Дифузія відбувається внаслідок випадкового руху частинок. Зазвичай це відбувається через градієнт концентрації, тобто молекули переміщуються з області високої концентрації в область меншої концентрації.
Приклад показано на зображенні вище. Коли в розчин додають барвник, він з часом дифундує. Спочатку ви бачите сині смуги, що рухаються через розчин, поки нарешті весь розчин не стає синім, оскільки концентрація барвника скрізь однакова. У цей момент, хоча молекули барвника все ще рухаються, ви не зможете його сприйняти, оскільки синій барвник розсіявся і забарвив весь об’єм рідини.
Таким чином, дифузія є пасивний процес (мається на увазі, що він не вимагає введення енергії). Речовина рухається із зони високої концентрації в область меншої концентрації. Цей рух триває до тих пір, поки концентрація речовини не вирівняється. Після вирівнювання концентрації речовина все ще рухається, але більше не матиме градієнта концентрації. Цей стан називається динамічна рівновага.
Які фактори впливають на швидкість дифузії?
Молекули постійно рухаються навколо завдяки кількості теплової енергії, яку вони мають. На цей рух впливають розмір частинки та середовище, в якому вона знаходиться. Частинки завжди рухатимуться в середовищі, але на загальну швидкість дифузії може впливати багато факторів.
Концентрація: Дифузія молекул цілком залежить від переміщення з області більш високої концентрації в область меншої концентрації. Іншими словами, дифузія відбувається за градієнтом концентрації відповідної молекули. Якщо різниця в концентрації буде вищою, то молекули швидше знизяться до градієнта концентрації. Якщо різниця в концентрації не така велика, молекули не рухатимуться так швидко, і швидкість дифузії зменшиться.
Температура: Частинки рухаються завдяки пов’язаній з ними кінетичній енергії. Зі збільшенням температури кінетична енергія, пов'язана з кожною частинкою, також збільшується. В результаті частинки рухатимуться швидше. Якщо вони можуть рухатися швидше, то вони також можуть швидше дифузувати. І навпаки, коли кінетична енергія, пов’язана з молекулами, зменшується, зменшується і їх рух. Як результат, швидкість дифузії буде повільнішою.
Маса частинок: Більш важкі частинки рухатимуться повільніше і, отже, матимуть повільнішу швидкість дифузії. Менші частинки, навпаки, будуть дифундувати швидше, оскільки вони можуть швидше рухатися. Як і ключове з усіх факторів, що впливають на дифузію, рух частинки має першорядне значення при визначенні, уповільнюється чи прискорюється дифузія.
Властивості розчинника: В'язкість і щільність сильно впливають на дифузію. Якщо середовище, через яке дана частинка повинна дифундувати, є дуже щільним або в'язким, то частинка буде важче дифундувати через нього. Тож швидкість дифузії буде нижчою. Якщо середовище менш щільне або менш в’язке, то частинки зможуть швидше рухатися і швидше дифундуватимуть.
Всі фактори, що впливають на дифузію, можуть мати спільний ефект. Наприклад, малий іон може швидше дифундувати через в’язкий розчин, ніж велика молекула цукру. Іон має менший розмір і, отже, здатний рухатися швидше. Велика молекула цукру рухається повільніше через свої розміри. В'язкість розчину впливає на обидва, але буде складати сповільнену дифузію, яку зазнає більша молекула.
Поради
Будь-який фактор, який прискорює рух частинок через середовище, призведе до швидшої швидкості дифузії.