Diffusie vindt plaats door de willekeurige beweging van deeltjes. Het gebeurt meestal als gevolg van een concentratiegradiënt, wat betekent dat moleculen van een gebied met een hoge concentratie naar een gebied met een lagere concentratie gaan.
Een voorbeeld wordt getoond in de afbeelding hierboven. Wanneer kleurstof aan de oplossing wordt toegevoegd, diffundeert deze na verloop van tijd. Eerst zie je blauwe strepen door de oplossing bewegen totdat uiteindelijk de hele oplossing blauw wordt omdat de concentratie kleurstof overal hetzelfde is. Op dit moment, hoewel de kleurstofmoleculen nog steeds in beweging zijn, kun je het niet waarnemen omdat de blauwe kleurstof het volledige vloeistofvolume heeft verspreid en gekleurd.
Diffusie is dus een passief proces (wat betekent dat er geen energie voor nodig is). Een stof verplaatst zich van een gebied met een hoge concentratie naar een gebied met een lagere concentratie. Deze beweging gaat door totdat de concentratie van de stof gelijk is. Als de concentratie eenmaal is geëgaliseerd, beweegt de stof nog wel maar heeft geen concentratiegradiënt meer. Deze staat heet
dynamisch evenwicht.Welke factoren zijn van invloed op de diffusiesnelheid?
Moleculen zijn constant in beweging vanwege de hoeveelheid thermische energie die ze hebben. Deze beweging wordt beïnvloed door de grootte van het deeltje en de omgeving waarin het deeltje zich bevindt. Deeltjes zullen altijd in een medium bewegen, maar de algehele diffusiesnelheid kan door veel factoren worden beïnvloed.
Concentratie: Diffusie van moleculen is volledig afhankelijk van het verplaatsen van een gebied met een hogere concentratie naar een gebied met een lagere concentratie. Met andere woorden, diffusie vindt plaats langs de concentratiegradiënt van het betreffende molecuul. Als het verschil in concentratie groter is, zullen de moleculen sneller de concentratiegradiënt afdalen. Als het concentratieverschil niet zo groot is, zullen de moleculen minder snel bewegen en zal de diffusiesnelheid afnemen.
Temperatuur: Deeltjes bewegen vanwege de kinetische energie die ermee gepaard gaat. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt ook de kinetische energie van elk deeltje toe. Hierdoor zullen deeltjes sneller bewegen. Als ze sneller kunnen bewegen, kunnen ze ook sneller diffunderen. Omgekeerd, wanneer de kinetische energie geassocieerd met de moleculen afneemt, neemt ook hun beweging af. Als gevolg hiervan zal de diffusiesnelheid lager zijn.
Massa van deeltje: Zwaardere deeltjes zullen langzamer bewegen en zullen dus een lagere diffusiesnelheid hebben. Kleinere deeltjes daarentegen zullen sneller diffunderen omdat ze sneller kunnen bewegen. Zoals de sleutel is bij alle factoren die diffusie beïnvloeden, is beweging van het deeltje van het grootste belang bij het bepalen of diffusie wordt vertraagd of versneld.
Oplosmiddeleigenschappen: Viscositeit en dichtheid hebben een grote invloed op de diffusie. Als het medium waar een bepaald deeltje doorheen moet diffunderen erg dicht of stroperig is, dan zal het deeltje er moeilijker doorheen diffunderen. De diffusiesnelheid zal dus lager zijn. Als het medium minder dicht of minder viskeus is, kunnen de deeltjes sneller bewegen en sneller diffunderen.
Alle factoren die diffusie beïnvloeden, kunnen een gecombineerd effect hebben. Een klein ion kan bijvoorbeeld sneller door een viskeuze oplossing diffunderen dan een groot suikermolecuul. Het ion is kleiner en kan dus sneller bewegen. Het grote suikermolecuul beweegt langzamer vanwege zijn grootte. De viscositeit van de oplossing beïnvloedt beide, maar zal de vertraagde diffusie die het grotere molecuul ondergaat, verergeren.
Tips
Elke factor die de beweging van deeltjes door een medium versnelt, zal resulteren in een hogere diffusiesnelheid.