La diffusion et l’osmose sont deux processus de transport passifs, ce qui signifie qu’ils ne nécessitent aucun apport d’énergie pour déplacer des substances. Les deux processus sont essentiels au bon fonctionnement des processus biologiques tels que le transport de l’eau ou des nutriments entre les cellules.
La principale différence entre les deux est que la diffusion peut se produire dans n’importe quel mélange, même lorsque deux les solutions ne sont pas séparées par une membrane semi-perméable, alors que l’osmose se produit exclusivement à travers une membrane semi-perméable.
Il existe en fait trois types de processus de transport passif. Outre la diffusion et l’osmose, il y a aussi diffusion facilitée. Alors que la diffusion et l’osmose n’impliquent pas de protéines lors du transport des substances, la diffusion facilitée nécessite l’aide de protéines.
Qu’est-ce que la diffusion?
La diffusion est le mouvement passif de molécules d’une zone à forte concentration de molécules vers une zone avec une concentration plus faible. À l’intérieur des cellules, la diffusion est le transport de petites molécules à travers la membrane cellulaire.
Les molécules sont toujours en mouvement. La température, une qualité physique que les gens font couramment référence dans leur vie quotidienne, est directement liée au mouvement moléculaire. C’est une mesure de l’énergie cinétique moyenne des molécules d’un matériau. L’énergie des molécules provoque un mouvement aléatoire qui à son tour déclenche la diffusion. Les collisions entre molécules sont courantes: même dans l’air à pression atmosphérique, une molécule entre en collision avec un voisin toutes les quelques nanosecondes.
Sur toute la planète, l’air à l’intérieur de l’atmosphère a la même composition et est composé d’azote (78%), d’oxygène (environ 21%), d’argon (presque 1 %), et d’autres gaz comme le CO2 qui sont présents en quantités infimes (mais suffisamment pour réchauffer la planète à un rythme accéléré).
La diffusion uniformise la composition de l’air en redistribuant les espèces chimiques, comme l’oxygène dans le l’air, jusqu’à ce que l’équilibre soit atteint: autrement dit, jusqu’à ce que le gradient de concentration – la différence de concentration entre deux zones – soit éliminé. Si la concentration d’une espèce n’est pas initialement uniforme, la diffusion au fil du temps entraînera un transfert de masse au profit d’une concentration plus uniforme.
Une fois en équilibre, le mouvement des molécules ne s’arrête pas car leur énergie cinétique est la même . Il y a maintenant un mouvement égal des espèces chimiques dans les deux sens.
Les facteurs affectant la diffusion sont:
- gradient de concentration;
- température;
- distance que les particules doivent parcourir.
Regardons quelques exemples de diffusion en action. Pulvériser du parfum dans une pièce lui donnera une odeur agréable pendant un petit moment, mais avec le temps, la diffusion distribuera les molécules d’odeur jusqu’à ce que leur concentration soit imperceptible pour le nez humain. Faire tomber du colorant alimentaire dans une tasse d’eau, qui changera la couleur de tout le solvant (eau), est un autre excellent exemple de diffusion
La diffusion est un processus répandu et important pour systèmes vivants et non vivants. Pour entrer et sortir d’une cellule, des substances comme l’eau ou des nutriments doivent traverser la membrane semi-perméable. La diffusion est l’un des processus qui permettent cela. Une membrane semi-perméable ou sélectivement perméable est une membrane qui permet à certaines substances de passer facilement tandis que d’autres substances se déplacent très lentement ou pas du tout.
Comme la diffusion se produit dans diverses conditions, les scientifiques classifient plusieurs types de diffusion.
- La diffusion simple est le type de diffusion le plus courant, où les substances sont transportées sans l’aide de protéines.
- La diffusion facilitée nécessite des protéines de transport pour diffuser des substances à travers une cellule. membrane.
- La dialyse est la diffusion de solutés à travers une membrane sélectivement perméable.
- L’osmose est généralement définie comme la diffusion de l’eau, le solvant de choix dans tous les systèmes vivants, à travers une membrane perméable.
Qu’est-ce que l’osmose
L’osmose, un type de diffusion, représente le mouvement de l’eau à travers une membrane partiellement perméable, d’une zone à forte concentration d’eau à une zone de faible concentration en eau.
L’osmose a lieu dans toutes les cellules. Par exemple, lorsqu’ils sont placés dans l’eau, les globules rouges laisseront l’eau s’infiltrer à travers leur membrane. Lorsqu’il est placé dans une solution concentrée de sucre, le globule rouge rétrécit en fait parce que l’eau se déplace par osmose vers la zone de concentration en eau la plus faible. C’est pourquoi les cellules semblent froissées lorsqu’elles sont vues au microscope. Heureusement, cela ne se produit jamais à l’intérieur du corps car les reins s’assurent que la concentration du sang reste à peu près la même que la concentration de la solution à l’intérieur du globule rouge.
Contrairement aux globules rouges, les cellules végétales ont un paroi cellulaire beaucoup plus solide et plus rigide à l’extérieur de la membrane cellulaire. Cela permet aux cellules végétales d’absorber plus d’eau par osmose sans éclater. Sans osmose, les plantes ne pourraient pas absorber l’eau du sol. Au fur et à mesure que l’eau est absorbée, la cellule elle-même devient rigide en raison de la pression – ceci est très utile car les plantes n’ont pas de squelette. Si les cellules végétales perdent trop d’eau par osmose, elles deviennent moins rigides, et finalement, la membrane cellulaire se rétrécit de la paroi cellulaire.
Lorsque l’osmose est utilisée pour égaliser les concentrations des deux côtés de la membrane, elle exerce une force appelée pression osmotique. Par exemple, imaginez deux compartiments dans un réservoir séparés par une membrane semi-perméable qui ne laisse passer que les molécules d’eau. Un compartiment est rempli d’une solution saline, tandis que l’autre compartiment adjacent est une solution d’eau pure. La seule façon d’atteindre l’équilibre est de transporter l’eau du compartiment d’eau pure au compartiment d’eau salée. Ce faisant, l’osmose augmente le niveau de liquide dans le compartiment d’eau salée jusqu’à ce qu’une pression suffisante causée par la différence de niveau entre les deux compartiments arrête les processus. La pression nécessaire pour atteindre cet équilibre s’appelle la pression osmotique.
Il y a aussi une chose telle que l’osmose inverse, qui est littéralement le processus inverse de l’osmose, où le solvant filtre du concentré élevé dans le solution concentrée inférieure. En d’autres termes, au lieu de rechercher un équilibre égal de solvant et de soluté dans les deux solutions, l’osmose inverse sépare le soluté du solvant.
L’osmose inverse est très pratique pour des applications comme le dessalement de l’eau (élimination du sel de l’eau de mer) . Dans le monde, il existe désormais plus de 13 000 usines de dessalement dans le monde. En osmose inverse, nous inversons (littéralement) le processus en fabriquant notre filtre de solvant hors de notre concentré élevé et dans la solution concentrée inférieure, donc au lieu de créer un équilibre égal de solvant et de soluté dans les deux solutions, il sépare le soluté. du solvant.