Diffusion uppstår på grund av slumpmässig rörelse av partiklar. Det händer vanligtvis på grund av en koncentrationsgradient, vilket innebär att molekyler rör sig från ett område med hög koncentration till ett område med lägre koncentration.
Ett exempel visas i bilden ovan. När färgämne tillsätts till lösningen diffunderar den över tiden. Först ser du att ränder av blått rör sig genom lösningen tills slutligen hela lösningen blir blå eftersom färgämneskoncentrationen är densamma överallt. Vid denna punkt, även om färgämnesmolekylerna fortfarande rör sig, kommer du inte att kunna uppfatta det eftersom det blå färgämnet har diffunderat och färgat hela vätskevolymen.
Diffusion är alltså en passiv process (vilket betyder att det inte kräver energiintag). Ett ämne rör sig från ett område med hög koncentration till ett område med lägre koncentration. Denna rörelse fortsätter tills koncentrationen av ämnet jämnar ut. När koncentrationen har utjämnats rör sig ämnet fortfarande men har inte längre en koncentrationsgradient. Detta tillstånd kallas dynamisk jämvikt.
Vilka faktorer påverkar spridningshastigheten?
Molekyler rör sig ständigt på grund av mängden termisk energi de har. Denna rörelse påverkas av partikelns storlek och den miljö partikeln befinner sig i. Partiklar rör sig alltid i ett medium men den totala diffusionshastigheten kan påverkas av många faktorer.
Koncentration: Diffusion av molekyler är helt beroende av att man flyttar från ett område med högre koncentration till ett område med lägre koncentration. Med andra ord sker diffusion nedåt i koncentrationsgradienten för molekylen i fråga. Om skillnaden i koncentration är högre kommer molekylerna att gå ner i koncentrationsgradienten snabbare. Om det inte finns så stor skillnad i koncentration kommer molekylerna inte att röra sig lika snabbt och diffusionshastigheten kommer att minska.
Temperatur: Partiklar rör sig på grund av den kinetiska energi som är associerad med dem. När temperaturen ökar ökar också den kinetiska energin som är associerad med varje partikel. Som ett resultat kommer partiklar att röra sig snabbare. Om de kan gå snabbare kan de också diffundera snabbare. Omvänt, när den kinetiska energin som är associerad med molekylerna minskar så gör deras rörelse också. Som ett resultat blir diffusionshastigheten långsammare.
Massa av partikel: Tyngre partiklar kommer att röra sig långsammare och det kommer att ha en långsammare diffusionshastighet. Mindre partiklar å andra sidan diffunderar snabbare eftersom de kan röra sig snabbare. Som det är viktigt med alla faktorer som påverkar diffusion är partikelns rörelse avgörande för att bestämma om diffusion saktar ner eller påskyndas.
Lösningsmedelsegenskaper: Viskositet och densitet påverkar kraftigt diffusion. Om mediet som en viss partikel måste diffundera genom är mycket tätt eller visköst, kommer partikeln att ha svårare att diffundera genom det. Så diffusionshastigheten blir lägre. Om mediet är mindre tätt eller mindre visköst kommer partiklarna att kunna röra sig snabbare och kommer att diffundera snabbare.
Alla faktorer som påverkar diffusion kan ha en kombinerad effekt. Till exempel kan en liten jon diffundera snabbare genom en viskös lösning än en stor sockermolekyl. Jonen har en mindre storlek och kan därmed röra sig snabbare. Den stora sockermolekylen rör sig långsammare på grund av dess storlek. Lösningens viskositet påverkar båda men kommer att förvärra den långsamma diffusionen som den större molekylen genomgår.
Tips
Varje faktor som påskyndar rörelsen av partiklar genom ett medium kommer att resultera i en snabbare diffusionshastighet.