A diffúzió a részecskék véletlenszerű mozgása miatt következik be. Ez általában egy koncentrációgradiens miatt történik, vagyis a molekulák a magas koncentrációjú területről az alacsonyabb koncentrációjú területre mozognak.
A fenti képen egy példa látható. Ha festéket adunk az oldathoz, az idővel diffundál. Először kék csíkokat lát át az oldatban, míg végül az egész oldat elkékül, mert a festék koncentrációja mindenütt azonos. Ezen a ponton, bár a festékmolekulák még mindig mozognak, nem lesz képes érzékelni, mivel a kék színezék a teljes folyadékmennyiséget diffundálta és színezte.
A diffúzió tehát a passzív folyamat (vagyis nem igényel energiát). Az anyag a magas koncentrációjú területről az alacsonyabb koncentrációjú területre mozog. Ez a mozgás addig folytatódik, amíg az anyag koncentrációja ki nem egyenlít. Amint a koncentráció kiegyenlítődik, az anyag továbbra is mozog, de már nem lesz koncentrációs gradiense. Ezt az állapotot nevezzük dinamikus egyensúly.
Milyen tényezők befolyásolják a diffúzió sebességét?
A molekulák a bennük lévő hőenergia mennyisége miatt folyamatosan mozognak. Ezt a mozgást befolyásolja a részecske mérete és a részecske környezete. A részecskék mindig egy közegben mozognak, de a diffúzió teljes sebességét számos tényező befolyásolhatja.
Koncentráció: A molekulák diffúziója teljes mértékben attól függ, hogy a nagyobb koncentrációjú területről az alacsonyabb koncentrációjú területre mozog-e. Más szavakkal, a diffúzió a szóban forgó molekula koncentrációgradiensében történik. Ha a koncentráció különbsége nagyobb, akkor a molekulák gyorsabban mennek le a koncentráció gradiensen. Ha nincs olyan nagy különbség a koncentrációban, akkor a molekulák nem mozognak olyan gyorsan, és a diffúzió sebessége csökken.
Hőfok: A részecskék a hozzájuk kapcsolódó kinetikus energia miatt mozognak. A hőmérséklet növekedésével az egyes részecskékhez tartozó kinetikus energia is növekszik. Ennek eredményeként a részecskék gyorsabban mozognak. Ha gyorsabban tudnak mozogni, akkor gyorsabban diffundálhatnak is. Ezzel szemben, ha a molekulákkal társult kinetikus energia csökken, csökken a mozgásuk is. Ennek eredményeként a diffúzió sebessége lassabb lesz.
A részecske tömege: A nehezebb részecskék lassabban fognak mozogni, így a diffúzió lassabb lesz. A kisebb részecskék viszont gyorsabban diffundálnak, mert gyorsabban mozoghatnak. A diffúziót befolyásoló összes tényező szempontjából kulcsfontosságú, hogy a diffúzió lelassulása vagy felgyorsulása szempontjából a részecske mozgása a legfontosabb.
Oldószer tulajdonságai: A viszkozitás és a sűrűség nagyban befolyásolja a diffúziót. Ha az a közeg, amelyen keresztül az adott részecskének át kell diffundálnia, nagyon sűrű vagy viszkózus, akkor a részecskének nehezebb lesz diffundálnia rajta. Tehát a diffúzió sebessége alacsonyabb lesz. Ha a közeg kevésbé sűrű vagy kevésbé viszkózus, akkor a részecskék gyorsabban tudnak mozogni és gyorsabban diffundálnak.
A diffúziót befolyásoló összes tényező együttes hatású lehet. Például egy kis ion gyorsabban diffundálhat egy viszkózus oldaton keresztül, mint egy nagy cukormolekula. Az ion kisebb méretű, és így gyorsabban képes mozogni. A nagyméretű cukormolekula lassabban mozog. Az oldat viszkozitása mindkettőt befolyásolja, de a nagyobb molekula lassított diffúzióját hozza létre.
Tippek
Bármely tényező, amely felgyorsítja a részecskék mozgását egy közegben, gyorsabb diffúziót eredményez.