Diffusion und Osmose

Osmose ist das Ergebnis von Diffusion über eine semipermeable Membran. Wenn zwei Lösungen unterschiedlicher Konzentration durch eine semipermeable Membran getrennt werden, neigt das Lösungsmittel dazu, über die Membran von der weniger konzentrierten zur stärker konzentrierten Lösung zu diffundieren. Dieser Prozess wird aufgerufen Osmose. Auf zellulärer Ebene sind beide Prozesse Arten des passiven Transports.

Semipermeable Membranen sind sehr dünne Materialschichten, die kleine Moleküle wie Sauerstoff, Wasser, Kohlendioxid, Ammoniak, Glucose, Aminosäuren usw. passieren lassen. Sie erlauben jedoch nicht, dass größere Moleküle wie Saccharose, Protein usw. passieren.

Vergleichstabelle

Vergleichstabelle Diffusion versus Osmose

	Diffusion	Osmose
Was ist es?	Diffusion ist eine spontane Bewegung von Partikeln von einem Bereich hoher Konzentration zu einem Bereich niedriger Konzentration. (z. B. Teegeschmack, der sich von einem Bereich hoher bis niedriger Konzentration in heißem Wasser bewegt.)	Osmose ist die spontane Nettobewegung von Wasser durch eine semipermeable Membran von einem Bereich niedriger Konzentration des gelösten Stoffes zu einer stärker konzentrierten Lösung, bis zu einem Konzentrationsgradienten. Dies gleicht Konzentrationen auf beiden Seiten der Membran aus.
Verarbeiten	Die Diffusion tritt hauptsächlich im gasförmigen Zustand oder innerhalb von Gasmolekülen und flüssigen Molekülen auf (z. B. sind die Moleküle von 2 Gasen in ständiger Bewegung, und wenn die Membran, die sie trennt, entfernt wird, vermischen sich die Gase aufgrund zufälliger Geschwindigkeiten).	Sie tritt auf, wenn das die Zelle umgebende Medium eine höhere Wasserkonzentration als die Zelle hat. Die Zelle gewinnt Wasser zusammen mit wichtigen Molekülen und Partikeln für das Wachstum. Es tritt auch auf, wenn sich Wasser und Partikel von einer Zelle zur anderen bewegen.
Bedeutung	Energie schaffen; Hilft beim Gasaustausch während der Atmung, Photosynthese und Transpiration.	Bei Tieren beeinflusst die Osmose die Verteilung von Nährstoffen und die Freisetzung von Stoffwechselprodukten. In Pflanzen ist die Osmose teilweise für die Absorption von Bodenwasser und für die Erhöhung der Flüssigkeit zu den Blättern der Pflanze verantwortlich.
Konzentrationsgradient	Geht von einem hohen Konzentrationsgradienten zu einem niedrigen Konzentrationsgradienten über	Bewegt den Konzentrationsgradienten nach unten
Wasser	Benötigt kein Wasser zur Bewegung	Benötigt Wasser für die Bewegung
Beispiele	Parfüm oder Lufterfrischer, wo die Gasmoleküle in die Luft diffundieren und das Aroma verbreiten.	Bewegung von Wasser in Wurzelhaarzellen.

Inhalt: Diffusion und Osmose

• 1 Prozess der Osmose vs. Diffusion
• 2 Funktionsunterschiede
• 3 Verschiedene Arten von Osmose und Diffusion
• 4 Referenzen

Prozess der Osmose vs. Diffusion

Der Prozess der Diffusion. Einige Partikel (rot) werden in einem Glas Wasser gelöst. Anfangs befinden sich die Partikel alle in der Nähe einer Ecke des Glases. Wenn sich alle Partikel im Wasser zufällig bewegen ("diffus"), werden sie schließlich zufällig und gleichmäßig verteilt.

Diffusion tritt auf, wenn die spontane Nettobewegung von Partikeln oder Molekülen sie von einem Bereich hoher Konzentration auf einen Bereich niedriger Konzentration durch eine semipermeable Membran ausbreitet. Es ist einfach das statistische Ergebnis einer zufälligen Bewegung. Mit fortschreitender Zeit wird der Differenzgradient der Konzentrationen zwischen hoch und niedrig abnehmen (wird zunehmend flacher), bis die Konzentrationen ausgeglichen sind.

Diffusion erhöht die Entropie (Zufälligkeit), verringert die freie Energie von Gibbs und ist daher ein klares Beispiel für die Thermodynamik. Die Diffusion wirkt innerhalb der Grenzen des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik, weil sie die Tendenz der Natur zeigt, sich zu "entspannen", einen Zustand weniger konzentrierter Energie zu suchen, was durch zunehmende Entropie belegt wird.

Osmose ist der Prozess der Diffusion von Wasser durch eine semipermeable Membran. Wassermoleküle können ungehindert in beide Richtungen durch die Zellmembran strömen, und so reguliert die Osmose die Hydratation, den Zufluss von Nährstoffen und den Abfluss von Abfällen.

Osmose in einer Pflanzenzelle

Wenn zum Beispiel das Medium, das die Pflanze oder Tierzelle umgibt, eine höhere Wasserkonzentration als die Zelle hat, dann gewinnt die Zelle durch Osmose Wasser. Das Gesamtergebnis ist, dass Wasser in die Zelle eindringt und die Zelle wahrscheinlich hydratisiert und anschwillt. Wenn das Medium eine niedrigere Wasserkonzentration als die Zelle hat, verliert es durch Osmose Wasser, da diesmal mehr Wasser die Zelle verlässt, als in es eindringt. Daher schrumpft die Zelle. Wenn die Wasserkonzentration im Medium genau gleich ist, bleibt die Zelle gleich groß, während das Konzentrationsgleichgewicht erhalten bleibt. In jeder Situation ist die Bewegung des Lösungsmittels von der weniger konzentrierten (hypotonischen) zu der stärker konzentrierten (hypertonischen) Lösung, wodurch der Konzentrationsunterschied verringert wird (Ausgleich)..

Unterschiede in der Funktion

Während Osmose beeinflusst die Verteilung von Nährstoffen und die Freisetzung von Stoffwechselprodukten bei Tieren; In Pflanzen ist die Osmose zum Teil für die Aufnahme von Bodenwasser und für die Erhebung der Flüssigkeit zu den Blättern der Pflanze verantwortlich.

Die Diffusion kann durch eine Zellmembran erfolgen, und die Membran ermöglicht kleine Moleküle wie Wasser (H₂O), Sauerstoff (O₂), Kohlendioxid (CO₂) und andere, die leicht passieren können. Während die Osmose den Pflanzen dabei hilft, Wasser und andere Flüssigkeiten zu absorbieren, trägt die Diffusion dazu bei, dass andere Moleküle durchdringen, und erleichtert somit den Photosyntheseprozess. Beide Prozesse helfen Pflanzen, Energie und andere wichtige Nährstoffe zu bilden.

Verschiedene Arten von Osmose und Diffusion

Osmotische Wirkung von verschiedenen Lösungen auf Blutzellen

Die Zwei Arten von Osmose sind:

• Umkehrosmose: Der osmotische Druck definiert, an welchem ​​Punkt ein Differenzgradient zwischen hoch und niedrig gelöster Substanz die Osmose auslöst. Bei der Umkehrosmose "drückt" ein erhöhter volumetrischer oder atmosphärischer Druck die höher gelösten Partikel an der Membran vorbei und überwindet den Spalt, der möglicherweise vorhanden ist, wenn der osmotische Druck keine Diffusion durch die Membran zulässt. Dieses Verfahren wird häufig verwendet, um Wasser von Verunreinigungen zu filtern, wenn deren Konzentrationen für eine regelmäßige Osmose zu niedrig sind. Sauberes Wasser ist jedoch immer noch erforderlich, beispielsweise bei der Entsalzung und bei pharmazeutischen Verfahren.

• Vorwärtsosmose: Im Gegensatz zur Umkehrosmose, die von hohen zu niedrigen Konzentrationen reicht, zwingt die Vorwärtsosmose niedrig gelöste Partikel zu einem höheren gelösten Stoff - im Wesentlichen das Gegenteil des normalen osmotischen Prozesses. Während die Umkehrosmose die Partikel "drückt", zieht die Vorwärtsosmose sie ein und führt zu sauberem Wasser.

Das Arten der Diffusion sind:

• Oberflächendiffusion: Nach dem Ablegen von pulverförmigen Substanzen auf eine Flüssigkeitsoberfläche.

• Brownsche Bewegung: Die zufällige Bewegung, die unter einem Mikroskop beobachtet wird, wenn Partikel in einer Flüssigkeit springen, abrutschen und abschießen.

• Kollektive Verbreitung: Die Diffusion einer großen Anzahl von Partikeln innerhalb einer Flüssigkeit, die intakt bleiben oder mit anderen Partikeln interagieren.

• Osmose: Die Diffusion von Wasser durch eine Zellmembran.

• Erguss: Geschieht, wenn sich ein Gas durch kleine Löcher verteilt.

• Elektronendiffusion: Die Bewegung von Elektronen führt zu elektrischem Strom.

• Erleichterte Diffusion: Spontaner passiver Transport von Ionen oder Molekülen durch eine Zellmembran (unterschiedlich, da dies außerhalb der aktiven Phase der Osmose oder der intrazellulären Diffusion erfolgt).

• Gasdiffusion: Wird hauptsächlich mit Uranhexafluorid zur Herstellung von angereichertem Uran für Kernreaktoren und Waffen verwendet.

• Knudsen-Diffusion: Ein variables Maß für die Teilcheninteraktivität innerhalb einer Membranpore, bezogen auf die Teilchengröße und die Länge und den Durchmesser der Pore.

• Impulsdiffusion: Die Impulsverteilung zwischen den Teilchen, hauptsächlich in Flüssigkeiten, beeinflusst durch die Viskosität der Flüssigkeit (höhere Viskosität = höhere Impulsdiffusion).

• Photonendiffusion: Bewegung von Photonen innerhalb eines Materials, dann Streuung, wenn sie mit unterschiedlicher Dichte innerhalb des Materials abprallen. Wird in medizinischen Tests als diffuse optische Abbildung verwendet.

• Umgekehrte Diffusion: Ähnlich wie die Vorwärtsosmose mit niedriger Konzentration, die sich zu hoch bewegt, bezieht sich jedoch auf eine Trennung von Partikeln, nicht nur von Wasser.

• Selbstverbreitung: Ein Koeffizient, der die Diffusion einer Partikelart misst, wenn der chemische Gradient Null ist (neutral oder ausgeglichen)..

Verweise

• Wikipedia: Verbreitung
• Wikipedia: Osmose
• Diffusion - HyperPhysics