Diffusion

Diffusion is a physical process that refers to the net movement of molecules from a region of high concentration to one of lower concentration. O material que difunde pode ser sólido, líquido ou gás. Da mesma forma, o meio em que a difusão ocorre também pode estar em um dos três estados físicos.uma das principais características da difusão é o movimento das moléculas ao longo do gradiente de concentração. Embora isso possa ser facilitado por outras moléculas, não envolve diretamente moléculas de alta energia, como trifosfato de adenosina (ATP) ou trifosfato de guanosina (GTP).

a taxa de difusão depende da natureza da interacção entre o meio e o material. Por exemplo, um gás difunde-se muito rapidamente em outro gás. Um exemplo disso é a forma como o cheiro nocivo do gás amoníaco se espalha no ar. Similarmente, se um recipiente de nitrogênio líquido vaza um pouco, o gás nitrogênio que escapa rapidamente se difunde na atmosfera. O mesmo gás se difundiria ligeiramente mais lentamente em um líquido como a água e o mais lento em um sólido.da mesma forma, dois líquidos miscíveis também se difundiram entre si para formar uma solução uniforme. Por exemplo, quando a água é misturada com glicerol, ao longo do tempo os dois líquidos se difundiram radialmente um no outro. Isto pode até ser observado visualmente pela adição de diferentes corantes coloridos a cada um dos líquidos. No entanto, o mesmo fenômeno não é visto quando líquidos imiscíveis como gasolina e água são misturados. A difusão acontece lentamente e apenas através da pequena superfície de interação entre os dois fluidos.

Exemplos de Difusão

Difusão é uma parte importante de muitos processos biológicos e químicos. Em sistemas biológicos, a difusão ocorre a cada momento, através de membranas em cada célula, bem como através do corpo.

por exemplo, o oxigénio está numa concentração mais elevada dentro das artérias e artérias, quando comparado com os níveis de oxigénio nas células respirantes activas. No momento em que o sangue flui para capilares no músculo ou fígado, por exemplo, há apenas uma única camada de células separando este oxigênio dos hepatócitos ou fibras musculares esqueléticas. Através de um processo de difusão passiva, sem o envolvimento ativo de qualquer outra molécula de oxigênio passa através da membrana capilar e entra nas células.

As células utilizam oxigénio nas mitocôndrias para respiração aeróbica, que gera gás dióxido de carbono como subproduto. Mais uma vez, à medida que a concentração deste gás aumenta dentro da célula, ele se difunde para fora em direção aos capilares, onde a força do sangue fluindo remove o excesso de gás da região do tecido. Desta forma, os capilares permanecem em uma baixa concentração de dióxido de carbono, permitindo o movimento constante da molécula longe das células.este exemplo também mostra que a difusão de qualquer material é independente da difusão de quaisquer outras substâncias. Quando o oxigénio se move para os tecidos a partir dos capilares, o dióxido de carbono entra na corrente sanguínea.

em processos químicos, a difusão é muitas vezes o princípio central que motiva muitas reações. Como um exemplo simples, alguns cristais de açúcar em um copo de água lentamente se dissolvem ao longo do tempo. Isto ocorre porque há um movimento líquido de moléculas de açúcar no meio da água. Mesmo em grandes reações industriais, quando dois líquidos são misturados, a difusão reúne os reagentes e permite que a reação se processe sem problemas. Por exemplo, uma das maneiras em que o poliéster é sintetizado é misturando o ácido orgânico apropriado e o álcool em sua forma líquida. A reação prossegue à medida que os dois reagentes se difundiram entre si e passam por uma reação química para formar ésteres.

factores que afectam a difusão

difusão são afectados pela temperatura, área de interacção, inclinação do gradiente de concentração e dimensão das partículas. Cada um destes fatores, independente e coletivamente, pode alterar a taxa e extensão da difusão.

temperatura

em qualquer sistema, as moléculas estão se movendo com uma certa quantidade de energia cinética. Isto geralmente não é dirigido de nenhuma maneira particular, e pode parecer aleatório. Quando estas moléculas colidem entre si, há uma mudança na direção do movimento, bem como mudanças no momento e velocidade. Por exemplo, se um bloco de gelo seco (dióxido de carbono em forma sólida) é colocado dentro de uma caixa, as moléculas de dióxido de carbono no centro do bloco colidem principalmente entre si e ficam retidas dentro da massa sólida. No entanto, para as moléculas na periferia, as moléculas em movimento rápido no ar também influenciam o seu movimento, permitindo-lhes difundir-se no ar. Isto cria um gradiente de concentração, com a concentração de dióxido de carbono diminuindo gradualmente com a distância do pedaço de gelo seco.com o aumento da temperatura, a energia cinética de todas as partículas do sistema aumenta. Isto aumenta a taxa a que as moléculas de soluto e solvente se movem, e aumenta as colisões. Isto significa que o gelo seco (ou mesmo gelo regular) irá evaporar mais rapidamente num dia mais quente, simplesmente porque cada molécula está se movendo com maior energia e é mais provável que escape rapidamente dos limites de um estado sólido.

Área de interação

Para estender o exemplo dado acima, se o bloco de gelo seco é quebrado em vários pedaços, a área que interage com a atmosfera imediatamente aumenta. O número de moléculas que só colidem com outras partículas de dióxido de carbono dentro do gelo seco diminui. Portanto, a taxa de difusão do gás no ar também aumenta.

esta propriedade pode ser observada ainda melhor se o gás tem um odor ou cor. Por exemplo, quando o iodo é sublimado sobre um fogão quente, fumos roxos começam a aparecer e se misturar com ar. Se a sublimação for efectuada num cadinho Estreito, os fumos dispersam-se lentamente em direcção à Boca do recipiente e desaparecem rapidamente. Enquanto eles estão confinados à área de superfície menor dentro do cadinho, a taxa de difusão permanece baixa.

isto também é observado quando dois reagentes líquidos são misturados entre si. A agitação aumenta a área de interacção entre as duas substâncias químicas e permite que estas moléculas se difiram mais rapidamente. A reação prossegue para a conclusão a um ritmo mais rápido. Em uma nota semelhante, qualquer soluto que é quebrado em pequenos pedaços e misturado no solvente dissolve – se rapidamente-outro indicador de moléculas que se difunde melhor quando a área de interação aumenta.

Inclinação do Gradiente de Concentração

Desde a difusão é alimentado, principalmente, pela probabilidade de moléculas de afastar-se de uma região de maior saturação, ela segue imediatamente que, quando a média (ou solvente) tem uma concentração muito baixa de soluto, a probabilidade de uma molécula de difusão de distância da área central é maior. Por exemplo, no exemplo sobre a difusão de gás de iodo, se o cadinho for colocado noutro recipiente fechado e os cristais de iodo forem aquecidos por um longo período de tempo, a taxa a que o gás púrpura parece “desaparecer” na boca do cadinho irá reduzir. Esta aparente desaceleração deve-se ao facto de, ao longo do tempo, o recipiente maior começar a ter gás iodo suficiente para que parte dele se mova “para trás” em direcção ao cadinho. Mesmo que este seja um movimento não-dirigido Aleatório, com um grande volume, ele pode criar um cenário onde não há movimento líquido de gás a partir do recipiente.

granulometria

a qualquer temperatura dada, a difusão de uma partícula menor será mais rápida do que a de uma molécula de maior tamanho. Isto está relacionado com a massa da molécula e sua área de superfície. Uma molécula mais pesada com uma área de superfície maior se difunde lentamente, enquanto partículas menores e mais leves se difunde mais rapidamente. Por exemplo, enquanto o gás oxigênio se difunde ligeiramente mais rapidamente do que o dióxido de carbono, ambos se moverão mais rapidamente do que o gás de iodo.as funções de difusão no corpo humano são necessárias para a absorção de nutrientes digeridos, a troca de gases, a propagação de impulsos nervosos, o movimento de hormonas e outros metabolitos para o seu órgão-alvo e para quase todos os eventos no desenvolvimento embrionário.

Tipos de Difusão

a Difusão pode ser simples e difusão facilitada por outra molécula

Difusão Simples

difusão Simples é apenas o movimento de moléculas, ao longo de seu gradiente de concentração, sem o envolvimento directo de quaisquer outras moléculas. Pode envolver a propagação de um material através de um meio ou o transporte de uma partícula através de uma membrana. Todos os exemplos dados acima foram exemplos de difusão simples.

A imagem é uma representação simples da difusão de uma partícula em outra mídia.a difusão simples é relevante em reações químicas, em muitos fenômenos físicos, e pode até influenciar padrões climáticos globais e eventos geológicos. Na maioria dos sistemas biológicos, a difusão ocorre através de uma membrana semi-permeável feita de uma camada lipídica. A membrana tem poros e aberturas para permitir a passagem de moléculas específicas.

Difusão Facilitada

por outro lado, difusão facilitada, como o termo indica, requer a presença de uma outra molécula (o facilitador) para que a difusão ocorra. A difusão facilitada é necessária para o movimento de moléculas grandes ou polares através do bilayer lipídico hidrofóbico. Difusão facilitada é necessária para os processos bioquímicos de cada célula, uma vez que há comunicação entre várias organelas subcelulares. Como exemplo, enquanto gases e pequenas moléculas como o metano ou a água podem se difundirem livremente através de uma membrana plasmática, moléculas maiores carregadas como carboidratos ou ácidos nucleicos precisam da ajuda de proteínas transmembranares formando poros ou canais.

imagem mostra O movimento de uma molécula insolúvel do espaço extracelular para o citoplasma.uma vez que são aberturas relativamente grandes na membrana plasmática, estas proteínas integrais da membrana também têm elevada especificidade. Por exemplo, a proteína do canal que transporta iões de potássio tem uma afinidade muito maior para esse íon do que um íon de sódio muito semelhante, com quase o mesmo tamanho e carga.gradiente de concentração – diminuição Gradual da concentração de uma substância, frequentemente um soluto numa solução. Dentro dos sistemas vivos, este gradiente é geralmente visto em dois lados de uma membrana lipídica semi-permeável.hepatócitos-células na região parenquimática interna do fígado, o que constitui uma grande proporção da massa hepática. Envolvida na digestão e metabolismo de proteínas, lípidos e hidratos de carbono. Eles também desempenham um papel crucial na desintoxicação do corpo.proteínas de membrana Integral que abrangem a largura de uma membrana e são importantes partes estruturais e funcionais das membranas biológicas.sublimação-a conversão de um material em sua fase sólida diretamente no estado gasoso, sem uma transição intermediária para o estado líquido.

Quiz

1. Qual destas afirmações sobre a difusão de moléculas é verdade?
A. Difusão facilitada é impulsionada inteiramente por hidrólise de GTP. B. nunca precisa da presença de qualquer outra molécula. difusão de cada molécula é dependente de seu gradiente de concentração e independente da concentração de outras espécies moleculares no meio. O movimento de uma molécula ao longo do seu gradiente de concentração não é afectado pelos gradientes de concentração de quaisquer outras substâncias no mesmo meio.

2. Se houvesse um refrigerante perto da boca de um crucifixo aquecendo iodo, como isso afetaria sua taxa de difusão?
A. permaneceria inalterado
B. Aumento
C. Diminuição
D. iria depender da natureza e da temperatura do líquido de arrefecimento

3. Qual destas afirmações não é verdade?A. grandes moléculas polares não podem se difamar através de uma membrana biológica. O dióxido de carbono difunde-se mais rápido do que o gás bromo.as proteínas integrais de membrana que facilitam a difusão são altamente específicas sobre a sua carga. As moléculas polares podem difundir-se através das membranas, mas precisam da presença de um canal transmembranar ou proteína. O dióxido de carbono é mais leve do que o bromo, pelo que se difundiria mais rapidamente.

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