浙江龙网

  1. 首页 > 生活百科 > >

渗透作用和扩散作用

生活百科同位素


渗透作用和扩散作用

文章插图
扩散作用是指在驱动力的作用下物质(原子、离子、分子)的转移过程 。在岩浆熔体中，扩散作用是由于相邻部分温度上的差异引起的 。
渗透作用（Osmosis）指两种不同浓度的溶液隔以半透膜（允许溶剂分子通过，不允许溶质分子通过的膜），水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象 。或水分子从水势高的一方通过半透膜向水势低的一方移动的现象 。
扩展资料：
渗透作用的发生：
（1）若S1溶液浓度>S2溶液浓度，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于S1→S2，外观上表现为S1液面上升 。
（2）若S1溶液浓度<S2溶液浓度，则情况相反，外观上表现为S1液面下降 。
（3）在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差△h，则S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度 。
参考资料来源：
百度百科-渗透作用
百度百科-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，1984Hesterberg ＆ 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.，1998Severinghaus ＆ Brook，1999Grachiev ＆ 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 。
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 。

推荐阅读


上一篇：四川巴中2020暑假什么时候放

下一篇：生蚝怎么处理内脏