diffuusiosta

Diffuusiosta tarkoitetaan ilmiötä, jossa aineen osat liikkuvat tilassa kohti tasaisempaa pitoisuutta. Diffuusio on passiivinen kuljetusprosessi, joka perustuu molekyylien satunnaiseen Brownin liikkeeseen eikä useinkaan vaadi ulkoista energiaa. Se esiintyy kaasuissa, nesteissä ja kiinteissä aineissa, ja sen nopeuteen vaikuttavat pitoisuusero, lämpötila sekä aineiden rakenne ja esteet.

Fysikaaliset perusmallit ovat Fickin lakeja. Fickin ensimmäinen laki kuvaa diffuusiovirran J:n suoraa verrannollisuutta pitoisuuseroon: J = -D dC/dx. Toisessa laissa pitoisuus muuttuu ajassa: ∂C/∂t = D ∂^2C/∂x^2. D on difuusiokerroin, joka riippuu sekä aineesta että ympäristöstä. Diffuusio on nopeampaa lämpimämmässä, pienempien molekyylien kanssa ja vähemmässä esteisyydessä; suuret molekyylit tai tiheät esteet hidastavat sitä.

Tyyppejä ovat molekulaarinen diffuusio, fasilitoitu diffuusio solukalvoilla sekä osmoosi veden diffuusiona. Käytännössä diffuusiota sovelletaan monin tavoin: hengityskaasut, lääkeaineiden vapautuminen, kalvo- ja suodatinprosessi sekä aineiden dopauksessa ja mikrorakenteiden valmistuksessa. Diffuusion ymmärtäminen auttaa myös ympäristötutkimuksissa, joissa seurataan haitta-aineiden leviämistä.