ДИФФУЗИЯ
Спасибо нашим инвесторам из казино онлайн
ДИФФУЗИЯ
, постепенное проникновение одного вещества в другое или через другое. Этим названием обозначают целую группу явлений, общим признаком которых служит то, что диффундирующее вещество посредством беспорядочных молекулярных движений распространяется из мест более высокой в места более низкой концентрации, приближаясь к равномерному распределению. Д. особенно быстро совершается в газах. Если два газа соприкасаются друг с другом, то оба они заполняют весь доступный для их распространения объем. Тот же результат получается и в случае Д. газов через пористую перегородку. Последняя затрудняет простое перемешивание обоих газов и благодаря этому позволяет точнее проследить изучаемое явление. Измерения показали, что Д. газов через пористые перегородки (эффузия) совершается со скоростью, пропорциональной давлению газа и обратно пропорциональной квадратному корню из его плотности (или же его молекулярн. веса). Пропуская смесь газов разного молекулярного веса через пористую трубку, можно вызвать их частичное разделение. Сходным образом совершается Д. через различные сплошные твердые тела (напр. каучук) или через жидкие пленки. В последнем случае кроме плотности или молекулярного веса газа на скорость Д. влияет также его растворимость в веществе стенки. Д. в жидкостях. В жидкостях и в частности в растворах явления Д. подвергались особенно многочисленным и детальным исследованиям, заставившим произвести их дальнейшее подразделение. Самое название Д. сохраняется здесь только для свободного распространения растворенных веществ в массе жидкости (нередко также для распространения их через пористые стенки, поры к-рых весьма велики по сравнению с диффундирующими молекулами). Д. жидкости и растворенных в ней веществ через мембраны называют осмосом (в зависимости от направления—эндосмосом или экзосмосом); специально для прохождения растворенных веществ через мембраны применяют название «диализ». При изучении Д. необходимо самым тщательным образом устранять возможность механического перемешивания жидкостей. Для этого Д. ведут против действия силы тяжести: более плотный раствор помещают на дно сосуда, а на него осторожно наслаивают более легкую жидкость (обычно—чистый растворитель). Чтобы избежать конвекционных токов, в диффузионном сосуде поддерживают строго постоянную t°. Все же трудно полностью устранить все побочные влияния, нарушающие правильный ход Д. Значительно лучше это удается при измерении Д. через пористую стенку. Д. различных растворенных веществ была подробно изучена Грэмом (Graham). Однако Фику (Pick) принадлежит заслуга установления математического закона, количественно выражающего ее скорость. Назовем концентрационным градиентом разность концентраций между двумя точками, отстоящими на 1
см
в направлении Д. (или же: отношение разности концентраций в двух точках к расстоянию между ними). Согласно Фику скорость Д., т. е. количество растворенного вещества, проходящего в единицу времени через данный поперечный разрез, пропорциональна произведению его площади на концентрационный градиент раствора. Кое-фициент пропорциональности, называемый коеф. диффузии, представляет для каждого вещества (при данной tc) характерную константу. Она показывает, сколько данного вещества проходит в единицу времени через один квадратный сантиметр при концентрационном градиенте, равном единице. Единицей времени считают при этом обычно сутки, т. к. при расчете на одну секунду получились бы слишком малые величины. В след. таблице приведены коефициенты Д.
(D)
нек-рых растворенных веществ. Вещество
D
(см/день) NaCl. 1,17 0,81 0,31 0,13 0,042 Сахароза. Гуммиарабик. По мере увеличения молекулярного веса коеф. Д. постепенно уменьшается. Поэтому, как установил уже Грэм, коллоиды, имеющие крупные и тяжелые частицы, отличаются от кристаллоидов крайне медленной Д. Между коеф. Д. (D) и молекулярным весом (М) можно установить и количественное соотношение: D = -= . Оно с достаточным приближением соблюдается по крайней мере для веществ, имеющих сходное хим. строение. Приведенной формулой пользуются даже в некоторых случаях для приблизительного определения молекулярного веса исследуемого вещества по его коеф. Dj: B2 = J/M2: J/ltfj. Впрочем в тех случаях, когда (как это имеет место у коллоидов) растворенная частица во много раз крупнее молекул растворителя, для вычисления ее размеров и веса приходится пользоваться другой формулой, предложенной Эйнштейном (Einstein). Почти с такой же скоростью, как в растворах, Д. может и
тти в плотных коллоидальных студнях.—Явления Д. играют первостепенной важности роль в процессах жизнедеятельности организма и клетки. Поступление кислорода через легкие в кровь и отдача его из крови тканям, всасывание продуктов пищеварения из кишечника могут служить примером процессов, обусловленных Д. в широком смысле этого слова, т. е. выравниванием концентраций. Конечно при этом имеют место главным образом не процессы свободной диффузии, а осмоса, проникания диффундирующих веществ через те или иные перепонки и оболочки.
Лит.:
Хвольеон О., Курс физики, т. I, Берлин, 1923; Nemst W., Theoretische Chemie, Stuttgart, 1923; Northrop J. and A n s о n M., A method for the determination of diffusion constants and the calculation of radius and weight of the hemoglobin molecule, Journ. of general physiol., v. XII, 1929; 0 h о 1 m W., Die freie Diffusion der Nicht-elektrolvte, Zeitschrift fur physikalische Chemie, Band LXX, 1910. Д.
Рубинштейн.