Diffusion
Diffusion ist ein Prozess, bei dem sich Moleküle eines Materials von einem Bereich hoher Konzentration (in dem viele Moleküle vorhanden sind) in einen Bereich niedriger Konzentration (in dem weniger Moleküle vorhanden sind) bewegen, bis es ein Gleichgewicht erreicht hat (gleichmäßige Verteilung der Moleküle).
Die Diffusion findet gewöhnlich in einer Lösung in Gas oder in einer Flüssigkeit statt. Es ist möglich, die Diffusion zu sehen, wenn zwei Flüssigkeiten in einem transparenten Behälter gemischt werden. Sie beschreibt die ständige Bewegung von Teilchen in allen Flüssigkeiten und Gasen. Diese Partikel bewegen sich in alle Richtungen und stoßen dabei aneinander. Die Diffusion kann nur bei Gasen und Flüssigkeiten funktionieren.
Inhalt
· 1 Beispiele
· 2 Diffusionsgeschwindigkeit
· 3 Oberfläche und Volumen
· 4 Verwandte Seiten
· 5 Literaturhinweise
Beispiele
- Ein Zuckerwürfel wird eine Zeit lang in einem Becher mit Wasser gelassen.
- Der Ammoniakgeruch breitet sich von der Vorderseite des Klassenzimmers bis in den hinteren Teil des Raumes aus.
- Dämpfe von Parfüm steigen aus der Flasche auf, wenn der Verschluss entfernt wird.
- Auf den Becher getropfte Lebensmittelfarbe breitet sich aus.
- der Geruch von Lebensmitteln, der sich im ganzen Haus verbreitet
Moleküle neigen dazu, sich von Orten mit hoher Konzentration zu Orten mit niedriger Konzentration zu bewegen, indem sie sich einfach zufällig bewegen. Beispielsweise befindet sich in einer Lunge mehr Sauerstoff als im Blut, so dass Sauerstoffmoleküle dazu neigen, in das Blut zu wandern. In ähnlicher Weise befinden sich im Blut mehr Kohlendioxidmoleküle als in der Lunge, so dass Kohlendioxidmoleküle dazu neigen, in die Lunge zu wandern. Dies geschieht in der Zellbiologie, wo kleine Moleküle einfach durch die Zellmembran diffundieren, während größere Moleküle nur unter Einsatz von Energie durchkommen: siehe aktiver Transport.
Die zufällige Bewegung der Flüssigkeitsmoleküle bewirkt, dass sie sich ausbreiten, bis eine Grenze sie aufhält.
Die Diffusion ist ein passiver Prozess und benötigt daher keine Energie, da sie über einen Konzentrationsgradienten erfolgt.
Diffusionsgeschwindigkeit
Die Diffusion wird beeinflusst durch:
- der Konzentrationsgradient - die Diffusion wird größer sein, wenn der Gradient größer ist
- die Temperaturen - bei höheren Temperaturen erfolgt die Diffusion schneller, da mehr kinetische Energie vorhanden ist
- die Oberfläche - die Diffusion wird dort größer sein, wo sie größer ist
- die Diffusionsdistanz - die Diffusion wird größer sein, wenn es eine kurze Diffusionsdistanz gibt
Oberfläche und Volumen
In kleinen einzelligen Organismen können durch einfache Diffusion Moleküle schnell genug ausgetauscht werden, um sie am Leben zu erhalten. Ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen hilft dabei.
Für multizelluläre Organismen reicht die einfache Diffusion jedoch nicht aus. Sie müssen mehr Material über längere Strecken bewegen, um am Leben zu bleiben. Sie haben sich zu internen Strukturen und Systemen für schnelle Verteilungsbewegungen entwickelt. Der Mensch hat zum Beispiel Lungen, um die Diffusion schnell ablaufen zu lassen. Dasselbe geschieht bei Pflanzen mit dem Blatt.
Ein Diagramm des Diffusionsgeschehens. Das erste Diagramm zeigt Partikel in einer Flüssigkeit. Das zweite zeigt die gleiche Flüssigkeit einige Sekunden später, nachdem sich die Partikel ausgebreitet haben.
Verwandte Seiten
Fragen und Antworten
F: Was ist Diffusion?
A: Diffusion ist ein Prozess, bei dem sich Moleküle eines Materials von einem Bereich mit hoher Konzentration zu einem Bereich mit niedriger Konzentration bewegen, bis ein Gleichgewicht erreicht ist.
F: In welcher Art von Materialien findet Diffusion normalerweise statt?
A: Diffusion findet normalerweise in einem Gasgemisch, einer Flüssigkeit und gelegentlich in Kolloiden statt.
F: Wie kann man Diffusion beobachten?
A: Man kann Diffusion beobachten, wenn zwei Flüssigkeiten in einem durchsichtigen Behälter gemischt werden.
F: Was beschreibt die Diffusion?
A: Diffusion beschreibt die ständige Bewegung von Teilchen in allen Flüssigkeiten, Gasen und Kolloiden. Diese Teilchen bewegen sich in alle Richtungen und stoßen dabei aneinander.
F: Gibt es eine bestimmte Richtung, in die sich die Teilchen während der Diffusion bewegen?
A: Nein, die Teilchen bewegen sich zufällig und haben während der Diffusion keine bestimmte Richtung.
F: Hört die Bewegung der Teilchen nach Erreichen des Gleichgewichts auf?
A: Ja, sobald das Gleichgewicht erreicht ist, hört die Bewegung der Teilchen auf, da sie gleichmäßig im Material verteilt sind.
F: Gibt es Ausnahmen von diesem Prozess?
A: Ja, manche Materialien benötigen aufgrund ihrer Struktur oder Zusammensetzung zusätzliche Energie oder Druck, damit die Moleküle durch sie hindurch diffundieren können.
