Diffusion och osmos

Osmos är resultatet av diffusion över ett semipermeabelt membran. Om två lösningar med olika koncentrationer separeras av ett semipermeabelt membran, tenderar lösningsmedlet att diffundera över membranet från den mindre koncentrerade till den mer koncentrerade lösningen. Denna process kallas osmos. På cellulär nivå är båda processerna typer av passiv transport.

Semipermeabla membran är mycket tunna lager av material som tillåter små molekyler, som syre, vatten, koldioxid, ammoniak, glukos, aminosyror, etc. att passera genom. De tillåter emellertid inte att större molekyler, såsom sackaros, protein etc., passerar genom.

Jämförelsediagram

Diffusion kontra Osmos jämförelse diagram

	Diffusion	Osmos
Vad är det?	Diffusion är en spontan rörelse av partiklar från ett område med hög koncentration till ett område med låg koncentration. (t ex smaksättning från te från ett område med hög till låg koncentration i varmt vatten.)	Osmos är den spontana nettoförflyttningen av vatten över ett semipermeabelt membran från en region med låg koncentration av lös substans till en mer koncentrerad lösning upp en koncentrationsgradient. Detta utjämnar koncentrationer på båda sidor av membranet.
Bearbeta	Diffusion uppträder huvudsakligen i gasformigt tillstånd eller inom gasmolekyler och vätskemolekyler. (T ex Molekylerna med 2 gaser är i konstant rörelse och om membranet separerar dem avlägsnas kommer gaserna att blandas på grund av slumpmässiga hastigheter.)	Det uppstår när mediet som omger cellen har en högre vattenkoncentration än cellen. Cellen får vatten tillsammans med viktiga molekyler och partiklar för tillväxt. Det uppstår också när vatten och partiklar rör sig från en cell till en annan.
Betydelse	Att skapa energi; Hjälper i utbyte av gaser under andning, fotosyntes och transpiration.	Osmos påverkar fördelningen av näringsämnen och frisättningen av metaboliska avfallsprodukter hos djur. I växter är osmos delvis ansvarig för absorptionen av markvatten och för höjning av vätskan till plantens löv.
Koncentrationsgrad	Går från en hög koncentrationsgradient till en låg koncentrationsgradient	Flyttar ner koncentrationsgradienten
Vatten	Behöver inte vatten för rörelse	Behöver vatten för rörelse
exempel	Parfym eller luftfräschare där gasmolekylerna diffunderar i luften som sprider aromen.	Rörelse av vatten i rot hårceller.

Innehåll: Diffusion och osmos

• 1 Process av osmos mot diffusion
• 2 Skillnader i funktion
• 3 Olika typer av osmos och diffusion
• 4 referenser

Process av osmos vs diffusion

Processen för diffusion. Vissa partiklar (röda) löses upp i ett glas vatten. Initialt är partiklarna alla nära ett hörn av glaset. När partiklarna slumpmässigt rör sig ("diffus") i vattnet blir de så småningom slumpmässigt och enhetligt fördelade.

Diffusion uppträder när den spontana nettoförflyttningen av partiklar eller molekyler sprider dem från ett område med hög koncentration till ett område med låg koncentration genom ett semipermeabelt membran. Det är helt enkelt det statistiska resultatet av slumpmässig rörelse. När tiden går, kommer skillnadsgraden av koncentrationer mellan hög och låg att falla (bli alltmer grund) tills koncentrationerna utjämnas.

Diffusion ökar entropi (slumpmässighet), minskar Gibbs fri energi, och är därför ett tydligt exempel på termodynamik. Diffusion verkar inom gränserna för Thermodynamikens andra lag, eftersom det visar naturens tendens att "vinda ner" för att söka ett tillstånd av mindre koncentrerad energi, vilket framgår av ökande entropi.

Osmos är processen för diffusion av vatten över ett semipermeabelt membran. Vattenmolekyler är fria att passera över cellmembranet i båda riktningarna, antingen in eller ut, och sålunda reglerar osmos hydration, tillströmningen av näringsämnen och utflödet av avfall, bland andra processer.

Osmos i en växtcell

Om exempelvis medlet som omger växten eller djurcellen har en högre vattenkoncentration än cellen, kommer cellen att få vatten genom osmos. Det övergripande resultatet är att vatten tränger in i cellen och cellen kommer sannolikt att hydrera och svälla. Om mediet har lägre vattenkoncentration än cellen, kommer det att förlora vatten genom osmos då den här gången lämnar mer vatten cellen än kommer in i den. Därför kommer cellen att krympa. Om vattenkoncentrationen i mediet är exakt densamma kommer cellen att hålla samma storlek medan den koncentrationsbalans kvarstår. I alla situationer är lösningen av lösningsmedel från den mindre koncentrerade (hypotoniska) till den mer koncentrerade (hypertoniska) lösningen, som tenderar att minska skillnaden i koncentration (utjämning).

Skillnader i funktion

Medan osmos påverkar fördelningen av näringsämnen och frisättningen av metaboliska avfallsprodukter i djur; i växter är osmos delvis ansvarig för absorptionen av markvatten och för höjning av vätskan till plantens löv.

Diffusion kan ske genom ett cellmembran, och membranet tillåter små molekyler som vatten (H₂O), syre (O₂), koldioxid (CO₂), och andra att passera lätt. Därmed hjälper osmoserna till att absorbera vatten och andra vätskor, och diffusion hjälper andra molekyler att passera och därmed både underlätta fotosyntesprocessen. Båda processerna hjälper växter att skapa energi och andra viktiga näringsämnen.

Olika typer av osmos och diffusion

Osmotisk effekt av olika lösningar på blodceller

De två typer av osmos är:

• Omvänd osmos: Det osmotiska trycket definierar vid vilken tidpunkt en differentiell gradient mellan hög och låg lösta utlöser osmos. I omvänd osmos kommer det ökade volymetriska eller atmosfäriska trycket att "trycka" de högre lösta partiklarna över membranet, övervinna gapet som kan existera när det osmotiska trycket inte tillåter diffusion genom membranet. Denna process används ofta för att filtrera vatten av föroreningar när deras koncentrationer är för låga för regelbunden osmos, men renare vatten behövs fortfarande, som vid avsaltning och farmaceutiska operationer.

• Framåt Osmos: Till skillnad från omvänd osmos, som går från höga till låga koncentrationer, tvingar framåtmosminsen låga lösta partiklar att flytta till en högre lösning - i motsats till den normala osmotiska processen. Medan omvänd osmos "pressar" partiklar, framåt osmos "drar" dem in, vilket resulterar i renare vatten.

De typer av diffusion är:

• Ytdiffusion: Efteråt släpps pulverformiga ämnen på vätskans yta.

• Brunisk rörelse: Den slumpmässiga rörelsen observerad under ett mikroskop som partiklar hoppa, glida och dart i en vätska.

• Kollektiv diffusion: Spridningen av ett stort antal partiklar i en vätska som förblir intakt eller interagerar med andra partiklar.

• Osmos: Spridning av vatten genom ett cellmembran.

• Utgjutning: Händer som en gasdispersion genom små hål.

• Elektrondiffusion: Förflyttningen av elektroner resulterar i elektrisk ström.

• Underlättad diffusion: Spontan passiv transport av joner eller molekyler över ett cellemembran (annorlunda eftersom det händer utanför den aktiva fasen av osmos eller intracellulär diffusion).

• Gasdiffusion: Används huvudsakligen med uranhexafluorid för att producera berikat uran för kärnreaktorer och vapen.

• Knudsen diffusion: En variabel mätning av partikelinteraktivitet i en membranpor, relaterad till partikelns storlek och porens längd och diameter.

• Momentum diffusion: Spridningen av momentum mellan partiklar huvudsakligen i vätskor, påverkad av vätskans viskositet (högre viskositet = högre momentumdiffusion).

• Photon diffusion: Förflyttning av fotoner i ett material, sedan spridning som de studsar av olika densiteter inom. Används i medicinska tester som diffus optisk bildbehandling.

• Omvänd diffusion: Liknande framåtmosfos, med låg koncentration flyttande till hög, men hänvisar till en separation av partiklar, inte bara vatten.

• Självdiffusion: En koefficient som mäter hur mycket diffusion en typ av partikel kommer att ha när den kemiska gradienten är noll (neutral eller balanserad).

referenser

• Wikipedia: Diffusion
• Wikipedia: Osmos
• Diffusion - Hyperphysics