Diffuusiokokeet

Diffuusiokokeet ovat kokeellisia menetelmiä, joilla tutkitaan aineiden diffuusiota — hiukkasten tai molekyylien siirtymistä pitoisuuseron aiheuttaman gradientin suunnassa. Diffuusio esiintyy nesteissä, kaasuissa ja kiinteissä aineissa, ja kokeiden tarkoituksena on määrittää diffuusiokerroin sekä ymmärtää sekoittumisen ja aineensiirron mekanismeja.

Historian merkittäviä suuntia ovat Grahamin tutkimukset kaasujen diffuosiosta sekä Fickin lait, jotka antavat matemaattisen kuvan diffuosion nopeudesta ja pitoisuudesta tilassa. Yleisesti kokeelliset menetelmät jaetaan neste- ja kaasudiffuosion sekä diffuusion kalvojen ja geelien yli suoritettaviin kokeisiin.

Neste- ja geelikoet suoritetaan usein diffuusion solun avulla, jossa donor- ja vastaanottopitoisuudet ovat erillään. Vastaanotettu pitoisuus mitataan ajan kuluessa näytteiden ottamisella tai signaalin mittauksella. Kaasujen diffuusion kokeissa käytetään kaasunvaihtoympäristöjä, joissa pitoisuusmuutoksia seurataan esimerkiksi väriaineiden tai sensorien avulla. Diffuusion kerroin D saadaan analysoimalla pitoisuusjakauman aika- ja etäisyysriippuvuutta.

Diffuusiokokeita käytetään materiaalitekniikassa, kalvo- ja suodatusprosesseissa, dialyysissä, elintarvikepakauksessa sekä elektrolyytteissä ja polttoaineissa. Ne tuottavat sekä perusymmärrystä difuusioprosesseista että käytännön arvoa, kun suunnitellaan erottelua, suojakalvoja tai pakkausmateriaaleja.