Bilime başlayın. Bilime başlayın Yayılma hızı belirlenir

Difüzyon, bir maddenin bir çözelti içinde kendiliğinden hareketidir ve konsantrasyonunun eşitlenmesine yol açar.

Difüzyon sırasında, maddenin dağılımındaki bazı başlangıç ​​düzeni (sistemin bir kısmında yüksek madde konsantrasyonu ve diğer kısmında düşük madde konsantrasyonu), sistemin entropisi artarken maddenin hacim içindeki dağılımında tam bir düzensizlik ile değiştirilir. Çözeltinin hacim boyunca konsantrasyonu eşitlendiğinde entropi maksimum değerine ulaşır ve difüzyon durur. Sabit sıcaklıkta ve ortamın viskozitesinde difüzyon hızı, çözünen parçacıkların boyutuna ve şekline bağlıdır.

Difüzyon hem sıvılarda hem de gazlarda ve katılarda meydana gelir. Bir difüzyon ölçüsü, temas eden maddelerin birim yüzey alanı boyunca birim zamanda yayılan bir maddenin kütlesidir. Difüzyonun meydana geldiği yön boyunca birim uzunluk başına konsantrasyon ne kadar değişirse değer o kadar büyük olur. Difüzyon hızı artan sıcaklıkla artar ve bu da parçacık hareketinin hızındaki artışla ilişkilidir.

Heterojen katalizde, bir katının yüzeyinde kimyasal bir reaksiyon meydana gelir, dolayısıyla maddelerin yüzeye ve yüzeye taşınması süreçleri önemli bir rol oynar. Eğer kimyasal dönüşüm kütle transfer süreçlerinden çok daha yavaş gerçekleşirse, reaksiyonun kinetiği katının yüzeyindeki süreçler tarafından belirlenir. Reaksiyon çok hızlıysa kinetik kütle transfer süreçlerine bağlıdır.

Bir maddenin kütleden reaksiyona giren maddelerin yüzeyine veya varsa katalizörün yüzeyine difüzyonunu ele alalım. Bir maddenin dönüşümünün hızına eşit birinci dereceden bir reaksiyon olmasına izin verin.

burada ω kimyasal birim zamanda S yüzeyinde reaksiyona giren madde miktarıdır, Cp ise reaktifin yüzeydeki konsantrasyonudur.

Dönüşümün bir sonucu olarak, Cp, C hacim çözeltisinin hacmindeki maddenin konsantrasyonundan daha az olur.

Reaksiyona giren karışımın tamamı iki bölgeye ayrılabilir:

1. reaksiyon yüzeyinden uzakta, sabit konsantrasyonlu bölge;

2. doğrudan bu yüzeye yakın konsantrasyonda hızlı değişimin olduğu bir alan.

Hareketli bir akışkanın sınırlandığı tüm katı yüzeylerde akışkanın hızının sıfır olduğu deneysel olarak tespit edilmiştir. Bir maddenin taşınması, reaksiyona giren maddelerin difüzyonunun bir sonucu olarak, bir katının yüzeyine bitişik sabit bir sıvı tabakası yoluyla gerçekleşir. Bu sabit katmana Nernst katmanı denir, kalınlığı çözücünün ve çözünen maddenin özelliklerine, hareket hızına vb. bağlıdır. Örneğin bir sıvı için bu katmanın kalınlığı δ yaklaşık 0,02 – 0,05 mm veya daha azdır. Sınırlarının ötesinde, sıvının hareketi çözeltinin hacmindeki konsantrasyonun eşitlenmesine yol açar. Difüzyona bağlı kütle transferi Fick denklemiyle tanımlanır:

burada dn/dt, sabit bir yüzey S boyunca birim zamanda artan x değerlerine doğru yayılan madde miktarıdır; x – difüzyon yönü; D – difüzyon katsayısı; “-” işareti, maddenin akışının azalan konsantrasyon yönünde gittiği anlamına gelir, dolayısıyla her zaman .

T = Sabit'teki difüzyon denklemi için başka bir giriş daha vardır:

Difüzyon katmanındaki konsantrasyon gradyanı (gradC) sabit olduğundan ifade (47) aşağıdaki gibi yazılabilir:

Kararlı bir sabit modda, bir maddenin reaksiyona giren yüzeye verilme hızı kimyasal reaksiyonun hızına eşit olduğunda, yüzey konsantrasyonu şu şekilde temsil edilebilir:

w y = wx ile ve

Hızlı bir reaksiyon için k>>D/d olduğunda prosesin hızı difüzyonla belirlenir. Yavaş bir reaksiyon durumunda, k<

Çözeltinin yoğun şekilde karıştırılması, difüzyon katmanının kalınlığını azaltır ve bu da difüzyon hızı sabitinde bir artışa yol açar. Bir kimyasal reaksiyonun hız sabiti, difüzyon katsayısından çok sıcaklığa bağlı olduğundan, düşük sıcaklıklarda süreç, kimyasal reaksiyonun hızıyla sınırlıdır.

Heterojen katalitik reaksiyonların modellenmesi.

Tipik olarak heterojen katalitik işlemler, katı bir katalizörün katılımıyla sıvı, gaz veya buhar fazında meydana gelir. Gaz heterojen katalitik reaksiyonu durumunda, başlangıç ​​reaktanları ve reaksiyon ürünleri gazlardır. Reaksiyona katılımlarıyla birlikte her reaktif molekülü sırayla sürecin aşağıdaki aşamalarından geçer:

Gazlı bir ortamdan katalizör yüzeyine difüzyon transferi;

Yüzeyinde adsorpsiyon;

Adsorplanan katmandaki kimyasal dönüşüm;

Reaksiyon ürünlerinin desorpsiyonu;

Reaksiyon ürünlerinin katalizör yüzeyinden gaz fazına difüzyon transferi.

Heterojen bir katalitik reaksiyonun hızı, katı katalizörün aktif yüzey alanından büyük ölçüde etkilenir. Bunu arttırmak için katalizörler genellikle oldukça gelişmiş bir yüzeye sahip taneler şeklinde yapılır. Bu durumda tanelerin görünen yüzeyi, tanedeki iç gözenek ve kanalların yüzeyine kıyasla ihmal edilebilir düzeydedir. İç kanalların ve gözeneklerin uzunluk ve çapına ilişkin değerler, sürecin difüzyon-taşıma aşamalarının güçlü bir şekilde engellenmesini dışlamalıdır. En avantajlı mod, prosesin sınırlayıcı aşamasının kimyasal dönüşümün kendisi olduğu moddur. Bu durumda sürecin kinetik bölgede gerçekleştiğini söylüyorlar ancak difüzyon inhibisyonunu ortadan kaldırmak her zaman mümkün olmuyor.

Tipik olarak bir kimyasal reaksiyonun hızı denklem (47) ile belirlenir. Heterojen bir katalitik reaksiyon çok bileşenli ise kinetik formül oldukça kullanışsız olabilir. Katalizör yüzeyinin sınırlı aktivitesi varsayımından türetilen kinetik denklemleri ele alalım. Kimyasal dönüşümün yalnızca katalizörün aktif bölgesine adsorpsiyon yoluyla ulaşan molekül alanlarında meydana gelebileceği varsayılmaktadır.

Emilim, emilim mekanizmasına bakılmaksızın bir maddenin diğeri tarafından emilmesi işlemidir. Sorpsiyon mekanizmasına bağlı olarak:

- adsorpsiyon– Ara yüzeydeki bir maddenin konsantrasyonundaki değişiklik. Adsorpsiyon herhangi bir fazlar arası yüzeyde meydana gelir ve herhangi bir madde adsorbe edilebilir. Adsorpsiyon dengesi, yani. Maddenin sınır tabakası ile bitişik fazlar arasındaki denge dağılımı dinamik bir dengedir ve hızlı bir şekilde kurulur. Sıcaklık arttıkça adsorpsiyon azalır;

- emilim- bir maddenin diğeri tarafından emilmesi, emici maddenin tüm hacmi boyunca meydana gelir (örneğin, gazın sıvılarda çözünmesi);

- kimyasal emilim– bir maddenin diğeri tarafından emilmesine kimyasal reaksiyonlar eşlik eder;

- kılcal yoğunlaşma- Sıvının ıslattığı dar kılcal damarlardaki içbükey menisküs üzerindeki buhar basıncının, aynı sıcaklıkta sıvının düz yüzeyi üzerindeki doymuş buhar basıncından daha az olması nedeniyle meydana gelir.

Sınır tabakasındaki bir maddenin konsantrasyonunda bir artışa yol açan pozitif adsorpsiyon, yalnızca yüzey gerilimi azaldığında mümkündür; arayüzeydeki tüm kendiliğinden süreçler, serbest yüzey enerjisinin azalması yönünde meydana gelir.

Statik emme, emilen madde sabit bir sorbent ile temas ettiğinde meydana gelir. Emici maddenin statik aktivitesi, belirli koşullar altında emicinin birim kütlesi başına emilen madde miktarı ile karakterize edilir.

Emilen madde emici bir tabakadan filtrelendiğinde dinamik emme gözlenir.

Heterojen katalitik reaksiyonlar durumunda, katalizörün birim yüzeyi başına aktif merkezlerin sayısının sınırlı olduğuna inanılmaktadır. Ek olarak, basitlik açısından, her aktif merkezin reaktantın yalnızca belirli sayıda molekülünü veya atomunu (çoğunlukla bir tane) tutabildiği varsayılmaktadır. Bu tür varsayımlar altında, kimyasal dönüşüm hızının, katalizörün yüzeyinde adsorbe edilen reaktanların konsantrasyonlarıyla orantılı olduğu ortaya çıkar; yüzey konsantrasyonları. Belirli bir maddenin yüzey konsantrasyonunun, çevredeki gazın hacmindeki konsantrasyonuna bağımlılığını tanımlamak için Langmuir adsorpsiyon izoterm denklemi kullanılır. Basitlik açısından, adsorpsiyon ve desorpsiyonun denge koşulları varsayılmaktadır. Belirli bir bileşenin adsorpsiyon hızı r a (veya u adc), aktif merkezlerin toplam konsantrasyonu Ca ile dolu merkezlerin konsantrasyonu arasındaki fark olarak tanımlanan, basıncı P ve serbest aktif merkezlerin konsantrasyonu ile orantılı olarak alınabilir. C:

Desorpsiyon hızı r d (u des), işgal edilen aktif C merkezlerinin konsantrasyonuyla orantılıdır:

Adsorpsiyon ve desorpsiyon arasında bir denge olduğu varsayılırsa, yani. r a = r d (u adc = u des) alırsak şunu elde ederiz:

Bu nedenle işgal edilen aktif merkezlerin konsantrasyonu şuna eşittir:

Yer değiştirme-adsorpsiyon denge sabitini (56) tanıtalım.

Ka = k des K=1 eşitliği durumunda şunu elde ederiz:

Şekil 3'te bir adsorpsiyon izoterminin bir örneği gösterilmektedir.

Gazların ve buharların katıların yüzeyinde adsorpsiyonu da serbest yüzey enerjisinin azalması sonucu meydana gelir. Pratikte adsorpsiyon, adsorbe edilen madde miktarına göre değerlendirilir; bu miktar sırasıyla adsorbanın yüzey tabakası ne kadar büyükse o kadar büyüktür. Bu nedenle adsorpsiyon proseslerinin gerçekleştirilebilmesi için yüzeyi oldukça gelişmiş adsorbanların kullanılması gerekmektedir. En önemli gözenekli sorbentler aktif karbon ve silika jeldir.

Pirinç. 3 Adsorpsiyon izotermi.

G – yüzey fazlalığı

a – saf bileşen

b – doymamış monomoleküler (bir molekül kalınlığında katman)

c – doymuş monomoleküler katman

Sıcaklıktaki bir artış ve basınçtaki bir azalma, gazların ve buharların desorpsiyonuna yol açar. Sonuç olarak, havadan çeşitli maddelerin ekstraksiyonu ve gaz ve buharların ayrıştırılması amacıyla endüstride sorpsiyon yöntemleri yaygın olarak kullanılmaktadır.

Çözünmüş maddelerin katı sorbentler üzerindeki çözeltilerden adsorpsiyonu her zaman az ya da çok bir çözücünün adsorpsiyonunu içerir. Çözeltilerden adsorpsiyon izotermleri, gaz fazından adsorpsiyon izotermlerine benzer bir forma sahiptir.

Heterojen katalitik süreçlerin modellenmesinde, aktif merkezlerin yüzey konsantrasyonları yerine, genellikle aktif merkezlerin dolma derecesi olarak adlandırılan bağıl konsantrasyonlar kullanılır. Denklem (57), içindeki konsantrasyonları aktif merkezlerin işgal derecesiyle değiştirerek yeniden yazılabilir:

Adsorpsiyon prosesine n adet parçacığa tersinir ayrışma eşlik ediyorsa, bu durumda adsorpsiyon ve desorpsiyon oranları, karşılık gelen konsantrasyonların n-gücünün bir fonksiyonudur:

o zaman

Gaz fazı, katalizör yüzeyi tarafından adsorbe edilen birkaç bileşen içeriyorsa, her bileşenin yüzey kaplama derecesinin hesaplanması gerekir.

Serbest yerlerin konsantrasyonunun, aktif merkezlerin toplam konsantrasyonu ile tüm bileşenlerin işgal ettiği merkezlerin toplamı arasındaki farkla belirlendiği dikkate alınmalıdır. Örneğin iki bileşenli bir sistem için:

A bileşeninin iki parçacığa ayrışması durumunda şunu elde ederiz:

Gazlı ortamda kimyasal reaksiyona katılmayan ancak yüzey tarafından adsorbe edilen inert bir bileşen varsa, ifadelerin paydası (59-63) karşılık gelen terimi içerir, örneğin:

Kimyasal dönüşümün hızı reaksiyona giren bileşenlerin yüzey konsantrasyonlarıyla orantılı olduğundan;

Örneğin, reaktiflerin ayrışması olmadan ve inert bir bileşenin katılımı olmadan A + B ® M tipi bir reaksiyon için, kimyasal dönüşüm hızına ilişkin aşağıdaki ifade elde edilir:

İfadenin paydasındaki (66) derece, kimyasal sistemin bileşenlerinin sayısına eşittir.

Reaksiyon bileşenlerinin adsorpsiyon özellikleri önemli ölçüde farklılık gösterirse Langmuir denkleminin biçimi değişecektir. A ® P formunda bir reaksiyon olsun, o zaman

« 1 ve

İzotermal olmayan koşullar altında modelleme yaparken adsorpsiyon katsayılarının ve hız sabitlerinin sıcaklığa bağımlılığının dikkate alınmasının gerekli olduğu da eklenmelidir. Bu da modeli önemli ölçüde karmaşıklaştırıyor.

Görüldüğü gibi, heterojen katalitik reaksiyonların modellenmesi, homojen reaksiyonların modellenmesiyle karşılaştırıldığında daha karmaşık bir süreçtir ve bu, elde edilen denklemlerin güçlü doğrusal olmama durumuyla ilişkilidir.

Difüzyon

Difüzyona bir örnek, gazların (örneğin, kokuların yayılması) veya sıvıların (mürekkep suya damlatılırsa, sıvı bir süre sonra eşit şekilde renklenecektir) karıştırılmasıdır. Başka bir örnek bir katıyla ilişkilidir: temas eden metallerin atomları temas sınırında karışır. Parçacık difüzyonu plazma fiziğinde önemli bir rol oynar.

Genellikle difüzyon, maddenin transferinin eşlik ettiği süreçler olarak anlaşılır, ancak bazen diğer transfer süreçlerine de difüzyon denir: termal iletkenlik, viskoz sürtünme vb.

Difüzyon hızı birçok faktöre bağlıdır. Dolayısıyla metal çubuk durumunda termal difüzyon çok hızlı gerçekleşir. Çubuk sentetik bir malzemeden yapılmışsa termal difüzyon yavaş gerçekleşir. Genel durumda moleküllerin difüzyonu daha da yavaş ilerler. Örneğin bir bardak suyun dibine bir parça şeker konur ve su karıştırılmazsa çözeltinin homojen hale gelmesi birkaç hafta alacaktır. Bir katı maddenin diğerine difüzyonu daha da yavaş gerçekleşir. Örneğin, bakır altınla kaplanırsa altının bakırın içine difüzyonu meydana gelecektir, ancak normal koşullar altında (oda sıcaklığı ve atmosferik basınç), altın içeren katman ancak birkaç bin yıl sonra birkaç mikron kalınlığa ulaşacaktır.

Difüzyon süreçlerinin niceliksel bir açıklaması Alman fizyolog A. Fick tarafından verilmiştir ( İngilizce 1855'te

Genel açıklama

Her türlü yayılma aynı yasalara tabidir. Difüzyon hızı, numunenin kesit alanıyla ve ayrıca konsantrasyon, sıcaklık veya yüklerdeki farkla (bu parametrelerin nispeten küçük değerleri durumunda) orantılıdır. Böylece ısı, çapı iki santimetre olan bir çubukta, bir santimetre çapındaki bir çubuğa göre dört kat daha hızlı yayılacaktır. Bir santimetredeki sıcaklık farkı 5°C yerine 10°C olursa bu ısı daha hızlı yayılır. Difüzyon hızı aynı zamanda belirli bir malzemeyi karakterize eden parametreyle de orantılıdır. Termal difüzyon durumunda, bu parametreye elektrik yüklerinin akışı durumunda - elektriksel iletkenlik durumunda termal iletkenlik denir. Belirli bir sürede yayılan madde miktarı ve yayılan maddenin kat ettiği mesafe, difüzyon süresinin kareköküyle orantılıdır.

Difüzyon moleküler düzeyde bir süreçtir ve bireysel moleküllerin hareketinin rastgele doğasıyla belirlenir. Bu nedenle difüzyon hızı moleküllerin ortalama hızıyla orantılıdır. Gazlarda küçük moleküllerin ortalama hızı daha büyüktür, yani molekül kütlesinin kareköküyle ters orantılıdır ve artan sıcaklıkla birlikte artar. Yüksek sıcaklıklarda katılarda difüzyon işlemleri sıklıkla pratik uygulama alanı bulur. Örneğin, bazı katot ışın tüpleri (CRT'ler), 2000 °C'de tungsten metali içinden yayılan toryum metalini kullanır.

Bir gaz karışımında bir molekülün kütlesi diğerinden dört kat daha büyükse, bu durumda böyle bir molekül, saf gazdaki hareketinden iki kat daha yavaş hareket eder. Buna bağlı olarak yayılma hızı da daha düşüktür. Hafif ve ağır moleküllerin difüzyon hızlarındaki bu fark, farklı molekül ağırlıklarına sahip maddeleri ayırmak için kullanılır. Bir örnek izotop ayrılmasıdır. İki izotop içeren bir gaz gözenekli bir zardan geçirilirse, daha hafif izotoplar zardan daha ağır olanlardan daha hızlı geçer. Daha iyi ayırma için işlem birkaç aşamada gerçekleştirilir. Bu işlem, uranyum izotoplarını ayırmak için yaygın olarak kullanıldı (235 U'nun yığın 238 U'dan ayrılması). Bu ayırma yöntemi çok fazla enerji gerektirdiğinden, daha ekonomik olan başka ayırma yöntemleri geliştirilmiştir. Örneğin, gaz ortamında termal difüzyonun kullanımı yaygın olarak geliştirilmiştir. İzotop karışımı içeren bir gaz, uzaysal sıcaklık farkının (gradyan) muhafaza edildiği bir odaya yerleştirilir. Bu durumda ağır izotoplar zamanla soğuk bölgede yoğunlaşır.

Fick denklemleri

Termodinamiğin bakış açısından, herhangi bir tesviye işleminin itici potansiyeli entropideki artıştır. Sabit basınç ve sıcaklıkta bu potansiyelin rolü kimyasal potansiyeldir. µ madde akışlarının sürdürülmesini belirler. Madde parçacıklarının akışı potansiyel gradyanla orantılıdır

~

Çoğu pratik durumda kimyasal potansiyel yerine konsantrasyon kullanılır. C. Doğrudan değiştirme µ Açık C Yüksek konsantrasyon durumunda yanlış olur çünkü kimyasal potansiyel logaritmik yasaya göre artık konsantrasyonla ilişkili değildir. Bu gibi durumları dikkate almazsak yukarıdaki formül aşağıdakiyle değiştirilebilir:

bu da maddenin akı yoğunluğunu gösterir J difüzyon katsayısıyla orantılı D[()] ve konsantrasyon gradyanı. Bu denklem Fick'in birinci yasasını ifade eder. Fick'in ikinci yasası konsantrasyondaki uzaysal ve zamansal değişiklikleri ilişkilendirir (difüzyon denklemi):

Difüzyon katsayısı D sıcaklığa bağlıdır. Geniş bir sıcaklık aralığında bazı durumlarda bu bağımlılık Arrhenius denklemidir.

Kimyasal potansiyel gradyanına paralel olarak uygulanan ilave bir alan, kararlı durumu bozar. Bu durumda difüzyon süreçleri doğrusal olmayan Fokker-Planck denklemi ile tanımlanır. Difüzyon süreçleri doğada büyük önem taşımaktadır:

• Hayvan ve bitkilerin beslenmesi, solunumu;
• Oksijenin kandan insan dokularına nüfuz etmesi.

Fick denkleminin geometrik açıklaması

İkinci Fick denkleminde, sol tarafta konsantrasyonun zaman içindeki değişim oranı, denklemin sağ tarafında ise konsantrasyonun uzaysal dağılımını, özellikle sıcaklığın dışbükeyliğini ifade eden ikinci kısmi türev yer almaktadır. x eksenine yansıtılan dağıtım fonksiyonu.

Ayrıca bakınız

• Yüzey difüzyonu, yoğunlaştırılmış bir cismin yüzeyinde meydana gelen parçacıkların atomların (moleküllerin) birinci yüzey katmanında veya bu katmanın üstünde hareketiyle ilişkili bir işlemdir.

Notlar

Edebiyat

• Bokshtein B.S. Atomlar kristalin etrafında dolaşır. - M .: Nauka, 1984. - 208 s. - (Kütüphane "Kuantum". Sayı 28). - 150.000 kopya.

Bağlantılar

• Difüzyon (video ders, 7. sınıf programı)
• Safsızlık atomlarının tek bir kristalin yüzeyinde difüzyonu

Wikimedia Vakfı. 2010.

Eş anlamlı:

Diğer sözlüklerde “Dağılma” nın ne olduğuna bakın:

- [enlem. difüzyon yayılması, yayılması] fiziksel, kimyasal. bir maddenin moleküllerinin (gaz, sıvı, katı) doğrudan temas yoluyla veya gözenekli bir bölme yoluyla diğerine nüfuz etmesi. Yabancı kelimeler sözlüğü. Komlev N.G.,... ... Rus dilinin yabancı kelimeler sözlüğü

Difüzyon- – başka bir maddenin parçacıklarının, başka bir maddenin konsantrasyonunun azaltılması yönünde termal hareketin bir sonucu olarak meydana gelen, bir maddenin parçacıklarının çevreye nüfuz etmesi. [Blum E.E. Temel metalurji terimleri sözlüğü. Yekaterinburg… Yapı malzemelerinin terimleri, tanımları ve açıklamaları ansiklopedisi

Modern ansiklopedi

- (Latince difüzyon, yayılma, dağılımdan), bir ortamın parçacıklarının hareketi, bir maddenin transferine ve konsantrasyonların eşitlenmesine veya ortamdaki belirli bir türdeki parçacıkların konsantrasyonlarının denge dağılımının oluşturulmasına yol açar. Yokluğunda… … Büyük Ansiklopedik Sözlük

DİFÜZYON, bir karışımdaki bir maddenin, tek tek atomların veya moleküllerin rastgele hareketinden kaynaklanan, yüksek konsantrasyonlu bir alandan düşük konsantrasyonlu bir alana hareketi. Konsantrasyon gradyanı kaybolduğunda difüzyon durur. Hız… … Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük

yayılma- ve f. difüzyon f., Almanca Difüzyon enlem. yayılma, yayılma. Moleküllerin ve atomların termal hareketi nedeniyle temas eden maddelerin birbirine karşılıklı nüfuz etmesi. Gazların ve sıvıların difüzyonu. BAS 2. || trans. Onlar… … Rus Dilinin Galyacılığın Tarihsel Sözlüğü

Difüzyon- (Latince difüzyon dağılımı, yayılma, dağılımdan), ortam parçacıklarının hareketi, maddenin transferine ve konsantrasyonların eşitlenmesine veya denge dağılımlarının oluşturulmasına yol açar. Tipik olarak difüzyon termal hareketle belirlenir... ... Resimli Ansiklopedik Sözlük

Parçacıkların termal hareket nedeniyle konsantrasyonlarını azaltma yönünde hareketi. D. yayılan maddenin konsantrasyonlarının eşitlenmesine ve hacmin parçacıklarla eşit şekilde doldurulmasına yol açar.... ... Jeolojik ansiklopedi

"Elektron mikroskobu. Membran." konusunun içindekiler tablosu:

Etkileyen faktörler yayılma hızı, birleştirilmiş Fick yasası. Difüzyon hızının aşağıdaki ifadeyle orantılı olduğunu belirtir:

Peki hangi moleküller zarlardan geçebilir? yayılma hesabı? Oksijen ve karbondioksit gibi gazlar membranlardan hızla yayılır. Su molekülleri, yüksek derecede polarize olmalarına rağmen, hidrofobik fosfolipit molekülleri arasında herhangi bir müdahale olmadan kayabilecek kadar küçüktür.

Aynı zamanda iyonlar ve daha büyük polar Hidrofobik bölgelere sahip moleküller zarlar iter ve bu nedenle zardan son derece yavaş geçer. Hücreye girebilmeleri için başka mekanizmalara ihtiyaç vardır.

Bazı iyonlar ve polar moleküller hücreye girerler. özel taşıma proteinleri. Bunlar kanal proteinleri ve taşıyıcı proteinlerdir. Bu proteinlerin suyla dolu hidrofilik kanalları veya gözenekleri, belirli bir iyon veya moleküle karşılık gelen, kesin olarak tanımlanmış bir şekle sahiptir. Bazen kanal bir protein molekülünün içinden geçmez, birkaç komşu molekülün arasından geçer.

Difüzyon kanallar her iki yöne gider. Taşıyıcı proteinlerin yardımıyla gerçekleşen bu difüzyona denir. Kolaylaştırılmış difüzyon. İyonların içinden geçtiği taşıma proteinlerine iyon kanalları denir. Tipik olarak iyon kanalları açılıp kapanabilecekleri anlamına gelen “kapılar” ile donatılmıştır. Açılıp kapanabilen iyon kanalları sinir uyarılarının iletilmesinde önemli rol oynar.

Kanal proteinlerindeşekil sabittir. Kistik fibroz olarak bilinen hastalığın, klorür iyonları için kanal görevi gören bir proteindeki kusurdan kaynaklandığı gösterilmiştir. Taşıyıcı proteinlerde ise şekil, saniyede 100 devire varan hızlı değişimlere uğrar. İki durumda bulunurlar ve etki mekanizmaları pinpon oyununa benzer.

Şekil bu mekanizmanın nasıl çalıştığını göstermektedir. bağlayıcı taşıyıcı protein bölgeleri bir durumda ("ping") dışarıya doğru bakarlar, diğerinde ("pong") içe doğru bakarlar. Çözünmüş moleküllerin veya iyonların konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa, bağlanma şansları da o kadar artar. Şekildeki glikoz örneğinde olduğu gibi, dışarıdaki çözünen maddenin konsantrasyonu hücrenin içindekinden daha yüksekse, o zaman bu maddenin gerçek akışı içeriye doğru yönlendirilecek ve hücrenin içine akacaktır.

Glikoz kırmızı kan hücrelerine bu şekilde girer. Bu tür bir hareket her şeye sahiptir karakteristik difüzyon belirtileri Her ne kadar proteinin katılımıyla kolaylaştırılsa da. Kolaylaştırılmış difüzyonun bir başka örneği, klorür kayması adı verilen sırasında, kırmızı kan hücreleri ve kan plazması arasındaki klorür ve bikarbonat iyonlarının hareketidir. Bu, membranların kısmi ve seçici geçirgenliğini sağlayan mekanizmalardan biridir.

Bu mesajı neden görüyorsunuz? Sahibiyseniz talimatları kullanın.Sitenin ön ödemeli barındırma süresi sona erdi. Eğer sahibiyseniz, bakiyenizi doldurmanız gerekiyor. Web sitesinin sahibi, siteyi devre dışı bırakmaya karar verdi. Web sitesi, barındırma sözleşmesinin şartlarını ihlal etti.

NetAngels :: Profesyonel barındırma

Tel.: 8-800-2000-699 (Rusya Federasyonu içi arama ücretsizdir)

Barındırma, bir web sitesini sağlayıcının sunucusuna veya sağlayıcının sitesine (veri merkezinde) bir sunucu yerleştirmeye yönelik bir hizmettir; 24 saat İnternet bağlantısı, kesintisiz güç kaynağı ve soğutma sağlar. Temel olarak, web sitelerini barındırmaya yönelik talep, barındırma sunucularına göre çok daha fazladır, çünkü genellikle kendi sunucularınızı barındırmak yalnızca oldukça büyük web siteleri veya portallar için gereklidir. Ayrıca barındırma sitelerinin kendilerine de bu hizmeti sağlayan siteler veya sunucular denir.

Okul fiziği dersinde (yaklaşık yedinci sınıfta), okul çocukları difüzyonun, bir maddenin parçacıklarının başka bir maddenin parçacıkları arasında karşılıklı nüfuzunu temsil eden ve işgal edilen hacim boyunca konsantrasyonların eşitlenmesiyle sonuçlanan bir süreç olduğunu öğrenirler. Bu anlaşılması oldukça zor bir tanımdır. Basit difüzyonun ne olduğunu, difüzyon yasasını, denklemini anlamak için bu konulardaki materyalleri detaylı olarak incelemek gerekir. Ancak genel bir fikir bir kişi için yeterliyse o zaman aşağıdaki veriler temel bilgilerin kazanılmasına yardımcı olacaktır.

Fiziksel fenomen - nedir bu

Pek çok insanın kafasının karışmış olması veya fiziksel bir olgunun ne olduğunu, kimyasal bir olaydan nasıl farklı olduğunu ve ayrıca difüzyonun ne tür bir olguyu ifade ettiğini hiç bilmemesi nedeniyle, fiziksel bir olgunun ne olduğunu anlamak gerekir. . Yani herkesin bildiği gibi fizik, maddenin yapısı ve hareketiyle ilgili genel doğa yasalarını ve aynı zamanda maddenin kendisini inceleyen, doğa bilimleri alanına ait bağımsız bir bilimdir. Buna göre fiziksel bir olay, yeni maddelerin oluşmadığı, sadece maddenin yapısında bir değişikliğin meydana geldiği bir olgudur. Fiziksel bir olayla kimyasal bir olay arasındaki fark tam olarak bunun sonucunda yeni maddelerin üretilmemesidir. Dolayısıyla difüzyon fiziksel bir olaydır.

Difüzyon teriminin tanımı

Bildiğiniz gibi belirli bir kavramın birçok formülasyonu olabilir ancak genel anlamı değişmemelidir. Ve yayılma olgusu bir istisna değildir. Genelleştirilmiş tanım şu şekildedir: difüzyon, iki veya daha fazla maddenin parçacıklarının (moleküller, atomlar), bu maddelerin kapladığı tüm hacim boyunca eşit bir dağılıma kadar karşılıklı nüfuzunu temsil eden fiziksel bir olgudur. Difüzyonun bir sonucu olarak yeni maddeler oluşmaz, bu nedenle bu tam olarak fiziksel bir olaydır. Basit difüzyon, parçacıkların termal (kaotik, Brownian) hareketinden kaynaklanan parçacıkların en yüksek konsantrasyonlu bir alandan daha düşük konsantrasyonlu bir alana hareket etmesi sonucu difüzyon olarak adlandırılır. Başka bir deyişle difüzyon, farklı maddelerin parçacıklarının karıştırılması işlemidir ve parçacıklar tüm hacim boyunca eşit olarak dağıtılır. Bu çok basitleştirilmiş bir tanımdır, ancak en anlaşılır olanıdır.

Difüzyon türleri

Difüzyon hem gaz hem de sıvı maddelerin yanı sıra katı maddeleri gözlemlerken kaydedilebilir. Bu nedenle birkaç tür içerir:

• Kuantum difüzyonu, katılarda meydana gelen parçacıkların veya nokta kusurlarının (bir maddenin kristal kafesindeki yerel rahatsızlıklar) difüzyon sürecidir. Yerel rahatsızlıklar, kristal kafesin belirli bir noktasındaki rahatsızlıklardır.

• Kolloidal - kolloidal sistemin tüm hacmi boyunca meydana gelen difüzyon. Kolloidal bir sistem, toplanma durumu ve bileşimi birinciden farklı olan parçacıkların, kabarcıkların, başka bir ortamın damlalarının dağıtıldığı bir ortamdır. Bu tür sistemler ve bunlarda meydana gelen süreçler koloidal kimya dersinde ayrıntılı olarak incelenmektedir.
• Konvektif - bir maddenin mikropartiküllerinin ortamın makropartikülleri tarafından aktarılması. Hidrodinamik adı verilen özel bir fizik dalı, sürekli ortamların hareketinin incelenmesiyle ilgilenir. Buradan akış durumları hakkında bilgi edinebilirsiniz.
• Türbülanslı difüzyon, ikinci maddenin (gazlar ve sıvılar için tipik) türbülanslı hareketinin neden olduğu bir maddenin diğerine aktarma işlemidir.

Açıklama, difüzyonun hem gazlarda, sıvılarda hem de katılarda meydana gelebileceği doğrulandı.

Fick yasası nedir?

Alman bilim adamı fizikçi Fick, birim alan boyunca parçacık akı yoğunluğunun, birim uzunluk başına bir maddenin konsantrasyonundaki değişime bağımlılığını gösteren bir yasa çıkardı. Bu yasa yayılma yasasıdır. Yasa şu şekilde formüle edilebilir: eksen boyunca yönlendirilen parçacık akışı, parçacık akışının yönünün belirlendiği eksen boyunca çizilen değişkene göre parçacık sayısının türeviyle orantılıdır. Başka bir deyişle, eksen yönünde hareket eden parçacıkların akışı, akışla aynı eksen boyunca çizilen değişkene göre parçacık sayısının türeviyle orantılıdır. Fick yasası, maddenin zaman ve uzaydaki aktarım sürecini tanımlamamıza olanak tanır.

Difüzyon denklemi

Bir maddede akışlar olduğunda, maddenin kendisinin uzayda yeniden dağıtımı meydana gelir. Bu bağlamda, bu yeniden dağıtım sürecini makroskobik bir bakış açısıyla tanımlayan çeşitli denklemler vardır. Difüzyon denklemi diferansiyeldir. Süreklilik denklemi olarak da adlandırılan genel madde transfer denkleminden kaynaklanır. Difüzyonun varlığında yukarıda açıklanan Fick yasası kullanılır. Denklem şöyle görünür:

dn/dt=(d/dx)*(D*(dn/dx)+q.

Difüzyon yöntemleri

Difüzyon yöntemi veya daha doğrusu katı malzemelerde uygulanma yöntemi son zamanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunun nedeni, yöntemin avantajlarından biridir; bunlardan biri, kullanılan ekipmanın basitliği ve sürecin kendisidir. Katı kaynaklardan difüzyon yönteminin özü, bir veya daha fazla elementle katkılanmış filmlerin yarı iletkenler üzerine biriktirilmesidir. Katı kaynak yöntemine ek olarak difüzyon gerçekleştirmenin birkaç başka yöntemi de vardır:

• kapalı bir hacimde (ampul yöntemi). Minimal toksisite yöntemin bir avantajıdır, ancak ampulün tek kullanımlık olmasından dolayı yüksek maliyeti önemli bir dezavantajdır;
• açık bir hacimde (termal difüzyon). Yüksek sıcaklıklar nedeniyle birçok elemanın kullanılma olasılığı ortadan kalktığı gibi, yanal difüzyon da bu yöntemin büyük dezavantajlarıdır;
• kısmen kapalı bir hacimde (kutu yöntemi). Bu, yukarıda açıklanan ikisi arasında bir ara yöntemdir.

Difüzyonun yöntemleri ve özellikleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için, özellikle bu konulara ayrılmış ek literatürün incelenmesi gerekmektedir.