หากคุณเคยดูไอน้ำลอยขึ้นจากท่อระบายพายุและหายไปจากสายตาขณะที่ลอยขึ้นไปในอากาศอันเนื่องมาจากความร้อนในตัวมันเอง คุณจะได้เห็นการแพร่กระจายของโมเลกุลของก๊าซในการดำเนินการ
เมื่อคุณฉีดสเปรย์ปรับอากาศเข้าไปในห้อง และกลิ่นบริเวณที่ฉีดจะค่อยๆ จางลง นี่เป็นผลมาจากการ โมเลกุลของก๊าซต่าง ๆ มักจะหาทางไปสู่สถานที่ในบรรยากาศในท้องถิ่นซึ่งมี "เพื่อน" น้อยกว่าอยู่แล้ว ถึง
การแพร่กระจายเป็นกระบวนการหนึ่งที่โมเลกุลเคลื่อนที่ผ่านอวกาศ บางครั้งพื้นที่นี้คืออากาศ บางครั้งก็เป็นของเหลว และในบางครั้งพื้นที่นี้ก็ถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นไปยังพื้นที่ของเยื่อหุ้มเซลล์ชีวภาพ หากไม่ใช่เพื่อการแพร่ในรูปแบบต่างๆ อันที่จริง เซลล์ในร่างกายของคุณจะไม่สามารถทำงานได้และจะหายใจไม่ออกและอดตายอย่างรวดเร็ว
การแพร่กระจายในวิชาเคมีคืออะไร?
การแพร่กระจายถูกกำหนดให้เป็น เรื่อยเปื่อย การเคลื่อนที่ของตัวถูกละลาย (เช่น โมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์) ผ่านเมมเบรนที่ดูดซึมได้ คำ "เรื่อยเปื่อย" ทำงานมากในประโยคนี้ หมายความว่าไม่จำเป็นต้องใส่พลังงานเข้าไปในระบบเพื่อเกลี้ยกล่อมตัวถูกละลายข้ามเมมเบรนไปอีกด้านหนึ่ง
เมมเบรนที่ซึมผ่านได้คืออะไร? นี่คือชื่อของสิ่งกีดขวาง (โดยปกติคือทางชีววิทยา) ที่ช่วยให้โมเลกุลสามารถผ่านได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ด้วยการแพร่กระจาย พลังงานจะถูกจ่ายโดยการไล่ระดับความเข้มข้น เนื่องจากสารมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางใดก็ได้จนกว่าสารจะกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทุกพื้นที่ที่จำกัดสารนั้นและกลุ่มโมเลกุลของสารนั้น
ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการแพร่
อัตราการแพร่กระจายของสารได้รับอิทธิพลจากปัจจัยหลายประการ โปรดทราบว่าการแพร่กระจายจะดำเนินต่อไปตามธรรมชาติจนกว่าจะถึงสมดุล และสารจะกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งตัวกลาง นอกจากนี้ พึงระลึกไว้เสมอว่าในส่วนผสมของสาร สารแต่ละตัวมีระดับความเข้มข้นของตัวเองที่ไม่ได้รับผลกระทบจากสารอื่น การไล่ระดับในท่ามกลาง (แม้ว่าการปรากฏตัวของโมเลกุลที่แตกต่างกันเหล่านี้จะส่งผลต่อการเคลื่อนไหวส่วนบุคคลของพวกมันผ่านอย่างแท้จริง แออัด)
ความแรงของการไล่ระดับความเข้มข้น: อย่างที่คุณคาดไว้ ยิ่งความแตกต่างของความเข้มข้นในพลาสมาเมมเบรนมากเท่าใด ตัวถูกละลายก็จะกระจายไปทั่วอย่างรวดเร็วมากขึ้นเท่านั้น เมื่อเข้าใกล้สมดุล อัตราการแพร่จะช้าลง
มวลของโมเลกุล: โมเลกุลที่เบากว่า เช่น CH4(มีเทน) เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วโดยเฉลี่ยมากกว่าอนุภาคที่มีมวลมากกว่า เช่น กรดนิวคลีอิกส่วนยาว (เช่น DNA)
พื้นที่และความหนาของเมมเบรน: เมื่อพื้นที่ของเมมเบรนเพิ่มขึ้น อัตราการแพร่ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน แต่การเพิ่มความหนาจะทำให้การแพร่กระจายช้าลง ลองนึกถึงผลกระทบต่อการไหลของยานพาหนะบนทางหลวงจากการเพิ่มทางด่วนไปยังทางหลวงโดยไม่เพิ่มการจราจร (เพิ่ม "พื้นที่"); จากนั้นให้พิจารณาผลของการทำให้ช่องเก็บค่าผ่านทางแคบแต่ละช่องยาวครึ่งไมล์โดยไม่จำเป็น (เพิ่ม "ความหนา")
อุณหภูมิ: โมเลกุล ก็เหมือนกับทุกสิ่งทุกอย่างที่คุณนึกออก มีแนวโน้มที่จะกระจายตัวเร็วขึ้นตามอุณหภูมิ เพิ่มขึ้น เนื่องจากสิ่งนี้จะเพิ่มการชนกันแบบสุ่มระหว่างโมเลกุลและเพิ่มอัตราของ การแพร่กระจาย
ขั้วตัวละลาย: ไม่มีขั้ว หรือ ที่ละลายในไขมัน วัสดุผ่านเยื่อหุ้มพลาสมาได้ง่ายกว่าวัสดุที่มีขั้ว เช่น วัสดุที่มีการกระจายประจุแบบอสมมาตรข้ามโมเลกุลที่ไม่มีประจุไฟฟ้าสุทธิ
ความหนาแน่นของตัวทำละลาย: เนื่องจากความหนาแน่นของของเหลวที่เกิดการแพร่กระจายเพิ่มขึ้น การแพร่จะช้าลง นี่เป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้ร่างกายขาดน้ำทำให้เกิดปัญหา ไซโทพลาซึมของเซลล์ที่หนาขึ้น (ภายในเซลล์) ทำให้โมเลกุลสำคัญจับตัวอย่างเฉยเมยไปยังเอนไซม์และปลายทางอื่นๆ
กฎของเกรแฮม: เมื่อก๊าซถูกละลายในของเหลว อัตราสัมพัทธ์ของการแพร่ของก๊าซที่กำหนดคือ โดยตรง สัดส่วนกับความสามารถในการละลายในของเหลวนั้น แต่ ผกผัน ได้สัดส่วนกับรากที่สองของมวลโมลาร์ของมัน ในร่างกายมนุษย์พลาสม่าในเลือด คาร์บอนไดออกไซด์จะหนักกว่าก๊าซออกซิเจนเล็กน้อย แต่ความสามารถในการละลายของมันมากกว่า 22 เท่า ทำให้อัตราการแพร่ของออกซิเจนในการตั้งค่านี้ 19 เท่า
ระยะทางของเส้นทางตัวถูกละลาย: อย่างที่คุณอาจเดาได้อีกครั้ง เส้นทางการเดินทางที่สั้นกว่าหมายถึงอัตราการแพร่กระจายของโมเลกุลที่เร็วขึ้น