拡散は、粒子のランダムな動きによって発生します。 これは通常、濃度勾配が原因で発生します。つまり、分子が高濃度の領域から低濃度の領域に移動します。
上の画像に例を示します。 染料が溶液に加えられるとき、それは時間とともに拡散します。 染料の濃度はどこでも同じであるため、最初は青の縞が溶液中を移動し、最終的に溶液全体が青になります。 この時点では、染料分子はまだ動き回っていますが、青い染料が液体の全体積を拡散して着色しているため、それを知覚することはできません。
したがって、拡散は 受動プロセス （つまり、エネルギーの入力を必要としません）。 物質は、高濃度の領域から低濃度の領域に移動します。 この動きは、物質の濃度が均一になるまで続きます。 濃度が均一になると、物質は移動しますが、濃度勾配はなくなります。 この状態はと呼ばれます 動的平衡.
拡散速度に影響を与える要因は何ですか？
分子は、その熱エネルギーの量のために絶えず動き回っています。 この動きは、粒子のサイズと粒子が置かれている環境の影響を受けます。 粒子は常に媒体内を動き回りますが、全体的な拡散速度は多くの要因の影響を受ける可能性があります。
濃度：分子の拡散は、高濃度の領域から低濃度の領域への移動に完全に依存しています。 言い換えれば、拡散は問題の分子の濃度勾配を下って発生します。 濃度の差が大きい場合、分子は濃度勾配をより速く下降します。 濃度の差がそれほど大きくない場合、分子はそれほど速く移動せず、拡散速度が低下します。
温度： 粒子は、それに関連する運動エネルギーのために移動します。 温度が上昇すると、各粒子に関連する運動エネルギーも増加します。 その結果、パーティクルはより速く移動します。 彼らがより速く動くことができれば、彼らはまたより速く拡散することができます。 逆に、分子に関連する運動エネルギーが減少すると、分子の動きも減少します。 その結果、拡散速度が遅くなります。
粒子の質量： 重い粒子はゆっくりと移動するため、拡散速度が遅くなります。 一方、小さい粒子はより速く移動できるため、より速く拡散します。 拡散に影響を与えるすべての要因で重要であるように、粒子の動きは、拡散が遅くなるか速くなるかを決定する上で最も重要です。
溶媒特性： 粘度と密度は拡散に大きく影響します。 特定の粒子が拡散しなければならない媒体が非常に密度が高いか粘性がある場合、粒子は拡散するのが難しくなります。 したがって、拡散率は低くなります。 媒体の密度が低いか粘性が低い場合、粒子はより速く移動でき、より速く拡散します。
拡散に影響を与えるすべての要因は、複合的な影響を与える可能性があります。 たとえば、小さなイオンは、大きな糖分子よりも粘性のある溶液を介してより速く拡散する可能性があります。 イオンのサイズが小さいため、より速く移動できます。 大きな糖分子は、そのサイズのためにゆっくりと動きます。 溶液の粘度は両方に影響しますが、より大きな分子が受ける拡散の遅延を悪化させます。
チップ
媒体を通過する粒子の移動を加速する要因は、拡散速度を速めます。