Diffusione e Osmosi

Diffusione e Osmosi

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 --