Dyfuzja

Dyfuzja jest procesem, w którym cząsteczki materiału przemieszczają się z obszaru o wysokim stężeniu (gdzie jest wiele cząsteczek) do obszaru o niskim stężeniu (gdzie jest mniej cząsteczek), aż do osiągnięcia równowagi (cząsteczki równomiernie się rozprzestrzeniają).

Dyfuzja odbywa się zazwyczaj w roztworze w gazie lub w cieczy. Dyfuzję można zaobserwować, gdy dwie ciecze są mieszane w przezroczystym pojemniku. Opisuje on stały ruch cząstek we wszystkich cieczach i gazach. Cząsteczki te poruszają się we wszystkich kierunkach, wpadając na siebie. Dyfuzja może działać tylko w przypadku gazów i płynów.

Przykłady

• Kostkę cukru zostawia się na jakiś czas w zlewce z wodą.
• Zapach amoniaku rozprzestrzenia się od frontu klasy do tyłu sali.
• Opary perfum unoszą się z butelki po zdjęciu jej górnej części.
• Farba spożywcza spadająca na zlewkę rozprzestrzenia się.
• zapach jedzenia rozprzestrzenia się w całym domu

Molekuły mają tendencję do przemieszczania się z miejsc o wysokim stężeniu do miejsc o niskim stężeniu, po prostu przemieszczając się losowo. Na przykład, w płucach znajduje się więcej tlenu niż we krwi, więc cząsteczki tlenu mają tendencję do przemieszczania się do krwi. Podobnie, we krwi znajduje się więcej cząsteczek dwutlenku węgla niż w płucach, więc cząsteczki dwutlenku węgla będą miały tendencję do przemieszczania się do płuc. Dzieje się tak w biologii komórkowej, gdzie małe cząsteczki po prostu rozpraszają się przez błonę komórkową, ale większe cząsteczki przedostają się przez nią tylko przy użyciu energii: zobacz aktywny transport.

Przypadkowy ruch cząsteczek płynu powoduje, że rozprzestrzeniają się one aż do momentu zatrzymania ich przez granicę.

Dyfuzja jest procesem pasywnym, dlatego nie wymaga energii, ponieważ występuje w dół gradientu stężenia.

Stopa dyfuzji

Dyfuzja jest pod wpływem:

• gradient stężenia - dyfuzja będzie większa tam, gdzie gradient jest większy
• temperatury - dyfuzja nastąpi szybciej, gdy temperatury będą wyższe, ponieważ jest więcej energii kinetycznej
• powierzchnia - dyfuzja będzie większa tam, gdzie jest większa
• odległość dyfuzji - dyfuzja będzie większa tam, gdzie jest krótka odległość dyfuzji

Powierzchnia i objętość

W małych organizmach jednokomórkowych, prosta dyfuzja może wymieniać molekuły wystarczająco szybko, aby utrzymać je przy życiu. Pomaga w tym wysoki stosunek powierzchni do objętości.

Jednak dla organizmu wielokomórkowego prosta dyfuzja nie wystarczy. Muszą przenosić więcej materiału na większe odległości, aby pozostać przy życiu. Wyewoluowały, aby posiadać wewnętrzne struktury i systemy do szybkiego przemieszczania się. Na przykład, ludzie mają płuca, które umożliwiają szybką dyfuzję. To samo dzieje się w przypadku roślin z liściem.