Yakından bakarsak, yanmadan çıkan duman ilk başta hala görülebilir. Bir süre sonra duman görünmez hale gelir. Hiç parfüm kullandınız mı? Odanıza parfüm sıksanız bile, evin dışındakiler kokuyu yine de alabilir. Benzer şekilde, anneniz mutfakta lezzetli ve iştah açıcı bir yemek pişirirse, kokusu komşuların evlerinden bile hissedilebilir. Bunun sebebi nedir?
Difüzyonu Anlamak
Daha birçok örnek var. Bir bardak berrak suya birkaç damla mürekkep veya gıda boyası damlatırsanız, mürekkep veya gıda boyası suyun içinde eşit şekilde yayılır. Bu otomatik olarak gerçekleşir. Önceki örnekler, günlük hayatta sıklıkla deneyimlediğimiz difüzyon olaylarıdır. Difüzyon, bir maddenin moleküllerinin yüksek konsantrasyonlu bir alandan düşük konsantrasyonlu bir alana doğru hareket etme sürecidir. Konsantrasyon, bir maddenin hacim başına molekül/mol sayısını ifade eder. Yüksek konsantrasyonlu bir yer, hacim başına çok sayıda molekülün bulunduğu yerdir. Tersine, düşük konsantrasyonlu bir yer, hacim başına az sayıda molekülün bulunduğu yerdir.
Çöp yakıldığında, yakma fırınının etrafındaki duman konsantrasyonu genellikle oldukça yüksektir. Konsantrasyon farkı nedeniyle, duman molekülleri otomatik olarak yüksek konsantrasyonlu alanlardan düşük konsantrasyonlu alanlara yayılır. Başlangıçta bir araya toplanan duman molekülleri, sonunda her yöne dağılır.
Vücudunuza parfüm sıktığınızda, parfümün sıkıldığı bölgede konsantrasyon yüksektir. Bu konsantrasyon farkı nedeniyle, parfüm molekülleri yüksek konsantrasyonlu bölgeden düşük konsantrasyonlu bölgeye doğru hareket eder. Bir bardak berrak suya birkaç damla mürekkep veya gıda boyası eklediğinizde, mürekkep veya gıda boyasının ilk uygulandığı bölgede genellikle daha yüksek konsantrasyon bulunur. Bu konsantrasyon farkı nedeniyle, mürekkep veya gıda boyası molekülleri düşük konsantrasyonlu bölgeye yayılır. Yayılma süreci, suyun tüm bölgelerindeki mürekkep moleküllerinin konsantrasyonu eşitlendiğinde durur.
Difüzyon ve Kinetik Teori
Difüzyon sürecinin kinetik teori kullanılarak açıklanabileceğini belirtmek önemlidir. Kinetik teori, her maddenin moleküllerden oluştuğunu ve bu moleküllerin sürekli, rastgele hareket halinde olduğunu belirtir. Bunu anlamak için aşağıdaki resme bakın. Kabın tamamı suyla dolu. İçine mürekkep damlatıldığı için, kabın yüzeyindeki suyun konsantrasyonu, dibindeki suya göre daha yüksektir.
C1 C, silindirin veya suyun yüksek konsantrasyona sahip kısmıdır, C ise2 Silindirin veya suyun düşük konsantrasyonlu kısmı burasıdır. Analizi basitleştirmek için, sadece silindirin merkezindeki mürekkep moleküllerinin hareketini inceleyeceğiz.
C1 noktasındaki mürekkep molekülü sayısı (yüksek konsantrasyon), C2 noktasındaki mürekkep molekülü sayısından ( düşük konsantrasyon) daha fazladır . Mürekkep molekülleri sürekli olarak rastgele hareket ettiğinden, C1 noktasındaki mürekkep moleküllerinin silindirin merkezine doğru hareket etme olasılığı ( Δx ) daha yüksektir . Tersine, C2 noktasındaki mürekkep molekülü sayısı çok az olduğundan , silindirin merkezine doğru hareket etme olasılıkları ( Δx ) çok düşüktür .
Difüzyon Hızı
Böylece, C1'den C2'ye toplam bir mürekkep molekülü akışı olacaktır . Adolf Fick (1829-1901) adlı bir fizyolog tarafından yapılan araştırmaya göre , difüzyon hızının konsantrasyon farkıyla (C2 - C1 ) doğru orantılı olduğu bulunmuştur . Konsantrasyon farkı ne kadar büyükse, maddenin moleküllerinin akış hızı da o kadar büyük olur. Tersine, konsantrasyon farkı ne kadar küçükse, maddenin moleküllerinin akış hızı da o kadar küçük olur. Bu, konsantrasyon farkının moleküllerin akış hızını da etkilediği varsayımımızla uyumlu olabilir. Maddelerin (özellikle gazların) molekülleri, difüzyon yoluyla bir yerden bir yere hareket etmenin yanı sıra, rüzgar yardımıyla da bir yerden bir yere hareket edebilirler.
Difüzyonun günlük hayattaki uygulamaları
Difüzyon olmadan, sevdiğiniz partneriniz parfümünüzün kokusunun tadını çıkaramazdı. Difüzyon olmadan, annenizin mutfaktaki lezzetli ve iştah açıcı yemeklerinin kokusu sizi dalgınlığınızdan kurtaramaz ve yemek masasındaki besleyici yemeği hızla bitirmenizi sağlayamazdı. 😉 Difüzyon ayrıca insan, hayvan, bitki vb. canlıların hayatta kalmasında da çok önemli bir rol oynar.
Bitkiler genellikle fotosentez için karbondioksit (CO2 ) gerektirir. Yaprağın içi ve dış hava arasındaki CO2 konsantrasyonu farkı nedeniyle , CO2 molekülleri stoma adı verilen açıklıklardan yaprağa doğru yayılır. Tersine, su buharı ve oksijen dışarı doğru yayılır. Bitkilerin yanı sıra, kediler, fareler vb. de difüzyon olmazsa boğulabilirler. Bitkiler fotosentez için CO2'ye ihtiyaç duyarken , kediler, fareler vb. her enerji üreten reaksiyon için oksijene ihtiyaç duyar. Oksijen molekülleri hücrelere ulaşmak için difüzyon yoluyla hareket eder.
