Difüzyon, parçacıkların rastgele hareketi nedeniyle oluşur. Genellikle bir konsantrasyon gradyanı nedeniyle olur, yani moleküller yüksek konsantrasyonlu bir alandan daha düşük konsantrasyonlu bir alana hareket eder.
Yukarıdaki resimde bir örnek gösterilmiştir. Çözeltiye boya eklendiğinde zamanla yayılır. İlk başta çözelti içinde hareket eden mavi çizgiler görürsünüz, sonunda tüm çözelti mavi olur çünkü boya konsantrasyonu her yerde aynıdır. Bu noktada, boya molekülleri hala hareket ediyor olsa da, mavi boya tüm sıvı hacmini dağıtıp renklendirdiği için onu algılayamazsınız.
Difüzyon böylece bir pasif süreç (yani enerji girişi gerektirmez). Bir madde çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçer. Bu hareket, maddenin konsantrasyonu eşitlenene kadar devam eder. Konsantrasyon eşitlendiğinde, madde hareket etmeye devam eder ancak artık bir konsantrasyon gradyanına sahip olmayacaktır. Bu duruma denir dinamik denge.
Difüzyon Hızını Hangi Faktörler Etkiler?
Moleküller sahip oldukları termal enerji miktarı nedeniyle sürekli hareket halindedirler. Bu hareket, parçacığın boyutundan ve parçacığın bulunduğu ortamdan etkilenir. Parçacıklar her zaman bir ortamda hareket edeceklerdir, ancak genel difüzyon hızı birçok faktörden etkilenebilir.
konsantrasyon: Moleküllerin difüzyonu tamamen yüksek konsantrasyonlu bir alandan daha düşük konsantrasyonlu bir alana hareket etmeye bağlıdır. Başka bir deyişle, difüzyon, söz konusu molekülün konsantrasyon gradyanında gerçekleşir. Konsantrasyondaki fark daha yüksekse, moleküller konsantrasyon gradyanından daha hızlı inerler. Konsantrasyonda o kadar büyük bir fark yoksa, moleküller o kadar hızlı hareket etmeyecek ve difüzyon hızı düşecektir.
Sıcaklık: Parçacıklar, kendileriyle ilişkili kinetik enerji nedeniyle hareket eder. Sıcaklık arttıkça, her parçacıkla ilişkili kinetik enerji de artar. Sonuç olarak, parçacıklar daha hızlı hareket edecektir. Daha hızlı hareket edebiliyorlarsa, daha hızlı yayılabilirler. Tersine, moleküllerle ilişkili kinetik enerji azaldığında, hareketleri de azalır. Sonuç olarak, difüzyon hızı daha yavaş olacaktır.
Parçacık Kütlesi: Daha ağır parçacıklar daha yavaş hareket edecek ve dolayısıyla daha yavaş bir difüzyon hızına sahip olacaktır. Daha küçük parçacıklar ise daha hızlı hareket edebildikleri için daha hızlı yayılırlar. Difüzyonu etkileyen tüm faktörlerin anahtarı olduğu gibi, parçacığın hareketi, difüzyonun yavaşlatılıp yavaşlatılmadığının belirlenmesinde çok önemlidir.
Çözücü Özellikleri: Viskozite ve yoğunluk difüzyonu büyük ölçüde etkiler. Belirli bir parçacığın içinden geçmesi gereken ortam çok yoğun veya viskoz ise, parçacığın içinden yayılması daha zor olacaktır. Yani difüzyon hızı daha düşük olacaktır. Ortam daha az yoğun veya daha az viskoz ise, parçacıklar daha hızlı hareket edebilecek ve daha hızlı yayılacaktır.
Difüzyonu etkileyen faktörlerin tümü birleşik bir etkiye sahip olabilir. Örneğin, küçük bir iyon, büyük bir şeker molekülünden daha viskoz bir çözelti içinde daha hızlı yayılabilir. İyon daha küçük bir boyuta sahiptir ve bu nedenle daha hızlı hareket edebilir. Büyük şeker molekülü, boyutundan dolayı daha yavaş hareket eder. Çözeltinin viskozitesi her ikisini de etkiler, ancak daha büyük molekülün maruz kaldığı yavaşlamış difüzyonu birleştirir.
İpuçları
Parçacıkların bir ortam içinde hareketini hızlandıran herhangi bir faktör, daha hızlı bir difüzyon hızı ile sonuçlanacaktır.