11-LABORATORIYA ISHI
Mavzu:Membranaviy potensiallar. Kollodiy membrana orqali vujudga keladigan
potensiallar farqi
Yuqorida bayon etilganidek, diffuzion potensiallar farqi kelib chiqishi jihatdan kation va anionlar
harakatchanliklaridagi
farq,
bilan
belgilanadi.
Qarama-qarshi
zaryadlangan
ionlar
harakatchanliklaridagi farq ionlar ba'zi bir membranalar orqali o’tayotganda yana ham
kattalashadi. Shu xildagi membranalar jumlasiga birinchi navbatda, poralar diametri kichik bo’lib,
yirik ionlarni, masalan, oqsil ionlarini ushlab qolib, anorganik kationlar, masalan, natriy ionlarini
bemalol o’tkazib yuboradigan membranalar kiradi. Shu xildagi membranalar va ularga xarakterli
bo’lgan ionlar taqsimotini birinchi bo’lib, F. Donnan batafsil o’rgandi.
Donnan Na
+
va Cl
-
ionlarini o’tkazib, oqsil anionlari (P
-
) ni o’tkazmaydigan membranalardan
foydalandi. Agarda bu xildagi membranalarning bir tomonida Na
+
va C1
-
, ikkinchi tomonida Na
+
va R
-
ionlari mavjud bo’lsa,
u holda sistemada, muvozanat tiklanishi bilan membranada
potensiallar farqi paydo bo’ladi. Kelib chiqqan potensiallar farqini quyidagi formula yordamida
hisoblab topish mumkin:
,
0
0
+
+
−
−
=
=
=
Na
Na
F
RT
Cl
Cl
In
F
RT
E
i
i
(1)
bu yerdagi [Cl
-
], [Cl
-
] va [Na
+
], [Na
+
] xlor va natriy ionlarining membrana ichi va tashqi
tomonidagi konsentrasiyalaridir.
Donnan muvozanatini biologik sistemalarga tadbiq etish uchun qilgan urinishlardan faqat
uning eritrositlar bilan qon plazmasiaro ionlar taqsimotiga qilingan
tadbiqigina muvaffaqiyatli
bo’lib chiqdi.
Donan nazariyasi bioelektrik potensiallar qilab chiqishini, ya'ni elektr energiyasining
uzluksiz ravishda paydo bo’lib turishini izohlay olmadi. Chunki Donnan potensiali, o’z tabiatiga
ko’ra, stasionarmas, balki muvozanat potensiali edi.
Ikkinchi tomondan, Donnan potensialini qayd etish masalasi metodik jihatdan ham qiyinchilikka
duch keldi. Muvozanat sharoitida potensialni qayd etish uchun
ishlatiladigan elektrodlar,
membranada vujudga keladigan potensialga aloqador ionlarni ajratgan taqdirda potensiallar farqini
o’lchashning o’zi, umuman mumkin bo’lmay qoladi. Demak, Donnan muvazanat nazariyasini,
ba'zi bir xususiy hollarni inobatga olmaganda, biologik sistemalarga qo’llash umuman mumkin
emas. Ammo shunday membranalar mavjudki, ular ma'lum ionlarni o’tkazib, ularga nisbatan
qarama-qarshi zaryadlangan ionlarni o’tkazmaydi. Ana shu xildagi
membranalarga kationlarni
o’tkazib, anionlarni ushlab qoladigan kollodiy membranasi misol bo’la oladi.
Membrana orqali anionlar harakatchanligi nolga teng (V=0) membrananing tomonlari aro
kelib chiqadigan potensiallar farqi (membrana potensiali) teng bo’ladi:
F
RT
u
u
E
+
−
=
0
0
F
RT
C
C
In
+
=
2
1
2
1
C
C
In
(2)
Anionlarga nisbatan o’tkazuvchan membranalar uchun esa, ya'ni
v
=0 holi uchun hosil qilamiz:
F
RT
v
v
E
+
−
=
0
0
F
RT
C
C
In
−
=
2
1
2
1
C
C
In
(2a)
Bayon etilgan xususiy hollar uchun tenglamalarni umum tarzda quyidagicha yozish mumkin:
2
1
C
C
In
F
RT
E
=
(2b)
Shunday qilib, membranalarning tanlab o’tkazuvchanlik xususiyati undagi zaryadlarning
xarakteriga bog’liq. Zaryad xarakteri o’z navbatida eritmadan membranaga o’tadigan ionlar va
o’sha membrananing tabiati bilan belgilanadi. Ionlarning membranaga
adsorbsiyalanishi
natijasida, membrana bilan muhit chegara bo’limi aro qo’sh elektr qavati paydo bo’ladi.
Membranadagi poralar diametri yetarli darajada katta bo’lganda, u yoki bu xildagi ionlar
membrana orqali bemalol o’tib ketadi. Aks holda, membrana zaryad belgisi membrana zaryad
belgisiga qarama-qarshi bo’lgan ionlarnigina o’tkazadi. Zaryad belgisi
membrana bilan bir xil
ionlarni esa itaradi va o’tkazmaydi.
Membrana bir xil kimyoviy tarkibga ega, ammo har xil konsentrasiyali eritmalarni ajratib,
eritmadagi ionlarning bir turiga o’tkazuvchan, boshqa turiga o’tkazuvchan bo’lmagantaqdirda,
unda vujudga keladigan potensial o’zining maksimal qiymatiga erishadi. Membrana o’zi bilan bir
xil zaryadlangan ionlarga nisbatan ma'lum darajada o’tkazuvchan bo’lsa, u holda membrana
potensialining kattaligi o’zining nazariy miqdoridan kam bo’lib qoladi. Shunday bo’lishiga
qaramay, ba'zan membrana potensialining kattaligi ionlarning diffuziyasi tufayli kelib chiqadigan
diffuzion potensial miqdoridan katta bo’lib chiqadi. Membrana potensiali bilan diffuzion
potensialaro bu
xildagi mos kelmaslik sababi, eritmadagi erkin diffuziya sharoitida kation va
anionlar harakatchanliklarining o’zaro katta farqlanishidadir.
Ionlarning membrana poralari orqali o’chishiga ularning pidratlanish darajasi ham kuchli
ta'sir ko’rsatadi.
Membrananing zaryad belgisi, demak, uning muayyan bir
zaryadli ionlarga nisbatan
o’tkazuvchanligi mutlaqo o’zgarmas hol bo’lmay, ma'lum sharoitda o’zgaradi. Masalan, kollodiy
membranasining manfiy zaryadini ba'zi bir bo’yoq moddalar, jumladan rodamin B q’oshib
o’zgartirsa bo’ladi. Demak, shu yo’l bilan kollodiy membranasini anionlarga nisbatan ham
o’tkazuvchan qilib qo’yish mumkin. Membrana potensiali esa qarama-qarshi belgiga ega bo’lib
qoladi.
