Дифузний потенціал, механізм виникнення і біологічна значущість - студопедія

На кордоні двох неоднакових розчинів завжди виникає різниця потенціалів, яка називається дифузійним потенціалом. Виникнення такого потенціалу пов'язане з неоднаковою рухливістю катіонів та аніонів, що знаходяться в розчині. Величина дифузійних потенціалів зазвичай не перевищує кількох десятків мілівольт, і їх, як правило, не враховують. Однак при точних вимірах приймають спеціальні заходи для максимального їх зменшення. Причини виникнення дифузійного потенціалу показали на прикладі двох межують розчинів сульфату міді різної концентрації. Іони Cu2 + і SO42- будуть дифундувати через кордон розділу з більш концентрованого розчину в менш концентрований. Швидкості переміщення іонів Cu2 + і SO42- неоднакові: рухливість іонів SO42- більше рухливості Cu2 +. В результаті цього на кордонах розділу розчинів з боку розчину з меншою концентрацією виникає надлишок негативних іонів SO42-, а в більш концентрованому - надлишок Cu2 +. Виникає різниця потенціалів. Наявність надлишкового негативного заряду на межі поділу буде гальмувати рух SO42- і прискорювати рух Cu2 +. При деякому значенні потенціалу швидкості SO42- і Cu2 + стануть однаковими; встановиться стаціонарне значення дифузійного потенціалу. Теорія дифузійного потенціалу була розвинена М. Планком (1890 г.), а згодом А. Гендерсон (1907 г.). Отримані ними формули для розрахунку складні. Але рішення спрощується, якщо дифузний потенціал виникає на межі двох розчинів з різними концентраціями С1 і С2 одного і того ж електроліту. В цьому випадку дифузний потенціал дорівнює. Дифузійні потенціали виникають при нерівних процесах дифузії, тому вони незворотні. Їх величина залежить від характеру кордону двох дотичних розчинів, від величини і їх конфігурації. При точних вимірах використовуються методи, що дозволяють зводити до мінімуму величину дифузного потенціалу. З цією метою між розчинами в напівелементах включають проміжний розчин з можливо більш низькими величинами подвижностей U і V (наприклад, KCl і KNO3).

Дифузні потенціали грають велику роль в біології. Їх виникнення не пов'язане з металевими електродами. Саме міжфазні і дифузійні потенціали породжують біоструми. Наприклад, у електричних скатів і вугрів створюється різниця потенціалів до 450 В. Біопотенціали чутливі до фізіологічних змін в клітинах, органах. На цьому грунтується застосування методів електрокардіографії і електроенцефалографії (вимір біострумів серця і мозку).

55. Межжідкостний фазовий потенціал, механізм виникнення і біологічна значущість.

Різниця потенціалів виникає і на кордоні дотику змішуються рідин. Позитивні і негативні іони в цих розчинниках розподіляються нерівномірно, їх коефіцієнти розподілу не збігаються. Тому на межі поділу рідин виникає стрибок потенціалу, який перешкоджає неоднакового розподілу катіонів та аніонів в обох розчинниках. Загалом (сумарному) обсязі кожної фази кількість катіонів та аніонів практично однаково. Воно буде відрізнятися тільки на поверхні розділу фаз. Це і є межжідкостний потенціал. Дифузні і межжідкостние потенціали грають велику роль в біології. Їх виникнення не пов'язане з металевими електродами. Саме міжфазні і дифузійні потенціали породжують біоструми. Наприклад, у електричних скатів і вугрів створюється різниця потенціалів до 450 В. Біопотенціали чутливі до фізіологічних змін в клітинах, органах. На цьому грунтується застосування методів електрокардіографії і електроенцефалографії (вимір біострумів серця і мозку).