Back to the topics list

verspreiding

Leerdoelen

Diffusie is een fysiek proces waarbij materiaalmoleculen zich verplaatsen van een gebied met een hoge concentratie (waar veel moleculen zijn) naar een gebied met een lage concentratie (waar minder moleculen zijn).

Diffusie vindt meestal plaats in een oplossing van vloeistoffen en gassen omdat hun deeltjes willekeurig van plaats naar plaats bewegen. Het is een belangrijk proces voor levende wezens; het is hoe stoffen in en uit cellen bewegen.

Denk bijvoorbeeld aan iemand die een fles ammoniak opent in een kamer vol mensen. Het ammoniakgas is het hoogst in de fles; de laagste concentratie bevindt zich aan de randen van de kamer. De ammoniakdamp zal uit de fles diffunderen of zich verspreiden; geleidelijk zullen meer en meer mensen de ammoniak ruiken terwijl deze zich verspreidt.

Een diffusie is een vorm van passief transport.

Evenzo zijn er meer koolstofdioxidemoleculen in het bloed dan in de longen, dus koolstofdioxidemoleculen zullen de neiging hebben om in de longen te komen. Het gebeurt in de celbiologie waar kleine moleculen eenvoudig door het celmembraan diffunderen, maar grotere moleculen komen er alleen door met behulp van energie.

Nog enkele voorbeelden van diffusie zijn:

• Een suikerklontje blijft een tijdje in een beker water staan.
• Parfumdampen stijgen op uit de fles wanneer de dop wordt verwijderd.
• Voedselkleuring die op het bekerglas valt, verspreidt zich.
• Suiker toevoegen aan het water.

Wat veroorzaakt diffusie?

In gassen en vloeistoffen bewegen deeltjes willekeurig van plaats naar plaats. De deeltjes botsen met elkaar of met hun container. De deeltjes botsen met elkaar of met hun container. Hierdoor veranderen ze van richting. Uiteindelijk worden de deeltjes door de hele container verspreid.

Diffusie gebeurt vanzelf zonder roeren, schudden of waften.

Waarom is diffusie nuttig?

In levende wezens bewegen stoffen zich door diffusie in en uit cellen. Bijvoorbeeld:

• Ademhaling produceert afvalkooldioxide, waardoor de hoeveelheid koolstofdioxide in de cel toeneemt. Uiteindelijk is de kooldioxideconcentratie in de cel hoger dan die in het omringende bloed. De kooldioxide diffundeert vervolgens door het celmembraan en in het bloed.
• Water diffundeert in planten via hun wortelhaarcellen. Het water verplaatst zich van een gebied met een hoge concentratie (in de bodem) naar een gebied met een lagere concentratie (in de wortelhaarcel). Dit komt omdat wortelhaarcellen gedeeltelijk doorlaatbaar zijn. De diffusie van water op deze manier wordt osmose genoemd.

Factoren die diffusie beïnvloeden

1. De mate van de concentratiegradiënt – Hoe groter het concentratieverschil, hoe sneller de diffusie. Hoe dichter de verdeling van het materiaal bij evenwicht komt, hoe langzamer de diffusiesnelheid wordt.

2. Massa van de moleculen die diffunderen - Zwaardere moleculen bewegen langzamer, daarom diffunderen ze langzamer. Het omgekeerde geldt voor lichtere moleculen.

3. Temperatuur – Hogere temperaturen verhogen de energie en dus de beweging van de moleculen, waardoor de diffusiesnelheid toeneemt. Lagere temperaturen verlagen de energie van de moleculen, waardoor de diffusiesnelheid afneemt.

4. Oplosmiddeldichtheid - Naarmate de dichtheid van een oplosmiddel toeneemt, neemt de diffusiesnelheid af. De moleculen vertragen omdat ze het moeilijker hebben om door het dichtere medium te komen. Als het medium minder dicht is, neemt de diffusie toe.

5. Oplosbaarheid: Niet-polaire of in vet oplosbare materialen gaan gemakkelijker door plasmamembranen dan polaire materialen, waardoor een snellere diffusiesnelheid mogelijk is.

6. Oppervlakte en dikte van het plasmamembraan: Een groter oppervlak verhoogt de diffusiesnelheid, terwijl een dikker membraan deze vermindert.

7. Afgelegde afstand - Hoe groter de afstand die een stof moet afleggen, hoe langzamer de diffusiesnelheid. Dit plaatst een bovengrens voor de celgrootte. Een grote, bolvormige cel zal afsterven omdat voedingsstoffen of afvalstoffen het centrum van de cel niet kunnen bereiken of verlaten. Daarom moeten cellen ofwel klein van formaat zijn, zoals in het geval van veel prokaryoten, ofwel afgeplat zijn, zoals bij veel eencellige eukaryoten.