1. Efecto de la bomba de Na/K (bomba de sodio-potasio) sobre el potencial de membrana y el volumen celular. Volumen celular constante.
3. Endocitosis. Exocitosis.
4. Difusión en el traslado de sustancias al interior de la célula. Importancia de la difusión en endocitosis y exocitosis.
5. Transporte activo en las membranas de los orgánulos.
6. Transporte en vesículas celulares.
7. Transporte por la formación y destrucción de organelos. Microfilamentos.
8. Microtúbulos. Movimientos activos del citoesqueleto.
9. Transporte de axones. Transporte rápido de axones. Transporte lento de axones.
10. Regulación de las funciones celulares. Efectos reguladores sobre la membrana celular. Potencial de membrana.
11. Sustancias reguladoras extracelulares. mediadores sinápticos. Agentes químicos locales (histamina, factor de crecimiento, hormonas, antígenos).
12. Comunicación intracelular con participación de segundos mediadores. Calcio.
13. Monofosfato de adenosina cíclico, AMPc. cAMP en la regulación de la función celular.
14. Fosfato de inositol "IF3". Trifosfato de inositol. diacilglicerol.
Significado Bomba Na/K para jaula no se limita a la estabilización de los gradientes normales de K+ y Na+ a través de la membrana. La energía almacenada en el gradiente de membrana de Na+ se usa a menudo para proporcionar transporte de membrana para otras sustancias. Por ejemplo, en la fig. 1.10 muestra el "simporte" de Na + y moléculas de azúcar en la célula. Proteína de transporte de membrana transporta una molécula de azúcar al interior de la célula incluso contra un gradiente de concentración, mientras que Na+ se mueve a lo largo del gradiente de concentración y potencial, proporcionando energía para el transporte de azúcares. Tal transporte de azúcares depende enteramente de la existencia sodio de alto gradiente YO; si la concentración intracelular de sodio aumenta significativamente, entonces se detiene el transporte de azúcares.
Arroz. 1.8. La relación entre la tasa de transporte de moléculas y su concentración (en el punto de entrada al canal o en el punto de unión de la bomba) durante la difusión a través del canal o durante el transporte por bombeo. Este último se satura a altas concentraciones (velocidad máxima, Vmax); el valor en abscisas correspondiente a la mitad de la velocidad máxima de la bomba (Vmax/2) es la concentración de equilibrio KtHay diferentes sistemas de simporte para diferentes azúcares. Transporte de aminoácidos hacia la célula es similar al transporte de azúcares que se muestra en la Fig. 1,10; también lo proporciona el gradiente de Na+; hay al menos cinco sistemas de simporte diferentes, cada uno especializado para un grupo de aminoácidos relacionados.
Arroz. 1.10. Las proteínas incrustadas en la bicapa lipídica de la membrana median la importación de glucosa y Na al interior de la célula, así como el antiporte Ca/Na, en el que el gradiente de Na a través de la membrana celular es la fuerza impulsora.
Aparte de sistemas de simporte también hay anti-puerto". Uno de ellos, por ejemplo, transfiere un ion de calcio fuera de la célula en un ciclo a cambio de tres iones de sodio entrantes (Fig. 1.10). La energía para el transporte de Ca2+ se forma debido a la entrada de tres iones de sodio a lo largo del gradiente de concentración y potencial. Esta energía es suficiente (en potencial de reposo) para mantener un alto gradiente de iones de calcio (desde menos de 10 -7 mol/l dentro de la célula hasta aproximadamente 2 mmol/l fuera de la célula).
¿Qué es la concentración? En sentido amplio, es la relación entre el volumen de una sustancia y el número de partículas disueltas en ella. Esta definición se encuentra en una amplia variedad de ramas de la ciencia, desde la física y las matemáticas hasta la filosofía. En este caso, estamos hablando del uso del concepto de "concentración" en biología y química.
Degradado
Traducido del latín, esta palabra significa "crecer" o "caminar", es decir, es una especie de "dedo que señala", que muestra la dirección en la que aumenta cualquier valor. Como ejemplo, puedes usar, digamos, la altura sobre el nivel del mar en diferentes puntos de la Tierra. Su gradiente (de altura) en cada punto individual del mapa mostrará un vector de valor creciente hasta alcanzar el ascenso más pronunciado.
En matemáticas, este término apareció solo a fines del siglo XIX. Fue presentado por Maxwell y propuso sus propias designaciones para esta cantidad. Los físicos usan este concepto para describir la intensidad de un campo eléctrico o gravitacional, un cambio en la energía potencial.
No solo la física, sino también otras ciencias usan el término "gradiente". Este concepto puede reflejar características cualitativas y cuantitativas de una sustancia, por ejemplo, concentración o temperatura.
gradiente de concentración
Ahora sabemos lo que es la concentración? Esto es lo que muestra la proporción de la sustancia contenida en la solución. Se puede calcular como un porcentaje de la masa, el número de moles o átomos en un gas (solución), una fracción del total. Una elección tan amplia hace posible expresar casi cualquier proporción. Y no solo en la física o la biología, sino también en las ciencias metafísicas.
Pero en general, el gradiente de concentración es lo que caracteriza simultáneamente la cantidad y la dirección del cambio de una sustancia en el medio ambiente.
Definición
¿Se puede calcular el gradiente de concentración? Su fórmula es un particular entre un cambio elemental en la concentración de una sustancia y un largo camino que una sustancia tendrá que superar para lograr el equilibrio entre dos soluciones. Matemáticamente, esto se expresa mediante la fórmula C \u003d dC / dl.
La presencia de un gradiente de concentración entre dos sustancias hace que se mezclen. Si las partículas se mueven de un área con una concentración más alta a una más baja, esto se llama difusión, y si hay un obstáculo semipermeable entre ellas, se llama ósmosis.
transporte activo
El transporte activo y pasivo refleja el movimiento de sustancias a través de las membranas o capas de células de los seres vivos: protozoos, plantas, animales y humanos. Este proceso se lleva a cabo con el uso de energía térmica, ya que la transición de las sustancias se realiza en contra de un gradiente de concentración: de menor a mayor. Muy a menudo, se usa trifosfato de adenosina o ATP para llevar a cabo dicha interacción, una molécula que es una fuente de energía universal de 38 julios.
Hay diferentes formas de ATP que se encuentran en las membranas celulares. La energía contenida en ellos se libera cuando las moléculas de las sustancias se transfieren a través de las llamadas bombas. Estos son poros en la pared celular que absorben y bombean selectivamente iones de electrolitos. Además, existe un modelo de transporte como un symport. En este caso, dos sustancias se transportan simultáneamente: una sale de la célula y la otra ingresa. Esto ahorra energía.
transporte vesicular
Activa e implica el transporte de sustancias en forma de vesículas o vesículas, por lo que el proceso se denomina, respectivamente, transporte vesicular. Hay dos tipos de ella:
- Endocitosis. En este caso, las burbujas se forman a partir de la membrana celular en el proceso de absorción de sustancias sólidas o líquidas. Las vesículas pueden ser lisas o bordeadas. Los huevos, los glóbulos blancos y el epitelio de los riñones tienen esta forma de comer.
- Exocitosis. Como su nombre lo indica, este proceso es el opuesto al anterior. Dentro de la célula hay orgánulos (por ejemplo, el aparato de Golgi) que “empaquetan” las sustancias en vesículas y luego salen a través de la membrana.
Transporte pasivo: difusión
El movimiento a lo largo del gradiente de concentración (de mayor a menor) ocurre sin el uso de energía. Hay dos tipos de transporte pasivo: ósmosis y difusión. Este último es simple y ligero.
La principal diferencia entre la ósmosis es que el proceso de movimiento de las moléculas ocurre a través de una membrana semipermeable. Y la difusión a lo largo del gradiente de concentración ocurre en células que tienen una membrana con dos capas de moléculas lipídicas. La dirección del transporte depende únicamente de la cantidad de sustancia a ambos lados de la membrana. De esta manera, las moléculas polares, la urea, penetran en las células y las proteínas, los azúcares, los iones y el ADN no pueden penetrar.
Durante la difusión, las moléculas tienden a llenar todo el volumen disponible, así como a igualar la concentración en ambos lados de la membrana. Sucede que la membrana es impermeable o poco permeable a la sustancia. En este caso, se ve afectado por las fuerzas osmóticas, que pueden tanto hacer que la barrera sea más densa como estirarla, aumentando el tamaño de los canales de bombeo.
Difusión facilitada
Cuando el gradiente de concentración no es una base suficiente para el transporte de una sustancia, las proteínas específicas acuden al rescate. Se ubican en la membrana celular de la misma manera que las moléculas de ATP. Gracias a ellos se puede realizar tanto el transporte activo como el pasivo.
De esta manera, las moléculas grandes (proteínas, ADN), sustancias polares, que incluyen aminoácidos y azúcares, iones, pasan a través de la membrana. Debido a la participación de proteínas, la tasa de transporte aumenta varias veces en comparación con la difusión convencional. Pero esta aceleración depende de algunas razones:
- gradiente de material dentro y fuera de la célula;
- el número de moléculas portadoras;
- la tasa de unión de la sustancia y el portador;
- la tasa de cambio en la superficie interna de la membrana celular.
A pesar de esto, el transporte se lleva a cabo debido al trabajo de las proteínas transportadoras, y en este caso no se utiliza la energía del ATP.
Los principales rasgos que caracterizan la difusión facilitada son:
- Transferencia rápida de sustancias.
- selectividad de transporte.
- Saturación (cuando todas las proteínas están ocupadas).
- Competencia entre sustancias (debido a la afinidad por las proteínas).
- Sensibilidad a agentes químicos específicos - inhibidores.
Ósmosis
Como se mencionó anteriormente, la ósmosis es el movimiento de sustancias a lo largo de un gradiente de concentración a través de una membrana semipermeable. El proceso de ósmosis se describe más completamente mediante el principio de Leshatelier-Brown. Dice que si un sistema en equilibrio es influenciado desde el exterior, tenderá a volver a su estado anterior. La primera vez que se encontró el fenómeno de la ósmosis fue a mediados del siglo XVIII, pero entonces no se le dio mucha importancia. La investigación sobre el fenómeno comenzó solo cien años después.
El elemento más importante en el fenómeno de la ósmosis es la membrana semipermeable, que sólo deja pasar moléculas de un diámetro o propiedades determinadas. Por ejemplo, en dos soluciones con diferentes concentraciones, solo el solvente atravesará la barrera. Esto continuará hasta que la concentración en ambos lados de la membrana sea la misma.
La ósmosis juega un papel importante en la vida celular. Este fenómeno permite que sólo aquellas sustancias que son necesarias para mantener la vida penetren en ellos. El glóbulo rojo tiene una membrana que solo permite el paso de agua, oxígeno y nutrientes, pero las proteínas que se forman dentro del glóbulo rojo no pueden salir.
El fenómeno de la ósmosis también ha encontrado aplicación práctica en la vida cotidiana. Sin siquiera sospecharlo, las personas en el proceso de salar los alimentos utilizaron precisamente el principio del movimiento de las moléculas a lo largo de un gradiente de concentración. La solución salina saturada “sacó” toda el agua de los productos, lo que permitió que se almacenaran por más tiempo.
Dx es el gradiente de concentración,
T - temperatura absoluta
M mol
Jm = ––- ––––(–- ––––) ; m - cantidad de sustancia
S × t m con Jm - (jay) – densidad de flujo de la sustancia.
Potencial electroquímico- un valor igual a la energía gibbs g por mol de una sustancia dada colocada en un campo eléctrico.
La energía libre de Gibbs (o simplemente la energía de Gibbs, o el potencial de Gibbs, o el potencial termodinámico en sentido estricto) es una cantidad que muestra el cambio de energía durante una reacción química y por lo tanto da una respuesta a la pregunta de la posibilidad fundamental de una reacción química; es el potencial termodinámico de la siguiente forma:
G=U+VP–TS
donde U - energía interna, P - presión, V - volumen, T - temperatura absoluta, S - entropía.
(La entropía termodinámica S, a menudo denominada simplemente entropía, en química y termodinámica es una función del estado del sistema termodinámico)
La energía de Gibbs puede entenderse como la energía química total de un sistema (cristal, líquido, etc.)
El concepto de energía de Gibbs se usa ampliamente en termodinámica y química.
La entropía termodinámica S, a menudo denominada simplemente entropía, en química y termodinámica es una función del estado del sistema termodinámico.
Para soluciones diluidas, la densidad de flujo de una sustancia está determinada por la ecuación de Nernst-Planck.
d×Cd×φ
jm=–U×R×T––––- –U×C×Z×F––––- ;
re × x re × x
tu–movilidad de partículas,
R- constante de gas 8.31 j / mol,
corriente continua
z–la carga de un ion electrolito,
Número F de Faraday 96500 kg/mol,
dφ-potencial de campo eléctrico,
dφ
Hay dos razones para la transferencia de materia durante el transporte pasivo: gradiente de concentración y gradiente de potencial eléctrico. (Los signos menos delante del gradiente indican que el gradiente de concentración hace que una sustancia se mueva de lugares de mayor concentración a lugares de menor concentración). El gradiente de potencial eléctrico provoca una transferencia de cargas positivas desde lugares de mayor potencial a lugares de menor potencial.
Puede haber una transferencia pasiva de sustancias de lugares con menor concentración a lugares con mayor concentración (si el segundo término de la ecuación es mayor que el primero en valor absoluto).
Si no electrolitos Z=0; o no hay campo eléctrico, entonces ocurre una difusión simple - Ley de Fick.
Jm =–-D ×––––;
D es el coeficiente de difusión;
- –- ––– gradiente de concentración;
Difusión - movimiento espontáneo de sustancias de lugares con una concentración más alta a lugares con una concentración más baja de una sustancia, debido al movimiento térmico caótico de las moléculas.
La difusión de una sustancia a través de la bicapa lipídica se debe a un gradiente de concentración a través de la membrana. El coeficiente de permeabilidad de la membrana depende de las propiedades de la membrana y de las sustancias transportadas. (Si las concentraciones de una sustancia en la superficie de la membrana son directamente proporcionales a las concentraciones en la superficie fuera de la membrana).
P=-–- ––- – coeficiente de permeabilidad
k–coeficiente de distribución, que muestra la relación entre la concentración de una sustancia fuera de la membrana y dentro de ella.
L–espesor de la membrana;
D es el coeficiente de difusión;
Coeficiente cuanto mayor es la permeabilidad, mayor es el coeficiente de difusión (cuanto menor es la viscosidad de la membrana), más delgada es la membrana y mejor se disuelve la sustancia en la membrana.
Sustancias no polares - ácidos grasos orgánicos - penetran bien a través de la membrana, mal - sustancias polares solubles en agua: sales, bases, azúcares, aminoácidos.
Durante el movimiento térmico, se forman pequeños planos libres entre las colas, llamados álabes, a través de los cuales pueden penetrar las moléculas polares. Cuanto más grande es la molécula, menor es la permeabilidad de la membrana para esta sustancia. La selectividad de la transferencia está asegurada por un conjunto de poros de cierto radio en la membrana, correspondiente al tamaño de la partícula penetrante.
Difusión facilitada- Ocurre con la participación de moléculas portadoras. El portador de iones de potasio es la valinomicina, que tiene forma de manguito; revestido por dentro con grupos polares y por fuera con grupos no polares. Caracterizado por una alta selectividad. La valinomicina forma un complejo con los iones de potasio que ingresan al manguito, y también es soluble en la fase lipídica de la membrana, ya que su molécula exterior no es polar.
Las moléculas de valinomicina en la superficie de la membrana capturan iones de potasio y los transportan a través de la membrana. La transferencia puede ocurrir en ambas direcciones.
La difusión facilitada ocurre desde lugares con una concentración más alta de la sustancia transferida a lugares con una concentración más baja.
Diferencias entre difusión facilitada y simple:
1) la transferencia de materia con el transportador es más rápida.
2) La difusión facilitada tiene la propiedad de saturación, al aumentar la concentración en un lado de la membrana, la densidad de flujo aumenta hasta que todas las moléculas transportadoras están ocupadas.
3) Con la difusión facilitada, la competencia de las sustancias transportadas se observa cuando el portador transporta diferentes sustancias; al mismo tiempo, algunas sustancias se toleran mejor que otras, y la adición de algunas sustancias dificulta el transporte de otras.Así, de los azúcares, la glucosa se tolera mejor que la fructosa, la fructosa es mejor que la xilosa y la xilosa es mejor que la arabinosa. .
4) Hay sustancias que bloquean la difusión facilitada: forman un fuerte complejo con moléculas transportadoras. Moléculas inmóviles: los transportadores, fijados a través de la membrana, se transfieren de una molécula a otra.
Filtración- el movimiento de una solución a través de los poros de la membrana bajo la acción de un gradiente de presión. La tasa de transferencia durante la filtración obedece la ley de Poiseuille.
D contra P1 – P2
–- –– = - ––––––;
Potencial de equilibrio es el valor de la diferencia de carga eléctrica transmembrana en el que la corriente de iones dentro y fuera de la célula se vuelve la misma, es decir de hecho, los iones no se mueven.
La concentración de iones de potasio en el interior de la célula es mucho mayor que en el líquido extracelular, mientras que la concentración de iones de sodio y cloruro, por el contrario, es mucho mayor en el líquido extracelular. Los aniones orgánicos son moléculas grandes que no atraviesan la membrana celular.
Esta diferencia de concentración o gradiente de concentración es la fuerza impulsora para la difusión de iones disueltos a una región de menor concentración o, de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, a un nivel de energía más bajo. Por lo tanto, los cationes de sodio deben difundirse hacia el interior de la célula y los cationes de potasio deben difundirse fuera de ella.
Es necesario tener en cuenta la permeabilidad de la membrana celular para varios iones, y varía según el estado de actividad celular. En reposo, solo los canales iónicos para el potasio están abiertos en la membrana plasmática, a través de los cuales no pueden pasar otros iones.
Al salir de la célula, los cationes de potasio reducen el número de cargas positivas y, al mismo tiempo, aumentan su número en la superficie exterior de la membrana. Los aniones orgánicos que quedan en la célula comienzan a limitar la liberación adicional de cationes de potasio, ya que surge un campo eléctrico entre los aniones de la superficie interna de la membrana y los cationes de su superficie externa y aparece atracción electrostática. La membrana celular en sí resulta estar polarizada: las cargas positivas se agrupan en su superficie externa y las cargas negativas se agrupan en la interna.
Por lo tanto, si la membrana está lista para pasar iones, entonces la dirección de la corriente de iones estará determinada por dos circunstancias: el gradiente de concentración y la acción del campo eléctrico, y el gradiente de concentración puede dirigir los iones en una dirección, y el campo eléctrico en el otro. Cuando estas dos fuerzas se equilibran, el flujo de iones prácticamente se detiene, ya que el número de iones que ingresan a la celda se vuelve igual al número de iones que salen. Este estado se llama potencial de equilibrio.
transporte activo t
La difusión de iones debería reducir el gradiente de concentración, pero el equilibrio de concentración significaría la muerte de la célula. No es casualidad que gaste más de 1/3 de sus recursos energéticos en mantener los gradientes, en mantener la asimetría iónica. El transporte de iones a través de la membrana celular contra gradientes de concentración es activo, es decir, modo de transporte intensivo en energía, es proporcionado por una bomba de sodio-potasio.
Es una gran proteína integral de la membrana celular que elimina continuamente los iones de sodio de la célula y, al mismo tiempo, bombea iones de potasio hacia ella. Esta proteína tiene las propiedades de la ATPasa, una enzima que descompone el ATP en la superficie interna de la membrana, donde la proteína une tres iones de sodio. La energía liberada durante la división de la molécula de ATP se usa para fosforilar ciertas secciones de la proteína bomba, después de lo cual la conformación de la proteína cambia y saca tres iones de sodio de la célula, pero simultáneamente toma dos iones de potasio del exterior y los lleva a la celda (Fig. 4.1).
Por lo tanto, en un ciclo de bombeo, se eliminan tres iones de sodio de la célula, se introducen en ella dos iones de potasio y se gasta la energía de una molécula de ATP en este trabajo. Así es como se mantiene una alta concentración de potasio en la célula y de sodio en el espacio extracelular. Teniendo en cuenta que tanto el sodio como el potasio son cationes, es decir llevan cargas positivas, entonces el resultado total de un ciclo de la bomba para la distribución de cargas eléctricas es la eliminación de una carga positiva de la celda. Como resultado de esta actividad, la membrana se vuelve ligeramente más negativa desde el interior y, por lo tanto, la bomba de sodio-potasio puede considerarse electrogénica.
En 1 segundo, la bomba puede eliminar aproximadamente 200 iones de sodio de la celda y transferir simultáneamente aproximadamente 130 iones de potasio a la celda, y se pueden colocar 100-200 de estas bombas en un micrómetro cuadrado de la superficie de la membrana. Además de sodio y potasio, la bomba transporta glucosa y aminoácidos al interior de la célula contra gradientes de concentración; esto, por así decirlo, pasando el transporte, recibió el nombre: symport. El rendimiento de la bomba de sodio-potasio depende de la concentración de iones de sodio en la celda: cuanto más alta es, más rápido funciona la bomba. Si la concentración de iones de sodio en la celda disminuye, la bomba reducirá su actividad.
Junto con la bomba de sodio y potasio en la membrana celular, existen bombas especiales para los iones de calcio. También utilizan la energía del ATP para transportar iones de calcio fuera de la célula, como resultado, se crea un gradiente de concentración significativo de calcio: hay mucho más fuera de la célula que dentro de la célula. Esto hace que los iones de calcio se esfuercen constantemente por entrar en la célula, pero en reposo la membrana celular apenas permite el paso de estos iones. Sin embargo, a veces la membrana abre canales para estos iones, y entonces juegan un papel muy importante en la liberación de mediadores o en la activación de ciertas enzimas.
Así, el transporte activo crea gradientes eléctricos y de concentración que juegan un papel destacado en toda la vida de la célula.
Área temática: polímeros, fibras sintéticas, caucho, caucho
Es bastante difícil visualizar la formación de tal gradiente de concentración en una suspensión debido a la influencia de las moléculas de disolvente. Este fenómeno se puede comparar con el comportamiento de una mezcla de dos gases a temperatura y presión constantes, pero con un gradiente de concentración de ambos componentes. Considere un plano dibujado a través de tal mezcla de gases perpendicular a la dirección del gradiente de concentración. Suponga que la concentración del componente A es mayor en el lado izquierdo del plano y menor en el derecho; la distribución del componente B debe invertirse. En una unidad de tiempo, un mayor número de moléculas A deben chocar en el lado izquierdo del plano que en el derecho; para las moléculas B, ocurre lo contrario. Por lo tanto, más moléculas A se moverán a través del plano de izquierda a derecha y, de manera similar, más moléculas B se moverán de derecha a izquierda. Como resultado, las concentraciones de los dos componentes se igualarán. Este proceso es la difusión de gases. Si ahora pasamos a una suspensión líquida en la que hay un gradiente de concentración similar de partículas suspendidas, entonces es claro que podemos repetir el razonamiento anterior aplicándolo al movimiento de partículas sólidas y moléculas de solvente a través de un plano trazado en ángulo recto. al gradiente de concentración. Sin embargo, el número total de partículas por unidad de volumen no permanece constante y el argumento debe cambiarse en consecuencia. Está claro que el número de moléculas de disolvente que cruzan el plano en la dirección de un lugar con una alta concentración de partículas en suspensión será menor que en la dirección opuesta debido a la presencia de partículas que bloquean el camino.
La ley de Fick para la difusión en una dirección relaciona un flujo de partículas positivo A con un gradiente de concentración dirigido negativamente (densidad constante y baja concentración de partículas):
Como se señaló anteriormente, las sustancias electroactivas alcanzan la superficie del electrodo como resultado de: 1) difusión debido al gradiente de concentración entre la superficie del electrodo y el volumen de la solución, y 2) migración eléctrica de partículas cargadas debido al gradiente de potencial entre el electrodo y la solución Esta corriente migratoria debe eliminarse o reducirse en la medida de lo posible añadiendo un gran exceso de un electrolito inerte que no participe en la reacción en el electrodo. La corriente limitante que surge en este caso será solo una corriente de difusión. Para evitar corrientes migratorias, la concentración del electrolito inerte debe ser al menos 50 veces la concentración de la sustancia electroactiva.
Con una corriente de difusión ideal, la sustancia electroactiva llega al electrodo sólo como resultado de la difusión debido al gradiente de concentración resultante de la pérdida de la sustancia en el electrodo. Este gradiente existe en toda la capa de difusión, donde la concentración cambia desde casi cero en la superficie del electrodo hasta la concentración que existe en la mayor parte de la solución. La corriente de difusión se puede determinar a partir de la altura de la onda en la curva de corriente-voltaje.
Las leyes básicas de la difusión fueron, como es bien sabido, formuladas por Fick. La primera ley de Fick establece una relación entre el caudal de difusión / y el gradiente de concentración C a lo largo de la distancia x desde el
Dado que la humedad se puede eliminar de los productos de arcilla solo por evaporación de la superficie, y de las partes internas se mueve hacia afuera solo bajo la acción de una fuerza asociada con un gradiente de concentración *, es imposible eliminar por completo la deformación por contracción durante el secado. Sin embargo, se puede minimizar con un tiempo de secado suficiente y con el control adecuado de la temperatura y la humedad necesarios para eliminar la distribución desigual de la humedad en la superficie. Este control, junto con la gestión térmica, se logra mejor utilizando secadores de contracorriente, preferiblemente del tipo túnel. Cuanto más plástica sea la mezcla y más compleja la forma, más completo será el secado **.
Cuando se extrae una muestra de polímero con un líquido con un poder de disolución que aumenta gradualmente, las partes de menor peso molecular se disuelven primero y luego el resto. La mejora en el poder de disolución se logra cambiando la temperatura o la composición del líquido de extracción. Se obtienen resultados particularmente buenos. cuando se utiliza una columna con un gradiente de concentración y temperatura, cuando la disolución múltiple y la deposición de polímeros
A una velocidad de rotación de (4-6)-104 rpm, se desarrolla una aceleración centrífuga igual a ~106 g en la ultracentrífuga. Con tal experimento, la observación de un proceso de sedimentación fuera del equilibrio, se denomina sedimentación de alta velocidad. La medición de la posición del límite 16 y su desplazamiento en el tiempo se realiza mediante esquemas ópticos (consulte la página 160), lo que permite calcular el coeficiente de sedimentación: „ _ \ Лт_ _ 1 d In r
Debido al movimiento térmico de las macromoléculas en solución, el soluto se mueve (difusión) en la dirección de una concentración más alta a una más baja. Si coloca cuidadosamente un solvente (Co) sobre la superficie de una solución de polímero con una concentración de C\, entonces gradualmente la interfaz A-A se desdibujará (Fig. 1.11). Las moléculas de solvente se difundirán en la dirección x hacia la solución, mientras que las macromoléculas se difundirán en la dirección opuesta hacia la capa de solvente. El cambio de concentración en el segmento dx se denomina gradiente de concentración. La tasa de cambio en la concentración como resultado de la difusión (tasa de difusión) se describe mediante la relación
Cuando un cationito del tipo (NM)zh entra en contacto con una solución diluida de un electrolito fuerte M+A~, el valor de [M+] en el intercambiador de iones será mucho mayor que [M+] en la solución, y [ A~~] será menor que [A~]. Debido a que su concentración en las dos fases es diferente, los pequeños iones móviles tenderán a igualarlo por difusión, y esto conducirá a una violación de la neutralidad eléctrica de la solución, a la aparición de una carga espacial positiva en el solución y uno negativo en el intercambiador de iones. Como resultado, el equilibrio de Donnan se establecerá entre el gradiente de concentración causado por la difusión y el potencial electrostático que lo impide, y en el límite de la solución del intercambiador de cationes (Fig. 191). 191. Esquema de distribución del amanecer - habrá una diferencia de potencial - potencial de Donnan
Los fenómenos de difusión durante la formación del sistema adhesivo-sustrato son muy diversos. Estos incluyen la difusión superficial del adhesivo, la autodifusión en la capa adhesiva, a veces se produce difusión volumétrica en una o dos vías a través de la interfaz adhesivo-sustrato. Además, los procesos enumerados tienen diferentes mecanismos. Por ejemplo, se hace una distinción entre difusión activada, semiactivada y no activada. Estos diversos procesos se discutirán con más detalle a continuación. >> A menudo se supone que la fuerza impulsora detrás de la difusión es el gradiente de concentración. Sin embargo, el movimiento provocado por el gradiente de concentración y que lleva a la paulatina homogeneización del sistema no agota todas las posibles manifestaciones de este complejo proceso. Muy a menudo, la difusión no iguala las concentraciones, sino que, por el contrario, separa aún más los componentes del sistema. Por tanto, es más correcto suponer que la fuerza impulsora de la difusión es la diferencia de potenciales termodinámicos, y que la transferencia de materia por difusión va acompañada de una disminución de la energía libre del sistema. La ecualización de los potenciales termodinámicos y la aproximación al equilibrio termodinámico se logran debido al movimiento térmico de los átomos (moléculas). El potencial termodinámico se puede descomponer en componentes de energía y entropía. El mecanismo de difusión depende de la proporción de estos componentes. En algunos casos, la energía interna del sistema no cambia durante la difusión, y
