Diffusjon oppstår på grunn av tilfeldig bevegelse av partikler. Det skjer vanligvis på grunn av en konsentrasjonsgradient, noe som betyr at molekyler beveger seg fra et område med høy konsentrasjon til et område med lavere konsentrasjon.
Et eksempel er vist på bildet over. Når fargestoff tilsettes løsningen, diffunderer det over tid. Først ser du striper av blått bevege seg gjennom løsningen til endelig blir hele løsningen blå fordi konsentrasjonen av fargestoff er den samme overalt. På dette punktet, selv om fargestoffmolekylene fremdeles beveger seg, vil du ikke kunne oppfatte det siden det blå fargestoffet har diffundert og farget hele væskevolumet.
Diffusjon er altså en passiv prosess (betyr at det ikke krever energiinngang). Et stoff beveger seg fra et område med høy konsentrasjon til et område med lavere konsentrasjon. Denne bevegelsen fortsetter til konsentrasjonen av stoffet jevner seg ut. Når konsentrasjonen er jevnt ut, beveger stoffet seg fortsatt, men vil ikke lenger ha en konsentrasjonsgradient. Denne tilstanden kalles Dynamisk likevekt.
Hvilke faktorer påvirker diffusjonsgraden?
Molekyler beveger seg stadig på grunn av mengden termisk energi de har. Denne bevegelsen påvirkes av størrelsen på partikkelen og miljøet partikkelen er i. Partikler vil alltid bevege seg i et medium, men den totale diffusjonshastigheten kan påvirkes av mange faktorer.
Konsentrasjon: Diffusjon av molekyler er helt avhengig av å flytte fra et område med høyere konsentrasjon til et område med lavere konsentrasjon. Med andre ord oppstår diffusjon nedover konsentrasjonsgradienten til det aktuelle molekylet. Hvis forskjellen i konsentrasjon er høyere, vil molekylene gå raskere ned i konsentrasjonsgradienten. Hvis det ikke er så stor forskjell i konsentrasjon, vil ikke molekylene bevege seg like raskt og diffusjonshastigheten vil avta.
Temperatur: Partikler beveger seg på grunn av den kinetiske energien som er forbundet med dem. Når temperaturen øker, øker også den kinetiske energien knyttet til hver partikkel. Som et resultat vil partikler bevege seg raskere. Hvis de kan bevege seg raskere, kan de også diffundere raskere. Omvendt, når den kinetiske energien assosiert med molekylene reduseres, blir bevegelsen deres også. Som et resultat vil diffusjonshastigheten være langsommere.
Partikkelmasse: Tyngre partikler vil bevege seg saktere, og det vil ha en lavere diffusjonshastighet. Mindre partikler vil derimot diffundere raskere fordi de kan bevege seg raskere. Som nøkkelen til alle faktorene som påvirker diffusjon, er bevegelse av partikkelen avgjørende for å avgjøre om diffusjon blir bremset eller spurt opp.
Løsemiddelegenskaper: Viskositet og tetthet påvirker diffusjonen sterkt. Hvis mediet som en gitt partikkel må diffundere gjennom er veldig tett eller tyktflytende, vil partikkelen ha vanskeligere for å diffundere gjennom det. Så diffusjonshastigheten vil være lavere. Hvis mediet er mindre tett eller mindre viskøst, vil partiklene kunne bevege seg raskere og vil diffundere raskere.
Alle faktorene som påvirker diffusjon kan ha en kombinert effekt. For eksempel kan et lite ion diffundere raskere gjennom en tyktflytende løsning enn et stort sukkermolekyl. Ionen har en mindre størrelse og er dermed i stand til å bevege seg raskere. Det store sukkermolekylet beveger seg saktere på grunn av størrelsen. Viskositeten til løsningen påvirker begge deler, men vil forene den reduserte diffusjonen som det større molekylet gjennomgår.
Tips
Enhver faktor som fremskynder bevegelse av partikler gjennom et medium, vil resultere i en raskere diffusjonshastighet.