difuusioita

Difuusio on prosessi, jossa atomit tai molekyylit liikkuvat tilassa ja hajautuvat pitoisuusgradientin mukaisesti. Se tapahtuu sekä nesteissä että kiinteissä aineissa ja johtaa aineen tasaisempaan jakautumiseen. Difuusio perustuu lämpöliikkeeseen, joten suurempi lämpötila ja pienemmät molekyylit yleensä lisäävät difuusioita.

Difuusio voidaan jakaa passiiviseen diffuusioon ja helpotettuun diffuusioon. Passiivinen diffuusio ei vaadi energiaa, vaan aine kulkeutuu pitoisuuseron ajamana. Helpotettu diffuusio on passiivista, mutta se tarvitsee proteiinia tai kanavia, jotka auttavat suurempia tai epäorgaanisia molekyylejä läpäisemään esteitä, kuten biologisia kalvoja.

Fickin lait kuvaavat difuusion kineettistä perusperiaatetta. Ensimmäinen laki toteaa, että aineen virtaus (diffuusio) on suoraan verrannollinen pitoisuuseroon ja riippuvainen difuusiokertoimesta. Toinen laki kuvaa, miten pitoisuus ajan kuluessa muuttuu diffuusion vaikutuksesta. Diffuusionopeuteen vaikuttavat tekijät ovat lämpötila, molekyylin koko, nesteen tai kiinteän aineen rakenne sekä pitoisuusero. Diffuusiokertoimen arvo riippuu sekä aineesta että ympäristöstä.

Esimerkkejä ovat kaasujen diffuusio ilmassa, nesteissä tapahtuva liukeneminen sekä solukalvon läpi tapahtuva aineiden siirto. Biologiassa difuusio on keskeinen mekanismi kaasujen vaihdossa keuhkoissa, kudoksiin liittyvässä ravinteiden ja jätteen kuljetuksessa sekä monissa solujen prosesseissa. Difuusio on myös keskeinen ilmiö teollisuudessa, ympäristötieteissä ja materiaalitutkimuksessa.