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.
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.

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