Diffúziót

Diffúziót a részecskék véletlenszerű mozgásának eredményeként kísért anyagtranszportként határozzuk meg, amely során az anyag magas koncentrációjú területről az alacsonyabb felé mozog, amíg a koncentrációk kiegyenlítődését el nem érjük. Ez alapfolyamat sok fizikai és élettani rendszerben jelen van, és nem igényel külső energiaforrást.

A diffúziónak több fő típusa van. Egyszerű diffúzió esetén a részecskék közvetlenül átjutnak a sejthártyán vagy más határoló rétegen. Facilitált diffúziónál a membránfehérjék segítik az anyag belépését vagy kilépését anélkül, hogy energiát használnának fel. Ozmozis a víz diffúziója féligáteresztő membránon keresztül, ami kulcsfontosságú a sejtek vízháztartásában. Például oxigén és szén-dioxid gyakran diffundálnak egyszerű diffúzióval, míg a glükóz átjutása sejtfelszínre reagálhat facilitált diffúzión keresztül.

A diffúzió mennyiségi leírását a Fick-törvények adják. Az első törvény szerint a fluxus J = -D dC/dx, ahol D a diffúziós együttható. A második törvény pedig ∂C/∂t = D ∂^2C/∂x^2, amely leírja a koncentráció időbeli változását. A D-érték függ a hőmérséklettől, a közeg viszkozitásától és az anyag méretétől, valamint a hártya tulajdonságaitól.

Fontossága széleskörű: a biológiában a gázcsere és a sejtek anyagfelvétele alapja, az anyagtudományban membrános szelektivitás és szűrés, a környezetben pedig a diffúzió hozzájárul a szennyezőanyagok terjedéséhez.