diffusjonsveier

Diffusjonsveier refererer til de mekanismene og rutene som molekyler eller ioner bruker for å bevege seg fra områder med høy konsentrasjon til områder med lav konsentrasjon. Diffusjon er i utgangspunktet en spontan prosess som ikke krever direkte energi, og den spiller en viktig rolle i kjemi, biologi, materialteknologi og miljøvitenskap.

Hovedtyper av diffusjonsveier deles ofte inn i passive og fasiliterte mekanismer. Passiv diffusjon skjer gjennom grenser som lipider i biologiske membraner eller gjennom væsker og gasser uten hjelp av transportproteiner. Små, upolare eller svakt polare molekyler diffunderer lett gjennom lipidlaget, mens større eller polare molekyler diffunderer langsommere. Fakultativ (fasilitert) diffusjon bruker spesialiserte transportproteiner som kanaler eller bærere for å flytte molekyler som ellers diffunderer saktere eller ikke i det hele tatt, uten at energitilførsel er påkrevd. Aktiv transport er derimot ikke diffusjon, men en energiavhengig prosess som flytter stoffer mot konsentrasjonsgradienten.

Diffusjon i faste stoffer omfatter også ulike mekanismer. Lattice- eller substitutionsdiffusjon skjer i et mikroskopisk gitter der atomer bytter plass, mens interstitial diffusjon involverer små atomer som beveger seg mellom større gjesterom i gitteret. Diffusjon langs defekter, som sprekker eller korngrense, kan være betydelig raskere og ofte dominerende ved høye temperaturer.

Ficks lover gir en už praktisk beskrivelse av diffusjon: første lov uttrykker kjemisk flux J som J = -D (dC/dx), og andre lov beskriver endringen av konsentrasjon over tid, ∂C/∂t = D ∂^2C/∂x^2. Diffusjonskoeffisienten D avhenger av temperatur, medium og molekylers egenskaper.

Vanlige anvendelser inkluderer legemiddelfrigivelse og permeasjon gjennom membraner, transport i metabolisme, samt kontrollert diffusjon i metallurger og keramiske materialer. Faktorer som temperatur, molekylstørrelse, løselighet og mediaens struktur påvirker hastigheten og retningen til diffusjonen.