拡散は、粒子のランダムな動きによって発生します。これは通常、濃度勾配が原因で発生します。つまり、分子が高濃度の領域から低濃度の領域に移動します。
上の画像に例を示します。溶液に染料を加えると、時間の経過とともに拡散します。染料の濃度がどこでも同じであるため、最初は青色の筋が溶液を移動し、最終的に溶液全体が青色になります。この時点では、染料分子はまだ動き回っていますが、青色の染料が拡散して液体全体に着色しているため、それを認識することはできません。
したがって、拡散は受動的なプロセスです （エネルギーの入力を必要としないことを意味します）。物質は濃度の高いところから濃度の低いところへ移動します。この動きは、物質の濃度が均一になるまで続きます。濃度が均一になると、物質は移動しますが、濃度勾配はなくなります。この状態は動的平衡と呼ばれます .
拡散率に影響する要因は?
分子は熱エネルギーを持っているため、常に動き回っています。この動きは、粒子のサイズと粒子が置かれている環境の影響を受けます。粒子は常に媒質内を動き回りますが、拡散の全体的な速度は多くの要因の影響を受ける可能性があります。
集中力 :分子の拡散は、濃度の高い領域から濃度の低い領域への移動に完全に依存しています。言い換えれば、拡散は、問題の分子の濃度勾配を下って発生します。濃度差が大きい場合、分子は濃度勾配をより速く下降します。濃度差がそれほど大きくない場合、分子はそれほど速く移動せず、拡散速度が低下します。
気温: 粒子は、関連する運動エネルギーによって移動します。温度が上昇すると、各粒子に関連する運動エネルギーも増加します。その結果、パーティクルはより速く移動します。より速く動くことができれば、より速く拡散することもできます。逆に、分子に関連する運動エネルギーが減少すると、分子の動きも減少します。その結果、拡散速度は遅くなります。
粒子の質量: 重い粒子はゆっくりと移動するため、拡散速度も遅くなります。一方、小さい粒子はより速く移動できるため、より速く拡散します。拡散に影響を与えるすべての要因と同様に、粒子の動きは、拡散が遅くなったり速くなったりするかどうかを判断する上で最も重要です。
溶剤特性: 粘度と密度は拡散に大きく影響します。特定の粒子が拡散しなければならない媒体が非常に高密度または粘性である場合、粒子はそれを介して拡散するのが難しくなります。そのため、普及率は低くなります。媒体の密度が低いか粘性が低い場合、粒子はより速く移動でき、より速く拡散します。
拡散に影響を与えるすべての要因が複合的な影響を与える可能性があります。たとえば、小さなイオンは、大きな糖分子よりも粘性溶液を介してより速く拡散する可能性があります.イオンはサイズが小さいため、より速く移動できます。大きな糖分子は、そのサイズのために動きが遅くなります。溶液の粘度は両方に影響しますが、より大きな分子が受ける遅い拡散を悪化させます.
ヒント
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媒質中の粒子の移動を加速する要因は、拡散速度を速めます。
