डिफ्यूजन की परिभाषा डिफ्यूजन एक शारीरिक प्रक्रिया है जो अणुओं के शुद्ध संचलन को उच्च सांद्रता के क्षेत्र से कम सांद्रता में से एक में संदर्भित करती है। जो सामग्री फैलती है वह ठोस, तरल या गैस हो सकती है। इसी तरह, जिस माध्यम में प्रसार होता है वह तीन भौतिक अवस्थाओं में से एक में भी हो सकता है।प्रसार की मुख्य विशेषताओं में से एक एकाग्रता ढाल के साथ अणुओं की आवाजाही है। जबकि यह अन्य अणुओं द्वारा सुगम किया जा सकता है, इसमें सीधे उच्च ऊर्जा के अणु शामिल नहीं होते हैं जैसे कि एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) या ग्वानोसिन ट्राइफॉस्फेट (जीटीपी)।

डिफ्यूजन की दर मध्यम और सामग्री के बीच बातचीत की प्रकृति पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, एक गैस दूसरे गैस में बहुत तेज़ी से फैलती है। इसका एक उदाहरण हवा में फैलने वाली अमोनिया गैस की गंध है। इसी तरह, यदि तरल नाइट्रोजन का एक कनस्तर थोड़ा-सा भी लीक हो जाए, तो नाइट्रोजन गैस तेजी से वायुमंडल में फैल जाएगी। एक ही गैस तरल पदार्थ में थोड़ा और धीरे-धीरे फैलती है जैसे पानी और एक ठोस में सबसे धीमी।

इसी तरह, दो गलत तरल पदार्थ भी एक दूसरे में एक समान घोल बनाने के लिए फैलेंगे। उदाहरण के लिए, जब पानी ग्लिसरॉल के साथ मिलाया जाता है, तो समय के साथ दोनों तरल पदार्थ एक दूसरे में रेडियल रूप से फैल जाते हैं। यहां तक ​​कि प्रत्येक तरल पदार्थ के लिए अलग-अलग रंगों के रंगों के अलावा इसे नेत्रहीन रूप से देखा जा सकता है। हालांकि, एक ही घटना नहीं देखी जाती है जब पेट्रोल और पानी की तरह तरल पदार्थ मिलाया जाता है। प्रसार धीरे-धीरे और केवल दो तरल पदार्थों के बीच बातचीत की छोटी सतह पर होता है।

डिफ्यूजन के उदाहरण

डिफ्यूजन कई जैविक और रासायनिक प्रक्रियाओं का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। जैविक प्रणालियों में, हर पल, हर कोशिका में और शरीर के माध्यम से झिल्ली में प्रसार होता है।उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन धमनियों और धमनी के अंदर एक उच्च सांद्रता में होता है, जब सक्रिय रूप से प्रतिक्रियाशील कोशिकाओं में ऑक्सीजन के स्तर के साथ तुलना की जाती है। उदाहरण के लिए, जब तक रक्त केशिकाओं में मांसपेशियों या यकृत में बहता है, तब तक कोशिकाओं की एक ही परत होती है जो इस ऑक्सीजन को हेपेटोसाइट्स या कंकाल की मांसपेशी फाइबर से अलग करती है। निष्क्रिय प्रसार की प्रक्रिया के माध्यम से, किसी भी अन्य अणु ऑक्सीजन की सक्रिय भागीदारी के बिना केशिका झिल्ली से गुजरता है और कोशिकाओं में प्रवेश करता है।

कोशिकाएं एरोबिक श्वसन के लिए माइटोकॉन्ड्रिया में ऑक्सीजन का उपयोग करती हैं, जो कार्बन डाइऑक्साइड गैस को बायप्रोडक्ट के रूप में उत्पन्न करती हैं। एक बार फिर, जैसे ही कोशिका के भीतर इस गैस की सांद्रता बढ़ती है, यह केशिकाओं की ओर बाहर की ओर फैल जाती है, जहां से बहने वाले रक्त का ऊतक क्षेत्र से अतिरिक्त गैस को हटा दिया जाता है। इस तरह, केशिकाओं एक कम कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता में रहती हैं, जिससे अणु की निरंतर गति कोशिकाओं से दूर हो जाती है।

रासायनिक प्रक्रियाओं में, डिफ्यूजन अक्सर केंद्रीय सिद्धांत होता है जिसमें कई प्रतिक्रियाएं होती हैं। एक सरल उदाहरण के रूप में, एक गिलास पानी में चीनी के कुछ क्रिस्टल धीरे-धीरे समय के साथ घुल जाएंगे। यह इसलिए होता है क्योंकि पानी के माध्यम में चीनी अणुओं का शुद्ध संचलन होता है। यहां तक ​​कि बड़ी औद्योगिक प्रतिक्रियाओं में, जब दो तरल पदार्थों को एक साथ मिलाया जाता है, तो प्रसार अभिकर्मकों को एक साथ लाता है और प्रतिक्रिया को सुचारू रूप से आगे बढ़ने देता है। उदाहरण के लिए, पॉलिएस्टर को संश्लेषित करने के तरीकों में से एक है उनके तरल रूप में उपयुक्त कार्बनिक अम्ल और शराब को मिलाकर। प्रतिक्रिया के रूप में दो अभिकारक एक दूसरे की ओर फैलते हैं और एस्टर बनाने के लिए एक रासायनिक प्रतिक्रिया से गुजरते हैं।

तापमान

किसी भी प्रणाली में, अणु एक निश्चित मात्रा में गतिज ऊर्जा के साथ आगे बढ़ रहे हैं। यह आमतौर पर किसी विशेष तरीके से निर्देशित नहीं किया जाता है, और यादृच्छिक दिखाई दे सकता है। जब ये अणु आपस में टकराते हैं, तो गति की दिशा में बदलाव के साथ-साथ गति और वेग में भी बदलाव होता है। उदाहरण के लिए, यदि सूखी बर्फ का एक ब्लॉक (ठोस रूप में कार्बन डाइऑक्साइड) को एक बॉक्स के अंदर रखा जाता है, तो ब्लॉक के केंद्र में कार्बन डाइऑक्साइड के अणु ज्यादातर एक दूसरे से टकराते हैं और ठोस द्रव्यमान के भीतर बरकरार रहते हैं। हालांकि, परिधि में अणुओं के लिए, हवा में तेजी से बढ़ते अणु भी उनके आंदोलन को प्रभावित करते हैं, जिससे वे हवा में फैलने की अनुमति देते हैं। यह एक एकाग्रता ढाल बनाता है, सूखी बर्फ की गांठ से दूरी के साथ कार्बन डाइऑक्साइड की एकाग्रता धीरे-धीरे कम हो जाती है।

तापमान में वृद्धि के साथ, सिस्टम में सभी कणों की गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है। यह उस दर को बढ़ाता है जिस पर विलेय और विलायक के अणु चलते हैं, और टकराव को बढ़ाते हैं। इसका मतलब है कि शुष्क बर्फ (या यहां तक ​​कि नियमित बर्फ) एक गर्म दिन पर तेजी से वाष्पित हो जाएगी, बस इसलिए कि प्रत्येक अणु अधिक ऊर्जा के साथ आगे बढ़ रहा है और एक ठोस राज्य की सीमाओं से जल्दी से बचने की अधिक संभावना है।

बातचीत का क्षेत्र

ऊपर दिए गए उदाहरण का विस्तार करने के लिए, यदि सूखी बर्फ का खंड कई टुकड़ों में टूट गया है, तो वातावरण के साथ बातचीत करने वाला क्षेत्र तुरंत बढ़ जाता है। अणुओं की संख्या जो केवल सूखी बर्फ के भीतर अन्य कार्बन डाइऑक्साइड कणों से टकराती है। इसलिए, हवा में गैस के प्रसार की दर भी बढ़ जाती है।

यदि गैस में गंध या रंग है तो यह गुण और भी बेहतर तरीके से देखा जा सकता है। उदाहरण के लिए, जब आयोडीन एक गर्म स्टोव के ऊपर जमा होता है, तो बैंगनी धुएं दिखाई देने लगती हैं और हवा के साथ मिल जाती हैं। यदि एक उच्च क्रूसिबल में उच्चीकरण किया जाता है, तो धुएं धीरे-धीरे कंटेनर के मुंह की ओर फैलते हैं और फिर तेजी से गायब हो जाते हैं। जबकि वे क्रूसिबल के भीतर छोटे सतह क्षेत्र तक सीमित हैं, प्रसार की दर कम रहती है।

यह तब भी देखा जाता है जब दो तरल अभिकारकों को एक दूसरे से मिलाया जाता है। सरगर्मी दो रसायनों के बीच बातचीत के क्षेत्र को बढ़ाती है और इन अणुओं को एक-दूसरे की ओर अधिक तेज़ी से फैलने देती है। प्रतिक्रिया तेज गति से पूरी होने की ओर बढ़ती है। एक समान नोट पर, किसी भी विलेय को छोटे टुकड़ों में तोड़ दिया जाता है और विलायक में हलचल होने से तेजी से घुल जाता है – अणुओं का एक और संकेतक बेहतर फैलता है जब बातचीत का क्षेत्र बढ़ता है।

डिफ्यूजन की स्थिरता

चूंकि प्रसार मुख्य रूप से उच्च संतृप्ति के एक क्षेत्र से दूर जाने वाले अणुओं की संभावना द्वारा संचालित होता है, यह तुरंत इस प्रकार होता है कि जब माध्यम (या विलायक) में विलेय की बहुत कम एकाग्रता होती है, तो एक अणु की संभावना केंद्रीय क्षेत्र से अलग हो जाती है। से ज़्यादा ऊँचा। उदाहरण के लिए, आयोडीन गैस के प्रसार के बारे में उदाहरण में, अगर क्रूसिबल को एक अन्य बंद कंटेनर में रखा जाता है और आयोडीन क्रिस्टल को एक विस्तारित अवधि के लिए गर्म किया जाता है, तो बैंगनी गैस के दर से मुंह में ‘गायब’ होने की दर प्रतीत होती है। क्रूसिबल कम हो जाएगा। यह स्पष्ट रूप से धीमा है, इस तथ्य के कारण है कि समय के साथ, बड़े कंटेनर में पर्याप्त आयोडीन गैस होना शुरू हो जाता है कि इसमें से कुछ क्रूसिबल की ओर wards पीछे की ओर ’जाएगा। भले ही यह यादृच्छिक गैर-निर्देशित आंदोलन है, एक बड़े थोक के साथ, यह एक परिदृश्य बना सकता है जहां कंटेनर से गैस की शुद्ध आवाजाही नहीं होती है।

कण आकार

किसी भी तापमान पर, एक छोटे कण का प्रसार एक बड़े आकार के अणु की तुलना में अधिक तेजी से होगा। यह अणु के द्रव्यमान और उसके सतह क्षेत्र दोनों से संबंधित है। एक बड़े सतह क्षेत्र के साथ एक भारी अणु धीरे-धीरे फैल जाएगा, जबकि छोटे, हल्के कण अधिक तेज़ी से फैलेंगे। उदाहरण के लिए, जबकि ऑक्सीजन गैस कार्बन डाइऑक्साइड की तुलना में थोड़ी अधिक तेज़ी से फैलती है, दोनों ही आयोडीन गैस की तुलना में अधिक तेज़ी से आगे बढ़ेंगी।

डिफ्यूजन के कार्य

पचे हुए पोषक तत्वों के अवशोषण, गैस विनिमय, तंत्रिका आवेगों के प्रसार, उनके लक्ष्य अंग की ओर हार्मोन और अन्य चयापचयों की आवाजाही और भ्रूण के विकास में लगभग हर घटना के लिए मानव शरीर में प्रसार आवश्यक है।

डिफ्यूजन के प्रकार

डिफ्यूजन या तो सरल प्रसार हो सकता है और दूसरे अणु द्वारा सुगम हो सकता है

सरल विस्तार

सरल प्रसार केवल किसी अन्य अणुओं की प्रत्यक्ष भागीदारी के बिना उनकी एकाग्रता ढाल के साथ अणुओं की गति है। इसमें एक माध्यम के माध्यम से एक सामग्री का प्रसार या एक झिल्ली के पार एक कण के परिवहन को शामिल किया जा सकता है। ऊपर दिए गए सभी उदाहरण सरल प्रसार के उदाहरण थे।

कई भौतिक घटनाओं में, रासायनिक प्रतिक्रियाओं में सरल प्रसार प्रासंगिक है, और यहां तक ​​कि वैश्विक मौसम पैटर्न और भूवैज्ञानिक घटनाओं को भी प्रभावित कर सकता है। अधिकांश जैविक प्रणालियों में, एक लिपिड बाईलेयर से बने अर्ध-पारगम्य झिल्ली में प्रसार होता है। झिल्ली में विशिष्ट अणुओं के पारित होने की अनुमति देने के लिए छिद्र और उद्घाटन होते हैं।

सुविधा विसरण

दूसरी ओर सुविधा प्रसार जैसा कि शब्द इंगित करता है, प्रसार होने के लिए दूसरे अणु (सूत्रधार) की उपस्थिति की आवश्यकता होती है। हाइड्रोफोबिक लिपिड बाईलेयर में बड़े या ध्रुवीय अणुओं के संचलन के लिए सुस्पष्ट प्रसार आवश्यक है। हर कोशिका के जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए सुस्पष्ट प्रसार आवश्यक है क्योंकि विभिन्न उप-कोशिकीय जीवों के बीच संचार होता है। एक उदाहरण के रूप में, जबकि गैसों और मीथेन या पानी जैसे छोटे अणु एक प्लाज्मा झिल्ली में स्वतंत्र रूप से फैल सकते हैं, कार्बोहाइड्रेट या न्यूक्लिक एसिड जैसे बड़े आवेशित अणुओं को पोर्स या चैनल बनाने वाले ट्रांसमेंब्रेन प्रोटीन की मदद की आवश्यकता होती है।

छवि कोशिकाप्लामा की ओर बाह्य अंतरिक्ष से एक अघुलनशील अणु की गति को दर्शाता है।

चूंकि वे प्लाज्मा झिल्ली में अपेक्षाकृत बड़े उद्घाटन हैं, इसलिए इन अभिन्न झिल्ली प्रोटीन में भी उच्च विशिष्टता है। उदाहरण के लिए, पोटेशियम आयनों को स्थानांतरित करने वाले चैनल प्रोटीन में लगभग समान आकार और चार्ज के साथ एक समान सोडियम आयन की तुलना में उस आयन के लिए बहुत अधिक समानता है।

संबंधित जीव विज्ञान शर्तें

एकाग्रता ग्रेडिएंट – एक पदार्थ की एकाग्रता में धीरे-धीरे कमी, अक्सर एक समाधान में एक घुला हुआ पदार्थ। जीवित प्रणालियों के भीतर, यह ढाल आमतौर पर एक अर्ध-पारगम्य लिपिड झिल्ली के दो किनारों पर देखी जाती है।
हेपेटोसाइट्स – यकृत के आंतरिक पैरेन्काइमल क्षेत्र में कोशिकाएं, यकृत द्रव्यमान का एक बड़ा हिस्सा बनाती हैं। प्रोटीन, लिपिड और कार्बोहाइड्रेट के पाचन और चयापचय में शामिल। वे शरीर के विषहरण में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
इंटीग्रल मेम्ब्रेन प्रोटीन – प्रोटीन जो एक झिल्ली की चौड़ाई को फैलाते हैं और जैविक झिल्ली के महत्वपूर्ण संरचनात्मक और कार्यात्मक भाग होते हैं।
उच्च बनाने की क्रिया – तरल अवस्था में एक हस्तक्षेप संक्रमण के बिना, अपने ठोस चरण में सीधे गैसीय अवस्था में एक सामग्री का रूपांतरण।

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