Diffusion sker på grund av slumpmässig rörelse av partiklar. Det händer vanligtvis på grund av en koncentrationsgradient, vilket betyder att molekyler rör sig från ett område med hög koncentration till ett område med lägre koncentration.
Ett exempel visas i bilden ovan. När färg läggs till lösningen diffunderar det över tiden. Först ser du blåttränder som rör sig genom lösningen tills hela lösningen till slut blir blå eftersom koncentrationen av färgämne är densamma överallt. Vid det här laget, även om färgämnesmolekylerna fortfarande rör sig, kommer du inte att kunna uppfatta det eftersom det blå färgämnet har diffunderat och färgat hela vätskevolymen.
Diffusion är alltså en passiv process (vilket betyder att den inte kräver tillförsel av energi). Ett ämne går från ett område med hög koncentration till ett område med lägre koncentration. Denna rörelse fortsätter tills koncentrationen av ämnet utjämnas. När koncentrationen väl har jämnats ut rör sig ämnet fortfarande men kommer inte längre att ha en koncentrationsgradient. Detta tillstånd kallas dynamisk jämvikt.
Vilka faktorer påverkar spridningshastigheten?
Molekyler rör sig ständigt runt på grund av mängden termisk energi de har. Denna rörelse påverkas av storleken på partikeln och den miljö som partikeln befinner sig i. Partiklar kommer alltid att röra sig i ett medium men den totala diffusionshastigheten kan påverkas av många faktorer.
Koncentration: Diffusion av molekyler är helt beroende på att flytta från ett område med högre koncentration till ett område med lägre koncentration. Med andra ord sker diffusion nedför koncentrationsgradienten för den aktuella molekylen. Om skillnaden i koncentration är högre, kommer molekylerna att gå ner i koncentrationsgradienten snabbare. Om det inte är lika stor skillnad i koncentration kommer molekylerna inte att röra sig lika snabbt och diffusionshastigheten minskar.
Temperatur: Partiklar rör sig på grund av den kinetiska energin som är förknippad med dem. När temperaturen ökar ökar också den kinetiska energin som är associerad med varje partikel. Som ett resultat kommer partiklar att röra sig snabbare. Om de kan röra sig snabbare kan de också diffundera snabbare. Omvänt, när den kinetiska energin som är förknippad med molekylerna minskar så minskar även deras rörelse. Som ett resultat kommer spridningshastigheten att vara långsammare.
Partikelmassa: Tyngre partiklar kommer att röra sig långsammare och kommer därför att ha en långsammare diffusionshastighet. Mindre partiklar å andra sidan kommer att diffundera snabbare eftersom de kan röra sig snabbare. Som är nyckeln med alla faktorer som påverkar diffusionen, är rörelse av partikeln av största vikt för att avgöra om diffusionen saktas ner eller påskyndas.
Lösningsmedelsegenskaper: Viskositet och densitet påverkar i hög grad diffusionen. Om mediet som en given partikel måste diffundera igenom är mycket tätt eller trögflytande, kommer partikeln att ha svårare att diffundera genom det. Så diffusionshastigheten blir lägre. Om mediet är mindre tätt eller mindre trögflytande kommer partiklarna att kunna röra sig snabbare och diffundera snabbare.
Alla faktorer som påverkar diffusionen kan ha en kombinerad effekt. Till exempel kan en liten jon diffundera snabbare genom en viskös lösning än en stor sockermolekyl. Jonen har en mindre storlek och kan därför röra sig snabbare. Den stora sockermolekylen rör sig långsammare på grund av sin storlek. Lösningens viskositet påverkar båda men kommer att förvärra den långsamma diffusion som den större molekylen genomgår.
Varje faktor som påskyndar rörelsen av partiklar genom ett medium kommer att resultera i en snabbare diffusionshastighet.
