Двойной эл.слой. Электрокин. явления. (Шпаргалки по биофизике)

Двойной электрический слой. Электрокин. явления.

Механизмы активации и пассивного транспорта.

Ряд важнейших клеточных процессов, таких как возбуждение, синтез АТФ связаны с переносом веществ через мембраны клеток. Изменение скорости переноса может привести к нарушению биоэнергетических процессов, водно-солевого обмена, возбудимости и других явлений. Коллекция этих изменений лежит в основе действия лекарственных веществ и терапии. Принято различать пассивный и активный перенос молекул и ионов через биомембрану.

Основные механизмы сводятся к следующему: ------------------------------>

Электрокинетические явления

Считаем Рм<<Рэл. На рисунке мембрана в электролите. Мембрана — диэлектрик (на поверхности отрицательные заряды). На мембрану создали перепад давления P₁>P₂. Жидкость идет в сторону меньшим давлением: потоком ионы + выносятся в область с давлением Р₂. Образуется разность потенциалов. Затем наступает равновесие.

График распространения ионов в двойном слое

Граница скольжения - те ионы, которые удаляются.

Слой раствора с измененными концентрациями вблизи поверхности называется диффузионным. Концентрации ионов вблизи заряженной поверхности определяются законом Больцмана. Профиль в области двойного слоя определяется уравнением Пуассона — Больцмана:

Где C₀ – измеряемая концентрация

- уравнение Смолуковского.

Если рассматривать бинарный симметричный электролит с зарядами одной валентности (NaCl) уравнение (1) имеет решениея:

(2)

произведем замену (3), (безразмерный коэффициент)

(4)

- напряженность плоского конденсатора.

Условие электронейтральности двойного электрического слоя - равенство поверхностного заряда диффузного слоя

(5)

Рейе обнаружил явление переноса жидкости под действием внешнего электрического поля в капиллярно-пористой среде или в одиночных капиллярах. Это явление называют электроосмосом (Ионы захватывают жидкость и выталкивают ее). Перемещение частиц дисперсной фазы в электрическом поле называется электрофорезом. Позже было обнаружено возникновение разности потенциалов на пористой мембране при фильтрации воды через нее: дельта фи пропорционально P (где Р давление под котором протекала жидкость).Это явление обратно электроосмосу, потенциал течения; явление обратное электрофорезу - потенциал оседания:

J величина объемного электроосмотического давления (объем, переносимый через капилляр в единицу времени)

где I – сила тока через капилляр, λ – удельная электропроводность жидкости, ε – диэлектрическая постоянная, η – коэффициент вязкости, ξ – электро-кинетический потенциал.