осмоса, т.е. вода через поры мембраны клеток поступает в цитоплазму и вакуолю с клеточным соком, объем которого возрастает. Внутреннее давление сока вакуоле через цитоплазму передается на оболочку клетки, распирая ее подобно воздуху в резиновой шине. Это явление называется осмотическим давлением (осмосом)

2. Во время поступления воды в изюм, происходит растворение находящихся в нем концентрированных сахаров и молекулы растворенного сахара будут диффундировать через мембраны клеток в стакан с водой, пока их концентрация не станет одинаковой, а вода сладкой. Это явление называется диализом, то есть диффузия молекул растворенного вещества (Слайд 22,23)

2.4. Примеры диффузии в живой природе.

Сегодня на конкретных примерах мы познакомились с явлением диффузии, которые рассматриваются не только в ботанике, но и при изучении таких специальных дисциплин, как почвоведение, дендрология, лесоведение, лесоводство и т.д.

1. В почвенных водах содержаться в растворенном виде при небольших концентрациях минеральные соли и некоторые органические соединения. Вода из почвы в растения попадает путем осмоса через мембраны корневых волосков. Т.к. концентрация воды в почве выше, чем внутри корневых волосков, то происходит диффузия из зоны с большей концентрацией в зону с меньшей. Как следствие, после поглощения воды в этих клетках повышается концентрация, возникает корневое давление, обуславливающее восходящий ток сока по корням и стеблю.

- естественные источники загрязнения (при извержениях вулканов, бурях, лесных пожаров и др.)

- антропогенные источники загрязнения (результаты работы промышленных предприятий, котельных, ТЭС, выхлопных труб автомобилей).

Промышленные выбросы, выбросы автомобилей наносят большой вред растительности, лесам, зеленым насаждения городов и их окрестностям. Промышленные и выхлопные газы проникают в результате диффузии в листья, поглощенная клеточным соком, попадают внутрь клетки. Они вызывают в клетках и тканях листьев самые различные повреждения, являющиеся следствием нарушения физиологических процессов: подавление фотосинтеза, разрушение протоплазмы, хлоропластов, подавление процесса деления и растяжения клеток, некроз тканей, нарушение водообмена и многих биохимических процессов,

Рисунок 4.На рисунке можно увидеть оживление растений в воде благодаря осмосу

2. Явление диффузии четко прослеживается при внесении минеральных удобрений в почву, для улучшения роста травянистых и древесных растений. При внесении минеральных удобрений в почву, происходит проникновение молекул минеральных удобрений между молекулами клеток корней древесных растений, что способствует их росту и развитию.

3. Леснику необходимо знать состояние воздушного режима почв, ведь в природе происходит обмен атмосферного воздуха и почвы, т.е. явление диффузии. Данное явление способствует обогащению воздухом почвы, вследствие этого улучшается рост растений.

4. Для деревьев наблюдается большое развитие поверхности (листовой кроны), так как диффузионный обмен сквозь поверхность листьев выполняет функцию не только дыхания, но, частично, и питания (Слайды 25)

3. Диффузии и охрана природы

Наша планета окружена воздушной оболочкой – атмосферой, наличие атмосферы является необходимым условием существования жизни на земле. Изменение физических и химических свойств атмосферы отрицательно сказывается на здоровье людей, растений, животных. Различают:

угнетение роста и развития растений.

Большую роль диффузия играет в снабжении кислородом природных водоемов, который попадает в глубокие слои воды за счет диффузии через их свободную поверхность. Поэтому листья или ряска на поверхности воды могут прекратить доступ кислорода к воде и привести к гибели ее обитателей (Рисунок №5) (Слайд 26)

Рисунок № 5

Выводы к уроку:

1. Диффузия – это явление самопроизвольного проникновения одного вещества между молекулами другого.

2. Диффузия происходит в газах, жидкостях и твердых телах.

3.Скорость диффузии зависит от агрегатного состояния вещества и температуры.

4. В растительном мире диффузия проявляется в двух формах - диализе и осмосе.

5. Диффузия атмосферного воздуха обеспечивает дыхание растений в атмосфере, почве и воде.

6.Загрязнение атмосферного воздуха приводит к подавлению фотосинтеза, некрозу тканей, нарушение водообмена и многих биохимических процессов, угнетению роста и развития растений.

7. По вине человека процесс диффузии играет значительную роль в загрязнении рек, морей и океанов, атмосферы и почвы Земли

Заключение. Ребята, именно на данном уроке вы, надеюсь, увидели роль физики в вашей специальности, значение физики для изучения специальных дисциплин. Без изучения физики и общеобразовательных дисциплин вы не сможете быть грамотными, квалифицированными работниками, компетентным специалистом.

4. Домашнее задание. Привести примеры проявления диффузии в природе и использования в жизни человека (подготовить презентацию)

5. Итоги урока

infourok.ru

Понятие осмоса и диффузии у растений | Биология. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, лекция, шпаргалка, конспект, ГДЗ, тест

Тема:

Физиология растений

Неравномерное движение молекул через полупро­ницаемую перепонку при прохождении воды от растворов низкой концен­трации к растворам высокой концентрации, которое мы наблюдаем при яв­лениях плазмолиза и деплазмолиза, носит название осмоса. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Понять явление осмоса нам поможет рассмотрение более простых явлений диф­фузии. Если мы поверх сахарного раствора в стакан осторожно нальем чистой воды, молекулы воды будут проникать в раствор сахара, а молеку­лы сахара — в воду. Через некоторое время концентрация раствора в ста­кане станет одинаковой. Это явление носит название диффузии. Здесь нет никакого препятствия для движения молекул. При осмосе же раствор должен проходить через перепонку, представленную в клетке слоем протоплазмы. Такие перепонки, которые пропускают через себя только чистый растворитель, а растворенные в нем вещества не пропускают совсем, на­зываются полупроницаемыми. Протоплазма является отно­сительно полупроницаемой перепонкой. Она про­пускает через себя воду быстрее, чем растворенные в ней вещества. Если бы протоплазма была абсолютно непроницаемой перепонкой, клетке грози­ла бы голодная смерть, так как через нее проходила бы лишь вода.

• Понятие о осмосе

• Закономерности диффузии, осмоса, электрофореза физиология растений

• Понятие о диффузии и осмосе, их роль в жизни растений

• Сообщение роль диффузии в жизни растений и животных

• Диффузия у растений

worldofschool.ru

Диффузия в растениях - это... Что такое Диффузия в растениях?

Так как громадное большинство растительных клеток покрыто оболочкой, то из диффузионных явлений особо важное значение имеют те, которые носят специальное название осмотических. См. Осмоз в растениях.

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон. 1890—1907.

• Диффузия
• Диффузия в сахарном производстве

Смотреть что такое "Диффузия в растениях" в других словарях:

• Физиология растений — Содержание: Предмет Ф. Ф. питания. Ф. роста. Ф. формы растений. Ф. размножения. Литература. Ф. растения изучает процессы, совершающиеся в растениях. Эта часть обширной науки о растениях ботаники отличается от ее остальных частей систематики,… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• Воздух — I (атмосферный В. см. Атмосфера) невидимая, газообразная оболочка земли; присутствием своим обусловливает животную и растительную жизнь, изменения погоды, распространение звука, выветривание горных пород и т. д. Хотя земля представляет не… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• Воздух — I (атмосферный В. см. Атмосфера) невидимая, газообразная оболочка земли; присутствием своим обусловливает животную и растительную жизнь, изменения погоды, распространение звука, выветривание горных пород и т. д. Хотя земля представляет не… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• Вода — С древнейших времен стали понимать великое значение воды не только для людей и всяких животных и растительных организмов, но и для всей жизни Земли. Некоторые из первых греческих философов ставили воду даже во главе понимания вещей в природе, и… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• Диссоциация — химических соединений представляет одну из хорошо изученных форм так назыв. обратимых химических реакций, т. е. таких, которые идут в обе стороны химического равновесия (см. это слово, а также Реакция , Вытеснение ), а именно обозначает класс… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• Каучук — подобно множеству разного рода смол, эфирных масел и пр. есть продукт жизнедеятельности растительного организма. По Шлейдену, он встречается у всех растений, дающих млечный сок, хотя иногда в столь ничтожном количестве, что не может быть и речи о …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• СССР. Естественные науки —         Математика          Научные исследования в области математики начали проводиться в России с 18 в., когда членами Петербургской АН стали Л. Эйлер, Д. Бернулли и другие западноевропейские учёные. По замыслу Петра I академики иностранцы… …   Большая советская энциклопедия

• медиаторы — (нейромедиаторы) (от лат. mediator  посредник), химические вещества, молекулы которых способны реагировать со специфическими рецепторами клеточной мембраны и изменять её проницаемость для определенных ионов, вызывая возникновение (генерацию)… …   Энциклопедический словарь

• Белковые вещества — Б. вещества составляют громадный класс органических, то есть углеродистых, а именно углеродисто азотистых соединений, неизбежно встречаемых в каждом организме до того, что каждая клетка растений содержит Б. вещества, а клетки животных организмов… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• Галактионов, Станислав Геннадьевич — Станислав Геннадьевич Галактионов Дата рождения: 7 марта 1937(1937 03 0 …   Википедия

dic.academic.ru

Исследовательская работа «Диффузия вокруг нас».

МБОУ «Псковская общеобразовательная школа – интернат»

Исследовательская работа

«Диффузия вокруг нас».

Работу выполнила: Дмитриева Екатерина

ученица 7 «а» класса

                                                                     Руководитель: Истомина Е.А.

учитель физики .

                                                            г. Псков

2015г.

Оглавление

 Введение

1.  Явление диффузии.
2. Виды диффузии.

1. Диффузия в газах.
2. Диффузия в жидкостях.
3. Диффузия в твёрдых телах.

3. Примеры проявления диффузии в природе и технике.

1. Диффузия в растительном и животном мире.
2. Роль диффузии в пищеварении и дыхании человека.
3. Диффузия и техника.
4. Вред диффузии.

4. Заключение
5. Используемая литература.

Введение

Явление диффузии мы наблюдаем  каждый день,  когда подходим к школьной столовой и  слышим приятные ароматы готовых блюд, когда наливаем заварку в кипяток или смешиваем краски на уроке изобразительного искусства,  и  даже когда что-то сгорает у хозяйки на плите, и запах чувствуется повсюду, причиной всему –диффузия. В морях и океанах, на производстве и в атмосфере- везде можно наблюдать это явление. Человеку нужны знания о диффузии, чтобы делать новые открытия и изобретения.

Актуальность  работы заключается  в том, что изучение  влияния  диффузии  на жизнедеятельность растений, животных  и  человека позволит расширить  наши знания о живой природе, покажет тесную связь таких наук, как физика, биология, экология, медицина. Меня заинтересовала эта тема и я решила узнать больше об этом явлении.

Объект исследования – окружающая среда и человек 

Предмет исследования – явление диффузии

Цель: расширить знания о диффузии, рассмотреть связь  диффузии с окружающей природой и  жизнью человека, доказать  значимость этого явления, обобщить полученные знания и сделать выводы.

Задачи:

1. Изучить материал о роли  диффузии  в природе  и  жизнедеятельности человека.

2. Провести некоторые опыты, характеризующие закономерности протекания  диффузии .

3. Проанализировать полученную информацию о явлении  диффузии , а также определить степень значимости этого явления для растений, животных, человека.

Методы:

1.Изучение литературы по данной теме 2.Анализ  и  обработка материала о значимости явления  диффузии 3. Экспериментально – практический.

1. Явление  диффузии. 

Диффузия  (от лат. Diffusio — распространение, растекание, рассеивание) - это явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого, приводящее к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму. В русском языке можно найти пословицы, которые отражают суть этого явления.

1. Ложка дёгтя в бочке мёда.

2  Нарезанный лук пахнет и жжёт глаза сильнее

3. Овощной лавке вывеска не нужна.

4   Волка нюх кормит

Явление диффузии можно объяснить на основе молекулярно – кинетической теории, а именно: все вещества состоят из мельчайших частиц, между частицами существуют промежутки и частицы находятся в движении. Для того, чтобы произошла диффузия между веществами, необходимо их тесное соприкосновение.

Чтобы разобраться в сути этого явления, я провела несколько нехитрых экспериментов.

2. Виды диффузии.

 Частицы, из которых состоит вещество движутся  и  в газах,  и  в жидкостях,  и  в твердых телах, поэтому во всех этих веществах возможна  диффузия.   Однако скорость протекания данного явления для них различна. Для подтверждения данного факта был проведен эксперимент.

 Эксперимент №1. 

Одновременно с помощниками мы совершили три действия: разрезали лимон, опустили в стакан с водой  пакетик чая  и  на срез сырой картофелины насыпали несколько кристалликов марганцовки.

Цель: Установить, как зависит скорость диффузии от рода вещества.

В результате наблюдений было установлено, что запах лимона распространился по комнате за несколько секунд, немногим более потребовалось времени для того, чтобы чай окрасил воду, а молекулы перманганата калия только на несколько миллиметров диффундировали в картофель за пару часов. Полученные результаты свидетельствуют о том, что  диффузия  протекает быстрее в газах, чуть медленнее в жидкостях  и  очень медленно в твердых телах. Дело в том, что в газах  и  жидкостях основной вид теплового движения частиц приводит к их перемешиванию, а в твердых телах, в кристаллах, где атомы совершают малые колебания около положения узла решётки, нет.

Эксперимент №2.

Наблюдение диффузии в воде и влияние температуры на скорость движения молекул.

Цель: Выяснить, что скорость диффузии зависит от температуры смешиваемых веществ?

Приборы и материалы: Два стакана с водой; два пакетика с чаем.

Выполнение работы:  Налила в оба стакана до половины воду.

Опустила в оба стакана по пакетику чая. Один оставила в комнате, другой поставила в холодильник.

В результате наблюдений сделала вывод, что процесс  диффузии  ускоряется с повышением температуры, так как увеличивается скорость движения молекул.

Эксперимент №3.Мы рассчитали, с какой скоростью распространяется запах духов в классной комнате. Расстояние между учениками, проводившими эксперимент 4 м. Зафиксировали с помощью секундомера время, за которое запах духов распространится на данное расстояние – 5 с. Скорость равна 0,8 м/с.

Возникает вопрос, почему же запах в комнате распространяется не мгновенно, а через некоторое время. Дело в том, что движению пахучего вещества в определенном направлении мешает движение молекул воздуха. Молекулы духов  на своем пути сталкиваются с молекулами газов, которые входят в состав воздуха. Они постоянно меняют направление движения  и, беспорядочно перемещаясь, разлетаются по комнате.

3. Проявления  диффузии в природе и технике.

3.1. Диффузия в растительном и животном мире.

Явление  диффузии  играет большую роль в природе. Так, например, благодаря  диффузии  поддерживается однородный состав атмосферного   воздуха вблизи поверхности Земли. Нижний слой атмосферы – тропосфера – состоит из смеси газов: азота, кислорода, углекислого газа  и  паров воды. Согласно законам физики под действием силы тяжести более тяжёлый газ, такой как углекислый находился бы в нижних слоях атмосферы, над ним кислород, а более лёгкий азот был бы вверху, но благодаря диффузии, которая позволяет газам смешиваться, состав воздуха остаётся однородным. В животном мире также не обойтись без диффузии, и здесь её роль не только в физиологических процессах живых организмов, таких как регулирование солевого баланса, но и в добыче пищи. Акулы, например, чувствуют запах крови на расстоянии нескольких километров, так же как и рыбы пираньи. Бабочки, порхая меж растений, всегда находят дорогу к красивому цветку. Пчелы, обнаружив сладкий объект, штурмуют его своим роем.

 В растительном мире также велика роль  диффузии . С помощью диффузии растения поглощают кислород и выделяют углекислый газ.  Большое развитие листовой кроны деревьев объясняется тем, что диффузионный обмен сквозь поверхность листьев выполняет не только функцию дыхания, но частично  и  питания.  Благодаря  диффузии  растение получает  минеральные вещества  и  воду из почвы, а в  настоящее время широко практикуется внекорневая подкормка плодовых  деревьев путем  опрыскивания их кроны.

В результате диффузии происходит смешивание пресной воды с солёной при впадении рек в моря.  Поговорим о живых организмах, которые населяют водоёмы, им  необходим кислород, а он попадает в нижние слои воды в стоячих водоёмах за счёт диффузии и очень важно, чтобы поверхность водоёмов была свободной от примесей. Чтобы изучить, как различные вещества на поверхности воды влияют на скорость испарения воды,  и  сделать вывод о скорости протекания  диффузии , был проделан следующий опыт.

В тарелки была налита вода одинаковой массы  и  одинаковой температуры (40 градуса), затем в одну тарелку был налит бензин (5 мл), во вторую – растительное масло (5 мл), в третьей вода оставалась чистой. Растительное масло в нашем опыте имитировало нефть. Засекалось время, через каждые 15 минут снимались показания термометров, помещенных во все жидкости. Результаты измерений зафиксированы в таблице.

Температура жидкостей понижается, так как при испарении из воды вылетают отдельные молекулы, но из таблицы мы видим, что  вода, покрытая пленкой бензина,   и  растительного масла, остывает медленнее, поэтому молекулам кислорода труднее проникнуть в воду: рыбы  и  другие водные обитатели могут из-за этого  испытывать  недостаток кислорода, что может привести к их  гибели.  Таким  образом, наличие различных веществ на поверхности воды нарушает процессы  диффузии   и  может привести к нежелательным экологическим последствиям.

3.2. Роль диффузии в пищеварении и дыхании человека.

Рассмотрим как процесс диффузии регулирует пищеварение и дыхание человека.

Наибольшее всасывание питательных веществ  происходит в тонких кишках,

Стенки, которых специально для этого приспособлены. Площадь внутренней

поверхности кишечника человека равна 0,65м2. Она покрыта ворсинками –

микроскопическими образованиями слизистой оболочки высотой 0,2-1мм, за счет

чего площадь реальной поверхности кишечника достигает 4-5 м2, т.е. достигает в

2-3 раза больше площади поверхности всего тела. Процесс всасывания

питательных веществ в кишечнике возможен благодаря диффузии.

Дыхание – перенос кислорода из окружающей среды внутрь организма сквозь него

покровы – происходит тем быстрее, чем больше площадь поверхности тела.

 Как же дышит человек? У человека в дыхании принимает участие вся

поверхность тела – от самого толстого эпидермиса пяток до покрытой волосами

кожи головы. Особенно интенсивно дышит кожа на груди, спине и животе.

Интересно, что по интенсивности дыхания эти участки кожи значительно

превосходят легкие. С одинаковой по размеру дыхательной поверхности здесь

может поглощаться кислорода на 28% ,а выделяться углекислого газа даже на 54%

больше, чем в легких. Однако во всем дыхательном процессе участие кожи

ничтожно по сравнению с легкими, так как общая площадь поверхности легких,

если развернуть все 700 млн. альвеол, микроскопических пузырьков, через стенки,

которых происходит газообмен между воздухом и кровью, составляет около 90-

100 квадратных метров, а общая площадь поверхности кожи человека около 2

квадратных метров, т.е, в 45-50 раз меньше.

Вывод. Таким образом, диффузия имеет большое значение в процессах

жизнедеятельности человека, животных и растений. Благодаря диффузии

кислород из легких пpoникaeт в кровь человека, а из крови – в ткани.

В медицине есть метод лечения – физиотерапия, который основан на явлении диффузии. При заболевании ОРВИ, ОРЗ наряду с лекарственными препаратами больным назначают физиотерапевтические процедуры, такие как тубосное облучение ротовой полости ультрафиолетовыми лучами, различные ингаляции.  Процесс  излечений ускоряет процесс лечения и повышает иммунитет.

3.3.Диффузия и техника.

Диффузия находит широкое применение в промышленности и повседневной жизни. На явлении диффузии основана диффузионная сварка металлов. Для извлечения растворимых веществ из твердого измельченного материала применяют диффузионный аппарат. Такие аппараты распространены главным образом в свеклосахарном производстве, где их используют для получения сахарного сока из свекловичной стружки, нагреваемой вместе с водой, для дубления кожи и меха, для крашения волокон ткани. Для повышения твердости и жаростойкости стальных деталей применяют цементацию. Она заключается в том, что стальные детали помещают в ящик с графитовым порошком, который устанавливают в термической печи. Атомы углерода вследствие диффузии проникают в поверхностный слой деталей. Глубина проникновения зависит от температуры и времени выдержки деталей в термической печи.

3.4.Вред диффузии.

Но, не всегда диффузия благо для человека. Порою,  диффузия бывает вредным и даже опасным явлением. Природный горючий газ, которым мы пользуемся дома для приготовления пищи, не имеет ни цвета, ни запаха, поэтому трудно сразу заметить его утечку. А при утечке за счѐт диффузии газ распространяется по всему помещению. Между тем при определѐнном соотношении газа с воздухом в закрытом помещении образуется смесь, которая может взорваться, например, от зажжѐнной спички. Газ может вызвать и отравление людей. Дымовые трубы предприятий выбрасывают в атмосферу углекислый газ, оксиды азота и серы. В настоящее время общее количество эмиссии газов в атмосферу превышает 40 миллиардов тонн в год. Избыток углекислого газа в атмосфере опасен для живого мира Земли, нарушает круговорот углерода в природе, приводит к образованию кислотных дождей. Процесс диффузии играет большую роль в загрязнении рек, морей и океанов.  Загрязнение водоѐмов приводит к тому, что в них исчезает жизнь, а воду, используемую для питья, приходится очищать, что очень дорого. Кроме того, в загрязненной воде происходят химические реакции с выделением тепла. Температура воды повышается, при этом снижается содержание кислорода вводе, что плохо для водных организмов.

Для снижения выброса вредных газов из промышленных труб устанавливают специальные фильтры. Для предупреждения загрязнения водоемов необходимо следить за тем, чтобы вблизи берегов не выбрасывался мусор, пищевые отходы, навоз, различного рода химикаты.

Мы видим, как велико значение диффузии в неживой природе, а существование

живых организмов было бы невозможно, если бы не было этого явления. К

сожалению, приходится бороться с отрицательным проявлением этого явления,

но положительных факторов намного больше и поэтому мы говорим об огромном

значении диффузии в природе.

Физиотерапия применяется как самостоятельно, так и в совокупности с другими методами лечения.

Наблюдения проводились совместно с физиотерапевтическим кабинетом Алексеевской  амбулаторией. При заболевании ОРВИ для лечения, кроме лекарственных  препаратов,  используется УВЧ  (ультравысокочастотная терапия)  и ТУФО (тубосное облучение ротовой полости ультрафиолетовыми лучами).

Наблюдения проводили  с учащимися 7а, 7б, 8а и 8б классов (с сентября по декабрь).

Цель: Установить закономерность длительности лечения больных с применением физлечения и без него.

Вывод: Применение физлечений ускоряют процесс лечения и повышают иммунитет.

4.Заключение 

На основе  проделанной работы можно сделать вывод, что диффузия  играет огромную роль в жизни человека и животных, без этого явления жизнь на Земле была бы невозможна. Но поскольку это явление наряду с положительной стороной, несёт некий вред природе, то нам людям надо бороться с проблемами окружающей среды и беречь природу, прививать любовь к ней с юных лет.

5.Список литературы

1. Алексеев С.В., Груздева М.В., Муравьёв А.Г., Гущина Э.В. Практикум по экологии. М. АО МДС, 1996 г.

2. Перышкин А.В.Физика 7 класс. – М.: Дрофа, 2012. – 189 с.

3. Прохоров А.М. Физический энциклопедический словарь. 1995 г.

4. Рыженков А. П.Физика Человек Окружающая среда. М.:Просвещение, 1996. – 48 с.

5. Энциклопедия для детей.Т.19. Экология: В 33 т./ Гл. ред. Володин В. А. – М.: Аванта +, 2004 – 448 с.

6. http://www.Wikipedia.org

nsportal.ru

ДИФФУЗИЯ — Большая Медицинская Энциклопедия

ДИФФУЗИЯ (лат. diffusio распространение, растекание) — процесс самопроизвольного взаимного проникновения соприкасающихся веществ друг в друга за счет теплового движения частиц вещества. Д. происходит в направлении падения концентрации вещества и ведет к равномерному распределению веществ по всему занимаемому ими объему. В биол, объектах Д. является основным процессом, обеспечивающим направленный поток вещества во время жизнедеятельности организма (поступление газов, воды, минеральных солей и т. д.). У человека в основном за счет Д. происходит газообмен в легких и тканях (см. Газообмен), водно-солевой обмен (см.), всасывание продуктов пищеварения в кишечнике (см. Всасывание), генерирование потенциала действия в нервных и мышечных клетках (см. Биоэлектрические потенциалы) и другие процессы жизнедеятельности. Д. играет важную роль в хим. кинетике и технол. процессах (адсорбции, цементации, диффузионной сварке, диффузионной металлизации и др.).

Д. происходит в газах, жидкостях и твердых телах; диффундировать могут как находящиеся в них посторонние частицы (гетеродиффузия), так и собственные частицы (самодиффузия). Скорость Д. зависит от многих факторов: плотности и вязкости среды, температуры, природы диффундирующих частиц, воздействия разного рода внешних сил и т. д. Наиболее быстро Д. происходит в газах, медленнее в жидкостях и еще медленнее в твердых телах, что определяется характером теплового движения частиц в этих средах.

Для характеристики Д. используют коэффициент диффузии D, равный количеству продиффундировавшего вещества через единицу поверхности за единицу времени при градиенте концентрации, равном единице. Хотя частица движется по ломаной линии и движение происходит случайным образом, средний квадрат смещения (L-2) за большое число столкновений растет пропорционально времени (t). Коэффициент пропорциональности D в соотношении L-2~Dt и является коэффициентом Д. Соотношение было выведено Эйнштейном (A. Einstein) и справедливо для Д. в любых средах. Коэффициент Д. обратно пропорционален давлению газа и увеличивается с возрастанием температуры. С увеличением молекулярной массы диффундирующего вещества Д. уменьшается.

Диффузия в газах. Каждая частица газа движется по ломаной траектории, т. к. при столкновении частицы меняют направление и скорость движения. В силу этого скорость поступательного движения гораздо меньше скорости свободного движения молекул (так, скорость распространения запахов намного меньше скорости движения молекул пахучих веществ).

Диффузия в жидкостях рассматривается как движение с трением; для анализа применяют второе соотношение Эйнштейна: D ~ kut, где k — постоянная Больцмана, численно равная 1,38•10-16 эрг/град, u — подвижность диффундирующих частиц; при движении сферических частиц u = 1/6 πηr где η — коэффициент вязкости жидкости, r — радиус частиц. Коэффициент Д. жидкости увеличивается при повышении температуры жидкости. В жидких р-рах Д. молекул растворителя через полупроницаемые мембраны приводит к возникновению осмотического давления (см.), что используется в физ.-хим. методах разделения и очистки веществ (см. Гемодиализ, Диализ).

Диффузия в твердых телах осуществляется за счет обмена местами атомов с незанятыми узлами кристаллической решетки (вакансиями), прямого обмена двух соседних атомов, одновременного циклического перемещения нескольких атомов, движения атомов и ионов через междоузлия кристаллической решетки и т. д. Коэффициент Д. в твердых телах в большой степени зависит от дефектов кристаллической структуры, возникающих при нагреве, деформациях, напряжениях и других воздействиях. Так, коэффициент Д. цинка в медь при повышении температуры с 20 до 300° возрастает в 1014 раз.

В полимерах Д. происходит за счет теплового движения молекул полимера или их отдельных участков. На этом свойстве основано явление адгезии (слипание) полимеров. Диффундировать в полимерных материалах могут и частицы посторонних веществ. Так, газопроницаемость полимерных пленок является результатом последовательно протекающих процессов: растворение газа в пограничном слое пленки, Д. растворенного вещества через полимер и выделение молекул газа с другой стороны пленки. Газопроницаемость полимерных материалов зависит от гибкости цепных макромолекул, от физ. состояния полимера, от природы диффундирующих частиц. При кристаллизации, поперечном «сшивании» молекул (вулканизации) с ростом межмолекулярных сил и плотности упаковки газопроницаемость уменьшается.

Д. низкомолекулярных веществ через полимерную пленку осуществляется аналогично. Коллоидные вещества слабо диффундируют, а коллоидные р-ры почти не обнаруживают способности к Д. В то же время Д. низкомолекулярных веществ в коллоидных р-рах низкой концентрации почти не отличается от Д. в чистом растворителе. С увеличением концентрации коллоидного р-ра скорость Д. в нем низкомолекулярных веществ снижается. Д. в гелях зависит от концентрации и природы структурообразующего вещества и от природы и строения частичек диффундирующего вещества.

Единица коэффициента Д. в Международной системе единиц (СИ) — м2/сек, единица потока Д. — 1/м2•сек или кг/м2•сек.

Диффузионный поток. На практике существенное значение имеет не Д. отдельных частиц, а поток вещества, движущийся в сторону меньшей концентрации (диффузионный поток). Диффузионный поток (J) выражается через разность частиц, пересекающих единицу площади в прямом и обратном направлении за единицу времени (закон Фика): j = dm = —DS((C1-C2)/(X1-X2))dt = — DS(dC/dx)dt, где dm — количество частиц вещества, диффундирующих за время dt при градиенте концентрации dC/dx, D — коэффициент диффузии; знак минус указывает, что перемещение происходит в направлении убыли концентрации частиц. Для биол, систем коэффициент Д. заменяют коэффициентом проницаемости P~ -D/dx , представляющим собой количество проникающих частиц через единичную площадку мембраны за единицу времени при разности концентраций по обе стороны, равной единице (см. Мембраны биологические, Проницаемость).

Диффузия в биологических системах

Д. играет важную роль в биологич. системах, обеспечивая поступление газов, воды, минеральных веществ в ткани растений и животных. За счет Д. происходят процессы газообмена в легких и тканях, обмена воды и солей в почках, всасывание продуктов пищеварения из кишечника, генерирование потенциала действия в нервных и мышечных клетках, перенос молекул медиатора в синапсах, перемещение веществ внутри клетки и т. д. Расчет диффузионных потоков растворенных веществ через мембраны клеток проводят по уравнению Фика, в к-ром коэффициент Д. заменен на коэффициент проницаемости; по уравнению Фика расчитывают Д. газов и воды, заменяя при этом разность концентраций значениями разности давления газов или осмотического давления по обе стороны мембраны клетки. В большинстве случаев скорость Д. через мембраны меньше скорости свободной Д., что свойственно большинству молекул, имеющих средний размер или заряд, взаимодействующий с заряженной мембраной (большинство анионов)— ограниченная Д. В том случае, когда молекулы и ионы самостоятельно не могут проникать или слабо проникают через биол, мембраны, а при взаимодействии с нек-рыми веществами («переносчиками») их проницаемость увеличивается, говорят об облегченной Д. Такая Д. характерна для ряда сахаров, аминокислот и других органических соединений.

Конечная концентрация молекул или ионов в клетке и окружающей среде мало зависит от скорости их Д. через мембраны. Распределение ионов и молекул между клеткой и средой зависит от их хим. сродства к веществам цитоплазмы, сорбционных процессов, физ. растворения и других процессов, протекающих неодинаково в цитоплазме и окружающей клетку жидкости (см. Клетка). Кроме того, перераспределение ионов зависит от процессов, направленных против концентрационного (электрохимического) градиента и происходящих с затратой энергии — так наз. активный транспорт (см. Транспорт ионов). Поступление биополимеров (белков, нуклеиновых к-т) может происходить за счет механизмов пиноцитоза (см.) и фагоцитоза (см.).

Библиография: Булл Г. Б. Физическая биохимия, пер. с англ., М., 1949, библиогр.; Гиршфельдер Д., Кертисс Ч. и Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей, пер. с англ., М., 1961; Пост X. Физиология клетки, пер. с англ., М., 1975; Никольский H. Н. и Трошин А. С. Транспорт сахаров через клеточные мембраны, Л., 1973, библиогр.; Ф р а н к-К аменецкийД. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике, М., 1967; Ходоров Б. И. Проблема возбудимости, JI., 1969, библиогр.; Ш ь ю м о н П. Диффузия в твердых телах, пер. с англ., М., 1966.

В. П. Шмелев.

xn--90aw5c.xn--c1avg

Смотрите также

• 
  Растения дикие фото
• 
  Признаки растения липа
• 
  Фото расторопши растение
• 
  Питомник калужский растений
• 
  Растения влажных мест
• 
  Растения и математика
• 
  Математика и растения
• 
  Растения семейства ароидные
• 
  Презентация разновидности растений
• 
  Растение домашнее большое
• 
  Соматические клетки растений