Ha valaha is látta, hogy a gőz felemelkedik a vihar lefolyásából és eltűnik a látótérből, miközben a saját melegének köszönhetően a levegőbe emelkedik, akkor látta, hogy a gázmolekulák diffúzióban vannak.
Amikor levegőfrissítőt permetez be egy helyiségbe, és a permetezett terület illata fokozatosan gyengül, ez annak a következménye, hogy a különböző gázmolekulák változatlanul utat találnak a helyi légkör olyan helyei felé, amelyekre már kevesebb "társa" jutott elérte.
A diffúzió egy olyan folyamat, amelynek során a molekulák az űrben mozognak. Néha ez a tér levegő, néha folyékony, máskor pedig egy biológiai sejtmembrán területére lokalizálódik. Ha nem lennének a diffúzió különféle formái, valójában a test sejtjei képtelenek lennének elvégezni a munkájukat, és gyorsan megfulladnának és éhen halnának.
Mi a diffúzió a kémia területén?
A diffúziót a passzív az oldott anyag (például egy szén-dioxid-molekula) mozgása egy áteresztő membránon. A szó "passzív"sok munkát végez ebben a mondatban; ez azt jelenti, hogy nem kell energiát adni a rendszerbe, hogy az oldott anyag a membránon át a másik oldalra kerüljön.
Mi az az áteresztő membrán? Ez egy olyan gát neve (általában biológiai), amely bizonyos körülmények között lehetővé teszi a molekulák áthaladását. Diffúzióval az energiát a koncentráció gradiens szolgáltatja. Ennek oka, hogy az anyag hajlamos bármilyen irányba mozogni, amíg az anyag egyenletesen oszlik el az egész térben, amely behatárolja őt és molekuláris kohorszait.
A diffúziós arányt befolyásoló tényezők
Az anyag diffúziójának sebességét számos tényező befolyásolja. Megjegyezzük, hogy a diffúzió természetesen folytatódik az egyensúly eléréséig, és az anyag egyenletesen oszlik el a közegében. Ne feledje továbbá, hogy egy anyagok keverékében mindegyiknek megvan a saját koncentrációs gradiense, amelyet más nem befolyásol gradiensek a közepén (bár e különböző molekulák jelenléte puszta módon befolyásolja egyéni mozgásaikat zsúfoltság).
A koncentráció gradiens erőssége: Mint várható volt, minél nagyobb a különbség a koncentrációban a plazmamembránon, annál gyorsabban difundál az oldott anyag. Az egyensúly közeledtével a diffúzió sebessége lassul.
A molekulák tömege: Könnyebb molekulák, például CH4(metán), átlagosan gyorsabban mozog, mint nagyobb tömegűek, például a nukleinsavak hosszú szakaszai (pl. DNS).
A membrán területe és vastagsága: A membrán területének növekedésével a diffúzió sebessége is növekszik. De a vastagság növelése lassítja a diffúziót. Gondoljunk csak az autópálya-forgalomra gyakorolt hatásra, ha több autópályát adunk az autópályához anélkül, hogy növelnénk a forgalmat (megnövekedett "terület"); akkor vegye fontolóra azt a hatást, hogy feleslegesen mindegyik keskeny fizetősávot fél mérföld hosszúságúra (megnövelt "vastagságra") tegye.
Hőfok: A molekulák, mint gyakorlatilag minden más, amire csak gondolhatsz, hajlamosak a hőmérséklet gyorsabb diffundálódására növekszik, mivel ez növeli a molekulák véletlenszerű ütközését és növeli a molekulák sebességét diffúzió.
Oldott polaritás: Nem poláris vagy lipidben oldódó az anyagok könnyebben áthaladnak a plazmamembránokon, mint a poláris anyagok, vagyis olyan anyagok, amelyek aszimmetrikus töltéseloszlásúak a molekulák között, nettó elektromos töltés nélkül.
Az oldószer sűrűsége: A diffúziós folyadék sűrűségének növekedésével a diffúzió lassul. Ez az egyik oka annak, hogy a kiszáradás problémákat okoz; a vastagabb sejt citoplazma (sejt belseje) megnehezíti a létfontosságú molekulák passzív chug-ját enzimatikus és más rendeltetési helyeik felé.
Graham törvénye: Amikor egy gázt feloldunk egy folyadékban, az adott gáz relatív diffúziós sebessége az közvetlenül arányos a folyadékban való oldhatóságával, de fordítva moláris tömegének négyzetgyökével arányos. A vérplazma emberi testben a szén-dioxid valamivel nehezebb, mint az oxigéngáz, de oldhatósága 22-szer nagyobb, ami ebben a körülmények között az oxigén diffúziós sebességének 19-szerese.
Az oldott anyag távolsága: Ismét, mint sejteni lehet, a rövidebb utak gyorsabb molekuláris diffúziót jelentenek.