In questo video, coprirò diversi argomenti
tutti collegati.
E possono risultare davvero semplici, ma spesso
tendono a confondere la gente.
Quindi speriamo di poter fare qualche progresso.
Iniziamo da qui-- immaginiamo di avere
un contenitore.
Questo è il mio contenitore e all'interno
Ho un mucchio di molecole d'acqua.
C'è solo un mucchio di molecole d'acqua.
Tutte in contatto tra loro.
È nella sua forma liquida, questa è acqua liquida.
e tra le molecole d'acqua, ho
alcune molecole di zucchero.
Disegno lo zucchero rosa
Quindi ho un gruppo di molecole di zucchero.
Ma ho molte, molte più molecole d'acqua.
Voglio che sia chiaro.
In questo contenitore ci sono molte, molte più molecole di acqua.
Ora in questa situazione, si chiama solvente la sostanza presente in
maggiore quantità.
Quindi, in questo caso, ci sono più molecole di acqua e si può
dire che sono quasi la totalità delle molecole.
Non ho intenzione di iniziare a parlare di moli
perché qualcuno potrebbe non conoscere già
l'argomento, basta pensare che, quello che è
in maggior quantità, lo chiameremo solvente.
Quindi, in questo caso, l'acqua è il solvente.
E qualunque cosa ci sia in minor quantità, in questo caso lo zucchero,
è considerato il soluto.
Questo è il soluto, lo zucchero.
E non deve essere zucchero per forza.
Potrebbe essere qualsiasi molecola presente nell'acqua in minor quantità
in questo caso, lo zucchero.
è il soluto
E si dice che lo zucchero è stato disciolto in acqua.
lo zucchero è stato disciolto in in acqua
E tutta questa, la combinazione tra
acqua e le molecole di zucchero, la chiamiamo soluzione.
Tutta questa è chiamata soluzione.
E una soluzione ha un solvente e il soluto.
Il solvente è l'acqua.
Nella quale si discioglie
lo zucchero.
Che è il soluto.
Ora tutto questo può esservi già noto, ma ne parlo
per un motivo..--perché voglio spiegare il concetto di
diffusione.
L'idea è in realtà piuttosto semplice.
Se ho, diciamo, lo stesso contenitore.
Faccio un altro contenitore
per parlare della diffusione.
Torniamo all'acqua e zucchero...
soprattutto all'acqua.
Abbiamo un contenitore e diciamo che
è pieno di..-- ci sono solo alcune particelle di aria in esso.
Potrebbe essere qualsiasi cosa - ossigeno o anidride carbonica.
Disegno solo un paio di molecole d'aria qui.
Diciamo che questo è - solo per essere
precisi - ossigeno gassoso.
Così ognuno di questi è un O2, giusto?
E diciamo che questa è la configurazione attuale, che
tutto questo è spazio vuoto il tutto a una certa
temperatura.
Quindi queste molecole d'acqua, hanno
una certa energia cinetica.
Si stanno muovendo in direzioni casuali.
Quindi la mia domanda è, cosa succede in questo caso
nel contenitore?
Beh, ognuna di queste molecole urta casualmente
con le altre.
E' più facile che gli urti avvengano in basso e a sinistra
che in alto e a destra.
Quindi, se questa va in basso e a sinistra
va a sbattere e
rimbalza in alto e a destra.
Ma in alto e a destra, non c'è
nulla che la faccia rimbalzare.
Così, in generale, tutto si muove in direzioni casuali,
ma è più probabile che sia in grado di muoversi
verso destra.
Quando qualcosa va a sinistra, è facile che rimbalzi
contro qualcosa.
Quindi è intuitivo.
Nel corso del tempo, se questo sistema raggiunge
un equilibrio..--non voglio entrare nei dettagli
su cosa significa.
È possibile guardare i video di termodinamica se volete
approfondire.
Alla fine vedrete che il contenitore sarà
qualcosa di questo tipo.
Non posso garantirlo.
C'è una certa probabilità che in realtà rimanga così,
ma è molto probabile che quelle cinque particelle
si disperdano.
Questa è la diffusione e quindi è solo la diffusione delle
particelle o molecole da zone ad alta concentrazione a zone
a bassa concentrazione, giusto?
In questo caso, le molecole si diffondono
da un'alta concentrazione a una zona
a bassa concentrazione.
Ora direte: Sal, cos'è la concentrazione?
E ci sono molti modi per misurare la concentrazione in base
alla molarità, alla molalità e così via.
Ma è l'idea più semplice è: quante particelle
avete per ogni unità di spazio?
Così qui avete un sacco di quelle particelle per ogni unità di spazio
e qui pochissime
particelle per unità di spazio.
Quindi questa è un'alta concentrazione e questa una bassa
concentrazione.
Si potrebbero immaginare altri esperimenti come questo.
Si potrebbe immaginare una soluzione..-- facciamo
qualcosa di questo tipo.
Facciamo così.
Diciamo che ho due contenitori.
due contenitori.
Torniamo alla soluzione.
Questo era un gas, ho iniziato con quell'esempio quindi
restiamo con quell'esempio.
Quindi diciamo che ho una porta a destra che è più grande
rispetto alle molecole di acqua e di zucchero.
Su entrambi i lati, ho un mucchio di molecole d'acqua.
Ho un mucchio di molecole d'acqua su entrambi i lati
Così ci sono un sacco di molecole d'acqua.
Così, se ho molecole d'acqua qui..--tutte
rimbalzano in direzioni casuali..--e così la probabilità
che una molecola d'acqua vada in questa direzione, equivale a quella
che vada in questa, supponendo che entrambe le parti abbiano
lo stesso livello di molecole di acqua, altrimenti le
pressioni sarebbero diverse.
Ma diciamo che, il livello di questo è lo stesso
di questo.
Quindi non c'è più pressione andando in un
senso o nell'altro.
Così se, per un qualsiasi motivo, un gruppo di più molecole d'acqua
andasse verso destra, all'improvviso
questo si riempirebbe con più acqua e sappiamo che
che ciò non è probabile che avvenga.
Quindi questa è una soluzione, e questi solo due contenitori di acqua.
Ora aggiungiamo un qualche soluto.
Facciamo sciogliere tutto il soluto
nel lato sinistro.
Così abbiamo messo alcune molecole di zucchero sul lato sinistro.
E queste sono abbastanza piccole da passare attraverso questo piccolo tubo.
bene, questa è solo un ipotesi che sto facendo.
Quindi che cosa succederà?
Tutte queste cose hanno una certa energia cinetica.
Stanno rimbalzando tutto intorno.
Beh, col tempo, l'acqua va avanti e indietro.
Questa molecola d'acqua potrebbe andare così.
Qusta molecola potrebbe andare in questo modo, ma
col tempo una di queste grosse molecole di zucchero
andrà esattamente nella direzione per
passare..--forse questo invece di andare in questa
direzione, inizia andando in quella direzione.
Va attraverso questo tunnel che collega i due
contenitori e finirà lì, giusto?
E questa molecola continuerà a rimbalzare.
C'è una qualche probabilità che torni indietro, ma ci sono
più particelle di zucchero qui che lì.
Quindi c'è una maggior probabilità che
andrà verso quel lato che
l'altro lato.
Immaginate di fare questo con una miriade di
particelle..--lo lo sto facendo solo con quattro..--nel corso del tempo, le
particelle si sono sparse così che loro concentrazioni
sono all'incirca uguali.
Col tempo forse ce ne sono due qui.
Quando si utilizzano solo tre o quattro o cinque
particelle, c'è una qualche probabilità che non accada,
ma quando ce ne sono un miliardo, e sono super
piccole, c'è una probabilità molto, molto, molto alta.
Ma in ogni caso, questo processo - siamo andati da un
contenitore ad alta concentrazione ad un contenitore
a bassa concentrazione e le particelle si sarebbero diffuse
dal contenitore ad alta concentrazione a
quello a bassa concentrazione.
Così si sono diffuse.
Questa è la diffusione.
Questa è la diffusione
E così abbimo imparato alcune parole in relazione con
il concetto di diffusione..--quando abbiamo iniziato
questo aveva una concentrazione più elevata.
Il contenitore sul lato sinistro aveva una maggiore concentrazione.
Maggiore concentrazione, maggiore concentrazione
È tutto relativo, giusto?
È maggiore di quest'altro, maggiore concentrazione
E questo qui aveva una concentrazione più bassa.
concentrazione inferiore
E queste hanno dei nomi.
Questa soluzione ad alta concentrazione viene chiamata
soluzione ipertonica.
Lo scrivo in giallo.
Soluzione ipertonica
Iper, in generale, significa molto
molto di qualcosa.
E questa concentrazione inferiore è ipo, ipotonica
Soluzione ipotonica, bassa concentrazione
Potreste aver sentito uno dei vostri parenti, che
non mangia da un po', dire di essere ipoglicemico.
Significa che non...-- che si sente
stordito.
Non c'è abbastanza zucchero nel suo sangue e
ha bisogno di un pasto.
Se hai mangiato solo una merendina, forse sei Iperglicemico...
o forse sei solo iper in generale.
Quindi questi sono prefissi da ricordare,
ipertonica - hai un sacco di soluto.
Hai un'alta concentrazione.
E poi ipotonico, non tanto soluto
una bassa concentrazione.
Queste sono parole da conoscere.
Così in generale, la diffusione..--se non ci sono barriere per la
diffusione come qui, il soluto può andare
da un'elevata concentrazione o soluzione ipertonica a
una soluzione ipotonica, a una crisi ipoglicemica, dove la
concentrazione è inferiore.
Ora facciamo un esperimento interessante.
Abbiamo parlato di diffusione e finora abbiamo visto
la diffusione del soluto, giusto?
E in generale - e non è sempre così - se si
vuole essere più generici possibile, il soluto è
qualunque cosa in minor quantità, il solvente è qualunque cosa
in maggior quantità.
E il solvente più comune tende ad essere acqua, ma
non deve per forza essere acqua.
Potrebbe essere un qualche tipo di alcol.
Potrebbe essere... potrebbe essere mercurio.
Potrebbe essere molti tipi di molecole, ma spesso è l'acqua nei
sistemi biologici o chimici tende ad essere il
solvente più tipico.
È quello nel quale le altre cose sono disciolte.
Ma cosa succede se abbiamo un tunnel dove il soluto è troppo
grande per passare, e l'acqua è abbastanza piccola per passare?
Vediamo questa situazione
Ora farò qualcosa di
interessante.
Diciamo che abbiamo un contenitore qui,
In realtà, non disegno un contenitore.
Diciamo che abbiamo un ambiente esterno con un
mucchio di acqua.
Questo è l'ambiente esterno e qui c'è
un certo tipo di membrana.
Un tipo di membrana, che è una membrana
Attraverso la quale l'acqua può passare.
Quindi è semi-permeabile.
Beh, è permeabile all'acqua, ma il soluto non può passare
attraverso la membrana.
Quindi diciamo che il soluto è lo zucchero.
Così abbiamo acqua all'esterno e
anche all'interno della membrana.
Queste sono piccole molecole di acqua.
Questa è una membrana.
E diciamo che, ancora una volta, ci sono alcune molecole di zucchero
Questo è lo zucchero.
Avrebbe potuto essere qualsiasi cosa.
Così abbiamo le molecole di zucchero che sono solo
un po' più grandi..--o potrebbero essere molto più grandi.
In realtà, sono molto più grandi delle molecole d'acqua.
C'è un mucchio di..--e ne faccio solo quattro, ma ce n'è
una miriade, ok?
Ci sono molte più molecole di acqua.
Sto cercando di mostrare che ci sono più molecole d'acqua rispetto alle
molecole di zucchero.
E questa membrana è semipermeabile.
Permeabile significa che permette alle cose di passare.
Semi-permeables significa che non è completamente permeabile.
Così semipermeabile..--in questo contesto, significa che permette
all'acqua di passare attraverso la membrana.
Così l'acqua può passare, ma non lo zucchero.
Lo zucchero è troppo grande.
Quindi, se dovessimo ingrandire la membrana -
si vedrebbe qualcosa del genere.
Ora ingrandisco questa membrana.
Ha piccoli fori, proprio come questo
E le molecole di acqua sono circa della stessa dimensione.
Così possono passare attraverso quei fori.
Così le molecole di acqua possono andare avanti e indietro attraverso i
fori, ma le molecole di zucchero sono grandi così.
E non possono passare attraverso quel foro.
Sono troppo grandi per passare per
questa apertura.
Ora che cosa potrebbe succedere in questa situazione?
Prima di tutto, usiamo la nostra terminologia.
Ricordate, lo zucchero è li nostro soluto.
L'acqua è il nostro solvente.
Membrana semipermeabile.
Quale lato della membrana ha una più alta o più bassa
concentrazione di soluto?
Beh, l'interno.
L'interno è ipertonico.
L'esterno ha un valore inferiore di
concentrazione, quindi è ipotonico.
Ora, se queste aperture sono abbastanza grandi, come abbiamo
detto prima..--queste molecole rimbalzano, l'acqua
viaggia in entrambe le direzioni con uguale
probabilità o..-- lo spiegherò
tra un secondo.
Se fosse tutto aperto, ci sarebbe uguale probabilità,
ma se fosse aperto, queste molecole avrebbero rimbalzato
verso questo lato e probabilmente si finirebbe con
l'avere concentrazioni uguali.
E così si avrebbe la diffusione tradizionale, tra
alta concentrazione di soluto e bassa
concentrazioni di soluto.
Ma in questo caso, queste particelle..--non possono
passare nel foro.
Solo l'acqua può andare avanti e indietro.
Se queste particelle non fossero qui, l'acqua avrebbe una pari
probabilità di andare in questa direzione, o
in quella direzione, probabilità uguali.
Ma dato che queste particelle sono sul lato destro..--o in
questo caso, all'interno della nostra membrana.
Questo è l'interno della nostra membrana ingrandita -è meno
probabile, perché queste particelle potrebbero avvicinarsi
ai fori..--così che è leggermente meno probabile per l'acqua
vicino ai fori
entrare piuttosto di uscire.
Voglio che sia chiaro.
Se queste molecole di zucchero non erano qui, ovviamente è
altrettanto probabile per acqua andare in entrambe le direzioni.
Ora che ci sono queste molecole dello zucchero, queste
molecole potrebbero essere sul lato destro.
Potrebbero bloccare..--penso che sia il modo migliore di vederlo--
stanno bloccando l'avvicinamento al foro.
Non saranno mai in grado di passare attraverso il foro
e potrebbero non bloccare il foro, ma stanno andando in
una qualche direzione casuale.
Quindi, se una molecola d'acqua si stava avvicinando..--è tutto
probabilistico e abbiamo a che fare con miliardi di
molecole - è molto più probabile che sia bloccata in
uscita.
Ma le molecole di acqua dall'esterno, non hanno nulla
che le blocchi mentre entrano, così si ha un flusso di
acqua all'interno.
Quindi, in questa situazione, con una membrana semipermeabile,
si ha acqua,
si ha un flusso netto verso l'interno di acqua.
E questo è interessante.
Abbiamo il solvente che scorre da una situazione ipotonica a
una soluzione ipertonica, ma è solo
ipotonica nel soluto.
Ma l'acqua..--d'altro canto..--se si è utilizzato
zucchero come il solvente, allora si potrebbe dire che stiamo andando da una
alta concentrazione di acqua ad una concentrazione bassa di acqua.
Non voglio confondervi troppo.
Questo è ciò che tende a confondere la gente, ma basta pensare a
ciò che accade.
Non importa in quale situazione, la soluzione si comporterà in modo da
cercare di equilibrare
la concentrazione.
Per rendere le concentrazioni su entrambi
i lati più vicine possibili.
E non è una qualche magia.
Non è che conosce la soluzione.
Tutto è basato sulla probabilità e queste cose che
urtano tra loro, ma in questa situazione, l'acqua è più
probabile che fluisca nel contenitore.
Così va dal lato ipotonico, quando
parliamo di bassa concentrazione di soluto, verso il
lato che ha un'alta concentrazione di soluto, di
zucchero - e in realtà, se questa è elastica, scorrerà
più acqua e questa membrana si
allungherà.
Non mi addentrerò a dettagli, ma questa idea dell'acqua...
del solvente - in questo caso l'acqua è il solvente...
dell'acqua come solvente che diffonde attraverso una
membrana semipermeabile, questo è chiamato osmosi.
Probabilmente avete già sentito dell'osmosi..--se metti un libro
contro la testa, forse ti entrerà nel cervello.
Stessa idea.
Ecco da dove viene la parola.
Questo concetto che l'acqua passa attraverso le membrane per cercare di
rendere più uguali le concentrazioni.
Così, se dici, beh, ho alta concentrazione qui, bassa
concentrazione qui.
Se non non c'era nessuna membrana qui, queste grandi molecole sarebbero
uscite, ma poiché c'è questa membrana semipermeabile
non possono.
Così il sistema in modo probabilistico- non c'è nessuna magia
- entra più acqua per cercare di equilibrare
la concentrazione.
Alla fine..--se magari ci sono alcune molecole qui fuori...
e alta concentrazione qui..--alla fine se tutto è stato
lasciato evolvere, si arriva al punto in cui
si ha una la stessa concentrazione
su questo lato così come sulla destra
perché questo lato destro riempie con
acqua e probabilmente aumenta anche di volume.
E poi, ancora una volta, la probabilità che una molecola
d'acqua vada a destra e a sinistra sarà la
stessa e si avrà una specie di equilibrio.
Ma voglio che sia molto chiaro-diffusione è l'idea
che qualsiasi particella andando da una maggiore concentrazione a
una regione che ha una concentrazione più bassa
si sparga.
L'osmosi è la diffusione di acqua.
E di solito si parla di diffusione dell'acqua
come un solvente e di solito è nel contesto di una
membrana semipermeabile, dove il soluto effettivo non può
viaggiare attraverso la membrana.
Comunque, spero che sia stato utile e
non del tutto confuso. -- Traduzione e sottotitoli by Arthur --