Difüzyon nedir? Difüzyon hızını etkileyen faktörler ve difüzyon hızı formülü

Difüzyon, moleküllerin yüksek konsantrasyon alanından düşük konsantrasyon alanına net hareketinin fiziksel sürecini ifade eder.

 Difüzyon Nedir?

 Difüzyonun temel özelliklerinden biri, moleküllerin bir konsantrasyon gradyanı boyunca hareketidir. Yayılan malzeme katı, sıvı veya gaz olabilir. Benzer şekilde, difüzyonun meydana geldiği ortam, üç fiziksel durumdan birinde olabilir.

 Difüzyon hızı, ortam ile malzeme arasındaki etkileşimin doğasına bağlıdır. Örneğin, bir gaz çok hızlı bir şekilde başka bir gaza yayılır. Bunun bir örneği, amonyağın zararlı kokusunun havada yayılma şeklidir. Benzer şekilde, bir sıvı nitrojen deposu sızarsa, kaçan nitrojen hızla atmosfere kaçar. Aynı gaz, su gibi sıvılarda biraz daha yavaş ve katılarda en yavaş yayılır.

 Difüzyon, birçok biyolojik ve kimyasal sürecin önemli bir parçasıdır. Biyolojik sistemlerde difüzyon her zaman her hücrede, tüm zarda ve insan vücudunda meydana gelir. Örneğin, aktif olarak nefes alan hücrelerdeki oksijen seviyesi ile karşılaştırıldığında, arterler ve arteriyollerdeki oksijen konsantrasyonu daha yüksektir.

 Hücreler, oksijen kullanarak mitokondrinin aerobik solunumunun bir yan ürünü olarak karbondioksit gazı üretir. Bir kez daha bu gazın hücre içindeki konsantrasyonu arttığında kılcal damarlara doğru yayılır ve kılcal damarlardan akan kan fazla gazı doku bölgesinden uzaklaştırır. Bu şekilde, kılcal damarlar düşük karbondioksit konsantrasyonunda tutulur. Böylece hücrelerden moleküller sürekli olarak uzaklaştırılır.

 Bu örnek ayrıca herhangi bir malzemenin difüzyonunun başka herhangi bir malzemenin difüzyonu ile ilgisi olmadığını göstermektedir. Oksijen dokulara kılcal damarlardan geçtiğinde, karbondioksit kana girer. Kimyasal süreçlerde, difüzyon genellikle birçok reaksiyonu yönlendiren temel ilkedir. Basit bir örnek vermek gerekirse, bir bardak sudaki bir miktar kaya şekeri zamanla yavaş yavaş çözülür. Bunun nedeni, şeker moleküllerinin su ortamında net bir harekete sahip olmasıdır. Büyük ölçekli endüstriyel reaksiyonlarda bile, iki sıvı birbirine karıştırıldığında difüzyon, reaktiflerin bir araya toplanmasına neden olacak ve reaksiyon sorunsuz ilerleyecektir.

 Difüzyon Hızını Etkileyen Faktörler

 Difüzyon, sıcaklık, etkileşim alanı, konsantrasyon gradyanının dikliği ve parçacık boyutundan etkilenir. Bu faktörlerin her biri bağımsız ve toplu olarak difüzyon oranını ve derecesini değiştirebilir.

 Sıcaklık

 Herhangi bir sistemde moleküller belirli miktarda kinetik enerji ile hareket ederler. Bu genellikle belirli bir şekilde yönlendirilmez ve rastgele gerçekleşebilir. Moleküller birbirleriyle çarpıştığında hareketin yönü değişecek, momentum ve hız da değişecektir. Sıcaklık arttıkça sistemdeki tüm parçacıkların kinetik enerjisi artar. Bu, çözünen ve çözücü moleküllerin hareket etme hızını ve çarpışmaları artırır.

 Etkileşim Alanı

 Gazın kendine özgü bir kokusu veya rengi varsa, bu işlev daha iyi gözlemlenebilir. Örneğin, iyot sıcak bir fırında süblimleştirildiğinde, mor duman görünmeye başlar ve hava ile karışır. Dar bir potada süblimleştirilirse, duman yavaşça kabın ağzına yayılır ve ardından hızla kaybolur. Potada küçük bir yüzey alanıyla sınırlı olmalarına rağmen, difüzyon hızı hala çok düşüktür.

 Difüzyon İşlevi

 İnsan vücudundaki difüzyon, besinlerin emilmesi ve sindirilmesi, gaz değişimi, sinir uyarılarının iletilmesi, hormonların ve diğer metabolitlerin hedef organlara hareketi ve embriyonik gelişimdeki hemen hemen tüm olaylar için gereklidir.

 Basit Difüzyon

 Basit difüzyon, moleküllerin başka herhangi bir molekülün doğrudan katılımı olmaksızın bir konsantrasyon gradyanı boyunca hareketidir. Materyallerin bir ortam yoluyla yayılmasını veya partiküllerin membranlar boyunca taşınmasını içerebilir.