Vad är diffusion?
Partiklarna i vätskor och gaser rör sig hela tiden och krockar med varandra. På grund av den här rörelsen sprider sig ett ämne från ett område med hög koncentration till ett område med låg koncentration, tills det är jämnt fördelat i hela behållaren. Bläck som droppas i vatten sprider sig även utan omrörning. Parfym som sprayas i ett hörn av ett rum känns i det andra hörnet.
I fasta ämnen vibrerar partiklarna bara på plats, så diffusionen går mycket långsamt.
Vad påverkar diffusionshastigheten?
| Faktor | Effekt | Exempel i simulatorn |
|---|---|---|
| Temperatur | När den stiger rör sig partiklarna snabbare och diffusionen går fortare | Bläck: 45 s i vatten vid 5°C, ungefär 8 s i vatten vid 80°C |
| Partikelmassa | Lätta partiklar sprider sig snabbare | Ammoniak NH3 sprider sig 2.3 gånger snabbare än brom Br2 |
| Tryck | När det stiger i en gas kommer partiklarna närmare varandra och krockar oftare, så diffusionen går långsammare. I vätskor har det nästan ingen effekt | Brom: 9 s vid 1 atm, 18 s vid 2 atm |
| Behållarens storlek | I en stor behållare färdas partiklarna längre, så blandningen tar längre tid | Brom: 9 s i 1 l, ungefär 14 s i 2 l |
Diffusion går mycket snabbare i gaser än i vätskor. Den verkliga skillnaden är ungefär 10 000 gånger, men simulatorn snabbar upp tiden för att göra det lättare att se. Sekunderna på skärmen är inte verklig tid, så jämför testerna bara med varandra.
Den vita ringen i röret
Ett klassiskt experiment visar partikelmassans effekt. Bomull indränkt med ammoniaklösning placeras i ena änden av ett långt glasrör, och bomull indränkt med saltsyra i den andra. De två gaserna sprider sig genom röret och bildar en vit ring av ammoniumklorid NH4Cl där de möts. Ringen visas närmare saltsyraänden, eftersom NH3 (17 g/mol) är lättare än HCl (36.5 g/mol) och sprider sig snabbare.
Mät diffusion i appen Nalukh chem
Sprid 10 ämnen i vatten och luft och jämför tiderna. Den här simulatorn ingår när du har full tillgång. Appen är gratis att ladda ner, och 2 kapitel och 5 simulatorer är öppna utan registrering.
Hur använder du simulatorn?
- Välj basläget eller läget ”Hastighet · V p T” i det övre högra hörnet.
- I panelen till vänster väljer du medium (vatten eller luft), temperatur (varmt eller kallt) och ett ämne. I vatten finns bläck, karamellfärg, kaliumpermanganat, koppar(II)sulfat och te. I luft finns parfym, ammoniak, brom, jod och klor.
- Tryck på den stora knappen under behållaren. Dess namn beror på ämnet: tillsätt en droppe, tillsätt en kristall, tillsätt en tepåse, ta av korken eller värm för att förånga.
- När ämnet sprider sig ökar procenten blandat och tiden. När det har spridit sig jämnt registreras tiden och resultatet hamnar i listan till höger.
- Tryck på knappen Partiklar för att se partiklarnas rörelse.
- Ämnen som du inte kan se påvisar du på andra sätt: en näsa bredvid behållaren känner parfymen, och fuktigt rött lackmuspapper blir blått i ammoniak.
- I läget ”Hastighet · V p T” använder du reglagen för att ändra temperaturen (0–100°C), volymen (0.5–2 l) och trycket (0.5–3 atm). Diffusionshastigheten och blandningstiden visas direkt. Tryckreglaget fungerar inte i vatten.
Uppgifter att prova i simulatorn
- Testa bläck i kallt och varmt vatten. Svar: 45 s i vatten vid 5°C och ungefär 8 s i vatten vid 80°C, ungefär 5 gånger snabbare.
- Testa ammoniak, klor, brom och jod i luft vid samma temperatur. Svar: De blir långsammare i den här ordningen. Deras molmassor stiger: 17, 71, 160 och 254 g/mol.
- I läget ”Hastighet · V p T” väljer du luft och brom och ställer trycket på 2.0 atm. Svar: Hastigheten går från ×1.0 till ×0.5, och blandningstiden går från 9 s till 18 s.
- I samma läge höjer du temperaturen från 20°C till 100°C och jämför vatten och luft. Svar: Hastigheten blir ×4.6 i vatten och ×1.5 i luft.
