Диффузия происходит за счет беспорядочного движения частиц. Обычно это происходит из-за градиента концентрации, что означает, что молекулы перемещаются из области с высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией.
Пример показан на изображении выше. Когда краситель добавляется в раствор, он со временем диффундирует. Сначала вы видите синие полосы, движущиеся через раствор, пока, наконец, весь раствор не станет синим, потому что концентрация красителя везде одинакова. На данный момент, хотя молекулы красителя все еще движутся, вы не сможете это почувствовать, поскольку синий краситель расплылся и окрасил весь объем жидкости.
Таким образом, диффузия пассивный процесс (это означает, что он не требует ввода энергии). Вещество перемещается из области с высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией. Это движение продолжается до тех пор, пока концентрация вещества не выровняется. Как только концентрация выровняется, вещество продолжает двигаться, но уже не имеет градиента концентрации. Это состояние называется динамическое равновесие.
Какие факторы влияют на скорость диффузии?
Молекулы постоянно перемещаются из-за количества тепловой энергии, которую они имеют. На это движение влияет размер частицы и среда, в которой она находится. Частицы всегда будут перемещаться в среде, но на общую скорость диффузии могут влиять многие факторы.
Концентрация: Диффузия молекул полностью зависит от перемещения из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией. Другими словами, диффузия происходит вниз по градиенту концентрации рассматриваемой молекулы. Если разница в концентрации больше, то молекулы будут быстрее спускаться по градиенту концентрации. Если разница в концентрации не такая большая, молекулы не будут двигаться так быстро и скорость диффузии уменьшится.
Температура: Частицы движутся за счет связанной с ними кинетической энергии. При повышении температуры кинетическая энергия, связанная с каждой частицей, также увеличивается. В результате частицы будут двигаться быстрее. Если они могут двигаться быстрее, они также могут быстрее распространяться. И наоборот, когда кинетическая энергия, связанная с молекулами, уменьшается, уменьшается и их движение. В результате скорость диффузии будет медленнее.
Масса частицы: Более тяжелые частицы будут двигаться медленнее и, следовательно, будут иметь более медленную скорость диффузии. С другой стороны, более мелкие частицы будут рассеиваться быстрее, потому что они могут двигаться быстрее. Как и все факторы, влияющие на диффузию, движение частицы имеет первостепенное значение при определении замедления или ускорения диффузии.
Свойства растворителя: Вязкость и плотность сильно влияют на диффузию. Если среда, через которую должна диффундировать данная частица, очень плотная или вязкая, то частице будет труднее диффундировать через нее. Таким образом, скорость распространения будет ниже. Если среда менее плотная или менее вязкая, то частицы смогут двигаться быстрее и будут быстрее диффундировать.
Все факторы, влияющие на диффузию, могут иметь комбинированный эффект. Например, небольшой ион может быстрее диффундировать через вязкий раствор, чем большая молекула сахара. Ион имеет меньший размер и поэтому может двигаться быстрее. Большая молекула сахара движется медленнее из-за своего размера. Вязкость раствора влияет на оба, но усугубляет замедленную диффузию, которой подвергается большая молекула.
Советы
Любой фактор, ускоряющий движение частиц через среду, приведет к более высокой скорости диффузии.