Inhoud
Leer het effect dat temperatuur heeft op het diffusieproces om te begrijpen hoe het proces kan worden versneld en hoe de snelheid van de meeste chemische reacties kan worden verhoogd. Diffusie is een proces waarbij een geconcentreerde groep moleculen geleidelijk minder geconcentreerd wordt, hetzij door zich te mengen met nabijgelegen moleculen of eenvoudig door naar een lager concentratiegebied te gaan. Het diffusieproces wordt op dezelfde manier beïnvloed door de temperatuur als de meeste reacties.
Eenvoudige diffusie
In basistermen kan diffusie worden gedefinieerd als het proces waarbij deeltjes zich verspreiden. Dit is over het algemeen van een gebied waar ze hoog in concentratie zijn tot een gebied waar ze zich in een lagere concentratie bevinden. Dit kan worden begrepen door te denken aan een pan met uien die erin koken. De geur van de uien is zeer geconcentreerd in de bovenkant van de pan, boven de kookuien. De moleculen verplaatsen zich daarom naar een gebied wanneer ze zich in een lagere concentratie bevinden, zoals de omringende lucht. Uiteindelijk verspreidt de geur zich door de keuken of zelfs het hele huis.
Diffusie mengen
Als twee verschillende gassen of vloeistoffen dicht bij elkaar liggen, zorgt het diffusieproces ervoor dat ze zich vermengen. Stel je voor twee gassen gescheiden door een scheidingswand. De vrij bewegende gasmoleculen stuiteren van de centrale scheidingswand terwijl ze in hun container ronddraaien. Als de scheidingswand wordt verwijderd, mengen de gassen zich terwijl de moleculen bewegen. Dit hangt samen met de tweede wet van de thermodynamica, die stelt dat in een gesloten systeem alle dingen neigen naar entropie. "Entropie" voor dit doel kan eenvoudig worden gedefinieerd als wanorde; daarom hebben niet-gemengde deeltjes in een gesloten systeem de neiging zich te mengen of te diffunderen.
Temperatuur en reactiesnelheid
Chemische reacties zijn gewelddadiger dan ze lijken. Veel reacties treden op wanneer atomen in elkaar slaan en een binding vormen. Bij normale temperatuur slingeren de atomen rond in de oplossing of container en botsen slechts af en toe. Wanneer de temperatuur wordt verhoogd, bewegen de atomen veel sneller, zoals je zou doen als je op hete kolen loopt. Dit zorgt ervoor dat meer botsingen veel sneller plaatsvinden en verhoogt daarom de reactiesnelheid. Dit is een algemene regel voor elke chemische reactie.
Temperatuur en diffusie
Het diffusieproces gaat helemaal over deeltjes die zich verplaatsen van gebieden met een hoge concentratie naar gebieden met een lage concentratie, of zich vermengen. Beide dingen zijn afhankelijk van de beweging van de atomen en zijn daarom vatbaar voor de bovengenoemde effecten van temperatuur. Naarmate de temperatuur wordt verhoogd, vindt het diffusieproces sneller plaats en verspreiden de snellere moleculen zich sneller of mengen ze zich sneller met andere moleculen.