Koncentrationsforskelle

Koncentrationsforskelle betegner variationen i koncentrationen af et stof mellem to regioner eller rum. En koncentrationsgradient opstår, når koncentrationen ikke er den samme i begge områder, og gradienten fungerer som drivkraften for passiv transport af materie i mange fysiske og biologiske systemer. Substanser bevæger sig generelt fra områder med højere koncentration til områder med lavere, indtil koncentrationerne er ens.

Diffusion er den vigtigste proces for at udligne koncentrationsforskelle og foregår ved molekylære tilfældige bevægelser. Ved diffusion gennem en membran beskrives fluxen ofte af Ficks første lov, hvor strømmen af stof er proportional med koncentrationsgradienten (J = -D dC/dx). Osmose er en særlig form for diffusion, hvor vand bevæger sig gennem en semipermeabel membran fra lav til høj koncentration af opløst stof.

Faktorer der påvirker hastigheden af udligning af koncentrationsforskelle inkluderer størrelsen af gradienten, temperatur, opløselighed og størrelse af molekylerne, membranens permeabilitet og tilgængeligt overfladeareal samt tilstedeværelsen af specifikke transportkanaler eller pumper for molekyler, der ikke diffunderer nemt.

Eksempler og anvendelser: i kroppen spiller koncentrationsforskelle en central rolle i gasudveksling i lungerne, næringsoptagelse og fjernelse af affald i væv. I planter skaber koncentrationsforskelle vandbevægelse op gennem rødder og vægge gennem osmose med turgor. Medicinsk og industriel praksis udnytter også koncentrationsforskelle ved dialyse og forskellige separationsteknikker til gas eller væsker.

Når koncentrationerne udlignes, stopper den gennemsnitlige nettoflux, selv om molekylerne fortsat bevæger sig tilfældigt. Processen er dermed et resultat af tilfældig bevægelse og gradienten, og den kan fremskyndes ved at øge overfladearealet, temperaturen eller membranens permeabilitet ved hjælp af transportproteiner.