Diffusion and Osmosis

Diffusion and Osmosis

V tomto videu chcem prejsť niekoľkými témami,

ktoré medzi sebou súvisia.

Niektoré sú jednoduché,

ale veľa ostatných tém mätie dosť ludí.

Takže dúfam že sa ich počet zniži.

Takže, začneme jednoducho a to tak že si predstav

určitý ohraničený priestor.

Povedzme že v tomto našom priestore,

je zopár molekúl vody.

Zatial sú tam len molekuly vody.

Všetky tie molekuly sa medzi sebou zrážajú a trú.

Je to v tekutom skupenstve.

Teraz je vo vode

aj zopár molekúl cukru.

Cukor bude ružový.

Takže teraz máme zopár molekúl cukru v tomto mieste.

Ale molekúl vody máme stále oveľa, oveľa viac.

To si treba uvedomiť

...

V takejto situácii, kde je molekúl jednej látky ovela viac ako druhej,

nazývame prebytočnú látka ako ROZPÚŠŤADLO.

Takže v tomto prípade, tu máme prebytok molekúl vody a môžme vidieť,

a teda prebytkom sa doslovne myslí počet molekúl vody.

Nebudem sa púšťať do témy mólov atď,

pretože nemusíte byť s nimi oboznámený.

Nateraz nám bude stačiť ak si uvedomíte že v našej nádobe je niečoho viac

a to niečo sa nazýva rozpúšťadlo.

V tomto prípade je rozpúšťadlom voda.

A čoho je menej, v tomto prípade cukor,

ktorý je ROZPÚŠŤANOU LÁTKOU.

...

Rozpúšťanou látkou nemusí byť len cukor,

možú to byť hocijaké molekuly, ktorých je menej ako vo vode

v tomto prípade.

...

Hovoríme že cukor bol rozpustení vo vode.

...

Celkovo, toto čo vidíme pred sebou, kombináciu molekúl vody a cukru,

nazývame ROZTOK.

Celé to nazývame roztok.

Roztok má rozpúšťadlo a rozpúšťanú látku.

Rozpúšťadlom je voda.

To je tá časť roztoku, ktorá rozpúšťa

a časť ktorá je rozpúšťaná je cukor.

To je rozpúšťaná látka.

Takže celé Vám to môže byť jasné

ale vysvetľujem to pretože sa chystám vyprávať

o téme zvanej DIFÚZIA.

...

Téma difúzie je dosť jednoduchá.

Nakreslíme si povedzme podobnú nádobu ako pred chvíľou.

Bude iba trochu iná,

vhodnejšia k téme difúzie.

Vrátime sa k vode a cukru...

teda hlavne k vode.

Povedzme že tu máme nádobu a povedzme že je v nej

zopár...napríklad molekúl vzduchu.

Môže to byť napríklad...kyslík alebo oxid uličitý.

Takže teraz nakreslím zopár molekúl vzduchu.

Takže povedzme, že to je plynné,

plynné prostredie.

Takže každý krúžok je molekula O2.

Toto je aktuálny stav,

toto všetko je vákuum a je tam určitá

teplota.

Tieto molekuly majú nejaký typ

kinetickej energie.

Pohybujú sa v náhodnom smere.

A moja otázka znie "Čo sa stane v tejto v tejto nádobe?".

"Čo sa stane v tejto v tejto nádobe?"

Každá z týchto molekúl bude náhodne narážať

do druhej molekuly.

Je pravdepodobnejšie že tie nárazy búdú v smere dole a doľava

a nie hore a doprava.

Takže ak sa molekula O2 rozhodne že pôjde dole a doľava,

narazí do inej molekuly

ktorá ju odrazí hore a doľava.

Ale v tomto smere

nie je nič, do čoho by mohla molekula naraziť.

Takže všetko sa pohybuje v náhodných smeroch

ale viac pohybu si molekula užije

ak sa vydá smerom doprava.

Ak pôjde doľava, je pravdepodobnejšie,

že do niečo ho narazí.

Je to celkom logické.

Po určitom čase, ak necháme túto sústavu tak,

vytvorí sa v nej istá rovnováha, ktorú nebude

rozoberať do detailov.

Ak sa chcete dozvedieť viac,

pozrite si videá na tému termodynamika.

Myslím že to bude vyzerať podobne

ale nemôžem to zaručiť.

Je tu šanca že by tieto molekuly príliš nemenili svoje pozície

ale oveľa viac pravdepodobné

je že sa roztiahnú.

Toto je difúzia, ktorá je celá v podstate o "sťahovaní sa"

častíc alebo molekúl z miesta vysokej koncentrácie do miesta nízkej

koncentrácie,všakže?

Aj v našom prípade sa molekuly roztiahnu v smere

od miesta s vysokou koncentráciou k miestu

s nízkou.

Teraz sa iste pýtate "Čo je to tá koncentrácia?".

Pravda je že existuje veľa spôsobou ako merať koncentráciu

a Vy sa môžte použiť molaritu a molalitu alebo aj iné.

Ale veľmi jednoduché vysvetlenie koncentrácie hovorí že sa jedná o počet častíc

ktoré sa nachádzajú v určitom priestore.

Takže my máme miesta kde je veľa molekúl

ale máme aj mieste

kde ich je iba zopár.

Takže toto je vysoká a nízka

koncentrácia.

Môžte si predstaviť ďaľší podobný experiment.

Takže spravíme ďalší podobný experiment...nakreslíme

niečo takéto.

...

Povedzme že to budú 2 nádoby.

...

Vráťme sa k roztoku.

Pred tým sme mali plyn ale teraz začali sme

s iným príkladom.

Takže tu máme prechod,

ktorý je oveľa širší ako molekuly.

Na každej strane máme určité množstvo molekúl vody.

...

Takže máme veľa molekúl vody.

Ak máme určité množstvo molekúl vody tu, všetky sa zrážajú a pohybujú náhodnými smermi,

takže tento pohyb molekúl zabezpečí

že molekuly vody pôjdu týmto smerom a opačným smerom

pôjdu tiež až kým nebudú mať obe nádoby

rovnané množstvo molekúl vody

aj keď tlaky nebudú rovnaké.

Ale povedzme že táto úroveň je rovnaká

ako táto.

Takže tu už nie je viac molekúl

presúvajúcich sa týmito smermi.

Takže ak z hocijakého dôvodu, skupina molekúl vody

išla doprava, a táto nádoba

sa naplní väčším množstvom vody

vieme že to nie je pravdepodobné.

Toto sú iba 2 nádoby s vodou.

Teraz tak dáme nejakú látku.

Poďme teda rozpustiť nejakú látku vo vode

a rozpúšťanie bude prebiehať na ľavej strane.

Vložíme zopár molekúl cukru do ľavej nádoby.

Tiež sú dosť malé na to, aby prešli našim prechodom.

Spravíme to.

A čo sa teraz stane?

Všetky molekuly majú určitý typ kinetickej energie.

Poskakujú kade tade.

Po istom čase sa voda popresúva.

Táto molekula vody pôjde takto.

Táto tadiaľ a rozptýlia sa.

Po čase jedna z molekúl cukru

pôjde doprava cez prechod

napríklad táto molekula pôjde namiesto tade

týmto smerom.

Prejde rovno naším tunelom ktorý spája

nádoby a skončí v pravej, že ano?

A stále bude poskakovať.

Je tu istá šanca, že sa vráti späť,

ale je tam viac molekúl cukru ako v tejto nádobe.

Takže stále je väčšia šanca že je z týchto

molekúl ešte niektorá prejde

na opačnú stranu.

Predstavte si že je v sústave obrovské množstvo častíc,

my tu máme iba zopár, ale aj obrovské množstvo sa rozptýli

a ich koncentrácia

sa vyrovná.

Takže možno tu budú 2 po čase.

Ale ak by tam skutočne boli iba 3 či 4 alebo 5 častíc,

je tam istá šanca že sa to nevyrovná.

Ale ak bude v nádobách obrovské množstvo super malých častíc,

bude tam veľmi, veľmi vysoký šanca na vyrovnanie.

Každopádne celý tento proces, prechod z nádoby

s vysokou koncentráciou do

nádoby s nízskou koncentráciou a to že častice sa rozptýlia

z oblasti s nízkou koncentráciou do oblasti

s vysokou koncentráciou

Takže častice difuzujú.

Toto je DIFÚZIA.

...

Poďme si teraz vyskúšať a naučiť sa ďalšie pojmy ktoré sa často vyskytujú

v téme difúzie, takže keď sme začínali,

táto nádoba mala vyššiu koncentráciu.

Ľavá nádoba mala vyššiu koncentráciu.

...

Sedí to, že ano?

Táto nádoba má vyššiu koncentráciu ako táto.

A tu máme nižšiu koncentráciu.

...

Teraz si vysvetlíme pojmy ktoré súvisia s koncentráciou.

Tento roztok s vysokou koncentráciou sa nazývy

HYPERTONICKÝ ROZTOK.

Napíšem to žltou.

...

Hyper, vo všeobecnosti znamená "majúci niečoho veľa",

čiže velmi veľa niečoho.

A tento roztok s nižšou koncentráciou je HYPOTONIKCKÝ.

...

Možno ste počuli hovoriť príbuzných,

ktorý už dlho nejedli a boli hladný, že "som hypoglikemický".

Znamená to,

že sa cítia na odpadnutie.

V ich krvi je málo cukru

a preto chcú jedlo.

Ak ste si práve dali sladkosť, možno ste hypoglikemický

alebo možno budete hyperaktívny.

Takže toto sú je dobre vedieť,

a hypertonický v našom prípade znemená že máme veľa rozpúšťanej látky.

Máte vysokú koncentráciu.

A v hypotonickom roztoku je mále rozpúšťanej látky,

čiže je tam nízska koncentrácia.

Toto je dobré vedieť.

Vo všeobecnosti, pri difúzii, ak nie sú prítomné žiadne bariéry,

čo my nemáme, prechádza rozpúšťaná látka

z miesta s vyššou koncetráciou inak povedané z hypertonického roztok,

ak jej nič nebráni, do hypotonického roztoku,

kde je koncentrácia nižšia.

Poďme sa teraz pozrieť na zaujímavý experiment.

Hovorili sme o difúzii,

presnejšie o difúzii rozpúšťanej látky, že ano?

Všeobecne, čo nemusí platiť vždy,

ale ak chceme byť všeobecný, rozpúšťaná látka

je to čoho je menej a rozpúšťadlo je niečo,

čoho máte oveľa viac.

Najbežnejšie rozpúšťadlo je voda ale

nemusí to byť len voda.

Môže to byť nejaký tip alkoholu.

Môže to byť ortuť.

Môžu to byť kombinácie molekúl ale voda

je v chémii a biológii

používaná najviac ako rozpúšťadlo.

V nej sú iné látky rozpúšťané.

Čo sa však stane, ak máme tunel ktorý je príliš malý pre rozpúšťanú látku

ale dosť veľký pre vodu?

Popremýšlajme o tom.

Aby sa náme lepšie rozmýšlalo, poďme robiť

niečo zaujímavé.

Povedzme že tu máme nádobu.

Vlastne ani nemusím kresliť nádobu.

Povedzme len, že tu je neajké prostredie

a nachádza sa v ňom určité množstvo vody.

To je prostredie a toto je

nejaká membrána.

...

Voda môže prechádzať stenou našej membrány.

Takže membrána je polopriepustná.

Presnejšie je priepustná pre vodu

ale rozpúštaná látka ňou neprejde.

Povedzme že rozpúšťanou látkou je cukor.

Takže vodu máme na vonkajšej strane membrány

a tiež vo vnútri.

Tieto malé krúžky sú molekuly vody.

Toto je membrána.

A povedzme že máme zopár molekúl cukru.

Opäť som vybral cukor

ale môže to byť hocičo.

Molekuly cukru sú väčšie ako voda

alebo spravím ich oveľa väčšie.

Takže máme ich oveľa väčšie.

Opäť robíme iba z pár molekulami

ale v skutočnosti ich môže byť obrovské množstvo.

Normálne ich je obrovské množstvo.

Ale na ukážku to stačí, takže molekúl vody

je oveľa viac ako molekúl cukru.

Tu máme polopriepustnú membránu.

...

PRIEPUSTNÁ znamená že umožňuje časticiam prechádzať.

POLOPRIEPUSTNÁ znamená že membrána nie je úplne priepustná.

Takže polopriepustná v tomto prípade,

dovolí prechod iba molekulám vody.

Voda prejde ale cukor nie,

pretože je príliš veľký.

...

Ak si membránu priblížime,

možno bude vyzerať takto.

Teraz priblížim membránu.

...

V membráne sú malé dierky, asi takto.

Povedzme že molekuly vody sú asi takto veľké.

Zmestia sa do dierok a prejdú.

Takže vodné molekuly sa môžu presúvať cez dierky v membráne,

ale cukor je príliš veľký a nezmestí sa.

Neprejde.

Sú príliš veľké aby tadiaľto prešli

alebo aby sa pohyboli zec otvor.

Čo si myslíte že sa stane v tejto situácii?

Najprv si prejdeme naše pojmy.

Cukor je rozpúšťaná látka.

Voda je zorpúšťadlo.

Tu máme polopriepustnú membránu.

Teraz ktorá strana membrány má

vyššiu alebo nižšiu koncentráciu rozpúšťanej látky?

Je to vnútorná strana,

ktorá je hypertonická.

...

Vonkajšia strana

má nižšiu koncentráciu čiže je hypotonická.

...

Ak by tieto otvori, o ktorých sme sa bavili, boli väčšie

častice by jednoducho prechádzali z jednej strany na druhú,

voda by prechádzala oboma smermi

a šanca na rovnosť koncentrácii by bola pravdepodobnejšia.

Ak by boli všetko otvory úplne otvorené, bola by tam rovnaká pravdepodobnosť,

ale ak aj boli otvory úplne otvorené, molekuly cukru sa môžu odraziť

a pokračovať týmto smerom čo pravdepodobne skončí

možnosť rovnakej koncentrácie.

Tradičná difúzia,

kde je smer častíc z vysokej koncentrácie

do nízskej koncentrácie rozpúšťanej látky.

Ale v tomto prípade nemôže molekuly cukru

prejsť cez otvor.

Iba voda môže ísť tam aj späť.

Ak by tu neboli molekuly cukru, vode by nič nebránilo v pohybe

a molekuly by mali rovnakú šancu ísť oboma smermi.

Ale vďaka týmto časticiam, ktoré sú na pravej strane,

alebo v našom prípade na vnútornej strane membrány.

Toto je vnútorná strana membrány priblížená.

Je menej pravdepodobné, že tieto molekuly

pri dierach, ak budú blokované molekulami cukru,

prejdú cez dieru.

Je viac pravdepodobné že voda vstúpi týmto otvorom ako vystúpi.

Chcem aby to bolo jasné.

Ak by tieto molekuly cukru neboli na tejto strane,

molekuly vody by prechádzali samovoľne pokiaľ by nenastala rovnováha.

Teraz tam ale sú molekuly cukru,

tie ktoré sú na pravej strane.

Tieto molekuli môžu blokovať, to je asi najlepší spôsob ako si to predstaviť,

tieto molekuly blokujú prístup k diere.

Nikdy nebudú schopné prejsť dierov, a ani nemusia blokovať prístup k nej

ale pretože sa pohybujú náhodnými smermi

možu sa dostať aj do pozície, kde budú blokovať.

Takže ak molekuly vody pristupovali,

stále sa bavíme v rámci pravdepodobnosti a počítame s tým že častíc je obrovské množstvo,

je viac pravdepodobné, že budú blokované

pri výstupe.

Ale tie molekuly vody ktoré sú na vonkajšej strane,

ich neblokuje nič, čiže s tejto strany

bude voda prúdiť dovnútra.

V situácii s polopriepustnou membránou,

sa bude jednať o vodu.

Nastane tam priamy tok vody dovnútra.

To je na tom zaujímavé.

Máme rozpúšťadlo tečúce z hypotonického prostredia

a hypertonický roztok,

ale pozor hypotonický prostredie čo sa týka rozpustenej látky.

Voda môže byť, ak prehodíme vodu s cukrom,

cukor bude rozpúšťadlo, môžme povedať,

že prechod bude z miesta vyššej koncentrácie vody do miesta s nižšou koncentráciou vody.

Nechce Vás priveľmi popliesť.

Práve toto obvykle pletie ľudí,

ale štačí premýšlať čo sa v tetjo situácii deje.

Je jedno v akej situácii, roztok sa bude vždy snažiť,

ako najviac bude môcť,

vyrovnať koncentrácie.

Vytvoriť čo najpodobnejšie koncentrácie,

na oboch stranách.

A nie je to len nejaké kúzlo.

Celé je to založené na pravdepodobnosti

a časticiach "poskakujúcich" kade tade, aj keď v tomto prípade,

voda skôr tečie do nádoby ako "poskakuje".

Takže vlastne smer bude z hypotonickej strany, ak hovoríme

o nízkej koncentrácii rozpustenej látky

na stranu kde je koncentrácia rozpúšťanej látky vysoká, čiže veľa cukru,

a vlastne táto membrána, ak je naťahovateľná, príjme viac vody,

a membrána sa bude rozťahovať a zväčšovať.

Nebudem to už priveľmi rozoberať, len chcem povedať že voda,

ako rozpúšťadlo - v našom prípade je voda rozpúšťadlom,

ktoré difuzuje cez membránu,

tento dej sa nazýva OSMÓZA.

O osmóze ste už pravdepodobne počuli, ak priložíte knihu

ku Vašej hlave, možno sa do nej niečo nasype do Vášho mozgu.

Osmóza je to isté.

Je to predstava, vody vtekajúcej cez membránu,

s cieľom vyrovnať koncentrácie.

Ak poviem, napríklad, tu máme vysokú koncetnráciu,

tu nízsku.

Ak by tu nebola žiadna membrána,

veľké molekuly by "ušli", ale pretože tu máme polopriepustnú membránu,

nemôžu "ujsť".

Tento systém je založený na pravdepodobnosti,

žiadnej mágii, viac vody vstúpi,

aby vyrovnala koncentrácie.

Prípadne, ak povedzme by tu bolo zopár molekúl zvnonku,

nie ako vysoká koncentrácia tu, povedzme ak všetko

išlo dokonale, dosiahneme bod,

kde na tejto strane bude koncentrácia

taká istá ako na druhej strane.

Pretože pravá strana sa naplní vodou,

a pravdepodobne jej tam bude väčší objem.

A potom, znova, pravdepodobnosti

že molekuly vody budú prechádzať do prava a do ľava

budú rovnaké čím sa dosiahne určitá rovnováha.

Ale nechcem to komplikovať, difúzia je predstava,

o ľubovoľnej častici z oblasti vyššej koncentrácie,

ktorá sa presunie do oblasti v ktorej je koncentrácia nižšia.

Osmóza je difúzia vody.

Bežne sa hovorí o difúzii vody

ako rozpúšťadla a tak isto sa bežne spája

s polopriepustnou membránou, kde rozpustená látka

nemôže prejsť skrz membránu.

Dúfam že to bude pre Vás užitočné

a nezmätie Vás to úplne.