Difuze
(přesměrováno z Difuse)
Difuze je samovolný proces pronikání částic jedné látky do druhé se snahou o rovnoměrné prostoupení do celého objemu.
Základní popis[upravit | editovat zdroj]
Difuze nastává z důvodu neuspořádaného tepelného pohybu částic. Pohyb částic je v zásadě náhodný, ale látky mají tendenci přecházet z prostředí o vyšší koncentraci do prostředí s nižší koncentrací. Přirozenou vlastností látek je, že pokud se její částice mohou pohybovat, tak se rozptylují do celého prostoru, a postupně ve všech jeho částech vyrovnají koncentraci. Říkáme, že látky difundují. Během difuze se nespotřebovává energie.
Rychlost šíření částic je ovlivněna velikostí částic, teplotou i vlastnostmi prostředí. Matematicky popisují difuzi Fickovy zákony.
Difuze je děj spontánní, nevratný a tepelně aktivovaný. Tuto skutečnost objasňuje Einsteinova-Stokesova rovnice, která popisuje závislost difúzního koeficientu na teplotě T, dynamické viskozitě kapaliny η a velikosti difundujících částic R.
Difuze umožňuje pohyb látek uvnitř buněk a tím látkovou výměnu. V živých organismech hrají významnou roli další faktory, např. elektrický náboj částic nebo transport přes polopropustné membrány.
Rozdělení[upravit | editovat zdroj]
Specifickým případem difuze je osmóza
Difuze v různých skupenstvích[upravit | editovat zdroj]
Plynné prostředí[upravit | editovat zdroj]
V plynném prostředí dochází k mnohem rychlejší difuzi, než v jiném prostředí. Částice plynu mají nejvyšší kinetickou energii. Příkladem tohoto procesu je velmi rychlé rozšíření vůně po celé místnosti.
Kapalné prostředí[upravit | editovat zdroj]
Částice kapalné látky mají nižší kinetickou energii, než částice plynu. Z toho důvodu v ní dochází k pomalejší difuzi, než je tomu u plynu. Příkladem je uvolňování látek z čajového sáčku po jeho zalití horkou vodou.
Pevná látka[upravit | editovat zdroj]
Difuze v pevném skupenství je obtížnější, časově náročná a je jediným možným způsobem přenosu látky. Záleží však také na druhu materiálu. Příkladem je spojení dvou měděných drátků cínem.
Difuze v biologických systémech[upravit | editovat zdroj]
Difuze je jedním z nejzákladnějších jevů odehrávajících se v živých organismech. Pro transport látek přes buněčnou membránu je v lidském těle využitelná difuze plynná a kapalná.
Pro organismy je nezbytně nutné stálé složení tělních tekutin. Jedním z nejdůležitějších faktorů pro udržení homeostázy, je transport přes membránu. Buněčná membrána je selektivně permeabilní (semipermeabilní) bariéra. Jejím úkolem je zachování osmotické a iontové rovnováhy mezi intracelulárním a extracelulárním prostředím. Buněčná membrána funguje jako bariéra, která reguluje průchod částic mezi intra- a extracelulárním prostředí. Nejsnáze pronikají membránou malé nepolární molekuly jako je kyslík a oxid uhličitý, které se velmi dobře rozpouštějí, a proto velmi rychle difundují. Tato rychlá difuze je důležitá pro výměnu plynů v alveolech a tkáních. Lipofilní látky prostupují přes fosfolipidovou dvojvrstvu membrány přímo. Rychlost difúze je přímo úměrná jejich rozpustnosti v tucích. [1]
Elektroneutrální polární molekuly, pokud jsou dostatečné malé (např. voda) poměrně snadno difundují (ne vždy procesem prosté difuze). Hydrofilní látky (např. voda a ionty) jsou v lipidovém prostředí biologické membrány nerozpustné, proto mohou difundovat pouze pomocí transmembránových přenašečů zabudovaných do membrány. To má samozřejmě význam v možnosti regulace vstupu těchto látek. [1]
Příklady difuze v organismu[upravit | editovat zdroj]
Difuze patří k jednomu z nejdůležitějších fyzikálních dějů, které umožňují pohyb látek uvnitř organismu.
Jedním z velmi důležitých dějů je vznik akčního potenciálu. Ten je způsobený přestupem iontů přes buněčnou membránu.
Dalším příkladem si můžeme uvést nutnost podávání pacientovi izotonického roztoku (roztok s totožnou koncentrací jako krevní plazma). V případě podání čisté vody by došlo k difúzi vody do lidských buněk, které by se zvětšovaly a přílišným prodlužováním expozice by mohly prasknout. Naopak při dodání pacientovi příliš koncentrovaného roztoku by došlo k vysávání vody z buněk - to by vedlo ke scvrkávání buněk. Pokud by byla doba expozice dlouhá, buňky by byly natolik koncentrovány, že by došlo také ke smrti buněk.
Odkazy[upravit | editovat zdroj]
Související články[upravit | editovat zdroj]
Reference[upravit | editovat zdroj]
- ↑ a b ŠVÍGLEROVÁ, Jitka. Difúze [online]. Poslední revize 2009-02-19, [cit. 2010-11-13]. <https://web.archive.org/web/20160306065550/http://wiki.lfp-studium.cz/index.php/Difúze>.
Použitá literatura[upravit | editovat zdroj]
- LEOŠ NAVRÁTIL, ROSINA JOZEF A KOLEKTIV, Medicínská biofyzika [online]. [cit. 2014-16-11]. <https://www.grada.cz/medicinska-biofyzika-3633/>