Diffuosiomääräytymisen

Diffuosiomääräytyminen on ilmiö kemiassa ja fysiikassa, jossa prosessin nopeus määräytyy pääasiassa diffuusionopeuden mukaan. Käytännössä reaktio on niin nopea verrattuna aineiden liikkumiseen liuoksessa, että kokonaisnopeuden rajoittaa vastapuolien törmäykseen johtava diffuusio. Tällöin aineiden siirtyminen ja konsentraatiogradientit määräävät, miten nopeasti reaktiot voivat edetä.

Diffuosion määräävyys esiintyy erityisesti nesteissä ja elektrolyytteissä sekä biologisissa ja materiaalitieteen sovelluksissa, joissa molekyylit tai ionit kohtaavat toisensa diffuusion avulla. Se on vastakohta tilanteelle, jossa itse kemiallinen reaktio on rajoittava tekijä (reaktiomääräytyminen).

Teoreettisesti diffuusion hallintaa voidaan kuvata Fickin lakien avulla. Fickin ensimmäinen laki yhdistää ainevirran ja konsentraatiogradientin, ja toinen laki kuvaa konsentraation muutosta ajassa diffuusion vuoksi. Kun kahden reagoivan aineen diffuusionopeudet ovat suuria ja reaktio on törmäyksessä nopeasti, kokonaisnopeus voidaan mallintaa diffusion-rajattuna. Yleinen tulos on k_diff ≈ 4π(D_A + D_B)R identtisille hiukkasille, jossa D on diffuusionopeus ja R kontaktin säde.

Diffuosiomääräytymisen tunnistamisessa olennaista on kokeellinen havainto nopeuden saturaatioista suuremmilla konsentraatioilla sekä riippuvuus systeemin geometriasta ja tilan rajapinnoista. Se on keskeinen käsite kemiallisessa kinetiikassa, elektrochemiiassa ja biokemiassa.