Жараның жазылу биологиясындағы диффузия. Диффузия: анықтамасы және сыртқы дүниедегі мысалдары Өсімдіктердің қоректенуіндегі диффузияның рөлі

Жұмыс мәтіні суретсіз және формуласыз орналастырылған.
Жұмыстың толық нұсқасы PDF форматындағы «Жұмыс файлдары» қойындысында қолжетімді

Кіріспе

Жұмыстың өзектілігі.Диффузия – табиғаттың іргелі құбылысы. Ол зат пен энергияның түрленуінің негізінде жатыр. Оның көріністері элементар бөлшектер, атомдар мен молекулалар деңгейінен бастап, геосфераға дейін біздің планетамыздағы табиғи жүйелерді ұйымдастырудың барлық деңгейлерінде орын алады. Ол техникада және күнделікті өмірде кеңінен қолданылады.

Диффузияның мәні заттардың тасымалдануына және концентрациялардың теңестірілуіне немесе ортада берілген типті бөлшектердің тепе-теңдік таралуын орнатуға әкелетін орта бөлшектерінің қозғалысы болып табылады. Молекулалар мен атомдардың диффузиясы олардың жылулық қозғалысына байланысты.

Диффузия сонымен қатар элементар бөлшектер деңгейінен (электрондық диффузия) биосфера деңгейіне (биосферадағы заттардың айналымы) дейін кез келген ұйым деңгейіндегі тірі жүйелердің жұмыс істеуінің негізінде жатқан іргелі процесс болып табылады.

Ол табиғатта, адам өмірінде және технологияда үлкен рөл атқарады. Диффузия процестері адамдар мен жануарлардың өміріне оң және теріс әсер етуі мүмкін. Оң әсер етудің мысалы ретінде жер бетіне жақын атмосфералық ауаның біркелкі құрамын сақтау болып табылады. Диффузия ғылым мен техниканың әртүрлі салаларында, тіршілікте болатын процестерде және маңызды рөл атқарады жансыз табиғат. Ол химиялық реакциялардың жүруіне әсер етеді.

Диффузияның қатысуымен немесе бұл процесс бұзылған және өзгерген кезде табиғатта және адам өмірінде жағымсыз құбылыстар пайда болуы мүмкін, мысалы, қоршаған ортаның өнімдермен ластануы. техникалық прогрессадам.

Жұмыс мақсаты:Газдардағы, сұйықтардағы және қатты денелердегі диффузияның ерекшеліктерін зерттеп, адамның диффузияны қолдануын және диффузияның табиғаттағы көрінісін анықтаңыз, диффузиялық процестердің табиғаттағы экологиялық тепе-теңдікке әсерін және диффузиялық процестерге адамның әсерін қарастырыңыз.

Диффузияның мәні

Сынып бұрышына дезодорант шашу арқылы газдардағы диффузияны көрсетеді. Иістің таралуы молекулалардың қозғалысымен түсіндіріледі. Бұл қозғалыс үздіксіз және ретсіз. Ауаны құрайтын газдардың молекулаларымен соқтығысқан дезодорант молекулалары қозғалыс бағытын бірнеше рет өзгертеді және кездейсоқ қозғалып, бөлмеге шашырап кетеді.

Бір заттың бөлшектерінің (молекулаларының, атомдарының, иондарының) екінші заттың бөлшектерінің арасына ретсіз қозғалыс нәтижесінде ену процесі деп аталады. диффузия(латын тілінен diffusio – таралу, таралу, таралу). Сонымен, диффузия заттың барлық бөлшектерінің ретсіз қозғалысының, кез келген механикалық әрекеттің нәтижесі болып табылады.

Диффузия кезіндегі бөлшектердің қозғалысы толығымен кездейсоқ, орын ауыстырудың барлық бағыттары бірдей ықтимал,

Бөлшектер газдарда, сұйықтарда және қатты денелерде қозғалатындықтан, бұл заттарда диффузия мүмкін. Диффузия - әртүрлі типтегі атомдардың немесе молекулалардың гетерогенді концентрациясының өздігінен теңесуі нәтижесінде пайда болатын заттың тасымалдануы. Егер ыдысқа әр түрлі газдардың бөліктері енгізілсе, онда біраз уақыттан кейін барлық газдар біркелкі араласады: ыдыстың бірлігіндегі әрбір типтегі молекулалардың саны тұрақты болады, концентрация деңгейі төмендейді. Біріншіден, екі ортаның арасындағы интерфейс екі дененің арасында анық көрінеді (1а-сурет). Содан кейін олардың қозғалысына байланысты шекараға жақын орналасқан заттардың жеке бөлшектері алмасады.

Заттар арасындағы шекара бұлдырады (1б-сурет). Басқа заттың бөлшектерінің арасына еніп, біріншінің бөлшектері тереңірек қабаттарда орналасқан екіншісінің бөлшектерімен орын алмаса бастайды. Заттар арасындағы интерфейс бұрынғыдан да бұлыңғыр болады. Бөлшектердің үздіксіз және кездейсоқ қозғалысының арқасында бұл процесс ақыр соңында ыдыстағы ерітіндінің біртекті болуына әкеледі (1в-сурет).

1-сурет. Диффузия құбылысын түсіндіру.

Табиғаттағы диффузия

Диффузияның көмегімен ауада әртүрлі газ тәрізді заттар таралады: мысалы, оттың түтіні ұзақ қашықтыққа таралады.

Бұл құбылыстың нәтижесі желдету кезінде бөлмедегі температураны теңестіру болуы мүмкін. Сол сияқты, ауаның ластануы зиянды өнеркәсіп өнімдерімен және көліктердің пайдаланылған газдарымен жүреді. Үйде қолданатын табиғи жанғыш газ түссіз және иіссіз. Егер ағып кету болса, оны байқау мүмкін емес, сондықтан тарату станцияларында газды адам оңай қабылдайтын өткір, жағымсыз иісі бар арнайы зат араластырады.

Диффузия құбылысының арқасында атмосфераның төменгі қабаты – тропосфера газдар қоспасынан тұрады: азот, оттегі, көмірқышқыл газы және су буы. Диффузия болмаған жағдайда ауырлық күшінің әсерінен стратификация болады: төменде ауыр көмірқышқыл газының қабаты, оның үстінде - оттегі, жоғарыда - азот және инертті газдар болады.

Бұл құбылысты аспаннан да байқаймыз. Тарқалатын бұлттар да диффузияның мысалы болып табылады және бұл туралы Ф.Тютчев дәл айтқандай: «Аспанда бұлттар еріп жатыр...».

Диффузия сұйықтарда газдарға қарағанда баяу жүреді, бірақ бұл процесті қыздыру арқылы тездетуге болады. Мысалы, қиярды тез тұздау үшін олар ыстық тұзды ерітіндімен құйылады. Біз қант ыстық шайға қарағанда мұздатылған шайда баяу еритінін білеміз.

Жазда құмырсқаларды бақылап отырып, мен әрқашан олар үшін бұл үлкен әлемде үйге баратын жолды қалай табады деп ойлайтынмын. Бұл сырды диффузия құбылысы да ашады екен. Құмырсқалар жолын иісті сұйықтық тамшыларымен белгілейді

Диффузияның арқасында жәндіктер өз қорегін табады. Өсімдіктер арасында қалықтаған көбелектер әрқашан әдемі гүлге жол табады. Тәтті затты тапқан аралар оны үйірлерімен жаулап алады.

Және өсімдік олар үшін де диффузияның арқасында өсіп, гүлдейді. Өйткені, өсімдік ауаны жұтып, дем шығарады, суды ішеді, топырақтан түрлі микроқоспалар алады дейміз.

Жыртқыштар да өз құрбандарын диффузия арқылы табады. Акулалар пиранха балығы сияқты қанның иісін бірнеше шақырым жерден сезеді.

Атмосфераға, суға химиялық және басқа да зиянды заттардың бөлінуінен қоршаған ортаның экологиясы нашарлап, осының бәрі кең-байтақ аумақтарды жайып, ластауда. Бірақ ағаштар оттегін шығарады және сіңіреді көміртегі диоксидідиффузияны қолдану.

Диффузия принципі өзендердің теңіздерге құйылуы кезінде тұщы судың тұзды сумен араласуына негізделген. Топырақта әртүрлі тұздардың ерітінділерінің диффузиясы өсімдіктердің қалыпты қоректенуіне ықпал етеді.

Келтірілген мысалдардың барлығында біз заттардың молекулаларының өзара енуін байқаймыз, яғни. диффузия. Адам және жануарлар организміндегі көптеген физиологиялық процестер осы процеске негізделген: тыныс алу, сіңіру және т.б. Жалпы диффузия бар үлкен мәнтабиғатта, бірақ бұл құбылыс қоршаған ортаның ластануы жағынан да зиянды.

2.1 Диффузия флора

Қ.А. Тимирязев: «Тамырдың топырақта кездесетін заттар есебінен қоректенуін айтамыз ба, атмосфераның әсерінен жапырақтардың ауада қоректенуін айтамыз ба немесе бір мүшенің екінші, көрші органның есебінен қоректенуі туралы айтамыз ба. - Біз барлық жерде түсіндіру үшін бірдей себептерге жүгінеміз: диффузия».

Шынында да, өсімдіктер әлемінде диффузияның рөлі өте маңызды. Мысалы, ағаштардың жапырақ тәжінің үлкен дамуы жапырақтардың беті арқылы диффузиялық алмасу тыныс алу қызметін ғана емес, ішінара қоректену қызметін де атқаратындығымен түсіндіріледі. Қазіргі уақытта жеміс ағаштарын тәждерін бүрку арқылы жапырақтан қоректендіру кеңінен қолданылуда.

Табиғи су қоймалары мен аквариумдарды оттегімен қамтамасыз етуде диффузиялық процестер үлкен рөл атқарады. Оттегі тоқырау суларында олардың бос беті арқылы диффузияға байланысты судың терең қабаттарына жетеді. Сондықтан судың бос бетіндегі кез келген шектеулер қалаусыз. Мысалы, судың бетін жауып тұрған жапырақтар немесе үйрек шөптері суға оттегінің кіруін толығымен тоқтатып, оның тұрғындарының өліміне әкелуі мүмкін. Дәл сол себепті тар мойыны бар ыдыстар аквариум ретінде пайдалануға жарамсыз.

Зат алмасу процесінде күрделі қоректік заттар немесе олардың элементтері қарапайымға дейін ыдырағанда, ағзаның тіршілігіне қажетті энергия бөлінеді.

2.2 Өсімдіктердің қоректенуіндегі диффузияның рөлі.

Тірі организмдердегі диффузиялық процестерде негізгі рөлді селективті өткізгіштігі бар жасушалық мембраналар атқарады. Заттардың мембрана арқылы өтуі мыналарға байланысты:

Молекулалық өлшемдер;

Электр заряды;

Су молекулаларының болуы және саны туралы;

Бұл бөлшектердің майларда ерігіштігінен;

Мембрананың құрылымынан.

Диффузияның екі түрі бар: а) диализ- еріген заттың молекулаларының диффузиясы болып табылады; б) осмосжартылай өткізгіш мембрана арқылы еріткіштің диффузиясы болып табылады. Топырақ ерітінділерінің құрамында минералды тұздар мен органикалық қосылыстар болады. Топырақ суы өсімдікке тамыр түктерінің жартылай өткізгіш қабықшалары арқылы осмос арқылы түседі. Топырақтағы судың концентрациясы түбір түктерінің ішінен жоғары, сондықтан диффузия концентрациясы жоғары аймақтан төмен концентрациялы аймаққа дейін жүреді. Содан кейін бұл жасушалардағы судың концентрациясы үстіңгі қабаттарға қарағанда жоғары болады - тамыр қысымы пайда болып, тамырлар мен сабақ арқылы шырынның жоғары ағуын тудырады, ал жапырақтардың суды жоғалтуы судың одан әрі сіңуін қамтамасыз етеді.

Минералдар өсімдікке түседі: а) диффузия арқылы; б) кейде энергия шығынымен қатар жүретін концентрация градиентіне қарсы белсенді тасымалдау арқылы. Сондай-ақ бар тургор қысымыЖасушаның мазмұнының жасуша қабырғасына түсіретін қысымы. Ол шырын жасушасының осмостық қысымынан әрқашан дерлік төмен, өйткені сыртында таза су емес, тұзды ерітінді. Тургор қысымының мәні:

Өсімдік ағзасының пішінін сақтау;

Жас өсімдік жасушаларының өсуін қамтамасыз ету;

Өсімдіктердің серпімділігін сақтау (кактус және алоэ өсімдіктерін көрсету);

Арматуралық мата болмаған кезде пішінді қалыптастыру (қызанақ демонстрациясы);

Диффузияның медицинада қолданылуы.

30 жылдан астам уақыт бұрын неміс дәрігері Уильям Колф «жасанды бүйрек» құрылғысын қолданған. Содан бері ол қолданылады: жедел интоксикация кезінде жедел созылмалы көмек көрсету үшін; созылмалы бүйрек жеткіліксіздігі бар науқастарды бүйрек трансплантациясына дайындау; созылмалы бүйрек ауруы бар науқастардың өмірін ұзақ мерзімді (10-15 жыл) қамтамасыз ету.

«Жасанды бүйрек» құрылғысын қолдану емдік процедураға айналады, бұл құрылғы емханада да, үйде де қолданылады. Құрылғының көмегімен реципиент 1965 жылы академик Б.В. Петровский.

Құрылғы жартылай өткізгіш мембрана арқылы қан физиологиялық ерітіндімен жанасатын гемодиализатор болып табылады. Осмостық қысымның айырмашылығына байланысты иондар мен зат алмасу өнімдерінің молекулалары (мочевина, несеп қышқылы), сонымен қатар организмнен шығарылуы тиіс әртүрлі улы заттар мембрана арқылы қаннан тұз ерітіндісіне өтеді. Құрылғы жұқа целлофан мембраналарымен бөлінген жалпақ арналар жүйесі болып табылады, олар арқылы қан және диализат - СО 2 + O 2 газ қоспасымен байытылған тұз ерітіндісі - қарсы ағындарда баяу қозғалады қан айналымы жүйесіНауқас қуыс венаға (қанның диализатқа енуі) және шынтақ (шығу) венасына енгізілген катетерлерді пайдаланады. Диализ 4-6 сағатқа созылады, бұл бүйрек жеткіліксіздігі жағдайында азотты қалдықтардан қанды тазартуға мүмкіндік береді, яғни. қанның химиялық құрамы реттеледі.

Биология пәнінің мұғалімі:Келесі хабарлама диффузия, осмос және диализ формаларын түсінуге және түсінуге көмектеседі.

Диффузияны технологияда және күнделікті өмірде қолдану

Диффузияның өнеркәсіпте және күнделікті өмірде кең қолданылуы бар. Металдарды диффузиялық пісіру диффузия құбылысына негізделген. Диффузиялық дәнекерлеу әдісі дәнекерлеуді, электродтарды және флюстерді қолданбай металдарды, бейметалдар, металдар мен бейметалдар, пластмассаларды біріктіреді. Бөлшектер күшті вакуумы бар жабық дәнекерлеу камерасына орналастырылады, қысылады және 800 градусқа дейін қызады. Бұл жағдайда жанасатын материалдардың беткі қабаттарында атомдардың қарқынды өзара диффузиясы жүреді. Диффузиялық дәнекерлеу негізінен электроника және жартылай өткізгіш өнеркәсібінде және дәл машина жасауда қолданылады.

Ұсақталған қатты материалдан еритін заттарды алу үшін диффузиялық аппарат қолданылады. Мұндай құрылғылар негізінен қызылша қант өндірісінде кеңінен таралған, олар сумен бірге қыздырылған қызылша чиптерінен қант шырынын алу үшін қолданылады.

Нейтрондық диффузия ядролық реакторлардың жұмысында маңызды рөл атқарады, яғни атом ядроларымен соқтығысуы нәтижесінде олардың қозғалысының бағыты мен жылдамдығының бірнеше рет өзгеруімен жүретін заттағы нейтрондардың таралуы. Нейтрондардың ортадағы диффузиясы газдардағы атомдар мен молекулалардың диффузиясына ұқсас және сол заңдылықтарға бағынады.

Жартылай өткізгіштердегі тасымалдаушылардың диффузиясы нәтижесінде электр тогы пайда болады. Мысалы, жартылай өткізгіш диодты жасау үшін индий германий беттерінің біріне біріктіріледі. Индий атомдарының германий монокристалына терең диффузиялануына байланысты онда p-n өткелі түзіледі, ол арқылы ең аз кедергімен айтарлықтай ток өтуі мүмкін.

Металдану процесі диффузия құбылысына негізделген - бұйымның бетін металданған материалдың қасиеттерінен ерекшеленетін физикалық, химиялық және механикалық қасиеттерді беру үшін металл немесе қорытпа қабатымен жабу. Ол бұйымдарды коррозиядан, тозудан қорғау үшін, контактінің электр өткізгіштігін арттыру үшін қолданылады, осылайша, болат бөлшектерінің қаттылығын және ыстыққа төзімділігін арттыру үшін карбюризация қолданылады; Ол болат бөлшектерді термиялық пеште орнатылған графит ұнтағы бар қорапқа салудан тұрады. Диффузияға байланысты көміртек атомдары бөліктердің беткі қабатына енеді. Енгізу тереңдігі температураға және бөлшектерді термиялық пеште ұстау уақытына байланысты.

Табиғаттағы диффузия барысына адамның әсері.

Өкінішке орай, адамзат өркениетінің дамуы нәтижесінде табиғатқа, ондағы болып жатқан процестерге кері әсер етуде. Өзендердің, теңіздердің және мұхиттардың ластануында диффузиялық процесс үлкен рөл атқарады. Мысалы, кәрізге құйылған жуғыш заттар, мысалы, Одессада, диффузияға және бар ағымдарға байланысты Түркияның жағалауында аяқталатынына сенімді бола аласыз. Дүние жүзіндегі өндірістік және тұрмыстық ағынды сулардың жыл сайынғы төгілуі ондаған триллион тоннаны құрайды. Табиғаттағы диффузиялық процестерге адамның кері әсеріне мысал ретінде әртүрлі су қоймаларының бассейндерінде орын алған ауқымды апаттарды келтіруге болады. Бұл құбылыстың нәтижесінде мұнай және оның өнімдері су бетіне таралады және соның салдарынан диффузиялық процестер бұзылады, мысалы: оттегі су бағанына түспейді, ал балықтар оттегісіз өледі.

Диффузия құбылысына байланысты ауа әртүрлі зауыттардың қалдықтарымен ластанады, соның салдарынан адамның зиянды қалдықтары топыраққа, суға еніп, содан кейін жануарлар мен өсімдіктердің тіршілігіне және қызметіне зиянды әсер етеді. Өнеркәсіптік кәсіпорындар шығарындыларымен және т.б. ластанған жер көлемі ұлғаюда. 2 мың гектардан астам жерді өндірістік және тұрмыстық қалдықтар үйінділері алып жатыр. Қазіргі таңда шешімін күткен күрделі мәселелердің бірі – өндірістік қалдықтарды, оның ішінде улы қалдықтарды қайта өңдеу мәселесі.

Атмосфераға әртүрлі зауыттар шығаратын пайдаланылған газдар мен зиянды заттарды өңдеу өнімдерінен ауаның ластануы өзекті мәселе болып табылады. Кәсіпорындардың мұржалары атмосфераға көмірқышқыл газын, азот оксидтерін және күкіртті шығарады. Қазіргі уақытта атмосфераға шығарылатын газдардың жалпы көлемі жылына 40 миллиард тоннадан асады. Атмосферадағы көмірқышқыл газының артық болуы Жердің тірі әлемі үшін қауіпті, табиғаттағы көміртегі айналымын бұзады, қышқыл жаңбырдың пайда болуына әкеледі. Өзендердің, теңіздердің және мұхиттардың ластануында диффузия процесі үлкен рөл атқарады. Дүние жүзіндегі өндірістік және тұрмыстық ағынды сулардың жыл сайынғы төгілуі шамамен 10 триллион тоннаны құрайды.

Кейбір медициналық зерттеулер тыныс алу және жоғарғы тыныс жолдарының аурушаңдығы мен ауа сапасы арасындағы байланысты көрсетті. Тыныс алу органдарының аурулары деңгейінің көрсеткіші мен зиянды заттардың атмосфераға шығарылу көлемі арасында тікелей байланыс бар. Диффузияның келтірілген мысалдары табиғатта болып жатқан әртүрлі процестерге зиянды әсер етеді.

Су объектілерінің ластануы олардағы тіршіліктің жойылуына әкеліп соғады, ал ауызсу үшін пайдаланылатын суды тазартуға тура келеді, бұл өте қымбат. Сонымен қатар, ластанған суда химиялық реакциялар жүреді, жылу бөледі. Судың температурасы көтеріледі, ал судағы оттегінің мөлшері азаяды, бұл су ағзалары үшін зиянды. Су температурасының көтерілуіне байланысты көптеген өзендер қыста қатпайды. Өнеркәсіптік құбырлар мен жылу электр станцияларының құбырларынан зиянды газдардың бөлінуін азайту үшін арнайы сүзгілер орнатылған. Мұндай сүзгілер, мысалы, Челябі қаласының Ленин ауданындағы жылу электр станциясында орнатылады, бірақ оларды орнату өте қымбат. Су қоймаларының ластануына жол бермеу үшін қоқыс, тамақ қалдықтары, көң, әртүрлі түрлеріхимиялық заттар.

Жаһандық жылынуды ескере отырып, қоршаған орта температурасының жоғарылауы функциясы ретінде диффузия жылдамдығының өзгеруін зерттеу маңызды.

Эксперименттік бөлім.

бастан өткеремін. Бір заттың бөлшектерінің екінші заттың молекулаларының арасына енуін бақылау .

Мақсат : қатты денелердің диффузиясын зерттеп, диффузия жылдамдығы туралы қорытынды жасау.

Құрылғылар мен материалдар : желатин, калий перманганаты, мыс сульфаты, Петрия табақшасы, пинцет, жылыту құрылғысы.

:

Қатты ерітінді - желатин. Ерітіндіні дайындау үшін ұнтақ ісінуі үшін 1 ас қасық желатинді суық суға 2 сағат салып қою керек, содан кейін қоспаны қыздырып, желатинді қайнатпай ерітіңіз, содан кейін оны Петрия табақшасына құйыңыз ( 3-сурет). Желатин салқындаған кезде, бір стақанға пинцетпен жылдам қозғалыспен ортасына калий перманганатының кристалы енгізілді, ал екіншісіне мыс сульфаты енді.

Мұнда желатин молекулалары арасында калий перманганаты мен мыс сульфатының бөлшектерінің енуін байқадық. 24 сағаттан кейін калий перманганатының диффузиясы болмайтыны байқалды (4-сурет), өйткені калий перманганаты күшті тотықтырғыш болып табылады.

Осылайша, қатты денелерде диффузия баяу жүреді. Күшті тотықтырғыштар қоршаған ортаға түссе, олар оның бұзылуына әкеледі.

II эксперимент. Гуашь кесектерінің суда тұрақты температурада еруін бақылау (t = 22°C)

Біз апельсин гуашьының бір бөлігін және 22 ° C температурада таза суы бар ыдысты алдық. Олар ыдысқа гуашьдың бір бөлігін салып (1-сурет) не болып жатқанын бақылай бастады. 10 минуттан кейін ыдыстағы су гуашь (қатты) түсін өзгерте бастайды (2-сурет). Су жақсы еріткіш болып табылады. Су молекулаларының әсерінен гуашь қатты заттардың молекулалары арасындағы байланыстар жойылады. Эксперимент басталғаннан бері 25 минут өтті. Судың түсі күштірек болады (Cурет 3). Су молекулалары гуашь молекулаларының арасына еніп, тартылу күштерін бұзады. Тәжірибе басталғаннан бері 45 минут өтті (4-сурет). Молекулалар арасындағы тартымды күштермен бір уақытта итеруші күштер әрекет ете бастайды және нәтижесінде қатты заттың кристалдық торы (гуашь) бұзылады. Гуашьды еріту процесі аяқталды. Тәжірибе 2 сағат 50 минутқа созылды. Су толығымен гуашь түсті болды.

Сонымен, диффузия құбылысы ұзақ процесс, нәтижесінде қатты заттар ериді.

SH тәжірибесі.Диффузия жылдамдығының температураға және тағам өнімдеріне енуіне тәуелділігін зерттеу.

Мақсат : температураның диффузия жылдамдығына қалай әсер ететінін зерттеу.

Құрылғылар мен материалдар : термометрлер – 2 дана, сағаттар – 1 дана, шыны – 1 дана, йод, картоп, магнитті араластырғыш.

Тәжірибе мен алынған нәтижелердің сипаттамасы : Олар стакан алып, оған йод салып, t = 22 ° C температурада екіге кесілген картоппен стаканды жауып тастады. Тәжірибе басталғаннан кейін 15 минуттан кейін диффузия процесі белсенді емес. Жылыту процесі 4 минуттан кейін басталды. Диффузия процесі басталды, 1 минуттан кейін біз 2 минуттан кейін картопқа йодтың енуін көреміз.

Бұл тәжірибеден диффузия жылдамдығына температура әсер етеді деген қорытынды жасауға болады: температура неғұрлым жоғары болса, диффузия жылдамдығы соғұрлым жоғары болады, бұл тағамға теріс әсер етеді.

Осылайша, ауа әртүрлі зауыттардың қалдықтарымен ластанады, автокөліктердің пайдаланылған газдары тамақ өнімдеріне енеді, содан кейін адамның, жануарлардың және өсімдіктердің тіршілігіне және қызметіне зиянды әсер етеді.

IV тәжірибе.Тұрақты температурадағы газ тәрізді заттардың суға диффузия жылдамдығының тәуелділігін зерттеу

Мақсат : тұрақты температурада газ тәрізді заттардың суға диффузия жылдамдығын зерттеп, диффузия жылдамдығы туралы қорытынды жасау.

Құрылғылар мен материалдар : термометрлер – 1 дана, сағат – 1 дана, колба – 1 дана, су, йод.

Тәжірибе мен алынған нәтижелердің сипаттамасы : Колбаға массасы бірдей және температурасы бірдей (22°С) су құйылды, содан кейін басқа колбаға өсімдік майы (5 мл) құйылды. Біздің тәжірибеміздегі өсімдік майы мұнайға еліктеді. Колбалар оған йод жабыстырылған таспамен жабылған. Бақылау 45-тен кейін жойылды минут.

Өсімдік майының қабықшасымен жабылған су өте әлсіз түсті, бұл оттегі молекулаларының суға енуі қиынырақ екенін білдіреді: балықтар мен басқа су тұрғындары оттегінің жетіспеушілігін сезінеді және тіпті өлуі мүмкін.

Қорытынды : су бетінде әртүрлі заттардың болуы диффузиялық процестерді бұзады және жағымсыз экологиялық зардаптарға әкелуі мүмкін.

Қорытынды

Біз жансыз табиғатта диффузияның қаншалықты маңызды екенін көреміз және егер бұл құбылыс болмаса, тірі ағзалардың болуы мүмкін емес еді. Өкінішке орай, біз бұл құбылыстың жағымсыз көрінісімен күресуіміз керек, бірақ одан да көп оң факторлар бар, сондықтан біз табиғаттағы диффузияның орасан зор маңыздылығы туралы айтып отырмыз.

Табиғат диффузиялық ену процесіне тән мүмкіндіктерді кеңінен пайдаланады және қоректену мен қанды оттегімен қанықтыруда маңызды рөл атқарады. Күннің жалынында, алыстағы жұлдыздардың өмірі мен өлімінде, біз дем алатын ауада, біз барлық жерде құдіретті және әмбебап диффузияның көрінісін көреміз.

Сонымен, диффузияның адамның, жануарлардың және өсімдіктердің өмірлік процестерінде үлкен маңызы бар. Диффузияның арқасында өкпедегі оттегі адам қанына, ал қаннан тіндерге енеді. Бірақ, өкінішке орай, адамдар өз қызметінің нәтижесінде табиғаттағы табиғи процестерге жиі кері әсерін тигізеді.

Диффузияны, оның табиғаттың экологиялық тепе-теңдігіндегі рөлін және оның табиғатта пайда болуына әсер ететін факторларды зерттей отырып, мен экологиялық проблемаларға қоғамның назарын аудару қажет деген қорытындыға келдім.

Әдебиет

Алексеев С.В., Груздева М.В., Муравьев А.Г., Гущина Е.В. Экология бойынша семинар. М. АҚ МДС, 1996 ж

Ильченко В.Р. Физика, химия және биология тоғысында М: «Ағарту», ​​1986 ж.

Кириллова И.Г.. Физика бойынша оқуға арналған кітап. М.«Ағарту», ​​1986 ж

Перышкин А.В.. Физика оқулығы, 7-сынып. М. «Ағарту», ​​2005 ж

Прохоров А.М. Физикалық энциклопедиялық сөздік. 1995

Рыженков А.П. Физика. Адам. Қоршаған орта. М: Ағарту, 1996 ж

Чуянов В.А. Жас физиктің энциклопедиялық сөздігі. 1999

Шахмаев Н.М. және басқалар Физика 7.М.: Мнемосине, 2007.

Балаларға арналған энциклопедия.Т.19. Экология: 33 томда/ Ч. ред. Володин В.А. - М.: Аванта +, 2004 - 448 б.

№16 жеке пәндерді тереңдетіп оқытатын Заозерная орта мектебі коммуналдық білім беру мекемесі.

Тақырыбы: «Тірі және жансыз табиғаттағы диффузия».

Аяқталды:

8А сынып оқушысы Зябрев Кирилл.

Физика пәнінің мұғалімі: Завялова Г.М.

Биология пәнінің мұғалімі: Зябрева В.Ф.

Томск – 2008 ж

I. Кіріспе. ………………………………………………………… 3

II. Тірі және жансыз табиғаттағы диффузия.

1. Құбылыстың ашылу тарихы. ……………………………………. 4

2. Диффузия, оның түрлері. ………………………………………….. 6

3. Диффузия жылдамдығы неге байланысты? ……………………….. 7

4. Жансыз табиғаттағы диффузия. ……………………………… 8

5. Тірі табиғаттағы диффузия. ………………………………… 9

6. Диффузия құбылыстарын қолдану. ……………………………. 16

7. Жеке диффузиялық құбылыстарды жобалау. …………… 17

III. Қорытынды. ………………………………………………… 20

IV. Қолданылған кітаптар. ……………………………………. . 21

I. Кіріспе.

Біздің айналамызда көптеген таңғажайып және қызықты оқиғалар болып жатыр. Түнгі аспанда алыстағы жұлдыздар жарқырайды, терезеде шам жанып тұр, жел гүлдеген шие хош иісін таратады, қартайған әже сіздің көзқарасыңызбен артыңыздан келеді ... Мен көп нәрсені білгім келеді, оны өзім түсіндіруге тырысамын. Өйткені, көптеген табиғат құбылыстары біз жақында мектепте айтқан диффузиялық процестермен байланысты. Бірақ олар аз айтты!

Жұмыстың мақсаттары :

1. Диффузия туралы білімдерін кеңейту және тереңдету.

2. Жеке диффузиялық процестерді модельдеңіз.

3. Физика және биология сабақтарында пайдалану үшін қосымша компьютерлік материал жасау.

Тапсырмалар:

1. Әдебиеттерден, интернеттен қажетті материалды тауып, зерттеп, талдау.

2. Тірі және жансыз табиғатта диффузиялық құбылыстардың қай жерде болатынын (физика және биология), олардың қандай маңызы бар, адам қайда қолданатынын анықтаңыз.

3. Осы құбылыс бойынша ең қызықты эксперименттерді сипаттаңыз және құрастырыңыз.

4. Кейбір диффузиялық процестердің анимациялық модельдерін құру.

Әдістері: әдебиеттерді талдау және синтездеу, жобалау, модельдеу.

Менің жұмысым үш бөлімнен тұрады; негізгі бөлім 7 тараудан тұрады. Мен 13 әдеби көздерден, соның ішінде оқу, анықтамалық, ғылыми әдебиеттер мен интернет сайттарынан материалдарды зерттеп, өңдедім, сонымен қатар Power Point редакторында жасалған презентацияны дайындадым.

II. Тірі және жансыз табиғаттағы диффузия.

II .1. Диффузия құбылысының ашылу тарихы.

Микроскоппен судағы гүл тозаңының суспензиясын бақылаған кезде Роберт Браун «сұйықтықтың қозғалысынан да, оның булануынан да» пайда болатын бөлшектердің ретсіз қозғалысын байқады. Өлшемі 1 мкм немесе одан аз ілулі бөлшектер, тек микроскопта ғана көрінеді, күрделі ирек траекторияларды сипаттайтын ретсіз тәуелсіз қозғалыстар жасады. Броундық қозғалыс уақыт өткен сайын әлсіремейді және тәуелді емес химиялық қасиеттеріқоршаған орта; оның интенсивтілігі орта температурасының жоғарылауымен және оның тұтқырлығы мен бөлшектерінің мөлшерінің төмендеуімен артады. Тіпті броундық қозғалыстың себептерін сапалы түрде түсіндіру тек 50 жылдан кейін, броундық қозғалыстың себебі сұйық молекулалардың онда ілінген бөлшектердің бетіне әсер етуімен байланысты бола бастағанда мүмкін болды.

Броун қозғалысының алғашқы сандық теориясын 1905-06 ж. А.Эйнштейн мен М.Смолуховский берген. молекулалық-кинетикалық теорияға негізделген. Броундық бөлшектердің кездейсоқ жүрістері олардың ілінген ортаның молекулаларымен бірге жылулық қозғалысқа қатысуымен байланысты екені көрсетілді. Бөлшектердің орташа кинетикалық энергиясы бірдей, бірақ олардың массасы үлкен болғандықтан олардың жылдамдығы төмен. Броундық қозғалыс теориясы бөлшектің кездейсоқ қозғалысын молекулалардан келетін кездейсоқ күштер мен үйкеліс күштері арқылы түсіндіреді. Бұл теория бойынша сұйықтың немесе газдың молекулалары тұрақты жылулық қозғалыста болады, ал әртүрлі молекулалардың импульстері шамасы мен бағыты бойынша бірдей емес. Егер мұндай ортаға орналастырылған бөлшектің беті броундық бөлшектегідей кішкентай болса, онда бөлшектің оны қоршап тұрған молекулалардан әсерлері дәл өтелмейді. Сондықтан, молекулалардың «бомбалауы» нәтижесінде броундық бөлшек кездейсоқ қозғалысқа түсіп, жылдамдығының шамасы мен бағытын секундына шамамен 1014 рет өзгертеді. Бұл теориядан белгілі бір уақыт ішінде бөлшектің орын ауыстыруын өлшеп, оның радиусы мен сұйықтықтың тұтқырлығын біле отырып, Авогадро санын есептеуге болатындығы шықты.

Броундық қозғалыс теориясының тұжырымдары 1906 жылы Дж.Перрин мен Т.Сведбергтің өлшеулерімен расталды.Осы қатынастар негізінде Больцман тұрақтысы мен Авогадро тұрақтысы эксперименталды түрде анықталды. (Авогадро тұрақтысы NA деп белгіленеді, заттың 1 мольіндегі молекулалар немесе атомдар саны, NA=6,022,1023 моль-1; А. Авогадро құрметіне атау.

Больцман тұрақтысы, физикалық тұрақты к, әмбебап газ тұрақтысының қатынасына тең РАвогадро нөміріне Н A: к = Р / Н A = 1,3807,10-23 Дж/К. Л.Больцманның атымен аталған.)

Броундық қозғалысты бақылағанда бөлшектің орны тұрақты аралықпен жазылады. Уақыт аралықтары неғұрлым қысқа болса, бөлшектің траекториясы соғұрлым бұзылған көрінеді.

Броундық қозғалыс заңдары молекулалық-кинетикалық теорияның іргелі қағидаларының айқын дәлелі ретінде қызмет етеді. Зат қозғалысының жылулық формасы макроскопиялық денелерді құрайтын атомдардың немесе молекулалардың ретсіз қозғалысына байланысты екендігі ақырында анықталды.

Броундық қозғалыс теориясы статистикалық механиканы негіздеуде маңызды рөл атқарды, оған сулы ерітінділердің коагуляциясының (араласудың) кинетикалық теориясы негізделген; Сонымен қатар, оның метрологияда да практикалық маңызы бар, өйткені броундық қозғалыс өлшеу құралдарының дәлдігін шектейтін негізгі фактор ретінде қарастырылады. Мысалы, айна гальванометрінің көрсеткіштерінің дәлдік шегі ауа молекулаларымен бомбаланған броундық бөлшек сияқты айна дірілімен анықталады. Броун қозғалысының заңдары электр тізбектерінде шу тудыратын электрондардың кездейсоқ қозғалысын анықтайды. Диэлектриктердегі диэлектрлік шығындар диэлектрикті құрайтын дипольдік молекулалардың кездейсоқ қозғалысымен түсіндіріледі. Электролит ерітінділеріндегі иондардың кездейсоқ қозғалысы олардың электрлік кедергісін арттырады.

Броундық бөлшектердің траекториялары (Перрин экспериментінің схемасы); Нүктелер бірдей уақыт аралықтарында бөлшектердің орнын белгілейді.

Осылайша, ДИФФУЦИЯ НЕМЕСЕ БРУНДЫҚ ҚОЗҒАЛЫС – Бұл қоршаған орта молекулаларының әсерінен болатын сұйықтықта немесе газда ілінген ұсақ бөлшектердің кездейсоқ қозғалысы; ашық

Р.Браун 1827 ж

II. 2. Диффузия, оның түрлері.

Диффузия мен өздігінен диффузия арасында айырмашылық бар.

Диффузия бір заттың молекулаларының екінші заттың молекулалары арасындағы кеңістікке өздігінен енуі. Бұл жағдайда бөлшектер араласады. Газдар, сұйықтар және қатты заттар үшін диффузия байқалады. Мысалы, бір стақан суға бір тамшы сия араласады. Немесе одеколонның иісі бүкіл бөлмеге таралады.

Диффузия, өздігінен диффузия сияқты, заттың тығыздық градиенті болғанша болады. Кез келген бір заттың тығыздығы көлемнің әртүрлі бөліктерінде бірдей болмаса, онда өзіндік диффузия құбылысы байқалады. Өздігінен диффузия тығыздықты теңестіру процесі деп аталады(немесе оған пропорционал концентрация) бірдей зат. Диффузия және өздігінен диффузия тепе-теңдіксіз күйде зат ағындарын тудыратын молекулалардың жылулық қозғалысына байланысты болады.

Масса ағынының тығыздығы – заттың массасы ( dm), бірлік аудан арқылы бірлік уақытта диффузия ( dS п), осіне перпендикуляр x :

(1.1)

Диффузия құбылысы Фик заңына бағынады

(1.2)

мұндағы тығыздық градиентінің модулі, ол ось бағытында тығыздықтың өзгеру жылдамдығын анықтайды X ;

D- молекулалық-кинетикалық теориядан формула арқылы есептелетін диффузия коэффициенті

(1.3)

мұндағы молекулалардың жылулық қозғалысының орташа жылдамдығы;

Молекулалардың орташа еркін жүру жолы.

Минус таңбасы масса алмасудың тығыздықтың азаю бағытында болатынын көрсетеді.

(1.2) теңдеу диффузия теңдеуі немесе Фик заңы деп аталады.

II. 3. Диффузия жылдамдығы.

Бөлшек заттың ішінде қозғалған кезде оның молекулаларымен үнемі соқтығысады. Бұл қалыпты жағдайда диффузияның қалыпты қозғалысқа қарағанда баяу болуының себептерінің бірі. Диффузия жылдамдығы неге байланысты?

Біріншіден, бөлшектердің соқтығысуы арасындағы орташа қашықтыққа, яғни. еркін жол ұзындығы. Бұл ұзындық неғұрлым ұзақ болса, бөлшек соғұрлым тезірек затқа енеді.

Екіншіден, қысым жылдамдыққа әсер етеді. Заттағы бөлшектердің қаптамасы неғұрлым тығыз болса, бөтен бөлшектің мұндай қаптамаға енуі соғұрлым қиын болады.

Үшіншіден, заттың молекулалық салмағы диффузия жылдамдығына үлкен рөл атқарады. Нысана неғұрлым үлкен болса, соғұрлым оның соғу ықтималдығы жоғары болады және соқтығысқаннан кейін жылдамдық әрқашан баяулайды.

Төртіншіден, температура. Температура көтерілген сайын бөлшектердің тербелісі артады, ал молекулалардың жылдамдығы артады. Алайда диффузия жылдамдығы еркін қозғалыс жылдамдығынан мың есе баяу.

Диффузияның барлық түрлері бірдей заңдарға бағынады және D диффузия коэффициентімен сипатталады, ол скаляр шама болып табылады және Фиктің бірінші заңынан анықталады.

Бір өлшемді диффузия үшін ,

мұндағы J – атомдар ағынының тығыздығы немесе зат ақаулары,
D – диффузия коэффициенті,
N – заттың атомдарының немесе ақауларының концентрациясы.

Диффузия молекулалық деңгейдегі процесс және жеке молекулалардың қозғалысының кездейсоқ сипатымен анықталады. Демек, диффузия жылдамдығы молекулалардың орташа жылдамдығына пропорционал. Газдар жағдайында кіші молекулалардың орташа жылдамдығы үлкенірек, атап айтқанда, ол молекула массасының квадрат түбіріне кері пропорционал және температураның жоғарылауымен артады. Жоғары температурадағы қатты денелердегі диффузиялық процестер көбінесе практикалық қолдануды табады. Мысалы, катодтық сәулелік түтіктердің (CRTs) кейбір түрлері 2000 ºC температурада вольфрам металы арқылы диффузияланған торий металын пайдаланады.

Егер газдар қоспасында бір молекула екіншісінен төрт есе ауыр болса, онда мұндай молекула таза газдағы қозғалысына қарағанда екі есе баяу қозғалады. Тиісінше, оның диффузиялық жылдамдығы да төмен. Жеңіл және ауыр молекулалардың диффузия жылдамдығының бұл айырмашылығы әртүрлі молекулалық массалары бар заттарды бөлу үшін қолданылады. Мысал ретінде изотоптарды бөлуді келтіруге болады. Кеуекті мембрана арқылы құрамында екі изотопы бар газ өткізілсе, жеңіл изотоптар ауырларына қарағанда мембранадан жылдам өтеді. Жақсырақ бөлу үшін процесс бірнеше кезеңде жүзеге асырылады. Бұл процесс уран изотоптарын бөлу үшін кеңінен қолданылды (нейтрондық сәулелену кезінде ыдырайтын 235U негізгі массасынан 238U бөлу). Бұл бөлу әдісі көп энергияны қажет ететіндіктен, басқа, үнемді бөлу әдістері әзірленді. Мысалы, газ ортасында термиялық диффузияны қолдану кеңінен дамыған. Құрамында изотоптар қоспасы бар газ кеңістіктегі температура айырмашылығы (градиент) сақталатын камераға орналастырылады. Бұл жағдайда ауыр изотоптар уақыт өте суық аймақта шоғырланады.

Қорытынды. Диффузиялық өзгерістерге мыналар әсер етеді:

· заттың молекулалық массасы (молекулярлық массасы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым жылдамдығы төмен);

· бөлшектердің соқтығысуы арасындағы орташа қашықтық (жол ұзындығы неғұрлым ұзақ болса, жылдамдық соғұрлым жоғары болады);

· қысым (бөлшектердің қаптамасы неғұрлым үлкен болса, оны бұзу қиынырақ болады),

· температура (температура көтерілген сайын жылдамдық артады).

II.4. Жансыз табиғаттағы диффузия.

Біздің бүкіл өміріміз табиғаттың біртүрлі парадоксына құрылғанын білесіз бе? Біз тыныс алатын ауа әртүрлі тығыздықтағы газдардан тұратынын бәрі біледі: азот N2, оттегі O2, көмірқышқыл газы CO2 және басқа да қоспалардың аз мөлшері. Және бұл газдар ауырлық күшіне қарай қабат-қабат орналасуы керек: ең ауыры CO 2 жердің бетінде, оның үстінде О 2, одан да жоғары N 2. Бірақ бұл болмайды. Бізді газдардың біртекті қоспасы қоршап тұр. Жалын неге сөнбейді? Өйткені, оны қоршап тұрған оттегі тез күйіп кетеді ме? Мұнда, бірінші жағдайдағыдай, теңестіру механизмі жұмыс істейді. Диффузия табиғаттағы теңгерімсіздікті болдырмайды!

Неліктен теңіз тұзды? Өзендердің тау жыныстары мен минералдардың қалыңдығын жарып өтіп, тұздарды теңізге құятынын білеміз. Тұз бен су қалай араласады? Мұны қарапайым эксперимент арқылы түсіндіруге болады:

ТӘЖІРИБЕ СИПАТТАМАСЫ:Шыны ыдысқа мыс сульфатының сулы ерітіндісін құйыңыз. Ерітіндіге мұқият таза су құйыңыз. Біз сұйықтықтар арасындағы шекараны байқаймыз.

Сұрақ:Уақыт өте келе бұл сұйықтықтармен не болады және біз нені байқаймыз?

Уақыт өте келе жанасатын сұйықтықтар арасындағы шекара бұлыңғырлана бастайды. Сұйықтықтары бар ыдысты шкафқа қоюға болады және күн сайын сұйықтықтардың өздігінен араласуы қалай жүретінін байқауға болады. Соңында ыдыста жарықта түссіз дерлік біртекті бозғылт көк сұйықтық пайда болады.

Мыс сульфатының бөлшектері судан ауыр, бірақ диффузияға байланысты олар баяу жоғары көтеріледі. Мұның себебі - сұйықтықтың құрылымы. Сұйық бөлшектер жинақы топтарға – псевдонуклеилерге оралған. Олар бір-бірінен қуыстар - тесіктер арқылы бөлінген. Ядролар тұрақты емес, олардың бөлшектері ұзақ уақыт бойы тепе-теңдікте тұрмайды. Бөлшекке энергия берілісімен, бөлшек ядродан бөлініп, бос кеңістікке түседі. Ол жерден басқа ядроға оңай секіреді және т.б.

Бөгде заттың молекулалары сұйықтық арқылы саяхатын тесіктерден бастайды. Жолда олар ядролармен соқтығысады, олардан бөлшектерді қағып, олардың орнын алады. Бір бос жерден екінші орынға ауыса отырып, олар сұйық бөлшектермен баяу араласады. Біз диффузия жылдамдығы төмен екенін білеміз. Сондықтан қалыпты жағдайда бұл тәжірибе 18 күнге созылды, қыздыру кезінде - 2-3 минут.

Қорытынды: Күннің жалынында, алыстағы жарық жұлдыздардың өмірі мен өлімінде, біз тыныс алатын ауада, ауа-райының өзгеруінде, барлық дерлік физикалық құбылыстарда біз құдіретті диффузияның көрінісін көреміз!

II.5. Тірі табиғаттағы диффузия.

Диффузия процестері қазір жақсы зерттелді, олардың физикалық және химиялық заңдылықтары белгіленді және олар тірі ағзадағы молекулалардың қозғалысына әбден жарамды. Тірі организмдердегі диффузия жасушаның плазмалық мембранасымен тығыз байланысты. Сондықтан оның құрылымын және оның құрылыс ерекшеліктерінің жасушадағы заттардың тасымалдануымен қалай байланысты екенін анықтау қажет.

Плазмалық мембрана (плазмалемма, жасушалық мембрана), өсімдік және жануарлар жасушаларының протоплазмасын қоршап тұрған беткі, шеткі құрылым тек механикалық тосқауыл қызметін атқарып қана қоймайды, сонымен қатар, ең бастысы, төмен және жоғары жасушалардың еркін екі жақты ағынын шектейді. Молекулярлық заттар жасушаға кіреді және жасушадан шығады. Сонымен қатар, плазмалемма әртүрлі химиялық заттарды «танатын» және осы заттардың жасушаға іріктеп тасымалдануын реттейтін құрылым ретінде әрекет етеді.

Сыртқы беті плазмалық мембранақалыңдығы 3-4 нм заттың борпылдақ талшықты қабатымен жабылған – гликокаликс. Ол күрделі көмірсулардың тармақталу тізбегінен, мембраналық интегралды белоктардан тұрады, олардың арасында қантпен ақуыздардың және майлармен ақуыздардың жасушадан бөлінетін қосылыстары орналаса алады. Заттардың жасушадан тыс ыдырауына қатысатын кейбір жасушалық ферменттер де (клеткадан тыс ас қорыту, мысалы, ішек эпителийінде) кездеседі.

Липидті қабаттың ішкі бөлігі гидрофобты болғандықтан, ол көптеген полярлы молекулалар үшін іс жүзінде өтпейтін тосқауыл болып табылады. Бұл тосқауылдың болуына байланысты жасуша мазмұнының ағып кетуіне жол берілмейді, бірақ осыған байланысты жасуша мембрана арқылы суда еритін заттарды тасымалдау үшін арнайы механизмдер жасауға мәжбүр болды.

Плазмалық мембрана басқа липопротеидті жасуша мембраналары сияқты жартылай өткізгіш болып табылады. Онда еріген су мен газдар максималды ену қабілетіне ие. Иондардың тасымалдануы концентрация градиенті бойынша, яғни пассивті түрде энергия шығынынсыз жүруі мүмкін. Бұл жағдайда кейбір мембраналық тасымалдаушы ақуыздар молекулалық кешендер, иондар мембрана арқылы жай диффузия арқылы өтетін арналар түзеді. Басқа жағдайларда арнайы мембраналық тасымалдау ақуыздары сол немесе басқа ионмен таңдамалы түрде байланысады және оны мембрана арқылы тасымалдайды. Тасымалдаудың бұл түрі белсенді тасымалдау деп аталады және белок-иондық сорғылар арқылы жүзеге асырылады. Мысалы, 1 ATP молекуласын жұмсай отырып, K-Na сорғы жүйесі бір циклде жасушадан 3 Na ионын шығарады және концентрация градиентіне қарсы 2 К ионын айдайды. Белсенді иондардың тасымалдануымен бірге әртүрлі қанттар, нуклеотидтер және аминқышқылдары плазмалеммаға енеді. Белоктар сияқты макромолекулалар мембранадан өтпейді. Олар, сондай-ақ заттың үлкен бөлшектері эндоцитоз арқылы жасушаға тасымалданады. Эндоцитоз кезінде плазмалемманың белгілі бір аймағы жасушадан тыс материалды басып алып, оны қабықшалы вакуольге жабады. Бұл вакуоль – эндосома – цитоплазмада бастапқы лизосомамен қосылып, ұсталған материалдың қорытылуы жүреді. Эндоцитоз формальды түрде фагоцитоз (үлкен бөлшектерді жасушаның қабылдауы) және пиноцитоз (ерітінділерді қабылдау) болып бөлінеді. Плазмалық мембрана сонымен қатар эндоцитозға кері процесс болатын экзоцитоздың көмегімен жасушадан заттарды шығаруға қатысады.

Су ерітінділеріндегі иондардың диффузиясы тірі организмдер үшін ерекше маңызды. Өсімдіктердің тыныс алуындағы, фотосинтезіндегі, транспирациясындағы диффузияның рөлі одан кем емес; өкпе альвеолаларының қабырғалары арқылы ауа оттегін беруде және оның адам мен жануарлардың қанына түсуінде. Молекулалық иондардың мембраналар арқылы диффузиясы жасуша ішіндегі электрлік потенциал арқылы жүзеге асады. Селективті өткізгіштікке ие мембраналар тауарларды шекарадан өткізу кезінде кедендік рөл атқарады: кейбір заттар өткізіледі, басқалары сақталады, ал басқалары әдетте жасушадан «шығалады». Жасуша тіршілігіндегі мембраналардың рөлі өте маңызды. Өліп бара жатқан жасуша мембрана арқылы заттардың концентрациясын реттеу қабілетін бақылауды жоғалтады. Өліп бара жатқан жасушаның бірінші белгісі оның сыртқы қабықшасының өткізгіштігінің өзгеруі мен дұрыс жұмыс істемеуі.

Кәдімгі тасымалдаудан басқа – зат бөлшектерін электрлік немесе химиялық потенциал, температура немесе қысым градиенттерінің әсерінен тасымалдаудың кинетикалық процесі – белсенді тасымалдау жасушалық процестерде де жүреді – молекулалар мен иондардың концентрация градиентіне қарсы қозғалысы. заттар. Бұл диффузиялық механизм осмос деп аталады. (Осмосты алғаш рет 1748 жылы А.Нолле бақылаған, бірақ бұл құбылысты зерттеу бір ғасырдан кейін басталды.) Бұл процесс биологиялық мембрананың әртүрлі жағындағы сулы ерітіндідегі әртүрлі осмостық қысымға байланысты жүзеге асады мембрана арқылы осмос, бірақ бұл мембрана суда еріген заттарды өткізбейтін болуы мүмкін. Судың бұл заттың диффузиясына қарсы ағуы қызық, бірақ концентрация градиентінің жалпы заңына бағынады (бұл жағдайда су).

Сондықтан су концентрациясы жоғарырақ сұйылтылған ерітіндіден судың концентрациясы төмен болатын заттың неғұрлым концентрлі ерітіндісіне ұмтылады. Суды тікелей сіңіріп, сорып шығара алмайтын жасуша мұны осмос арқылы жасайды, ондағы еріген заттардың концентрациясын өзгертеді. Осмос мембрананың екі жағындағы ерітіндінің концентрациясын теңестіреді. Тургор қысымы деп аталатын жасуша мембранасының шиеленіс күйі жасуша мембранасының екі жағындағы заттар ерітінділерінің осмостық қысымына және тургор қысымы деп аталатын жасуша мембранасының серпімділігіне байланысты. - ісіну, толу). Әдетте, жануарлардың жасушалық мембраналарының серпімділігі (кейбір целентераттарды қоспағанда) оларда жоғары тургор қысымы жоқ және тұтастығын тек изотоникалық ерітінділерде немесе изотоникалық ерітінділерден аздап сақтайды (ішкі және сыртқы қысымның айырмашылығы 0,5-1,0-ден аз); ам). Тірі өсімдік жасушаларында ішкі қысым әрқашан сыртқы қысымнан жоғары, бірақ целлюлозаның болуына байланысты жасуша мембранасының жарылуы болмайды. жасуша қабырғасы. Өсімдіктердегі ішкі және сыртқы қысымның айырмашылығы (мысалы, галофитті өсімдіктерде – тұзды жақсы көретін саңырауқұлақтар) таңғы 50-100-ге жетеді. Бірақ мұның өзінде өсімдік жасушасының қауіпсіздік шегі 60-70% құрайды. Көптеген өсімдіктерде тургордың әсерінен жасуша қабықшасының салыстырмалы ұзаруы 5-10% аспайды, ал тургор қысымы 5-10 ам аралығында жатады. Тургордың арқасында өсімдік тіндері серпімділік пен құрылымдық күшке ие. (No3, No4 тәжірибелер мұны растайды). Барлық автолиз (өзін-өзі жою), солу және қартаю процестері тургор қысымының төмендеуімен бірге жүреді.

Тірі табиғаттағы диффузияны қарастырғанда абсорбцияны айтпай кетуге болмайды. Абсорбция – әртүрлі заттардың сыртқы ортадан жасуша мембраналары арқылы жасушаларға, олар арқылы организмнің ішкі ортасына түсу процесі. Өсімдіктерде бұл осмос және диффузия арқылы тамырлар мен жапырақтарда еріген заттары бар суды сіңіру процесі; омыртқасыздарда – қоршаған ортадан немесе қуыс сұйықтығынан. Қарапайым организмдерде сіңу пиноцитоз және фагоцитоз арқылы жүреді. Омыртқалы жануарларда сіңіру қуыс мүшелерінен – өкпеден, жатырдан, қуықтан да, терінің бетінен, жара бетінен және т.б. болуы мүмкін. Ұшқыш газдар мен булар теріге сіңеді.

Ең үлкен физиологиялық маңызы – асқазан-ішек жолында сіңуі, ол негізінен аш ішекте болады. Заттардың тиімді тасымалдануы үшін ішектің үлкен бетінің ауданы және шырышты қабаттағы тұрақты жоғары қан ағымы ерекше маңызды болып табылады, соның арқасында сіңірілетін қосылыстардың жоғары концентрация градиенті сақталады. Адамдарда тамақ кезінде мезентериальды қан ағымы шамамен 400 мл/мин, ал ас қорыту биіктігінде - 750 мл/мин дейін, негізгі үлесін (80% дейін) ас қорыту мүшелерінің шырышты қабатындағы қан ағымы құрайды. . Шырышты қабаттың бетін үлкейтетін құрылымдардың болуына байланысты - дөңгелек қатпарлар, бүршіктер, микробүрлер, адам ішектерінің сіңіру бетінің жалпы ауданы 200 м2 жетеді.

Су және тұз ерітінділері ішек қабырғасының екі жағында да, аш ішекте де, тоқ ішекте де диффузиялануы мүмкін. Олардың сіңуі негізінен аш ішектің жоғарғы бөліктерінде жүреді. Na+ иондарының аш ішекте тасымалдануының маңызы зор, соның арқасында негізінен электрлік және осмостық градиенттер түзіледі. Na+ иондарының сіңірілуі белсенді және пассивті механизмдер арқылы жүреді.

Егер жасушада осмостық қысымды реттейтін жүйелер болмаса, онда оның ішіндегі еріген заттардың концентрациясы олардың сыртқы концентрацияларынан жоғары болар еді. Сонда жасушадағы судың концентрациясы оның сыртындағы концентрациясынан аз болады. Нәтижесінде жасушаға үнемі су ағып, оның жарылуы болады. Бақытымызға орай, жануарлар жасушалары мен бактериялар Na сияқты бейорганикалық иондарды белсенді түрде айдау арқылы жасушаларындағы осмостық қысымды басқарады. Сондықтан олардың жасуша ішіндегі жалпы концентрациясы сыртқа қарағанда төмен. Мысалы, қосмекенділер уақытының едәуір бөлігін суда өткізеді, ал олардың қаны мен лимфасындағы тұз мөлшері басқаларға қарағанда жоғары. тұщы сулар. Қосмекенділер тері арқылы суды үздіксіз сіңіреді. Сондықтан олар несепті көп шығарады. Бақа, мысалы, оның клоакасы таңылған болса, шар тәрізді ісінеді. Және, керісінше, қосмекенді тұзды теңіз суына түссе, ол сусызданып, өте тез өледі. Сондықтан теңіздер мен мұхиттар қосмекенділер үшін еңсерілмейтін кедергі болып табылады. Өсімдік жасушаларында ісінуден қорғайтын қатты қабырғалары бар. Көптеген қарапайымдылар жасушаға кіретін суды үнемі сыртқа шығаратын арнайы механизмдердің көмегімен жарылып кетпейді.

Сонымен, жасуша қоршаған ортамен зат және энергия алмасатын, бірақ ішкі ортаның белгілі бір тұрақтылығын сақтайтын ашық термодинамикалық жүйе. Өзін-өзі реттейтін жүйенің бұл екі қасиеті – ашықтық пен тұрақтылық – қатар орындалады, ал зат алмасу (зат алмасу) жасушаның тұрақтылығына жауап береді. Метаболизм - бұл жүйенің сақталуына ықпал ететін реттеуші, ол қоршаған ортаның әсерлеріне сәйкес жауап береді; Демек, зат алмасудың қажетті шарты – барлық деңгейдегі тірі жүйенің тітіркенуі, ол бір мезгілде жүйенің жүйелілігі мен тұтастығының факторы ретінде әрекет етеді.

Мембраналар химиялық және физикалық факторлардың әсерінен, соның ішінде электрлік импульс нейрондық жүйе арқылы өтіп, оған әсер еткенде мембрананың деполяризациясы нәтижесінде олардың өткізгіштігін өзгерте алады.

Нейрон - жүйке талшығының бір бөлігі. Егер тітіркендіргіш оның бір ұшына әсер етсе, электрлік импульс пайда болады. Оның мәні адамның бұлшықет жасушалары үшін шамамен 0,01 В және ол шамамен 4 м/с жылдамдықпен таралады. Импульс синапсқа жеткенде – нейрондар арасындағы байланыс, оны бір нейроннан екінші нейронға сигнал жіберетін реле түрі ретінде қарастыруға болады, электрлік импульс нейротрансмиттерлерді – арнайы делдал заттарды шығару арқылы химиялық импульске айналады. Мұндай делдалдың молекулалары нейрондар арасындағы саңылауға енгенде, нейротрансмиттер диффузия арқылы саңылаудың соңына жетеді және келесі нейронды қоздырады.

Дегенмен, нейрон оның бетінде арнайы молекулалар - рецепторлар болған жағдайда ғана әрекет етеді, олар тек берілген таратқышты байланыстыра алады және басқасына әсер етпейді. Бұл мембранада ғана емес, сонымен қатар кез келген органда, мысалы, бұлшықетте пайда болады, бұл оның жиырылуын тудырады. Синапс арқылы сигналдар-импульстер басқалардың берілуін тежей немесе күшейте алады, сондықтан нейрондар логикалық функцияларды («және», «немесе») орындайды, бұл белгілі бір дәрежеде Н.Винердің есептеу процестері жүйедегі есептеу процестері деп санауына негіз болды. Тірі организмнің миы мен компьютерлерде бірдей заңдылық бар. Сонда ақпараттық тәсіл жансыз және тірі табиғатты біртұтас сипаттауға мүмкіндік береді.

Мембранаға әсер ететін сигнал процесінің өзі оның жоғары электрлік кедергісін өзгертуден тұрады, өйткені ондағы потенциалдар айырымы да 0,01 В ретті. Кедергінің төмендеуі электр тогының импульсінің жоғарылауына әкеледі және қозу беріледі. одан әрі жүйке импульсі түрінде, осылайша белгілі бір иондардың мембранадан өту мүмкіндігін өзгертеді. Осылайша, организмдегі ақпарат химиялық және физикалық механизмдер арқылы біріктіріліп берілуі мүмкін және бұл оны тірі жүйеде тасымалдау және өңдеу арналарының сенімділігі мен әртүрлілігін қамтамасыз етеді.

Фотосинтез нәтижесінде алынған O2 оттегін қажет ететін тірі ағзаның қалыпты тыныс алу процестері тірі ағзаның қалыпты тыныс алу процестерімен тығыз байланысты, бұл кезде жасушаның митохондрияларында АТФ молекулалары түзіліп, оны қамтамасыз етеді. қажетті энергия. Бұл процестердің механизмдері де диффузия заңдарына негізделген. Негізінде бұл тірі ағзаға қажетті материалдық және энергетикалық компоненттер. Фотосинтез – синтезделген заттардың молекулаларында жаңа байланыстар түзу арқылы күн энергиясын сақтау процесі. Фотосинтездің бастапқы материалдары су H 2 O және көмірқышқыл газы CO 2 болып табылады. Осы қарапайым бейорганикалық қосылыстардан күрделірек, энергияға бай қоректік заттар түзіледі. Молекулярлық оттегі O2 жанама өнім ретінде түзіледі, бірақ біз үшін өте маңызды. Мысал ретінде жарық кванттарын сіңіру және хлоропласттардың құрамындағы хлорофилл пигментінің болуына байланысты болатын реакцияны келтіруге болады.

Нәтижесінде қанттың бір молекуласы C 6 H 12 O 6 және оттегінің алты молекуласы O 2. Процесс кезең-кезеңімен жүреді, алдымен фотолиз сатысында судың бөлінуінен сутегі мен оттегі түзіледі, содан кейін сутегі көмірқышқыл газымен қосылып көмірсу - қант C 6 H 12 O 6 түзеді. Негізінде, фотосинтез - бұл Күннің сәулелену энергиясын пайда болатын органикалық заттардың химиялық байланыстарының энергиясына айналдыру. Сонымен, жарықта оттегі O 2 түзетін фотосинтез тірі ағзаларды бос энергиямен қамтамасыз ететін биологиялық процесс болып табылады. Оттегін тұтынумен байланысты организмдегі метаболикалық процесс ретінде қалыпты тыныс алу процесі болып табылады кері процессфотосинтез. Бұл процестердің екеуі де келесі тізбек бойынша жүруі мүмкін:

Күн энергиясы (фотосинтез)

қоректік заттар + (тыныс алу)

Химиялық байланыстардың энергиясы.

Тыныс алудың соңғы өнімдері фотосинтез үшін бастапқы материал ретінде қызмет етеді. Осылайша, фотосинтез және тыныс алу процестері Жердегі заттардың айналымына қатысады. Күн радиациясының бір бөлігін өсімдіктер мен кейбір организмдер жұтады, олар біз білетіндей автотрофтар, т.б. өзін-өзі тамақтандыру (олар үшін тамақ күн сәулесі). Фотосинтез процесі нәтижесінде автотрофтар атмосферадағы көмірқышқыл газы мен суды байланыстырып, 150 млрд тоннаға дейін органикалық заттар түзеді, 300 млрд тоннаға дейін СО 2 сіңеді және жыл сайын 200 млрд тоннаға жуық бос оттегі O 2 бөледі.

Алынған органикалық заттарадамдар мен шөпқоректілер тағам ретінде тұтынады, олар өз кезегінде басқа гетеротрофтармен қоректенеді. Содан кейін өсімдіктер мен жануарлардың қалдықтары фотосинтезге қайтадан CO 2 және H 2 O түрінде қатыса алатын қарапайым бейорганикалық заттарға ыдырайды. Алынған энергияның бір бөлігі, соның ішінде қазбалық энергетикалық отын түрінде жинақталған, тірі организмдер тұтынуға жұмсалады, ал бір бөлігі қоршаған ортаға пайдасыз таралады. Сондықтан фотосинтез процесі оны қажетті энергиямен және оттегімен қамтамасыз ету қабілетіне байланысты Жер биосферасының дамуының белгілі бір кезеңінде тірі заттардың эволюциясының катализаторы болып табылады.

Жасушадағы зат алмасудың негізінде диффузиялық процестер жатыр, яғни олардың көмегімен бұл процестер орган деңгейінде жүзеге асады. Өсімдіктердің тамыр түктерінде, жануарлар мен адамның ішек-қарындарында сіңіру процестері осылай жүреді; өсімдіктердің устьицаларында, адам мен жануарлардың өкпелері мен ұлпаларында газ алмасу, экскреторлық процестер.

Биологтар 1855 жылы жасушаларды бөлу арқылы өсу механизмін анықтаған Шлейден, Шванн, Пуриме және Вирховтан бастап, 150 жылдан астам уақыт бойы жасушалардың құрылымы мен зерттелуін зерттеді. Әрбір организм бір жасушадан дамып, бөліне бастайтыны және осының нәтижесінде бір-бірінен айтарлықтай ерекшеленетін көптеген жасушалар түзілетіні анықталды. Бірақ организмнің дамуы бастапқыда бірінші жасушаның бөлінуінен басталғандықтан, біздің өмірлік цикліміздің бір кезеңінде біз өте алыстағы бір жасушалы ата-бабамен ұқсастықтарды сақтаймыз және біз әзілдеп айта аламыз. маймылға қарағанда амеба.

Жасушалардан мүшелер түзіледі, ал жасуша жүйесі оның құрамдас элементтерінде жоқ қасиеттерге ие болады, яғни. жеке жасушалар. Бұл айырмашылықтар белгілі бір жасушада синтезделген белоктар жиынтығына байланысты. Қызметіне қарай бұлшықет жасушалары, жүйке жасушалары, қан жасушалары (эритроциттер), эпителий жасушалары және басқалары бар. Жасушаның дифференциациясы организмнің дамуы кезінде бірте-бірте жүреді. Жасушаның бөліну процесінде олардың өмірі мен өлуі, жасушалардың үздіксіз алмасуы организмнің бүкіл өмірінде жүреді.

Біздің денеміздегі бірде-бір молекула бірнеше аптадан немесе айдан астам уақыт бойы өзгеріссіз қалмайды. Осы уақыт ішінде молекулалар синтезделеді, жасуша тіршілігіндегі рөлін орындайды, жойылады және басқа, азды-көпті бірдей молекулалармен ауыстырылады. Ең таңғаларлық нәрсе, тұтастай алғанда тірі организмдер оларды құрайтын молекулаларға қарағанда әлдеқайда тұрақты, ал жасушалардың және осы жасушалардан тұратын бүкіл дененің құрылымы ауыстырылғанына қарамастан, бұл тоқтаусыз циклде өзгеріссіз қалады. жеке компоненттер.

Оның үстіне бұл машинаның жеке бөлшектерін ауыстыру емес, С.Роз бейнелеп салыстырғандай, кірпіш ғимараты бар шанақ «одан ессіз тас қалаушы үздіксіз түн мен күннің артынан бір кірпішті шығарып, жаңаларын салады. олардың орнында. Сонымен қатар, ғимараттың сыртқы түрі өзгеріссіз қалады, бірақ материал үнемі ауыстырылады». Біз кейбір нейрондармен және жасушалармен туып, басқалармен бірге өлеміз. Мысал ретінде бала мен қарт адамның сана-сезімі, түсінігі мен қабылдауын келтіруге болады. Барлық жасушаларда берілген ағзаның барлық белоктарының құрылысы үшін толық генетикалық ақпарат бар. Тұқым қуалайтын ақпаратты сақтау және беру жасуша ядросының көмегімен жүзеге асырылады.

Қорытынды: Жасуша өміріндегі плазмалық мембрана өткізгіштігінің рөлін асыра айту мүмкін емес. Жасушаны энергиямен қамтамасыз ету, өнімдер алу және оны ыдырау өнімдерінен тазартумен байланысты процестердің көпшілігі осы жартылай өткізгіш тірі кедергі арқылы диффузия заңдарына негізделген.

Осмос- мәні бойынша судың концентрациясы жоғары жерлерден судың төмен концентрациясы бар жерлерге жай диффузиясы.

Пассивті тасымалдау– бұл заттардың электрохимиялық потенциалы жоғары жерлерден мәні төмен жерлерге ауысуы. Суда еритін шағын молекулалардың тасымалдануы арнайы тасымалдаушы ақуыздардың көмегімен жүзеге асырылады. Бұлар әрқайсысы белгілі бір молекулаларды немесе өзара байланысты молекулалар тобын тасымалдауға жауапты арнайы трансмембраналық ақуыздар.

Көбінесе молекулалардың мембрана арқылы оларға қарсы тасымалдануын қамтамасыз ету қажет электрохимиялық градиент. Бұл процесс деп аталады белсенді тасымалдаужәне қызметі энергияны қажет ететін тасымалдаушы белоктар арқылы жүзеге асады. Тасымалдаушы ақуызды энергия көзімен байланыстырсаңыз, заттардың мембрана арқылы белсенді тасымалдануын қамтамасыз ететін механизмді алуға болады.

II.6. Диффузияны қолдану.

Адам ерте заманнан бері диффузиялық құбылыстарды пайдаланып келеді. Бұл процесс тамақ дайындауды және үйді жылытуды қамтиды. Біз металдарды термиялық өңдеу кезінде (дәнекерлеу, дәнекерлеу, кесу, жабу және т.б.) диффузияға тап боламыз; бөлшектер мен құрылғылардың химиялық төзімділігін, беріктігін, қаттылығын арттыру үшін немесе қорғаныш және сәндік мақсаттарда (мырыштау, хромдау, никельмен қаптау) металл бұйымдарының бетіне металдардың жұқа қабатын жағу.

Үйде тамақ дайындауға қолданатын табиғи жанғыш газдың түсі де, иісі де жоқ. Сондықтан газдың ағып кетуін бірден байқау қиын болар еді. Ал ағып кету кезінде газ диффузияға байланысты бүкіл бөлмеге таралады. Сонымен қатар, жабық бөлмеде газдың ауаға белгілі бір қатынасында, мысалы, жанып тұрған сіріңкеден жарылып кетуі мүмкін қоспа пайда болады. Газ улануды да тудыруы мүмкін.

Бөлмеге газ ағыны байқалуы үшін тарату станцияларында жанғыш газды адам өте төмен концентрацияда да оңай қабылдайтын күшті жағымсыз иісі бар арнайы заттармен алдын ала араластырады. Бұл сақтық шарасы ағып кету орын алған жағдайда бөлмеде газдың жиналуын тез байқауға мүмкіндік береді.

Заманауи өнеркәсіпте вакуумды қалыптау қолданылады, бұл парақ термопластикасынан бұйымдар жасау әдісі. Қажетті конфигурацияның өнімі қаңылтыр бекітілген қалып қуысындағы вакуум нәтижесінде пайда болатын қысым айырмашылығына байланысты алынады. Ол, мысалы, ыдыстарды, тоңазытқыш бөлшектерін, аспаптар корпустарын өндіруде қолданылады. Осылайша диффузияға байланысты өздігінен дәнекерлеу мүмкін емес нәрсені дәнекерлеуге болады (металл шыны, шыны және керамика, металдар мен керамика және т.б.).

Кеуекті мембраналар арқылы уранның әртүрлі изотоптарының диффузиясына байланысты ядролық реакторларға арналған отын өңделеді. Кейде ядролық отынды ядролық отын деп те атайды.

Тері астындағы тінге, бұлшықетке енгізілгенде немесе көздің, мұрынның немесе есту түтігінің шырышты қабығына қолданғанда заттардың сіңірілуі (резорбциясы) негізінен диффузияға байланысты болады. Бұл көптеген қолданудың негізі болып табылады дәрілік заттар, ал бұлшықеттерде сіңу теріге қарағанда тезірек жүреді.

Халық даналығы: «Шашыңды шық тұрғанда қыр» дейді. Айтыңызшы, диффузия мен таңертеңгі шөп шабудың оған қандай қатысы бар? Түсіндіру өте қарапайым. Таңертеңгі шық кезінде шөптер тургор қысымын жоғарылатады, устьицалары ашық, сабақтары серпімді болады, бұл оларды шабуды жеңілдетеді (жабық устьтікпен шабылған шөп нашар кебеді).

Бау-бақша шаруашылығында өсімдіктердің бүршіктенуі және егу кезінде диффузия (латын тілінен Каллус – каллус) – зақымданған жерлерге ағын түріндегі жара тіндері түзіледі және олардың жазылуына ықпал етеді, өсіндінің қосылыстармен қосылуын қамтамасыз етеді. тамыр сабағы.

Каллус оқшауланған тіндердің культурасын алу үшін қолданылады (эксплантация). Бұл адам ағзасынан, жануарлар мен өсімдіктерден оқшауланған жасушаларды, ұлпаларды, ұсақ мүшелерді немесе олардың бөліктерін арнайы қоректік орталарда ұзақ уақыт сақтау және өсіру әдісі. Асептиканы, қоректенуді, газ алмасуды және өңделетін объектілердің зат алмасу өнімдерін жоюды қамтамасыз ететін микроорганизмдер культурасын өсіру әдістеріне негізделген. Тіндерді өсіру әдісінің артықшылығының бірі микроскоптың көмегімен жасушалардың өмірлік белсенділігін бақылау мүмкіндігі болып табылады. Ол үшін өсімдік ұлпасын құрамында ауксиндер мен цитокининдер бар қоректік орталарда өсіреді. Каллус әдетте білім беру тінінің нашар сараланған біртекті жасушаларынан тұрады, бірақ өсу жағдайлары өзгерген кезде, әсіресе қоректік ортадағы фитогормондардың мазмұны, онда флоэма, ксилема және басқа ұлпалардың түзілуі, сонымен қатар әртүрлі органдардың дамуы мүмкін. және бүкіл өсімдік.

II.7. Жеке тәжірибелерді құрастыру.

Ғылыми әдебиеттерді пайдалана отырып, мен өзіме ең қызықты тәжірибелерді қайталауға тырыстым. Диффузия механизмін және осы эксперименттердің нәтижелерін презентацияда анимациялық модельдер түрінде бейнеледім.

ТӘЖІРИБЕ 1.Екі пробирканы алыңыз: жартысы сумен толтырылған, екінші жартысы құммен толтырылған. Суды құм салынған пробиркаға құйыңыз. Пробиркадағы су мен құм қоспасының көлемі су мен құмның көлемдерінің қосындысынан аз.

ТӘЖІРИБЕ 2.Ұзын шыны түтікке жартысына дейін су құйыңыз, содан кейін үстіне түсті спиртті құйыңыз. Резеңке сақинамен түтіктегі сұйықтықтардың жалпы деңгейін белгілеңіз. Су мен спиртті араластырғаннан кейін қоспаның көлемі азаяды.

(1 және 2-тәжірибе заттар бөлшектерінің арасында бос орындар бар екенін дәлелдейді; диффузия кезінде олар бөгде заттың бөлшектерімен толтырылады).

ТӘЖІРИБЕ 3.Біз аммиакпен суланған мақтаны индикатор фенолфталеинмен суланған мақтамен жанастырамыз. Біз жүндердің қызыл қызыл түске боялғанын байқаймыз.

Енді шыны ыдыстың түбіне аммиакпен суланған мақта қойылады, ал біреуі фенолфталеинмен суланған. Оны қақпаққа бекітіп, шыны ыдысты осы қақпақпен жабыңыз. Біраз уақыттан кейін фенолфталеинге малынған мақта бояй бастайды.

Аммиакпен әрекеттесу нәтижесінде фенолфталеин қып-қызыл түске боялады, бұл мақтаның жанасуын байқадық. Бірақ неге екінші жағдайда мақта жүні фенолфталеинге малынған. Ол да боялған, өйткені қазір жүндер жанаспайды? Жауабы: заттар бөлшектерінің үздіксіз ретсіз қозғалысы.

ТӘЖІРИБЕ 4.Биік цилиндрлік ыдыстың қабырғасына крахмал пастасы мен фенолфталеин индикатор ерітіндісінің қоспасына малынған сүзгі қағазының тар жолағын орналастырыңыз. Йод кристалдарын ыдыстың түбіне қойыңыз. Ыдысты қақпақпен мықтап жабыңыз, оның ішінен аммиак ерітіндісіне малынған мақта ілінген.

Йодтың крахмалмен әрекеттесуіне байланысты қағаз жолағында көк-күлгін түс көтеріледі. Сонымен бірге қызыл-қызыл түс төмен қарай таралады - аммиак молекулаларының қозғалысының дәлелі. Бірнеше минуттан кейін қағаздың түсті аймақтарының шекаралары кездеседі, содан кейін көк және қызыл қызыл түстер араласады, яғни диффузия пайда болады.[10]

ТӘЖІРИБЕ 5.(бірге өткізіңіз) Екінші қолмен сағатты, рулетканы, дәретхана суы бөтелкесін алып, бөлменің әртүрлі бұрыштарында тұрыңыз. Біреуі уақытты белгілеп, бөтелкені ашады. Тағы біреуі дәретхана суының иісін сезген уақытты атап өтеді. Экспериментаторлар арасындағы қашықтықты өлшей отырып, диффузия жылдамдығын табамыз. Дәлдік үшін тәжірибе 3–4 рет қайталанып, орташа жылдамдық мәні табылады. Егер экспериментаторлар арасындағы қашықтық 5 метр болса, онда иіс 12 минуттан кейін сезіледі. Яғни, бұл жағдайда диффузия жылдамдығы 2,4 м/мин.

ТӘЖІРИБЕ 6.ПЛАЗМОЛИЗ ӘДІСІ БОЙЫНША плазманың тұтқырлығын анықтау (П.А.Генкель бойынша).

Алдын ала жылдамдық дөңес плазмолиз өсімдік жасушаларында оларды гипертаникалық ерітіндімен өңдегенде, бұл цитоплазманың тұтқырлығына байланысты; цитоплазманың тұтқырлығы неғұрлым төмен болса, соғұрлым тезірек ойыс плазмолиз дөңеске айналады. Цитоплазманың тұтқырлығы коллоидтық бөлшектердің дисперсия дәрежесіне және олардың гидратациясына, жасушадағы судың мөлшеріне, жасушалардың жасына және басқа факторларға байланысты.

Прогресс.Алоэ жапырағынан эпидермистің жұқа бөлігін жасаңыз немесе пияздың жұмсақ қабыршақтарынан эпидермисті жұлып алыңыз. Дайындалған кесінділер сағат шынысында 10 минут бойы бейтарап қызыл ерітіндіде 1:5000 концентрациясында боялады. Содан кейін заттың кесінділері төмен концентрациялы сахароза тамшысындағы шыны слайдқа салынып, бір жабынмен жабылады. Микроскопта плазмолиз күйі байқалады. Біріншіден, жасушаларда ойыс плазмолиз байқалады. Кейіннен бұл пішін не сақталады, не әртүрлі жылдамдықпен дөңес пішінге айналады. Ойыстан дөңес плазмолизге өту уақытын атап өту маңызды. Ойыс плазмолиздің дөңес плазмолизге айналатын уақыт кезеңі протоплазманың тұтқырлық дәрежесінің көрсеткіші болып табылады. Дөңес плазмолизге өту уақыты неғұрлым ұзақ болса, плазманың тұтқырлығы соғұрлым жоғары болады. Пияз жасушаларында плазмолиз алоэ терісіне қарағанда тезірек басталады. Бұл алоэ жасушаларының цитоплазмасы тұтқырырақ екенін білдіреді.

ТӘЖІРИБЕ 7.ПЛАЗМОЛИЗ. ДЕПЛАЗМОЛИЗ. ЗАТТАРДЫҢ ВАКУОЛЬҒА ЕНУІ [2]

Кейбір органикалық заттар вакуольге тез енеді. Жасушаларда оларды осындай заттардың ерітінділерінде ұстаған кезде плазмолиз салыстырмалы түрде тез жоғалып, деплазмолиз жүреді.

Деплазмолиз - жасушалардағы тургорды қалпына келтіру(яғни плазмолизге қарама-қарсы құбылыс).

Прогресс.Боялған пияз қабыршақтарының үстіңгі эпидермисінің кесінділерін (ойыс жағы) өсімдік тыңайтқышының несепнәрінің немесе глицериннің I M тамшысына тікелей шыны слайдқа салып, жабынмен жабады. 15-30 минуттан кейін заттарды микроскоппен зерттейді. Плазмолизденген жасушалар анық көрінеді. Бөлімдерді ерітіндінің тамшысында тағы 30-40 минутқа қалдырыңыз. Содан кейін олар қайтадан микроскоппен қарап, деплазмолизді - тургордың қалпына келуін бақылайды.

Қорытынды : Өсімдіктер жасушаларға түсетін және шығатын химиялық заттардың мөлшерін анық басқара алмайды.

III. Қорытынды.

Элементтердің физикалық және химиялық қозғалыс процестері жердің ішектеріжәне Әлемде, сондай-ақ тірі организмдердің жасушалары мен тіндерінің өмірлік процестері. Диффузия ғылым мен техниканың әртүрлі салаларында, тірі және өлі табиғатта болатын процестерде маңызды рөл атқарады. Диффузия оказывает влияние на протекание многих химических реакций, а также многих физико-химических процессов и явлений: мембранных, испарения, конденсации, кристаллизации, растворения, набухания, горения, каталитических, хроматографических, люминесцентных, электрических и оптических в полупроводниках, замедления нейтронов в ядерных реакторах және т.б. Диффузияның фазалар шекараларында қос электр қабатын құруда, диффузиялық форез және электрофорезде, суреттерді жылдам алу үшін фотографиялық процестерде және т.б. үлкен маңызы бар.Диффузия көптеген жалпы техникалық операциялардың негізі болып табылады: ұнтақтарды агломерациялау, химиялық-термиялық. металдарды өңдеу, материалдарды металдандыру және дәнекерлеу, былғары мен үлбірді илеу, талшықтарды бояу, диффузиялық сорғылардың көмегімен қозғалатын газдар. Диффузияның рөлі технологияның салаларын (ядролық энергетика, астронавтика, радиациялық және плазмалық-химиялық процестер және т. Диффузияны реттейтін заңдарды білу жоғары жүктемелер мен температуралардың, радиацияның және тағы басқалардың әсерінен болатын өнімдердегі қажетсіз өзгерістердің алдын алуға мүмкіндік береді...

Диффузиясыз әлем қандай болар еді? Бөлшектердің жылулық қозғалысын тоқтатыңыз - айналадағының бәрі өледі!

Мен өз жұмысымда реферат тақырыбы бойынша жинақталған материалды қорытындылап, оны қорғау үшін Power Point редакторында жасалған презентация дайындадым. Бұл презентация, менің ойымша, осы тақырып бойынша сабақ материалын әртараптандыруға болады. Әдебиеттерде сипатталған тәжірибелердің кейбірін мен қайталап, аздап өзгерттім. Диффузияның ең қызықты мысалдары анимациялық модельдердегі презентация слайдтарында ұсынылған.

IV. Қолданылған кітаптар:

1. Антонов В.Ф., Черныш А.М., Пасечник В.И., биофизика т.б.

М., Арктос-Вика-пресс, 1996 ж

2. Афанасьев Ю.И., Юрина Н.А., Котовский Е.Ф. және т.б.

М. Медицина, 1999 ж.

3. Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж. және т.б. жасушаның молекулалық биологиясы.

3 томда. 1-том. М., Мир, 1994 ж.

4. Кирилл мен Мефодийдің Ұлы энциклопедиясы 2006 ж

5. Варикаш В.М. және т.б. тірі табиғаттағы физика. Минск, 1984 ж.

6. Демьянков Е.Н. Биологиядағы мәселелер. М. Владос, 2004 ж.

7. Николаев Н.И. Мембранадағы диффузия. М.Химия, 1980, 76-бет

8. Перышкин А.В. Физика. 7. М.Бастард, 2004 ж.

9. Физикалық энциклопедиялық сөздік, М., 1983, б. 174-175, 652, 754

10. Шабловский В. Көңілді физика. Санкт-Петербург, «тригон» 1997, 416 б

11.xttp//bio. fizten/ru./

12.xttp//markiv. narod.ru./

13. “http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D1%84%D1%84%D1%83%D0%B7%D0%B8%D1%8F” Санаттар: Атом деңгейіндегі құбылыстар | Термодинамикалық құбылыстар | Тасымалдау құбылыстары | Диффузия

Мақалада дәстүрлі әдіспен тігілген жаралардағы диффузды процестердің рөлі және авторлар ұсынған әдіс көрсетілген. Аппараттық әдіспен емдеу кезінде жаралардағы диффузды процестерді жақсарту теориялық тұрғыдан негізделген.

Әртүрлі этиологиялы жараларды емдеу мәселесі бүгінгі күнге дейін өз маңызын жоймаған медицинаның негізгі бағыттарының бірі болып табылады. Бұл патологияны ең қысқа мерзімде іріңді асқынуларсыз емдеу медициналық мекемелер заманауи тиімді жараларды емдейтін препараттармен жеткілікті түрде қамтамасыз етілген жағдайда ғана мүмкін болады.

Жараларды емдеуде, жергілікті және жалпы реакциядене тіндер мен мүшелердің зақымдануының ауырлығы мен сипаттамаларына тікелей байланысты. Регенерация процестері кезіндегі жергілікті және жалпы реактивті процестер өзара тәуелді және өзара әсер ете отырып, тікелей және кері байланыста болады. Жараны емдеудің негізі - жара процесінің барысын бақылау мүмкіндігі. Бұл мәселе ғалымдар мен тәжірибелі хирургтардың көзқарасы саласында үнемі болып келеді.

Қолданылатын жараларды емдеу әдістерінің үлкен саны фармакологиялық топқа жатады. Сонымен қатар, жараларды емдеуге арналған көптеген техникалық құрылғылар ұсынылды. Дегенмен, жараларды тігудің ең кең таралған әдісі - дөңгелек тік тігіс.

Коллаген белоктарынан тұратын адам терісі көптеген метаболикалық және қорғаныс функцияларын орындайтын тамаша табиғи мембрана болып табылады. Бұл процестер негізінен диффузияға байланысты. Диффузия (латын тілінен diffusio – таралу, таралу), зат бөлшектерінің қозғалысы есебінен жанасатын заттардың бір-біріне енуі.

Диффузия молекулалық деңгейдегі процесс және жеке молекулалардың қозғалысының кездейсоқ сипатымен анықталады. Демек, диффузия жылдамдығы молекулалардың орташа жылдамдығына пропорционал. Диффузия зат концентрациясының төмендеуі бағытында жүреді және заттың ол алып жатқан бүкіл көлемге біркелкі таралуына әкеледі (заттың химиялық потенциалын теңестіру үшін).

Жараның жазылуының патогенезінде және емдеуде диффузды процестердің рөлі өте үлкен. Мысалы, тері трансплантологиясында күйік жараларын емдеуде қақпақтардың қалыңдығы үлкен рөл атқарады, өйткені ол трансплантат пен жара беті арасындағы диффузиялық процестерге оң әсер етеді.

Алайда жарадағы диффузды процестердің маңызы іс жүзінде зерттелмеген. Жараның шеттері қалыпты жағдайда диффузды процестер жүруі керек өткізгіш жүйелер болып табылады. Бұл процесс схемалық түрде 1-суретте көрсетілген.

Схематикалық диаграммада А.Н.Голиков классификациясы бойынша дәстүрлі дөңгелек тік тігістермен тігілген хирургиялық жараның (1) белгілі бір кемшіліктері бар екендігі көрсетілген. Жараның шеттерін жақындату құралы болып табылатын хирургиялық тігіс (2) тіннің толық ишемиясын (5) жүзеге асырады, бұл диффузиялық процестердің өтуі үшін «тыныш аймақтардың» пайда болуына әкеледі. диффузия векторының (3) деформациясына (4) әкеледі. Нәтижесінде дәстүрлі түрде қолданылатын хирургиялық тігіс регенерация процестеріне қатыспайтын тіндік аймақтардың жасанды қалыптасуына әкеледі. Сонымен қатар, қолайсыз жағдайларда бұл «тіндік ақаулар» инфекциялық процестің ошақтарының пайда болу көздері болып табылады. Өйткені, нәтижесінде қоректік заттарға, оттегіге және т.б. қол жеткізуден айырылған ұлпа некрозға айналады, ол тыртық пайда болуымен аяқталады. Әйтпесе, тіндердің некротикалық массалары патогендердің көбеюіне қолайлы орта болып табылады.

Аппараттық әдіс Қазақстан Республикасының Ұлттық зияткерлік меншік институтынан 2007 жылғы 15 тамыздағы № 13864 қорғау құжатын алды. Ұсынылған әдістің негізгі принципі - физикалық және механикалық әдістерді қолдану арқылы жаралардың шеттерін бір-біріне тығыз жабу. Жараның шетіне жеткілікті ұзындықтағы нейлон сызығы қойылады, ол авторлық дизайндағы аппараттың ұштарына бекітілген «лигатуралық доға» жасайды.

Авторлық аппарат құрастырылған кезде төртбұрышты параллелограмм түріндегі жақтау пішініне ие, оның бүйірлері шыбықтардан тұрады, ал ұштары екі ұшында екі гайкамен шыбықтарға орналасқан және бекітілген жылжымалы өзектер болып табылады. штангалар үшін жылжымалы штангаларда бірдей диаметрдегі саңылаулар бұрғыланады және жіптерді лигатуралар бекітеді (2-сурет).

регенерация процестері. Аппараттық әдістің тиімділігі эксперименталды және клиникалық түрде дәлелденді.

Осылайша, жараларды тігудің дәстүрлі әдістерімен салыстырғанда ұсынылған аппараттық әдіс тиімділігінің теориялық негіздемесі ұсынылды. Бұл жара аймағына қысымның жоғарылауына байланысты, (құрылғының дизайн ерекшеліктеріне байланысты) диффузия жылдамдығының жергілікті өсуіне әкеледі.

Әдебиет

1. Голиков А.Н. Тігіспен жабылған түйіршіктелген жараның жазылуы. – Мәскеу: 1951. – 160 б.
2. Waldorf H., Fewres J. Жараларды емдеу // Adv. Дерм. – 1995. No 10. – Б. 77–96.
3. Абатурова Е.Қ., Байматов В.Н., Батыршина Г.И. Биостимуляторлардың жара процесіне әсері // Морфология. – 2002. – Т. 121, No 2–3. – С.6.
4. Кочнев О.С., Измайлов Г.С. Жараларды тігу әдістері. – Қазан: 1992. – 160 б.
5. Киселев С.И. Терең күйікпен ауыратын науқастарда рационалды хирургиялық тактиканы таңдауда донорлық тері ресурстарының маңыздылығы: Диссертацияның авторефераты. ...медицина ғылымдарының кандидаты. Рязань, 1971. 17 б.

Жараларды емдеу биологиясындағы диффузия

ТүйінМакалада әдеттегі аддиспен жане макала авторларымен усынылып отырган аппарат адиститин жаралар емдеудег диффузионды процессор туралы ылгын. Жаралард диффузия процестерінің аппаратуса адистин жаксарғаны теориясы жүзінде далелдип корсетілді.

DIFFUSION INБИОЛОГИЯЕмдеу

АннотацияМақалада дәстүрлі әдіспен тігілген жаралардағы диффузды процестердің рөлі және авторлар ұсынған әдіс көрсетілген. Жаралардағы диффузиялық процестер теориялық тұрғыдан негізделді.

Есіркепов М.М., Нұрмашев Б.Қ., Мұқанова У.А.

Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік медицина академиясы, Шымкент

Барлық адамдар диффузия сияқты ұғым туралы естіген. Бұл 7-сыныпта физика сабағында өткен тақырыптардың бірі болатын. Бұл құбылыс бізді барлық жерде қоршап тұрғанына қарамастан, бұл туралы аз адамдар біледі. Бұл нені білдіреді? Бұл не физикалық мағынасы, және оның көмегімен өмірді қалай жеңілдетуге болады? Бүгін біз бұл туралы айтатын боламыз.

Байланыста

Физикадағы диффузия: анықтамасы

Бұл бір заттың молекулаларының екінші зат молекулаларының арасына ену процесі. Қарапайым тілмен айтқанда, бұл процесті араластыру деп атауға болады. Осы уақыт ішінде араластыру заттың молекулаларының бір-біріне өзара енуі болып табылады. Мысалы, кофені дайындау кезінде еритін кофе молекулалары су молекулаларына енеді және керісінше.

Бұл физикалық процестің жылдамдығы келесі факторларға байланысты:

1. Температура.
2. Заттың агрегаттық күйі.
3. Сыртқы әсер.

Заттың температурасы неғұрлым жоғары болса, молекулалар соғұрлым жылдамырақ қозғалады. Демек, араластыру процесіжоғары температурада тезірек пайда болады.

Заттың жиынтық күйі - ең маңызды фактор. Әрбір агрегаттық күйде молекулалар белгілі бір жылдамдықпен қозғалады.

Диффузия агрегацияның келесі күйлерінде болуы мүмкін:

1. Сұйықтық.
2. Қатты.

Енді оқырманда мынадай сұрақтар туындауы мүмкін:

1. Диффузияның себептері қандай?
2. Қай жерде тезірек болады?
3. Ол нақты өмірде қалай қолданылады?

Оларға жауаптарды төменде табуға болады.

Себептер

Бұл дүниеде барлығының өз себебі бар. ЖӘНЕ диффузия ерекшелік емес. Оның пайда болу себептерін физиктер жақсы түсінеді. Оларды қарапайым адамға қалай жеткізе аламыз?

Молекулалардың үздіксіз қозғалыста болатынын бәрі естігені сөзсіз. Оның үстіне бұл қозғалыс ретсіз және ретсіз, оның жылдамдығы өте жоғары. Осы қозғалыстың және молекулалардың тұрақты соқтығысуы арқасында олардың өзара енуі орын алады.

Бұл қозғалыстың дәлелі бар ма? Әрине! Парфюмерияның немесе дезодоранттың иісін қаншалықты тез сезе бастағаныңызды есіңізде ме? Ал анаңыздың асүйде дайындап жатқан тағамының иісі? Есіңізде болсын, қаншалықты тез шай немесе кофе дайындау. Мұның бәрі молекулалардың қозғалысы болмаса, болуы мүмкін емес еді. Диффузияның негізгі себебі молекулалардың үздіксіз қозғалысы деген қорытындыға келеміз.

Енді бір ғана сұрақ қалды – бұл қозғалысқа не себеп болды? Ол тепе-теңдікке ұмтылумен қозғалады. Яғни, затта осы бөлшектердің жоғары және төмен концентрациясы бар аймақтар болады. Және осы тілектің арқасында олар үнемі жоғары концентрация аймағынан төмен концентрацияға ауысады. Олар үнемі бір-бірімен соқтығысады, және өзара ену орын алады.

Газдардағы диффузия

Газдардағы бөлшектерді араластыру процесі ең жылдам. Ол біртекті газдар арасында да, концентрациясы әртүрлі газдар арасында да болуы мүмкін.

Өмірден жарқын мысалдар:

1. Сіз ауа тазартқыштың иісін диффузия арқылы аласыз.
2. Сіз пісірілген тағамның иісін сезесіз. Назар аударыңыз, сіз оны бірден сезіне бастайсыз, бірақ бірнеше секундтан кейін балғын иісі. Бұл жоғары температурада молекулалардың қозғалыс жылдамдығының жоғары болуымен түсіндіріледі.
3. Пиязды турағанда алатын көз жасыңыз. Пияз молекулалары ауа молекулаларымен араласады және сіздің көздеріңіз бұған жауап береді.

Сұйықтықта диффузия қалай жүреді?

Сұйықтықта диффузия баяу жүреді. Ол бірнеше минуттан бірнеше сағатқа дейін созылуы мүмкін.

Өмірден ең жарқын мысалдар:

1. Шай немесе кофе қайнату.
2. Су мен калий перманганатын араластырыңыз.
3. Тұз немесе сода ерітіндісін дайындау.

Бұл жағдайларда диффузия өте тез жүреді (10 минутқа дейін). Алайда, егер процеске сыртқы әсер қолданылса, мысалы, бұл ерітінділерді қасықпен араластыру, онда процесс әлдеқайда жылдам жүреді және бір минуттан аспайды.

Қалыңырақ сұйықтықтарды араластыру кезінде диффузия әлдеқайда ұзағырақ болады. Мысалы, екі сұйық металды араластыру бірнеше сағатқа созылуы мүмкін. Әрине, сіз мұны бірнеше минут ішінде жасай аласыз, бірақ бұл жағдайда ол жұмыс істейді төмен сапалы қорытпа.

Мысалы, майонез мен қаймақ араластыру кезінде диффузия өте ұзақ уақыт алады. Алайда, егер сіз сыртқы әсердің көмегіне жүгінсеңіз, бұл процесс тіпті бір минутты да алмайды.

Қатты денелердегі диффузия: мысалдар

Қатты денелерде бөлшектердің өзара енуі өте баяу жүреді. Бұл процесс бірнеше жылға созылуы мүмкін. Оның ұзақтығы заттың құрамына және оның кристалдық торының құрылымына байланысты.

Қатты денелерде диффузияның бар екенін дәлелдейтін тәжірибелер.

1. Әртүрлі металдардың екі пластинкасының жабысуы. Егер сіз осы екі пластинаны бір-біріне жақын және қысыммен ұстасаңыз, бес жыл ішінде олардың арасында ені 1 миллиметр болатын қабат пайда болады. Бұл шағын қабатта екі металдың да молекулалары болады. Бұл екі тақтайша біріктіріледі.
2. Жұқа қорғасын цилиндріне өте жұқа алтын қабаты жағылады. Осыдан кейін бұл құрылым 10 күн бойы пешке қойылады. Пештегі ауа температурасы 200 градус Цельсий. Бұл цилиндрді жұқа дискілерге кескеннен кейін қорғасынның алтынға және керісінше еніп кеткені өте анық көрінді.

Қоршаған ортадағы диффузияның мысалдары

Түсінгеніңіздей, орта неғұрлым қиын болса, молекулалардың араласу жылдамдығы соғұрлым төмен болады. Енді нақты өмірде қай жерден практикалық пайда алуға болатыны туралы сөйлесейік физикалық құбылыс.

Диффузия процесі біздің өмірімізде үнемі орын алады. Біз төсекте жатқанда да, парақтың бетінде теріміздің өте жұқа қабаты қалады. Ол сондай-ақ терді сіңіреді. Осыған байланысты төсек ластанып, ауыстыруды қажет етеді.

Сонымен, бұл процестің күнделікті өмірдегі көрінісі келесідей болуы мүмкін:

1. Сары майды нанға жағып жібергенде сіңіп кетеді.
2. Қиярды маринадтау кезінде тұз алдымен сумен бірге тарайды, содан кейін тұзды су қиярмен бірге тарай бастайды. Нәтижесінде біз дәмді тағамдар аламыз. Банктерді айналдыру керек. Бұл судың буланбауын қамтамасыз ету үшін қажет. Дәлірек айтқанда, су молекулалары ауа молекулаларымен диффузияға түспеуі керек.
3. Ыдыстарды жуу кезінде су мен жуғыш заттың молекулалары қалған тағам бөліктерінің молекулаларына енеді. Бұл олардың пластинадан шығып, таза болуына көмектеседі.

Диффузияның табиғаттағы көрінісі:

1. Ұрықтану процесі дәл осы физикалық құбылысқа байланысты жүреді. Жұмыртқа мен сперматозоидтың молекулалары диффузияланады, содан кейін эмбрион пайда болады.
2. Топырақты тыңайту. Белгілі бір химиялық заттарды немесе компостты қолдану арқылы топырақ құнарлы болады. Неліктен бұл болып жатыр? Идея тыңайтқыш молекулалары топырақ молекулаларымен диффузияланады. Осыдан кейін топырақ молекулалары мен өсімдік тамыры арасында диффузия процесі жүреді. Соның арқасында маусым өнімдірек болады.
3. Өндірістік қалдықтарды ауамен араластыру оны қатты ластайды. Осыған байланысты бір километр радиуста ауа қатты ластанады. Оның молекулалары көрші аудандардан таза ауа молекулаларымен диффузияланады. Қаланың экологиялық жағдайы осылайша нашарлап барады.

Бұл процестің өнеркәсіптегі көрінісі:

1. Силиконизация – кремниймен диффузиялық қанықтыру процесі. Ол газ атмосферасында жүзеге асырылады. Бөлшектің кремнийге қаныққан қабаты қаттылығы өте жоғары емес, бірақ теңіз суында, азот, тұз және күкірт қышқылдарында коррозияға төзімділігі жоғары және тозуға төзімділігі жоғары.
2. Қорытпаларды өндіруде металдардағы диффузия маңызды рөл атқарады. Жоғары сапалы қорытпаны алу үшін жоғары температурада және сыртқы әсерлермен қорытпаларды өндіру қажет. Бұл диффузия процесін айтарлықтай жылдамдатады.

Бұл процестер әртүрлі салаларда жүреді:

1. Электрондық.
2. Жартылай өткізгіш.
3. Машина жасау.

Өздеріңіз түсінгендей, диффузия процесі біздің өмірімізге оң және теріс әсер етуі мүмкін. Сіз өзіңіздің өміріңізді басқара білуіңіз керек және осы физикалық құбылыстың пайдасын барынша көбейтуіңіз керек, сондай-ақ зиянды азайту керек.

Енді сіз диффузия сияқты физикалық құбылыстың мәнін білесіз. Ол бөлшектердің қозғалысына байланысты өзара енуінен тұрады. Ал өмірде бәрі қозғалады. Егер сіз студент болсаңыз, онда біздің мақаланы оқығаннан кейін сіз міндетті түрде 5 деген баға аласыз. Сізге сәттілік!

Диффузия

Диффузияға мысал ретінде газдардың (мысалы, иістердің таралуы) немесе сұйықтықтардың (егер сияны суға түсірсе, біраз уақыттан кейін сұйықтық біркелкі боялады) араласуы мүмкін. Тағы бір мысал қатты затпен байланысты: жанасатын металдардың атомдары жанасу шекарасында араласады. Бөлшектердің диффузиясы плазма физикасында маңызды рөл атқарады.

Әдетте диффузия деп заттың тасымалдануымен жүретін процестер түсініледі, бірақ кейде басқа тасымалдау процестері де диффузия деп аталады: жылу өткізгіштік, тұтқыр үйкеліс және т.б.

Диффузия жылдамдығы көптеген факторларға байланысты. Осылайша, металл өзекше жағдайында термиялық диффузия өте тез жүреді. Егер таяқша синтетикалық материалдан жасалған болса, термиялық диффузия баяу жүреді. Жалпы жағдайда молекулалардың диффузиясы одан да баяу жүреді. Мысалы, бір стақан судың түбіне қанттың бір бөлігін салып, су араластырмаса, ерітінді біртекті болғанға дейін бірнеше апта қажет болады. Бір қатты заттың екіншісіне диффузиясы одан да баяу жүреді. Мысалы, мыс алтынмен қапталған болса, онда алтынның мысқа диффузиясы жүреді, бірақ қалыпты жағдайда (бөлме температурасы және атмосфералық қысым) алтын құрайтын қабат бірнеше мың жылдан кейін ғана бірнеше микрон қалыңдығына жетеді.

Диффузия процестерінің сандық сипаттамасын неміс физиологы А.Фик ( Ағылшын) 1855 ж

Жалпы сипаттама

Диффузияның барлық түрлері бірдей заңдарға бағынады. Диффузия жылдамдығы үлгінің көлденең қимасының ауданына, сондай-ақ концентрациялардағы, температуралардағы немесе зарядтардағы айырмашылыққа пропорционалды (осы параметрлердің салыстырмалы түрде аз мәндері болған жағдайда). Осылайша, диаметрі екі сантиметрлік шыбық арқылы жылу диаметрі бір сантиметрге қарағанда төрт есе жылдам таралады. Бір сантиметрдегі температура айырмашылығы 5°C орнына 10°C болса, бұл жылу тезірек таралады. Диффузия жылдамдығы белгілі бір материалды сипаттайтын параметрге де пропорционалды. Жылулық диффузия жағдайында бұл параметр жылу өткізгіштік деп аталады, электр зарядтарының ағыны жағдайында - электр өткізгіштік. Белгілі бір уақыт ішінде диффузияланатын зат мөлшері және диффузиялық заттың жүріп өткен жолы диффузия уақытының квадрат түбірімен пропорционал.

Диффузия молекулалық деңгейдегі процесс және жеке молекулалардың қозғалысының кездейсоқ сипатымен анықталады. Демек, диффузия жылдамдығы молекулалардың орташа жылдамдығына пропорционал. Газдар жағдайында кіші молекулалардың орташа жылдамдығы үлкенірек, атап айтқанда, ол молекула массасының квадрат түбіріне кері пропорционал және температураның жоғарылауымен артады. Жоғары температурадағы қатты денелердегі диффузиялық процестер көбінесе практикалық қолдануды табады. Мысалы, катодтық сәулелік түтіктердің (CRTs) кейбір түрлері 2000 ° C температурада вольфрам металы арқылы диффузиялық торий металын пайдаланады.

Егер газдар қоспасында бір молекуланың массасы екіншісінен төрт есе көп болса, онда мұндай молекула таза газдағы қозғалысына қарағанда екі есе баяу қозғалады. Тиісінше, оның диффузиялық жылдамдығы да төмен. Жеңіл және ауыр молекулалардың диффузия жылдамдығының бұл айырмашылығы әртүрлі молекулалық массалары бар заттарды бөлу үшін қолданылады. Мысал ретінде изотоптарды бөлуді келтіруге болады. Кеуекті мембрана арқылы құрамында екі изотопы бар газ өткізілсе, жеңіл изотоптар ауырларына қарағанда мембранадан жылдам өтеді. Жақсырақ бөлу үшін процесс бірнеше кезеңде жүзеге асырылады. Бұл процесс уран изотоптарын бөлу үшін кеңінен қолданылды (235 U негізгі массасынан 238 U бөлу). Бұл бөлу әдісі көп энергияны қажет ететіндіктен, басқа, үнемді бөлу әдістері әзірленді. Мысалы, газ ортасында термиялық диффузияны қолдану кеңінен дамыған. Құрамында изотоптар қоспасы бар газ кеңістіктегі температура айырмашылығы (градиент) сақталатын камераға орналастырылады. Бұл жағдайда ауыр изотоптар уақыт өте суық аймақта шоғырланады.

Фик теңдеулері

Термодинамика тұрғысынан кез келген нивелирлеу процесінің қозғаушы потенциалы энтропияның жоғарылауы болып табылады. Тұрақты қысым мен температурада мұндай потенциалдың рөлі химиялық потенциал болып табылады µ , ол зат ағындарының сақталуын анықтайды. Зат бөлшектерінің ағыны потенциалдық градиентке пропорционал

~

Көптеген практикалық жағдайларда химиялық потенциалдың орнына концентрация қолданылады C. Тікелей ауыстыру µ қосулы Cжоғары концентрациялар жағдайында қате болады, өйткені логарифмдік заң бойынша химиялық потенциал концентрацияға енді байланысты емес. Егер мұндай жағдайларды қарастырмасақ, онда жоғарыдағы формуланы келесімен ауыстыруға болады:

бұл заттың ағынының тығыздығын көрсетеді Дждиффузия коэффициентіне пропорционал D[()] және концентрация градиенті. Бұл теңдеу Фиктің бірінші заңын өрнектейді. Фиктің екінші заңы концентрацияның кеңістіктік және уақыттық өзгерістерімен байланысты (диффузия теңдеуі):

Диффузия коэффициенті Dтемператураға байланысты. Бірқатар жағдайларда кең температура диапазонында бұл тәуелділік Аррениус теңдеуі болып табылады.

Химиялық потенциал градиентіне параллель қолданылатын қосымша өріс тұрақты күйді бұзады. Бұл жағдайда диффузиялық процестер сызықты емес Фоккер-Планк теңдеуі арқылы сипатталады. Табиғатта диффузиялық процестердің маңызы зор:

• Жануарлар мен өсімдіктердің қоректенуі, тыныс алуы;
• Оттегінің қаннан адам ұлпаларына енуі.

Фик теңдеуінің геометриялық сипаттамасы

Екінші Фик теңдеуінде сол жағында концентрацияның уақыт бойынша өзгеру жылдамдығы, ал оң жағында концентрацияның кеңістікте таралуын, атап айтқанда температураның дөңестігін өрнектейтін екінші жартылай туынды берілген. x осіне проекцияланған тарату функциясы.

да қараңыз

• Беттік диффузия - конденсацияланған дененің бетінде атомдардың (молекулалардың) бірінші беткі қабатының ішінде немесе осы қабаттың үстінде пайда болатын бөлшектердің қозғалысымен байланысты процесс.

Ескертпелер

Әдебиет

• Бокштейн Б.С.Атомдар кристалды айналып жүреді. – М.: Наука, 1984. – 208 б. - («Квант» кітапханасы. 28-шығарылым). - 150 000 дана.

Сілтемелер

• Диффузия (бейне сабақ, 7-сынып бағдарламасы)
• Бір кристалдың бетіндегі қоспа атомдарының диффузиясы

Викимедиа қоры. 2010.

Синонимдер:

Басқа сөздіктерде «Диффузия» деген не екенін қараңыз:

- [лат. диффузиялық таралу, таралу] физикалық, химиялық. бір заттың (газ, сұйық, қатты) молекулаларының екіншісіне тікелей жанасу арқылы немесе кеуекті қалқа арқылы енуі. Шетел сөздерінің сөздігі. Комлев Н.Г.,... ... Орыс тілінің шетел сөздерінің сөздігі

Диффузия- – басқа заттың концентрациясының төмендеуі бағытында жылулық қозғалыс нәтижесінде пайда болатын бір заттың бөлшектерінің басқа заттың бөлшектерінің қоршаған ортаға енуі. [Блум Е.Е. Негізгі металлургиялық терминдер сөздігі. Екатеринбург… Құрылыс материалдарына терминдер, анықтамалар мен түсініктемелер энциклопедиясы

Қазіргі энциклопедия

- (латын тілінен diffusio, таралу, таралу), заттың тасымалдануына және концентрациялардың теңестірілуіне немесе ортадағы берілген типтегі бөлшектердің концентрацияларының тепе-теңдік таралуын орнатуға әкелетін орта бөлшектерінің қозғалысы. болмаған жағдайда…… Үлкен энциклопедиялық сөздік

ДИФФУЗИЯ, жеке атомдардың немесе молекулалардың кездейсоқ қозғалысы нәтижесінде пайда болатын қоспадағы заттың концентрациясы жоғары аймақтан төмен концентрациялы аймаққа ауысуы. Концентрация градиенті жоғалған кезде диффузия тоқтайды. Жылдамдық…… Ғылыми-техникалық энциклопедиялық сөздік

диффузия- және, f. диффузия f., неміс Диффузия лат. диффузиялық таралу, таралу. Молекулалар мен атомдардың жылулық қозғалысы есебінен жанасатын заттардың бір-біріне енуі. Газдар мен сұйықтардың диффузиясы. BAS 2. || транс. Олар…… Тарихи сөздікОрыс тілінің галлицизмдері

Диффузия- (латын тілінен diffusio таралу, таралу, дисперсия), заттың ауысуына және концентрациялардың теңестірілуіне немесе олардың тепе-теңдік таралуын орнатуға әкелетін орта бөлшектерінің қозғалысы. Әдетте, диффузия жылулық қозғалыспен анықталады... ... Иллюстрацияланған энциклопедиялық сөздік

Бөлшектердің жылулық қозғалыстан туындаған концентрациясының төмендеуі бағытында қозғалысы. D. диффузиялық заттың концентрацияларының теңестірілуіне және көлемнің бөлшектермен біркелкі толтырылуына әкеледі.... ... Геологиялық энциклопедия