气体扩散作用

物质的分子通过不规则运动、扩散运动而进入到其他物质里的过程。

气体交换指肺泡和血液之间,以及血液和组织之间的气体交换。

是生物体将体内的大分子转化为小分子并释放出能量的过程。是某种气体分子通过扩散运动而进入到其它气体里。

什么是生物中的气体扩散作用?

指气体总是从浓度高的地方向浓度低的地方移动,直到平衡为止。

什么是气体的扩散作用 关于气体的扩散作用介绍

1、一般气体分子什么是气体的扩散作用的扩散属此类什么是气体的扩散作用,也就是生物体什么是气体的扩散作用的气体交换(如动物细胞进行呼吸作用时,吸入氧气,放出二氧化碳,植物行光合作用时,吸收二氧化碳,放出氧气),均是此「单纯的扩散作用」。

2、由于此类的扩散作用不受细胞膜中蛋白质或载体(carrier)所影响,所以细胞膜对这些气体分子的扩散作用没有调控能力。此类的扩散作用犹如一家烤肉万家香的香味扩散作用,均是属「自然发生」的现象。不过二氧化碳溶于水后,变成 HCO3-(即CO2+H2O --HCO3-+H+)时,则不能再以单纯的扩散作用进出细胞。

什么是气体的扩散作用

单纯的扩散作用(simple diffusion)

一般气体分子的扩散属此类什么是气体的扩散作用,也就是生物体的气体交换(如动物细胞进行呼吸作用时什么是气体的扩散作用,吸入氧气,放出二氧化碳,植物行光合作用时,吸收二氧化碳,放出氧气),均是此「单纯的扩散作用」。由于此类的扩散作用不受细胞膜中蛋白质或载体(carrier)所影响,所以细胞膜对这些气体分子的扩散作用没有调控能力。此类的扩散作用犹如一家烤肉万家香的香味扩散作用,均是属「自然发生」的现象。不过二氧化碳溶于水后,变成 HCO3-(即CO2+H2O --HCO3-+H+)时,则不能再以单纯的扩散作用进出细胞。

扩散作用

普通扩散作用(diffusion)即可导致明显的同位素分馏。一般来说,轻同位素更易于迁移,因此扩散作用能够导致轻同位素和重同位素的分异。就气体而言,扩散系数的比值等于其分子量平方根的倒数。例如,对于分子量为44和45,即12C16O16O和13C16O16O的CO2分子的中碳同位素,使两种同位素分子的动能 相等,经计算可得两种分子的速率比等于45/44的平方根(即1.01)。若不考虑温度因素,在同一系统中,12C16O16O分子的平均速率较13C16O16O分子的平均速率高1%。但这一同位素效应或多或少地限于理想气体,因为理想气体中的分子碰撞较少,分子间的力可以忽略。比如,由扩散运动导致的土壤CO2的碳同位素分馏效应估算为4‰左右(Cerling,1984;Hesterberg & Siegenthaler,1991)。

与普通扩散作用明显不同,热扩散(thermal diffusion)过程的温度梯度将产生质量转移。质量差异越大,由热扩散引起的两种同位素分子的分离趋势越明显。Severinghaus et al.(1996)提出了热扩散实例,他观察到相对于自由大气层(free atmosphere),沙丘空气中的15N和18O出现少量亏损。这与土壤不饱和区域中较重同位素应因重力沉降而富集的预期结果相背离。这种由热引起的扩散同位素分馏效应还出现在冰心的气泡中(Severinghaus et al.,1998;Severinghaus & Brook,1999;Grachiev & Severinghaus,2003)。Richeter(2007)曾报道过,极高温度下的热扩散引起了明显的同位素分馏。观测结果显示,熔融玄武岩仅仅150℃的温度变化即可影响26Mg/24Mg8‰的分馏。Richter et al.(1999,2003)较早在熔融玄武岩和流纹岩之间进行的扩散实验也证明了Li、Ca和Ge(用来替代Si)出现了明显的同位素分馏。尤其是对于Li,高温下的扩散作用是其同位素分馏最重要的影响因素 ( 参看第 2. 2 部分) 。一般认为,温度超过 1000℃,同位素分馏可以忽略不计,但是从锂的同位素分馏效应来看,我们应该重新审视这一观点。

在液相和固相中,控制热扩散的因素更为复杂。固态扩散 ( solid state diffusion) 的概念通常涉及体积扩散和扩散机制的内容。在固态扩散过程中,原子沿易于扩散的路径 ( 如晶粒间界面和表面) 发生移动。扩散-渗透实验显示沿晶粒间界面的扩散速率显著增强,比体积扩散 ( volume diffusion) 要高出几个数量级。因此,晶粒间界面可作为快速交换的途径。体积扩散由元素或同位素在晶格 ( crystal lattice) 中随机热运动形成,并取决于晶格中的质点缺陷 ( point defect) ,如晶格内的空位或填隙原子。

什么是气体的扩散作用-什么是气体的扩散作用?

元素或同位素通过介质扩散的通量 ( F) 与浓度梯度 ( dc/dx) 成一定比例关系:

稳定同位素地球化学( 第六版)

式中: D 为扩散系数,“- ”表示浓度梯度具有负斜率,如元素或同位素从高浓度点向低浓度点移动。扩散系数 ( D) 随温度的变化可依据阿仑尼乌斯关系式 ( Arrhenius relation) 表示:

稳定同位素地球化学( 第六版)

式中:D0为与温度无关的系数;Ea为活化能;R为气体常数;T为绝对温度;e为常用对数底数。

近年来,人们对确定扩散系数进行了诸多尝试,最常用的方法是次级离子质谱分析法(SIMS,secondary ion masss pectrometry)。该分析法是将晶体置于重同位素化合物极其富集的溶液或气体中,然后测量同位素组成。实验表明,同位素组成是晶面以下深度的函数。

对多数矿物说,在较大温度范围内,扩散系数的对数值与温度的倒数成线性关系。不同矿物的阿仑尼乌斯(Arrhenius)曲线如图1.5所示,图中显示了不同矿物的扩散系数。在实际应用中,岩石中的各种矿物以不同的速率交换氧,从而形成在不同温度下交换同位素的封闭体系。当一种岩石从热事件的最高温度逐渐冷却时,交换矿物之间同位素分馏的量级将逐渐增加。共生矿物(coexisting mineral)在较低温度下达到平衡的速率受各矿物间体积扩散速率的限制。

已有文献已讨论过矿物内和矿物之间的扩散运移模型,其一为Eileretal.(1992,1993)提出的快速晶粒界面(FGB,fast grain boundary)模型。FGB模型考虑了非临近晶粒之间的扩散效应。该模型显示当考虑质量平衡因素时,封闭温度与矿物成分的模式丰度(modal abundance)与所有共生矿物扩散系数差异具有非常强的相关性。

图1.5 不同矿物的扩散系数-温度的阿仑尼乌斯曲线图(据Cole & Chakraborty,2001,有修改)

气体扩散的原理

气体分子在做无规则什么是气体的扩散作用的热运动。

扩散是由于微粒(分子、原子等)什么是气体的扩散作用的热运动而产生的物质迁移现象。可由一种或多种物质在气、液或固相的同一相内或不同相间进行什么是气体的扩散作用,主要由于浓度差什么是气体的扩散作用,也可由于温度差和湍流运动等。微粒从浓较大的区域向较小的区域迁移,直到一相内各部分的浓度达到一致或两相间的浓度达到平衡为止。

扩散速度在气体中最大,液体中次之,固体中最小。浓度差愈大,微粒质量愈小,温度愈高,扩散也愈快。