Ако сте икада гледали како се пара одводи из олујног одвода и нестаје са видика док се уздиже у ваздух захваљујући сопственој топлоти, видели сте дифузију молекула гаса у акцији.
Када прскате освеживач ваздуха у просторију, а мирис на месту где сте прскали постепено слаби, то је резултат различити молекули гаса непроменљиво проналазе пут ка местима у локалној атмосфери која је већ имало мање њихових „вршњака“ достигао.
Дифузија је један процес којим се молекули крећу кроз простор. Понекад је овај простор ваздух, понекад течност, а понекад је локализован на подручју биолошке ћелијске мембране. Да није било различитих облика дифузије, заправо, ћелије вашег тела не би могле да раде свој посао и брзо би се угушиле и изгладниле.
Шта је дифузија у хемији?
Дифузија се дефинише као пасиван кретање растворене супстанце (попут молекула угљен-диоксида) кроз пропусну мембрану. Реч "пасиван„много ради у овој реченици; то значи да у систем не треба уносити енергију да би се раствор растворио преко мембране на другу страну.
Шта је пропусна мембрана? Ово је назив за баријеру (обично биолошку) која омогућава молекулима да прођу под одређеним условима. Дифузијом се енергија напаја из градијента концентрације. То је зато што супстанца тежи да се креће у било ком смеру док супстанца не буде равномерно распоређена у било ком простору који је ограничава и њеним молекуларним скупинама.
Фактори који утичу на брзину дифузије
На брзину дифузије супстанце утиче мноштво фактора. Имајте на уму да се дифузија природно наставља све док се не постигне равнотежа и супстанца се равномерно распореди по свом медијуму. Такође, имајте на уму да свака мешавина супстанци има свој градијент концентрације на који други не утичу градијентима у његовој средини (мада присуство ових различитих молекула заиста утиче на њихова појединачна кретања гужва).
Јачина градијента концентрације: Као што сте могли очекивати, што је већа разлика у концентрацији на плаземској мембрани, то ће се брже растворити раствор растворити по њој. Како се приближава равнотежи, брзина дифузије се успорава.
Маса молекула: Лакши молекули, попут ЦХ4(метан), крећу се у просеку брже него масивнији, попут дугих сегмената нуклеинских киселина (нпр. ДНК).
Површина и дебљина мембране: Како се површина мембране повећава, тако се повећава и брзина дифузије. Али повећање дебљине успорава дифузију. Размислите о ефекту додавања аутопута на више аутопутева без повећања промета (повећана „површина“); затим размотрите ефекат беспотребног прављења сваке уске траке за наплату од пола миље (повећана „дебљина“).
Температура: Молекули, као и практично све остало чега се можете сјетити, теже да се дифузирају брже као температура повећава се, јер ово повећава случајни судар између молекула и повећава брзину дифузија.
Поларитет растворене супстанце: Неполарни или растворљив у липидима материјали лакше пролазе кроз плаземске мембране него поларни материјали, тј. материјали који имају асиметричну расподелу наелектрисања у молекулима без нето електричног наелектрисања.
Густина растварача: Како се повећава густина течности у којој долази до дифузије, дифузија се успорава. То је један од разлога због којих дехидрација ствара проблеме; гушћа ћелијска цитоплазма (унутрашњост ћелије) отежава виталним молекулима пасивно кретање ка својим ензимским и другим дестинацијама.
Грахамов закон: Када се гас раствара у течности, релативна брзина дифузије датог гаса је директно сразмерно његовој растворљивости у тој течности, али обрнуто сразмерно квадратном корену његове моларне масе. У људском телу крвне плазме, угљен-диоксид је мало тежи од гаса кисеоника, али је његова растворљивост 22 пута већа, што му даје 19 пута већу брзину дифузије кисеоника у овом окружењу.
Удаљеност растворене путање: Опет као што претпостављате, краћи путеви путовања подразумевају брже стопе молекуларне дифузије.