pitoisuuserosta

Pitoisuusero on termi, jolla kuvataan eroa pitoisuuksissa kahden tilan välillä. Se voidaan ilmaista yksinkertaisella määrällä delta C = C1 − C2 tai jatkuvana pitoisuuskäyränä dC/dx, joka kuvaa pitoisuuden muutoksen nopeutta tilassa. Pitoisuuseron suuruus sekä sen piirreminen ajan ja tilan suhteen ovat keskeisiä massansiirron kannalta.

Pitoisuusero toimii useiden siirtoprosessien ajurina. Kun kahden tilan välillä on eroa pitoisuuksissa, aineet pyrkivät tasapainon suuntaan, mikä johtaa diffuusiiviseen, osmoottiseen tai konvektiiviseen siirtoon. Fickin ensimmäinen laki ilmaisee tämän: virtaus J kohti suurempaa tasapainoa on J = -D (dC/dx), jossa D on diffuusio- tai massansiirtokerroin. Mitä jyrkempi gradientti (suurempi dC/dx), sitä suurempi siirtovirta.

Biologiassa pitoisuusero on keskeinen solujen ja kudosten välisessä aineiden vaihdossa. Kaasujen diffuusio keuhkojen ilmapiirteiden ja verenkierron välillä sekä ravinteiden ja jätteiden siirtyminen solukalvon yli ovat riippuvaisia pitoisuuseroista. Myös veden osmoosi riippuu solun ulko- ja sisäpuolen pitoisuuseroista sekä aiheutuvasta osmottisesta paineesta.

Teknisessä ja ympäristötieteessä pitoisuuseroa hyödynnetään massansiirrossa, kuten erotusprosesseissa, kalvon läpäisyssä sekä ympäristön altistumisen ja pitoisuussäätelyn laskemisessa. Mittausten avulla delta C ja gradientit voidaan määrittää laboratoriossa tai kentällä käyttäen sopivia mittausmenetelmiä ja standardeja.

Esimerkki: jos toisella puolella on 0,5 M ja toisella 0,1 M ratkaisu, pitoisuusero on 0,4 M ja gradientti riippuu etäisyydestä näiden kahden pisteen välillä.