Коллодий мембрана орқали вужудга келадиган потенциаллар фарқИ

КОЛЛОДИЙ МЕМБРАНА ОРҚАЛИ ВУЖУДГА КЕЛАДИГАН ПОТЕНЦИАЛЛАР ФАРҚИ

Юқорида баён этилганидек, диффузион потенциаллар фарқи келиб чиқиши жиҳатдан катион ва анионлар ҳаракатчанликларидаги фарқ, билан белгиланади. Қарама-қарши зарядланган ионлар ҳаракатчанликларидаги фарқ ионлар баъзи бир мембраналар орқали ўтаётганда яна ҳам катталашади. Шу хилдаги мембраналар жумласига биринчи навбатда, поралар диаметри кичик бўлиб, йирик ионларнн, масалан, оқсил ионларини ушлаб қолиб, анорганик катионлар, масалан, натрий ионларини бемалол ўтказиб юборадиган мембраналар киради. Шу хилдаги мембраналар ва уларга ҳарактерли бўлган ионлар тақсимотини биринчи бўлиб, Ф. Доннан батафсил ўрганди.

Доннан Nа⁺ ва Сl^- ионларини ўтказиб, оқсил анионлари (Р^-) ни ўтказмайдиган мембраналардан фойдаланди. Агарда бу хилдаги мембраналарнинг бир томонида Nа⁺ ва С1^-, иккинчи томонида Nа⁺ ва Р^- ионлари мавжуд бўлса, у ходда системада, мувозанат тикланиши билан мембранада потенциаллар фарқи пайдо бўлади. Келиб чиққан потенциаллар фарқини қуйидаги формула ёрдамида ҳисоблаб топиш мумкин:
_Е ҳЖ. . _{1п =} Ас1- ҳ- , 1п аё# , • Ш
бу ердаги [Сl^-], [Сl^-] ва [Nа⁺], [Nа⁺] хлор ва натрий ионларининг мембрана ичи ва ташқи томонидаги концентрацияларидир.
Доннан мувозанатини биологик системаларга тадбиқ этиш учун йўлган уринишлардан фақат унинг эритроцитлар билан қон плазмасиаро ионлар тақсимотига қилинган тадбиқигина мувафақиятли бўлиб чиқди.
Донан назарияси биоэлектрик потенциаллар қилаб чиқишини, яъни электр энергиясининг узлуксиз равишда пайдо бўлиб туришини изоҳлай олмади. Чунки Доннан потенциали, ўз табиатига кўра, стационармас, балки мувозанат потенциали эди.
Иккинчи томондан, Доннан потенциалини қайд этиш масаласи методик жиҳатдан ҳам қийинчиликка дуч келдки Мувозанат шароитида потеациални қайд этиш учун ишлатиладиган электродлар, мембранада вужудга келадиган потенциалга алоқадор ионларни ажратган тақдирда потенциаллар фарқини ўлчашнинг ўзи, умуман мумкин бўлмай қолади. Демак, Доннан (мувазанат назариясини, баъзи бир хусусий ҳолларни инобатга олмаганда, биологик системаларга қўллаш умуман мумкин эмас. Аммо шундай мембраналар мавжудки, улар маълум ионларни ўтказиб, уларга нисбатан қарама-қарши зарядланган ионларни ўтказмайди. Ана шу хилдаги мембраналарга катионларни ўтказиб, анионларни ушлаб қоладиган коллодий мембранаси мисол бўла олади.
Мембрана орқали анионлар ҳаракатчанлиги нолага тенг (V=0) мембрананинг томонлариаро келиб чиқадиган потенциаллар фарқи (мембрана потенциали) тенг бўлади:
Анионларга нисбатан ўтказувчан мембраналар учун эса, яъни холи учун ҳосил қиламиз:
Баён этилган хусусий холлар учун тенгламаларни умум тарзда қуйидагича ёзиш мумкин:
Шундай қилиб, мембраналарнинг танлаб ўтказувчанлик хусусияти ундаги зарядларнинг характерига боғлиқ. Заряд характери ўз навбатида эритмадан мембранага ўтадиган ионлар ва ўша мембрананинг табиати билан белгиланади. Ионларнинг мембранага адсорбцияланиши натижасида, мембрана билан муҳит чегара бўлимиаро қўш электр қавати пайдо бўлади. Мембранадаги поралар диаметри етарли даражада катта бўлганда, у ёки бу ҳилдаги ионлар мембрана орқали бемалол ўтиб кетади. Акс холда, мембрана заряд белгиси мембрана заряд белгисига қарама-қарши бўлган ионларнигина ўтказади. Заряд белгиси мембрана билан бир хил ионларни эса итаради ва ўтказмайди.
Мембрана бир хил кимёвий таркибга эга, аммо ҳар хил концентрацияли эритмаларни ажратиб, эритмадаги ионларнинг бир турига ўтказувчан, бошқа турига ўтказувчан бўлмаган тақдирда, унда вужудга келадиган потенциал ўзининг максимал қийматига эришади. Мембрана ўзи билан бир хил зарядланган ионларга нисбатан маълум даражада ўтказувчан бўлса, у холда мембрана потенциалининг катталиги ўзининг назарий миқдоридан кам бўлиб қолади. Шундай бўлишига қарамай, баъзан мембрана потенциалининг катталиги ионларнинг диффузияси туфайли келиб чиқадиган диффузион потенциал миқдоридан катта бўлиб чиқади. Мембрана потенциали билан диффузион потенциаларо бу хилдаги мос келмаслик сабаби, эритмадаги эркин диффузия шароитида катион ва анионлар ҳаракатчанликларининг ўзаро катта фарқланишидадир.
Ионларнинг мембрана поралари орқали ўчишига уларнинг пидратланиш даражаси ҳам кучли таъсир кўрсатади.
Мембрананинг заряд белгиси, демак, унинг муайян бир зарядли ионларга нисбатан ўтказувчанлиги мутлақо ўзгармас ҳол бўлмай, маълум шароитда ўзгаради. Масалан, коллодий мембранасининг манфий зарядини баъзи бир бўёқ моддалар, жумладан родамин Б қўшиб ўзгартса бўлади. Демак, шу йўл билан коллодий мембранасини анионларга нисбатан ҳам ўтказувчан қилиб қўйиш мумкин. Мембрана потенциали эса қарама-қарши белгига эга бўлиб қолади.