concentratiegradient

Een concentratiegradient, of concentratiegradiënt, is een ruimtelijke variatie in de concentratie van een stof. Hij kan langs een as x variëren en wordt vaak beschreven met dC/dx; de grootte van de gradient geeft aan hoe snel de concentratie verandert per afstandseenheid. Een gradient ontstaat wanneer de stof zich niet gelijk verdeeld is.

Deze gradient vormt de drijvende kracht achter diffusie: stoffen bewegen van gebieden met hogere naar lagere concentratie totdat evenwicht is bereikt. Bij passieve diffusie gebeurt dit zonder energieverbruik, terwijl tegen een gradient in transport energie vereist (actief transport).

In biologische systemen spelen concentratiegradiënten een cruciale rol bij celmembranen, gasuitwisseling en voedingsstoffenopname. Ook elektrochemische gradiënten bestaan: ze combineren een chemische gradiënt met een elektrisch potentiaalverschil om ionenstromen te sturen.

Fysische beschrijving: de flux J van een stof wordt in de meeste gevallen gegeven door Fick's eerste wet: J = -D (dC/dx), waarbij D de diffusiecoëfficiënt is. Deze relatie geeft aan dat een grotere gradient leidt tot een grotere flux, onder voorwaarde van een constante diffusiviteit.

Toepassingen en voorbeelden: voortbeweging van pigment in water, zuurstofdiffusie in longblaasjes, opname van glucose in darmen, en ionentransport in zenuwen. De gradient kan ook milieuproblemen aanduiden, zoals de verspreiding van verontreinigingen vanaf een bron.