Difúzia

Difúzia je pasívny proces, pri ktorom sa častice pohybujú z oblasti s vyššou koncentráciou do oblasti s nižšou koncentráciou, pričom pohyb vzniká zo spontánneho tepelnému pohybu častíc. Pojem sa uplatňuje v chémii, fyzike, biológii a materiálových vedách.

Základným spôsobom popisu difúzie sú Fickove zákony. Prvý Fickov zákon vyjadruje, že hustota prúdu J je úmerná negatívnemu gradientu koncentrácie: J = - D dC/dx, kde D je difúzny koeficient. Difúzny koeficient závisí od teploty, média a povahy častíc. Druhý Fickov zákon opisuje časový vývoj koncentrácie: ∂C/∂t = D ∂²C/∂x².

V biológii sa difúzia delí na molekulárnu difúziu cez membrány a na facilitovanú difúziu cez membránové proteíny (kanály a transportéry), ktoré prevedú častice bez energetického vstupu. Osmóza je špeciálny druh difúzie vody cez polopriepustnú membránu. V pevnom stave a pri roztokoch sa hovorí o difúzii alebo interdiffúzii, ktorá často sleduje rovnaké zákony s vhodnými úpravami.

Faktory ovplyvňujúce rýchlosť difúzie zahŕňajú teplotu, veľkosť a povahu častíc, viskozitu média a veľký gradient koncentrácie. Vyššia teplota zvyšuje difúzny koeficient; väčšie molekuly difúciu zvyčajne spomaľujú.

Význam difúzie je široký: umožňuje výmenu plynov (kyslík a oxid uhličitý) v pľúcach, distribúciu látok v bunkách a tkanivách a je kľúčová v mnohých priemyselných a výskumných procesoch.