Difusiooni

Difusioon on osakeste net liikumine kõrgema kontsentratsiooni piirkonnast madalama suunas juhusliku termilise liikumise tõttu, mis viib aine ühtlustumiseni. Protsess toimub gaasides, vedelikes ja mõnel juhul ka tahkises ning on oluline nii looduses kui tehiskeskkonnas, näiteks lõhna levikul õhus või värvi hajumisel lahuses.

Difusiooni matemaatiline käsitlus põhineb Ficki seadustel. Esimesel seadusel on diffusioonivool J proportsionaal gradienti -∇C-ga ja difusioonikonstantiga D: J = -D ∇C. Teisel seadusel muutub kontsentratsioon ajas järgmiselt: ∂C/∂t = D ∇^2 C. D sõltub temperatuurist, molekuli suurusest, keskkonnast ja viskoossusest; gaaside puhul on D suurem kui vedelikes. Difusiooni võib kaasneda ka transport läbi membraani, mida nimetatakse hõlbustatud difusiooniks ja mis kasutab transporter- või kanaliproteiine.

Erinevad difusiooni vormid hõlmavad lihtsat difusiooni ja hõlbustatud difu­siooni, samuti osmoosi eraldi nähtust. Osmoos on veevaba difusioon poolläbilaskva membraani kaudu kontsentratsioonigradiendi suunas ning on oluline vedelike ainevahetuses ja rakkudega toimimisel.

Tähtsus ja rakendused laialdased. Bioloogias on difusioon keskne aine transportimisel rakkude vahel ning närvi- ja ainevahetusprotsessides. Materjaliteaduses ja keemias selgitab difusioon segunemist ja massiülekande mehhanisme, samuti kiirendab või piirab materjalide valmistamist ja vananemist. Difusiooniga seotud mõisted, nagu Ficki seadused ja difusioonikonstant D, annavad aluse paljude loodusteaduste ja tehnika rakendustele.