Η διάχυση συμβαίνει λόγω της τυχαίας κίνησης των σωματιδίων. Συνήθως συμβαίνει λόγω κλίσης συγκέντρωσης, που σημαίνει ότι τα μόρια μετακινούνται από μια περιοχή υψηλής συγκέντρωσης σε μια περιοχή χαμηλότερης συγκέντρωσης.
Ένα παράδειγμα φαίνεται στην παραπάνω εικόνα. Όταν προστίθεται βαφή στο διάλυμα διαχέεται με το χρόνο. Στην αρχή βλέπετε ραβδώσεις του μπλε να κινούνται μέσω του διαλύματος έως ότου ολόκληρο το διάλυμα γίνει μπλε επειδή η συγκέντρωση της βαφής είναι η ίδια παντού. Σε αυτό το σημείο, παρόλο που τα μόρια βαφής εξακολουθούν να κινούνται, δεν θα μπορείτε να το αντιληφθείτε δεδομένου ότι η μπλε βαφή έχει διαχέει και χρωματίσει ολόκληρο τον όγκο του υγρού.
Η διάχυση είναι έτσι ένα παθητική διαδικασία (που σημαίνει ότι δεν απαιτεί την εισαγωγή ενέργειας). Μια ουσία κινείται από μια περιοχή υψηλής συγκέντρωσης σε μια περιοχή χαμηλότερης συγκέντρωσης. Αυτή η κίνηση συνεχίζεται έως ότου εξαφανιστεί η συγκέντρωση της ουσίας. Μόλις η συγκέντρωση εξισορροπηθεί, η ουσία εξακολουθεί να κινείται αλλά δεν θα έχει πλέον κλίση συγκέντρωσης. Αυτό το κράτος ονομάζεται δυναμική ισορροπία.
Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν το ποσοστό διάχυσης;
Τα μόρια κινούνται συνεχώς λόγω της ποσότητας θερμικής ενέργειας που έχουν. Αυτή η κίνηση επηρεάζεται από το μέγεθος του σωματιδίου και το περιβάλλον στο οποίο βρίσκεται το σωματίδιο. Τα σωματίδια θα κινούνται πάντα σε ένα μέσο, αλλά ο συνολικός ρυθμός διάχυσης μπορεί να επηρεαστεί από πολλούς παράγοντες.
Συγκέντρωση: Η διάχυση των μορίων εξαρτάται πλήρως από τη μετάβαση από μια περιοχή υψηλότερης συγκέντρωσης σε μια περιοχή χαμηλότερης συγκέντρωσης. Με άλλα λόγια, η διάχυση συμβαίνει κάτω από τη βαθμίδα συγκέντρωσης του εν λόγω μορίου. Εάν η διαφορά συγκέντρωσης είναι υψηλότερη, τότε τα μόρια θα πέσουν γρηγορότερα στη συγκέντρωση. Εάν δεν υπάρχει τόσο μεγάλη διαφορά στη συγκέντρωση, τα μόρια δεν θα κινηθούν τόσο γρήγορα και ο ρυθμός διάχυσης θα μειωθεί.
Θερμοκρασία: Τα σωματίδια κινούνται λόγω της κινητικής ενέργειας που σχετίζεται με αυτά. Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, η κινητική ενέργεια που σχετίζεται με κάθε σωματίδιο αυξάνεται επίσης. Ως αποτέλεσμα, τα σωματίδια θα κινούνται γρηγορότερα. Εάν μπορούν να κινηθούν γρηγορότερα, τότε μπορούν επίσης να διαχέονται γρηγορότερα. Αντίθετα, όταν η κινητική ενέργεια που σχετίζεται με τα μόρια μειώνεται, το ίδιο κάνει και η κίνησή τους. Ως αποτέλεσμα, ο ρυθμός διάχυσης θα είναι πιο αργός.
Μάζα σωματιδίων: Τα βαρύτερα σωματίδια θα κινούνται πιο αργά και έτσι θα έχουν πιο αργό ρυθμό διάχυσης. Τα μικρότερα σωματίδια από την άλλη πλευρά θα διαχέονται γρηγορότερα επειδή μπορούν να κινηθούν γρηγορότερα. Όπως είναι το κλειδί με όλους τους παράγοντες που επηρεάζουν τη διάχυση, η κίνηση του σωματιδίου είναι υψίστης σημασίας για να καθοριστεί εάν η διάχυση επιβραδύνεται ή επιταχύνεται.
Ιδιότητες διαλύτη: Το ιξώδες και η πυκνότητα επηρεάζουν σημαντικά τη διάχυση. Εάν το μέσο που πρέπει να διαχυθεί ένα δεδομένο σωματίδιο είναι πολύ πυκνό ή ιξώδες, τότε το σωματίδιο θα έχει δυσκολότερο χρόνο διάχυσης μέσω αυτού. Έτσι, ο ρυθμός διάχυσης θα είναι χαμηλότερος. Εάν το μέσο είναι λιγότερο πυκνό ή λιγότερο ιξώδες, τότε τα σωματίδια θα μπορούν να κινούνται πιο γρήγορα και θα διαχέονται γρηγορότερα.
Όλοι οι παράγοντες που επηρεάζουν τη διάχυση μπορούν να έχουν συνδυασμένο αποτέλεσμα. Για παράδειγμα, ένα μικρό ιόν μπορεί να διαχέεται πιο γρήγορα μέσω ενός ιξώδους διαλύματος από ένα μεγάλο μόριο σακχάρου. Το ιόν έχει μικρότερο μέγεθος και έτσι μπορεί να κινηθεί γρηγορότερα. Το μεγάλο μόριο σακχάρου κινείται πιο αργά λόγω του μεγέθους του. Το ιξώδες του διαλύματος επηρεάζει και τα δύο, αλλά θα επιδεινώσει την αργή διάχυση που υφίσταται το μεγαλύτερο μόριο.
Συμβουλές
Οποιοσδήποτε παράγοντας επιταχύνει την κίνηση των σωματιδίων μέσω ενός μέσου θα έχει ως αποτέλεσμα ταχύτερο ρυθμό διάχυσης.