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Tinte verteilt sich von selbst im Wasser, auf dem Weg zum Bäcker riecht es schon auf der Straße nach frisch gebackenem Brot, der Zucker löst sich auch ohne Rühren in deinem Kaffee auf und du verstehst nicht warum? Hinter all diesen Phänomenen steckt die Diffusion.
Was genau die Diffusion ist und wie sie funktioniert, erfährst du in unserem Artikel.
Was ist Diffusion?
Durch die Diffusion verteilen sich Teilchen wie Atome, Moleküle oder Ionen durch eine zufällige Bewegung gleichmäßig in einer Lösung, wie Gase oder Flüssigkeiten.
Diese zufällige Bewegung nennt man auch Brownsche Bewegung. Am Ende kommt es dann zu einem Konzentrationsausgleich.
Diffusion bedeutet also, dass sich Stoffe ohne äußere Einwirkung und nur durch die Bewegung ihrer Teilchen vermischen.
Diffusion beschreibt den physikalischen Prozess, bei dem sich Teilchen wie Atome, Moleküle oder Ionen aufgrund ihrer zufälligen Eigenbewegung (Brownsche Bewegung) von einem Bereich hoher Konzentration in einen Bereich niedriger Konzentration bewegen. Dadurch kommt es langfristig zu einem Konzentrationsausgleich, bis ein Gleichgewicht erreicht ist.
Diffusion ist nicht nur ein theoretisches Konzept der Biologie, Physik und Chemie, sondern Basis für viele alltägliche Prozesse.
Beispiele für Diffusion
Diffusion im Alltag
Wenn man einen Tropfen Tinte in Wasser gibt, sind die Farbmoleküle am Anfang stark konzentriert. Durch die Brownsche Bewegung breiten sie sich in die Bereiche niedriger Konzentration aus und färben das ganze Wasser ein.
Wenn man Zucker in eine Tasse Tee gibt, liegen die Zuckermoleküle erst am Boden, bis der Zucker aufgelöst wird. Durch die Brownsche Molekularbewegung beginnen sie sich zu bewegen und breiten sich in der Flüssigkeit aus. Dabei wandern sie vom Bereich hoher Konzentration unten im Glas in die Bereiche niedriger Konzentration oben im Glas. Nach einiger Zeit hat sich der Zucker gleichmäßig verteilt und der Tee schmeckt überall gleich süß.
Beim Backen entstehen im Brot Duftmoleküle. Anschließend bewegen sie sich von der hohen Konzentration im Inneren nach außen und verteilen sich gleichmäßig in der Luft. So breitet sich der leckere Brotgeruch schnell im ganzen Raum.
Diffusion in der Biologie
Nährstoffe und Wasser gelangen durch Diffusion hinein bzw. hinaus
Sauerstoff diffundiert ins Blut, Kohlendioxid hinaus.
Wie funktioniert Diffusion?
Hier siehst du am Beispiel von Tinte, wie Diffusion funktioniert.
Man unterscheidet zwischen drei Arten von Diffusion:
Einfache Diffusion
Bei der einfachen Diffusion bewegen sich Teilchen frei von hoher zu niedriger Konzentration. Dabei benötigt sie keine Hilfe, sondern läuft ganz automatisch ab. Die einfache Diffusion findet beispielsweise beim Transport von Sauerstoff oder Kohlendioxid statt.
Erleichterte Diffusion
Manche Teilchen, wie größere Moleküle oder Ionen können die Membran nicht einfach so durchtreten. Sie benötigen die erleichterte Diffusion. Hierfür sind Transportproteine in der Membran eingelagert, die den Stoffen die Diffusion über die Biomembran erleichtern. Glukose Beispielsweise gelangt über Transportkanäle in die Zellen.
Osmose
Die Osmose ist eine Sonderform der Diffusion. Anders als bei der Diffusion, fließt bei der Osmose ein Lösungsmittel, in der Regel Wasser, durch eine halbdurchlässige Membran. Das Wasser bewegt sich also von der Seite mit niedriger Konzentration zur Seite mit hoher Teilchenkonzentration.
(z.B. Rosinen die in Wasser aufquellen)
Unterschied Diffusion – Osmose
Merkmal | Diffusion | Osmose |
Definition | Teilchen bewegen sich von einem Bereich hoher Konzentration zu einem Bereich niedriger Konzentration, bis ein Ausgleich entsteht. | Bewegung eines Lösungsmittels (Wasser) durch eine halbdurchlässige Membran. |
Stoffe | Alle Arten von Teilchen | Wassermoleküle |
Membran notwendig? | Diffusion kann auch ohne Membran stattfinden | Osmose kann nur durch eine semipermeable Membran stattfinden. |
Bewegungsrichtung | Bereich hoher Konzentration zu Bereich niedriger Konzentration | Bereich mit weniger gelösten Teilchen zu Bereich mit mehr gelösten Seiten |
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#1. Was ist der Unterschied zwischen einfacher und erleichterter Diffusion?
#2. Was versteht man unter Diffusion?
#3. In welche Richtung bewegen sich die Teilchen?
#4. Was ist kein Beispiel für Diffusion?
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