Was ist Diffusion?
Diffusion ist der Vorgang, bei dem sich die Teilchen eines Stoffes von selbst ausbreiten. Wenn in der Küche gekocht wird, erreicht der Geruch das Nebenzimmer. Ein Tropfen Tinte in Wasser breitet sich auch ohne Rühren langsam aus, bis das ganze Wasser gefärbt ist. In beiden Fällen schiebt nichts den Stoff an. Die Ausbreitung kommt von der Bewegung der Teilchen selbst.
| Beispiel | Was sich ausbreitet | Wo es sich ausbreitet |
|---|---|---|
| Essensgeruch erreicht ein anderes Zimmer | Geruchsteilchen | Luft |
| Parfüm wird versprüht | Parfümteilchen | Luft |
| Farbe tritt aus einem Teebeutel aus | Farbstoffe im Tee | Wasser |
| Tinte wird in Wasser getropft | Tintenteilchen | Wasser |
| Sauerstoff gelangt aus der Lunge ins Blut | O2-Moleküle | Luft in der Lunge und Blut |
Warum breiten sich Teilchen aus?
Teilchen in Flüssigkeiten und Gasen sind ständig in Bewegung und stoßen zusammen. Ihre Bewegung ist zufällig, ein Teilchen steuert also keine bestimmte Richtung an. Aber in einem Bereich mit viel Farbstoff sind viele Teilchen, deshalb verlassen mehr Teilchen diesen Bereich, als hineinkommen. Insgesamt wandert der Stoff dadurch vom Bereich hoher Konzentration zum Bereich niedriger Konzentration.
Wenn die Konzentration überall gleich ist, bleiben die Teilchen nicht stehen. Sie bewegen sich weiter. Aber sie sammeln sich in keinem Bereich, deshalb bleibt die Farbe gleichmäßig.
Sieh in der App Nalukh chem, wie sich ein Tropfen Farbstoff ausbreitet
Gib Farbstoff ins Wasser und beobachte, wie sich die Teilchen von selbst ausbreiten. Dieser Simulator gehört zum vollen Zugang. Der Download ist kostenlos, und 2 Kapitel und 5 Simulatoren sind ohne Anmeldung freigeschaltet.
Wie benutzt du den Simulator?
- Beim Start siehst du links im Wassergefäß eine violette Ansammlung von Farbstoff.
- Schau zu, ohne etwas zu drücken. Allein durch die zufällige Bewegung breiten sich die Teilchen langsam aus und erreichen die rechte Seite des Gefäßes. Das geht langsam, also warte eine Weile.
- Drück auf den Button Tropfen hinzufügen, um links dieselbe Menge Farbstoff hinzuzufügen. Eine neue Ansammlung entsteht.
- Der Button Nochmal leert das Gefäß vollständig. Drück danach auf Tropfen hinzufügen, um einen neuen Versuch zu starten.
Aufgaben für den Simulator
- Drück auf Nochmal und Tropfen hinzufügen und starte dann eine Stoppuhr. Notiere, wie viele Sekunden der Farbstoff bis zur Mitte des Gefäßes braucht. Wiederhole den Versuch und vergleiche deine beiden Ergebnisse. Antwort: Die Zeiten können sich unterscheiden, weil die Bewegung jedes Teilchens zufällig ist.
- Wenn der Farbstoff das Gefäß gefüllt hat, verfolge ein Teilchen mit den Augen. Ist es stehen geblieben? Antwort: Nein, es bewegt sich weiter.
- Drück auf den Button Tropfen hinzufügen, wenn sich der Farbstoff schon im Gefäß verteilt hat. Was passiert auf der linken Seite? Antwort: Die Konzentration steigt wieder, und der Farbstoff breitet sich von dort in Bereiche mit weniger Farbstoff aus.
Womit wird Diffusion verwechselt?
- Rühren. Wenn du Tee mit einem Löffel umrührst, bewegt eine äußere Kraft die Flüssigkeit. Das beschleunigt das Mischen, ist aber keine Diffusion.
- Verdunsten. Verdunsten ist eine Zustandsänderung von flüssig zu gasförmig. Bei der Diffusion breitet sich ein Stoff aus, ohne seinen Aggregatzustand zu ändern.
- Die Vorstellung, dass Teilchen „zum leeren Raum streben“. Teilchen wählen keine Richtung. Die Ausbreitung ist das Ergebnis der zufälligen Bewegung vieler Teilchen.
Was Diffusion schneller oder langsamer macht, erfährst du in der Anleitung zur Diffusionsgeschwindigkeit. Wie sich zwei Gase vermischen, kannst du im Simulator Diffusion beobachten.
