சவ்வூடு பரவல்

சவ்வூடு பரவல் அல்லது பிரசாரணம் (Osmosis) எனப்படுவது நீரழுத்தம் மிகுந்த கரைசல் (கரையத்தின் செறிவு குறைந்த கரைசல்) ஒன்றிலிருந்து, நீரழுத்தம் குறைந்த கரைசல் (கரையத்தின் செறிவு கூடிய கரைசல்) ஒன்றிற்கு தேர்ந்து உட்புகவிடும் மென்சவ்வு (semi-permeable membrane) ஒன்றின் ஊடாக நீர் மூலக்கூறுகள் பரவல் ஆகும். தேர்ந்து உட்புகவிடும் மென்சவ்வு என்பது கரையம் அல்லது கரைபொருளை உட்செல்ல விடாது, கரைப்பானை மட்டுமே தேர்ந்து உட்செல்ல விடும் ஒரு மென்சவ்வாகும். இந்த மென்சவ்வானது வெவ்வேறு செறிவுத்திறன் கொண்ட இரு கரைசல்களுக்கு இடையில் உள்ளபோது, எந்த ஆற்றல் உள்ளீடும் இன்றி கரைப்பான் மூலக்கூறுகள் செறிவு குறைந்த கரைசலில் இருந்து, செறிவு கூடிய கரைசலுக்கு முனைப்பற்ற முறையில் பரவும் (passive diffusion) ஓர் இயற்பியல் செயல்முறையாகும். இந்த சவ்வூடு பரவலின்போது எந்தவொரு ஆற்றல் உள்ளீடும் வேண்டாமென்றாலும் இயக்கு ஆற்றலை பயன்படுத்துகிறது; வெளியேறும் ஆற்றலானது வேறு செயல்முறைகளில் அல்லது உயிரணுவின் மற்ற நிகழ்வுகளில் பயன்படுத்தப் படலாம்..

சவ்வூடு பரவல் மூலம் இருவேறு செறிவுடைய கரைசல்களின் இடையே கரைப்பான் மூலக்கூறுகள் பரவுவதால், இரு கரைசல்களின் செறிவும் சமநிலைக்கு கொண்டு வரப்படும். இயல்பாக, முனைப்பின்றி நிகழக் கூடிய இவ்வகை கரைப்பானின் பரவலைத் தடுக்க கொடுக்க வேண்டிய அழுத்தமே சவ்வூடு பரவல் அழுத்தம் எனப்படும்.

உயிரினங்களில் இருக்கும் பல மென்சவ்வுகளும் தேர்ந்து உட்புகவிடும் மென்சவ்வாக இருப்பதனால், இந்த சவ்வூடு பரவல் செயல்முறையானது, உயிரின செயல்முறைகளில் மிகவும் முக்கியம் வாய்ந்ததாக இருக்கிறது. இவ்வகை சவ்வுகள் மாப்பொருள் போன்ற பெரிய மூலக்கூறுகளை ஊடுசெல்ல விடாதவையாகவும், நீர், மேலும் ஏற்றங்களற்ற சிறிய மூலக்கூறுகளை உட்செல்ல விடுபனவையாகவும் இருக்கின்றன. உயிரணுக்களில் முதலுருவைச் சுற்றி இருக்கும் உயிரணு மென்சவ்வு (முதலுருமென்சவ்வு/கலமென்சவ்வு) இத்தகைய ஆற்றலைக் கொண்டிருப்பதனால், உயிரணுக்களின் உள்ளிருந்து வெளியேயும், வெளியிருந்து உள்ளேயும் நீர் மூலக் கூறுகள் பரவுவதில், சவ்வூடு பரவல் செயல்முறையே முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றது. உயிரணுக்களின் விறைப்பு அழுத்தம்/ வீக்கவமுக்கத்திற்கு இவ்வகை செயல்முறையே உதவுகின்றது.

எளிமையான விளக்கம் 
உயிரணுக்களின் வெளியுறையாக இருக்கும் கலமென்சவ்வானது, ஒரு தேர்ந்து புகவிடும் மென்சவ்வாகும். உயிரணு ஒன்றை நீரினுள் அமிழ்த்தும்போது, நீர் மூலக் கூறுகள், கரைய செறிவு குறைவான வெளிப்பக்கம் இருந்து, கரைய செறிவு கூடிய உள்பக்கம் நோக்கி செல்லுதலே சவ்வூடுபரவல் எனப்படும்.

இரு சம கன அளவுகொண்ட நீரானது ஒரு தேர்ந்துபுகவிடும் மென் சவ்வினால் பிரிக்கப்படும்போது, இரு பக்கமிருந்தும் நீர் மூலக் கூறுகள் ஒரே வேகத்தில் இரு திசையிலும் நகர்வதனால், நிகர அசைவு (net flow) இருக்க மாட்டாது. அதேவேளை தேர்ந்து புகவிடும் ஒரு மென்சவ்வானது ஒரு புறம் கரைசல் ஒன்றையும், மறுபுறம் தூயநீரையும் கொண்டிருக்கையில், இரு பக்கமிருந்தும் ஒரே வேகத்தில் மூலக்கூறுகள் அந்த மென்சவ்வை உந்திச் செல்ல முயன்றாலும், கரைசலில் உள்ள பெரிய மூலக்கூறுகளை மென்சவ்வு உட்புக விடாமையால், கரைசலிலிலிருந்து நீர் மூலக் கூறுகள் மென்சவ்வினூடாக ஊடுசெல்லும் அளவு, தூய நீரிலிருந்து கரைசலை நோக்கி செல்லும் நீர் மூலக் கூறுகளின் அளவைவிட குறைவாகவே இருக்கும். இதனால் தூய நீரிலிருந்து கரைசலை நோக்கி ஒரு நிகர அசைவு ஏற்படும்.

சவ்வூடு பரவல் அமுக்கமென்பது, கரைப்பானின் அல்லது நீரின் நிகர அசைவு எதுவுமில்லாமல், ஒரு சமநிலையை அடைவதற்கு தேவைப்படும் அமுக்கமாகும்.

எடுத்துக்காட்டுகள் 

தாவரங்கள் நிமிர்ந்து உறுதியாக நிற்க இவ்வகை சவ்வூடு பரவல் அமுக்கமே காரணமாகும். சவ்வூடு பரவலினால் உயிரணுக்களின் உள்ளே அசையும் நீர் மூலக் கூறுகள், தாவரக் கலங்களில் கலச்சுவருக்கு எதிராக கொடுக்கப்படும் விறைப்பு அமுக்கத்தை (turgor pressure) அதிகரிக்கச் செய்யும். இதனால், தாவரங்கள் நிமிர்ந்து உறுதியாக நிற்க முடிகின்றது. தாவரங்களுக்கு நீர் போதியளவு கிடைக்காதவிடத்து, நீர் மூலக் கூறுகளின் நிகர அசைவு ஏற்படாமல் போவதால், விறைப்பு அமுக்கமின்றி வாடி விடுகின்றன.

உருளைக் கிழங்கு துண்டுகளை செறிவு கூடிய கரைசல் ஒன்றினுள் போட்டால், கலங்களிலிருந்து நீர் வெளியேறுவதால், கிழங்குத் துண்டுகள் விறைப்பு அமுக்கத்தை இழந்து சுருங்கும். வெளியேயுள்ள கரைசலின் செறிவு அதிகரிக்குமாயின், கிழங்கின் சுருங்கும் அளவும் அதிகரிக்கும்.

தாவர உயிரணு ஒன்று அதியழுத்தமுள்ள (hypertonic) கரைசல் ஒன்றினுள் அமிழ்த்தப்படும்போது, உயிரணுக்களின் உள்ளிருந்து நீர் மூலக் கூறுகள், வெளியேயுள்ள செறிவு கூடிய கரைசலுக்கு நகர்வதால், தாவரக் கலம் சுருங்கி தளர்ந்த நிலையை அடையும். அதேவேளை, தாழழுத்தமுள்ள (hypotonic) கரைசல் ஒன்றினுள் உயிரணுவானது அமிழ்த்தப் படும்போது, நீர் மூலக் கூறுகளின் நிகர அசைவு வெளியேயிருக்கும் செறிவு குறைந்த கரைசலில் இருந்து உள்நோக்கி இருப்பதால் உயிரணுக்கள் வீக்க நிலையை அடையும். சம பரவலமுக்கமுள்ள (isotonic) ஒரு கரைசலினுள் உயிரணுவானது இடப்படும்போது, நீர் மூலக் கூறுகளின் நிகர  நகர்வின்மையால், உயிரணுவில் மாற்றமின்றி அதே நிலையில் இருக்கும்.

மண்ணிலிருந்து வேர்களினூடாக நீரானது உறிஞ்சப்படுவதிலும் இந்த சவ்வூடு பரவல் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றது. வேரின் கலங்களின் உள்ளே இருக்கும் கரைசலானது, வேரின் வெளியே இருக்கும் கரைசலை (அல்லது நீரை) விட செறிவு கூடியதாக இருக்கும். எனவே நீரானது வேர்க்கலங்களின் வெளியே இருந்து உள்நோக்கி நகரும்.

தாவர உயிரணுக்கள் செறிவு குறைந்த கரைசலில் அல்லது தூய நீரில் அமிழ்த்தப்படும்போது, வெளியே இருந்து நீர் உள்ளே செல்வதானால் வீக்க நிலையை அடையும். ஆனால் அங்கே கலச்சுவர் இருப்பதனால் இலகுவில் வெடிப்பதில்லை. ஆனால், விலங்கு உயிரணுக்கள் செறிவு குறைந்த கரைசலில் அல்லது தூய நீரில் அமிழ்த்தப்படும்போது, வெளியே இருந்து நீர் உள்ளே செல்லும்போது, உயிரணுக்கள் வீங்கும். அங்கே உயிரணு மென்சவ்விற்கு ஆதரவாக கலச் சுவர் இல்லாமையால், மென்சவ்வானது வெடிக்கும். இங்கே தாவர உயிரணுக்கள் போலன்றி ஒரு குறிப்பிட்டளவு அமுக்கத்தை விட அதிகரிக்கும்போது, உயிரணுக்கள் வெடிக்கின்றன. அதேவேளை செறிவு கூடிய கரைசலில் இடும்போது உயிரணுக்களிலிருந்து நீர் வெளியேறுவதால் உயிரணுக்கள் சுருங்கி விடும். அட்டைகள், கூடற்ற நத்தைகள் போன்றவற்றை அழிக்க உப்புக் கரைசல் பாவிக்கப்படும். செறிவு கூடிய இக்கரைசலில் அவற்றை இடும்போது, நீர் வெளியேறி விடுவதால் உயிரணுக்கள் சுருங்கி அழிந்து விடும். இரு வழிகளாலும் விலங்கு உயிரணுக்களுக்கு ஆபத்து இருப்பதால், அவை ஈடான செறிவுள்ள கரைசல்களிலேயே வைத்திருக்கப்பட வேண்டும்.

உலர் நிலங்களில் வாழும் விலங்குகளும், உப்புச் செறிவு கூடிய கடலில் வாழும் விலங்குகளும் நீரை சேமித்து வைக்க வேண்டியவையாக உள்ளன. ஆனால் தூய நீரில் வாழும் மீன்கள் அவற்றின் உடலினுள் செல்லும் நீரை உடனுக்குடன் அகற்ற வேண்டிய தேவையைக் கொண்டிருக்கின்றன.

காரணிகள்

சவ்வூடு பரவல் அழுத்தம்
செறிவு குறைந்த கரைசல் ஒன்றிலிருந்து, செறிவு கூடிய கரைசல் ஒன்றினுள் கரைப்பான் மூலக் கூறுகள் தொடர்ந்து பரவும்போது, செறிவு கூடிய கரைசலினுள் ஒருவகை அழுத்தம் உருவாகும். தேர்ந்து புகவிடும் மென்சவ்வினூடாக, இவ்வாறு ஏற்படும் நிகர அசைவை தடுக்க ஓர் அலகு பரப்பில் பிரயோகிக்கப்பட வேண்டிய விசை அல்லது அழுத்தமே சவ்வூடு பரவல் அழுத்தம் எனப்படும். இந்த அழுத்தமானது எந்த கரையம் என்பதைப் பொறுத்திராமல், என்ன செறிவு என்பதை மட்டுமே பொறுத்திருக்கும்.

சவ்வூடு பரவல் விகிதம்
சவ்வூடு பரவல் விகிதம் என்பது தேர்ந்து புகவிடும் மென்சவ்வினால் பிரித்து வைக்கப்பட்டிருக்கும் இரு கரைசல்களினதும் கரைய செறிவில் இருக்கும் வேறுபாட்டை குறிக்கும். இவ்வேறுபாடானது கரைசலிலுள்ள குறிப்பிட்ட துணிக்கையின் வீதத்தில் உள்ள வேறுபாடாகும். நீர் மூலக் கூறுகள் அதிகளவில் செறிவு குறைந்த கரைசலிலிருந்து செறிவு கூடிய கரைசலுக்கு செல்வதனால், அந்த நிகர அசைவினால், செறிவு வேறுபாடு குறைந்து ஒரு சமநிலையை அடையும். சமநிலைக்கு வந்தாலும் நீர் மூலக் கூறுகளின் அசைவு தொடர்ந்தாலும், இரு புறமிருந்தும் சம அளவிலான நீர் மூலக் கூறுகள் அசைவதனால், சமநிலை குழப்பப்படாது.

வேறுபாடுகள்

எதிர் சவ்வூடு பரவல்
சவ்வூடு பரவல் அமுக்கத்திற்கு எதிராக, கரைசல்களைப் பிரித்து வைத்திருக்கும் மென்சவ்வினூடாக, செறிவு கூடிய கரைசலிலிருக்கும் கரைப்பானை செறிவு குறைந்த கரைசலை நோக்கி நகர்த்த கொடுக்கப்படும் விசையாகும்.

மேற்கோள்கள்

வெளி இணைப்புக்கள்
Osmosis simulation in Java
NetLogo Osmosis simulation for educational use (Java Applet for fast PCs) 
NetLogo Osmosis simulation for educational use (Java Applet, runs also on slow PCs) 

வேதியியல்
உயிரியல்