Diffusion and Osmosis

Diffusion and Osmosis

Jag tänker täcka in flera avsnitt i denna video,

De hör alla ihop.

På sätt och vis är de riktigt enkla, men ibland

tenderar de att förvirra en hel del.

Så förhoppningsvis kan det här hjälpa.

Till att börja med--Tänk er att jag har

någon typ av behållare här.

Låt oss säga att på insidan av behållaren,

finns en massa vattenmolekyler.

De "skaver" mot varandra.

Vattnet är i flytande form.

I vattnet finns även

sockermolekyler.

Sockret ritar jag i rosa färg.

Så här finns en massa socker molekyler.

Men jag vill klargöra att det finns många, många fler vattenmolekyler.

I denna situation kallar vi det som det finns mest av

för lösningsmedlet.

I det här fallet finns det mer vatten molekyler och det syns

när man tittar på antalet molekyler.

Jag går inte in på molaritet och

allt detta ännu

utan bara föreställ dig vad det finns mest av,

Det som det finns mest av är vad vi kallar lösningsmedlet.

I det här fallet är vatten lösningsmedlet.

Och oavsett av vad det finns mindre av--i det här fallet är det

socker--som anses vara lösningen. (sockerlösning)

Det behöver inte vara socker.

Det kan vara vilken molekyl som helst som det finns mindre av, i vattnet,

i detta fall.

Och vi säger att sockret har lösts upp i vattnet.

Och hela detta, - kombinationen av

vatten och sockermolekyler, kallar vi en lösning.

Allt detta är en lösning (sockerlösning)

Och en lösning innehåller både lösningsmedlet och lösningen.

Lösningsmedlet är vatten.

Vattnet "löser upp" och det som

löses upp är socker.

Det är lösningen.

Jag vill

berätta om

tanken om en spridning av molekyler som kallas diffusion.

Och tanken är faktiskt ganska enkel.

Om jag har, låt oss säga, samma behållare.

Låt mig göra det i en något annorlunda behållare här, bara

för att beskriva diffusion.

Vi ska gå tillbaka till vatten och socker--

särskilt tillbaka till vatten.

Låt oss säga vi har här en behållare och anta att det bara har

ett gäng--Låt oss säga bara har vissa luft partiklar i den.

Det kan vara allt--syre eller koldioxid.

Så låt mig bara rita ett par air molekyler här.

Så låt oss säga att det är ett gasformigt--bara för skull av

argumentet--gasformigt syre.

Så detta är en O2--varje av dessa rätt?

Och låt oss säga att detta är den aktuella konfigurationen som

allt detta finns ett vakuum här och att det är några

temperaturer.

Så dessa vatten molekyler, har de vissa

typ av rörelseenergi.

De är rörliga i någon typ av slumpvisa riktningar rätt där.

Så min fråga är: vad kommer att hända i den här typen

i behållaren?

Tja, kommer någon av killarna att vara slumpmässigt stöta

till varandra.

De är mer sannolikt att bump in saker i denna nedåt vänster

riktning än de är i upp-rätt riktning.

Så om den här killen händer att gå här ned-till vänster

riktning, han kommer att springa till något och sedan

Ricochet i upp-rätt riktning.

Men i upp-rätt riktning, det finns

inget att studsa till.

Så i allmänhet, är allt i rörelse i slumpvisa riktningar,

men du är mer sannolikt att kunna flytta i

Visa riktningen.

När du går till vänster, är du mer sannolikt att bump

till något.

Så det är nästan sunt förnuft.

Över tiden, om du bara Låt systemet kommit till någon typ

av jämvikt--kommer jag inte att gå in i detalj

på vad det innebär.

Du kan titta på videor termodynamik om du hade

vilja se som.

Du ska så småningom se behållaren

något liknande detta.

Jag kan inte garantera det.

Det finns vissa sannolikheten att det faktiskt skulle stanna här,

men mycket troligt att dessa fem partiklar kommer att

relativt få sprida ut.

Detta är spridning och det är egentligen bara spridning av

partiklar eller molekyler från hög koncentration till låg

koncentration, rätt områden?

I det här fallet kommer molekylerna att spridas i som

riktning från en hög koncentration till en låg

koncentrationen område.

Nu du säger, Sal, vad är koncentration?

Och det finns många sätt att mäta koncentrationen och du

kan gå in på molariteten och molality och allt detta.

Men den enkla idén är, hur mycket av denna partikel

du har per enhet utrymme?

Så här har du en hel del av dessa partiklar per enhet utrymme

och här har du mycket få av dem

partiklar per enhet utrymme.

Så detta är en hög koncentration och det är en låg

koncentration.

Så ni kan föreställa er andra experiment som detta.

Ni kan föreställa er en lösning som – Låt oss göra

något liknande detta.

Låt oss säga har två behållare.

Let's go tillbaka till lösning situationen.

Detta var en gas, men jag började med detta exempel så låt oss

stanna med det exemplet.

Så låt oss säga att jag har en dörr som är rätt och det som är större

än antingen vatten eller socker-molekyler.

På vardera sidan har jag en massa vatten molekyler.

Jag har så mycket vatten molekyler.

Så om jag bara hade vatten molekyler här--är de alla

Bouncing runt i slumpvisa riktningar-- och så oddsen

av en vatten molekyl kommer detta sätt, motsvarar oddsen för en

vatten molekyl kommer på så sätt, under förutsättning att båda sidor har

samma nivå av vatten molekyl, annars i

trycket skulle vara annorlunda.

Men låt oss säga att toppen av detta är samma

som toppen av detta.

Så finns det ingen mer tryck i en

riktning eller annat.

Så om av någon anledning ett gäng mer vatten molekyler

var kommer i Visa riktningen, då alla en

plötsligt detta skulle fylla med mer vatten och vi vet att

Det är inte sannolikt.

Så detta är bara två behållare med vatten.

Nu ska vi placera vissa lösning i den.

Låt oss Lös vissa lösning i det och låt oss säga vi gör alla de

upplösning på vänster sida.

Så vi vissa molekyler som socker på vänster sida.

Och dessa är tillräckligt liten för att passa genom denna lilla rör.

Det är ett antagande som jag gör.

Så vad kommer att hända?

Alla dessa saker har någon typ av rörelseenergi.

De alla bouncing runt.

Tja, över tiden kommer i vatten fram och tillbaka.

Detta vatten molekyl kan gå på så sätt.

Att vatten molekyl kan gå på så sätt, men de net varje

andra ut, men med tiden en av dessa stora socker molekyler

kommer att gå i precis rätt riktning för att gå

genom--kanske denna guy's, istället för att gå som

riktning, som han börjar gå i den riktningen.

Han går bara genom denna tunnel som ansluter två

behållare och han ska hamna där, rätt?

Och den här killen kommer fortfarande bouncing runt.

Det finns vissa sannolikheten att han går tillbaka, men det finns fortfarande

mer socker partiklar här än där.

Så finns det fortfarande mer sannolikheten att en av dessa

killarna kommer att gå till denna sida än en av dessa killar

kommer att gå till denna sida.

Så du kan tänka dig om du ska göra detta med gazillions av

partiklar--jag bara gör det med fyra--över tid, det

partiklar kommer har utspridda så att deras koncentrationer

är ungefär lika.

Så det kanske har du två här över tiden.

Men när du bara göra med tre eller fyra eller fem

partiklar, finns det någon sannolikhet det inte hända,

men när du gör det med en gazillion och de är super

små, det är en mycket, mycket, mycket hög sannolikhet.

Men ändå, hela denna process--vi gick från ett

behållare med hög koncentration till en behållare

låg koncentration och partiklar skulle ha spridits

från behållaren låg koncentration till höga

koncentrationen behållare.

Så sprids de.

Detta är diffusion.

Och bara så att vi lär oss några andra ord som tenderar att vara

används med idén om spridning--när vi började

och hade detta en högre koncentration.

Behållaren vänster hade högre koncentration.

Det är allt relativt, rätt?

Det är högre än den här killen.

Och det hade här en lägre koncentration.

Och det finns ord för dessa saker.

Denna lösning med en hög koncentration kallas en

hypertonic lösning.

Låt mig skriva det i gult.

Hyper, i allmänhet, vilket innebär att ha en hel del av något,

med för mycket av något.

Och denna lägre koncentration är hypoton.

Du kanske har hört kanske någon av dina släktingar, om de

har inte haft en måltid i ett tag säger jag hypoglykemiska.

Det innebär att de har inte--de känner

lightheaded.

Det finns inte tillräckligt mycket socker i deras blodomloppet och de

vill skicka så de vill ha en måltid.

Om du hade bara en candy bar, är du kanske hyperglycemic--

eller kanske du bara hyper i allmänhet.

Så det är bara bra prefix som vet, men

hypertonic--du har mycket av lösning.

Du har en hög koncentration.

Och sedan i hypoton, inte alltför mycket av lösning så att du har

en låg koncentration.

Det är bra ord att känna till.

Så allmänna, spridning--om det finns några hinder för den

spridning som vi hade här, har du solute gå

från en hög koncentration eller hypertonic lösning om de

kan resa till en hypoton lösning, en hypo, där den

koncentrationen är lägre.

Nu ska vi göra ett intressant experiment här.

Vi har pratat om spridning och så länge vi har talat

om spridningen av lösning, rätt?

Och i allmänna-- och det är inte alltid fallet--om du

vill vara så allmänt som möjligt, lösning är

oavsett vad du har mindre, är lösningsmedlet vad

du har flera.

Och det vanligaste lösningsmedlet tenderar att vara vatten, men det

behöver inte vara vatten.

Det kan vara någon typ av alkohol.

Det kan vara kvicksilver.

Det kan vara en hel uppsättning av molekyler, men vatten i de flesta

biologiska eller kemiska system tenderar att vara den

mest typiska lösningsmedel.

Det är vad andra saker löses in.

Men vad händer om vi har en tunnel där en lösning är alltför

Big travel, men vatten är tillräckligt liten för att resa?

Låt oss fundera situationen.

Att tänka på det, kommer jag att göra något

intressant.

Låt oss anta att vi här har en behållare.

Jag rita inte egentligen, även en behållare.

Låt oss bara säga vi har en yttre miljö som har en

massa vatten.

Detta är den yttre miljön och sedan du har

någon typ av membran.

Vatten kan gå in och ut detta membran.

Så det är semi-permeable.

Tja, det är högpermeabla till vatten, men lösning går

genom membranet.

Så låt oss säga att en lösning är socker.

Så vi har vatten på utsidan och

även inuti membranet.

Så är lite små vatten molekyler.

Detta är ett membran här.

Och låt oss säga att vi har vissa molekyler som socker igen--

Jag bara plocka på socker.

Det kunde ha varit något.

Så vi har några socker molekyler här som är bara en

liten bit större-- eller de kan vara mycket större.

De är faktiskt mycket större än vatten molekyler.

Du har ett gäng-- och jag bara dra fyra, men du har en

alla av dem, rätt?

Du har mycket mer vatten molekyler.

Jag försöker bara visa du har mer vatten molekyler än

socker molekyler.

Och detta membran är semi-permeable.

Högpermeabla innebär det gör saker passera.

Semi-permeables innebär det inte är helt lätta.

Så semi-permeable--i detta sammanhang, jag säger jag tillåta

vattnet passerar genom membranet.

Så att vatten kan passera, men socker inte kan.

Socker är för stor.

Så om vi skulle zooma in på själva membranet sig--

membranet är kanske ser ut så här.

Jag kommer att zooma in på detta membran.

Så det har små hål i membranet, bara sådär.

Och kanske vatten molekylerna är ungefär samma storlek.

Så de kan gå igenom dessa hål.

Så vatten molekyler kan gå fram och tillbaka genom den

hål, men socker molekylerna du är stora om detta.

Så de inte kan gå genom detta hål.

De är för stor för denna öppna här för att gå tillbaka

och tillbaka mellan dem.

Nu vad du tror kommer att hända i den här situationen?

Så först av allt, låt oss använda vår terminologi.

Kom ihåg att socker är vår lösning.

Vatten är vårt lösningsmedel.

Semi-permeable membran.

Vilken sida av membranet har en högre eller lägre

koncentrationen av lösning?

Tja, gör på insidan.

Insidan är hypertonic.

Utsidan har en lägre

koncentration så det är hypoton.

Nu, om dessa öppningar var tillräckligt stor, baserat på vad vi

bara talat om--dessa killar bouncing runt, vatten är

resa i endera riktningen, och lika

sannolikheten eller--faktiskt jag tänker tala

om det i en sekund.

Om allt var öppen, skulle det vara lika stor sannolikhet,

men om det var vidöppen, dessa killar så småningom skulle studsa

deras sätt över till denna sida och du skulle förmodligen sluta med

lika koncentrationer så småningom.

Och så skulle du ha din traditionella diffusion, där

hög koncentration av lösning till låg

koncentrationer av lösning.

Men i detta fall dessa killar--de inte

passa genom hålet.

Endast vatten kan gå fram och tillbaka.

Om dessa killar inte var här, skulle vatten ha en lika

sannolikheten för att gå i den riktningen som de skulle vara

kommer i den riktningen, helt lika sannolikt.

Men eftersom dessa killar är på den högra sidan av-- eller i

detta fall, på insidan av våra membran.

Detta är vår insidan av våra membran förstorad--det är mindre

sannolikt eftersom killarna kanske i metoden

ställning av hål--som är något mindre troligt för vatten

strategi-ställning för hålen så är det faktiskt

mer troligt att vatten skulle kunna ange än vatten exit.

Och jag vill göra det mycket klart.

Om dessa socker molekyler inte var här, det har naturligtvis

lika sannolika för vatten att gå i någon riktning.

Nu när dessa socker molekyler är det, socker dessa

molekyler kan vara på höger sida.

De kan blockera--guess det bästa sättet att tänka

om blockerar det förhållningssätt till hålet.

De kommer aldrig att kunna gå igenom hålet själva

och kan inte ens blockera hålet, men de kommer

vissa slumpmässiga riktning.

Det är alltså alla om en vatten molekyl närmade sig--

probabilistiska och vi gazillions av

molekyler--det är mycket troligare att blockeras till

få utanför.

Men vatten molekylerna från den utanför--det är ingenting

blockera dem att få så du ska ha ett flöde av

vatten inuti.

Så i denna situation, med ett semi-permeable membran

du ska ha vatten.

Du kommer att ha en aktiv nettot av vatten.

Och så det här är typ av intressant.

Vi har det lösningsmedel som rinner från en hypoton situation

en hypertonic lösning, men det är bara

hypoton i en lösning.

Men vatten--om du vänder det på andra sätt--om du har använt

socker som lösningsmedel, då kan man säga, vi kommer från en

hög koncentration av vatten till en låg koncentration av vatten.

Jag vill inte blanda ihop du för mycket.

Detta är vad tenderar att förvirra människor, men tänk om

Vad kommer att hända.

Oavsett i vilken situation lösningen kommer att göra

vad den kan för att försöka equilibriate de

koncentration.

Att göra koncentrationerna på båda

sidor så nära som möjligt.

Och det är inte bara några magiska.

Det är inte som känner till lösningen.

Det bygger på sannolikheter och dessa saker

stöta runt, men i denna situation, är vatten mer

sannolikt att flöda in i behållaren.

Så det kommer faktiskt att gå från hypoton sida när

Vi talar om låg koncentration av lösning till den

sida som har höga koncentrationer av lösning,

socker-- och faktiskt, om denna sak är stickat, mer

vatten kommer att hålla flyter i och detta membran

kommer att sträcka.

Jag kommer inte gå till alltför stor detalj här, men denna idé med vatten--

om i det här fallet av lösningsmedlet--är vatten lösningsmedel--

vatten som lösningsmedel sprida genom en

semi-permeable membran, detta kallas osmos.

Du har förmodligen hört den lärande genom osmos--om du placerar en bok

mot huvudet, ska kanske det bara sipprar in din hjärna.

Samma idé.

Det är där ordet kommer från.

Denna idé vatten sipprar genom membran att försöka

göra koncentrationer mer lika.

Så om du säger, har jag hög koncentration i en här, som låg

koncentrationen här.

Om det fanns någon membran här, skulle dessa stora molekyler

Avsluta, men eftersom det är denna semi-permeable membran här,

de går inte.

Så systemet bara probabilistically--ingen magi

här--kommer mer vatten in för att försöka equilibriate

koncentration.

Så småningom--om kanske det finns några molekyler ut här--inte

som hög koncentration här--så småningom om allt var

får ske fullt ut, får du till punkten där

du har precis som många--du har lika hög

koncentration på denna sida som du har på den högra

sida eftersom denna högra sida kommer att fyllas med

vatten och även troligen bli en större volym.

Och sedan, återigen, sannolikheter för en vatten

molekyl som går till höger och till vänster kommer att vara den

samma och du får någon slags jämvikt.

Men jag vill göra klart--spridning är tanken

av alla partiklar som kommer från högre koncentration och

sprids i en region som har en lägre koncentration och

bara sprider ut.

Osmos är spridning av vatten.

Och brukar du pratar om spridning av vatten

som lösningsmedel och oftast det är i samband med en

semi-permeable membran, där den verkliga lösning inte

resa genom membranet.

Hur som helst, förhoppningsvis du har hittat det användbart och

inte helt förvirrande.