Konsantrasyon gradyanı

İki çözeltinin konsantrasyon gradyanı

Bir konsantrasyon gradyanı ya da konsantrasyon gradyanı (yanlış olarak da adlandırılan maddenin gradyan iki konum x arasında) ₁ ve x, ₂ , ilgili zaman var konsantrasyonları c - orada bir madde _{, 1} c _{, 2} - birbirinden farklıdır.

Sadece konsantrasyon gradyanı kelimesi, konsantrasyon artışı kelimesinin bir antagonisti olarak, konsantrasyondaki uzamsal azalma için daha dar anlamda da kullanılabilir .

Difüzyon maddelerin bir konsantrasyon gradyanı nedeniyle meydana gelir. Elektrokimyasal gradyan çözülmüş gradyanı konsantrasyonu iyonları belirli bir hücre içinde, biyolojik sistemler için büyük öneme sahip olan, enerji metabolizmasında ve sinir iletimi .

Daha dar anlamda, konsantrasyon gradyanı, konsantrasyonda sürekli bir yerel değişimi ifade eder. Konsantrasyon gradyanı, daha sonra farkın ölçüsüdür ve bu nedenle bir gradyanı bir konsantrasyonu , bir kimyasal madde . Konsantrasyon farkından ve bu uzaydaki iki nokta arasındaki mesafeden bölümdür (daha doğrusu: diferansiyel bölüm ). Tek boyutlu durumda bu şu şekilde yazılabilir:

${\ görüntü stili {\ frac {dc} {dx}}}$

burada fark, maddenin konsantrasyonu ve mesafedir. ${\ görüntü stili dc}$${\ görüntü stili dx}$

Nabla operatörünün yardımıyla konsantrasyon gradyanı üç boyutta temsil edilebilir:

${\ displaystyle {\ vec {\ nabla}} c = \ sol ({\ frac {\ kısmi c} {\ kısmi x}}, {\ frac {\ kısmi c} {\ kısmi y}}, {\ frac { \ kısmi c} {\ kısmi z}} \ sağ) ^ {T}}$

İşte konsantrasyon; konum vektörünün bileşenleridir . ${\ görüntü stili c}$${\ görüntü stili x, y, z}$

Örnekler

sürekli gradyanlar için basit gradyan karıştırıcı

Malzeme gradyanları, moleküllerin difüzyon yoluyla yönsel yayılmasını sağlar .

Yerçekimi, manyetik alanlar ve elektrik alanları gibi dış kuvvetler, orijinal olarak homojen çözeltilerde ve karışımlarda konsantrasyon gradyanları oluşturabilir.

Aşırı doymuş çözeltiden kristalleşme, manyetik alanda ferromanyetik parçacıkların aglomerasyonu ve daha yüksek manyetik alan kuvveti yönünde göç, elektrik alanında iyonların göçü, sıcaklık gradyanları, maruziyetteki farklılıklar - bazen 2 fazlı sistemlerde konsantrasyon gradyanlarına neden olabilir.

Gaz fazında, gaz karışımlarında, konsantrasyon gradyanları genellikle kısmi basınç gradyanları ile tanımlanır .

Troposferde karıştırma, konveksiyon ve rüzgar gibi karıştırma süreçleri ve akış süreçlerindeki türbülans konsantrasyon gradyanlarını azaltır.

Biyokimyasal ayırmada bir uygulama gradyan elektroforezidir . Bir jel karışımında önceden bir malzeme gradyanı oluşturulur. Bu, bir jel yoğunluğu gradyanı (değişken gözenek boyutu) veya bir pH gradyanı (genellikle amfolitler ile ) olabilir. Sonraki elektroforetik ayırmada, maddeler daha sonra ilgili bir sektörde yoğunlaşır.

Diğer bir uygulama, yoğunluk gradyanlarındaki (örneğin sakaroz veya sezyum klorürden ) madde karışımlarının yoğunluk gradyanlı santrifüjleme ile ayrılmasıdır .

İn kromatografi , mobil faz bileşimlerin zaman içinde bu değişiklik, sıklıkta sırasında seçiciliği arttırmak üzere kullanılan elüsyonu farklı adsorbe maddeler.

In biyoloji , malzeme gradyanları için bir önkoşuldur:

• pasif ve ikincil aktif membran taşınması
• içinde kemotaksis
• içerisinde enerji metabolizması hücreleri
• içinde morfojenezi ve embriyonik gelişim (boyunca embriyojenez )
• Böbrek gibi boşaltım organları ( nefridia )
• Deri , solungaç ve akciğer gibi solunum organları

Madde gradyanları da önemlidir içinde jeokimyanın ve ekoloji örneğin ölçüleri için, oksijen konsantrasyonu ve hidrojen sülfit konsantrasyonuna su içinde.

Edebiyat

• Paul Reinhart Schimmel, Charles R. Cantor: Biyofizik Kimya: Bölüm II: Biyolojik Yapı ve İşlev Çalışması için Teknikler . HC Freeman Co., San Francisco, 1980, s. 619-642. ISBN 0-7167-1190-7 .
• Alfred Pingoud , Claus Urbanke: Biyokimyanın çalışma yöntemleri . De Gruyter, Berlin 1997, ISBN 3-11-016513-9 ( Google kitabı olarak ).
• Richard Josiah Hinton, Miloslav Dobrota: Yoğunluk Gradyan Santrifüjü , Biyokimya ve Moleküler Biyolojide Laboratuvar Teknikleri Cilt 6 , Elsevier, 1978. ISBN 9780080858753 .