Diffusion

Hast du dich schonmal gefragt, warum Tinte sich im Glas Wasser verteilt, Zucker sich im Tee auflöst, heiße Getränke so schnell abkühlen oder sich Gerüche im ganzen Raum verbreiten? Auf all diese Fragen gibt die Diffusion die richtige Antwort. Was Diffusion ist und wie sie abläuft verraten wir dir in diesem Artikel. Let’s go!

Diffusion einfach erklärt

Zellen in unserem Körper brauchen Stoffe von außen, um zu überleben. Sie müssen aber auch umgekehrt die Fähigkeit besitzen, Stoffe nach außen abzugeben. Das alles passiert über die Zellmembran, die die Zelle umgibt. Die Zellmembran ist aber nur für bestimmte Stoffe durchlässig. Andere hingegen werden von ihr einfach abgewiesen. Aus diesem Grund gibt es besondere Mechanismen, wodurch die abgewiesenen Moleküle trotzdem durch die Membran gelangen können. Ein besonderer Mechanismus ist die Diffusion.

Für den Transport durch die Zellmembran gibt es 2 Möglichkeiten:

1. Aktiver Transport (es wird Energie hinzugegeben)
2. Passiver Transport (es wird keine Energie hinzugegeben)

Beim passiven Transport gibt es zwei wichtige Mechanismen, die wir uns genauer angucken:

1. Diffusion
2. Osmose

Was ist Diffusion? Die Diffusion bewirkt, dass sich Teilchen eines gelösten Stoffes gleichmäßig in einer Lösung verteilen. Und warum das Ganze? Die Natur versucht immer einen Konzentrationsausgleich zu kreieren. Deshalb verteilen sich die Stoffe dann so, dass sie überall gleich konzentriert sind. Der Stoff bewegt sich vom Ort der höheren Konzentration zum Ort der niedrigeren Konzentration. Stoffe können so also aus der Zelle raus oder wieder rein transportiert werden.

Diffusion Definition

Diffusion ist ein physikalischer Prozess, bei dem sich ein Stoff vom Ort der höheren Konzentration zum Ort der niedrigeren Konzentration bewegt.
Das passiert bis es zu einem Konzentrationsausgleich kommt.

Diffusion durch die Zellmembran

Die Diffusion kann aber auch durch eine Membran stattfinden. Bei der Diffusion durch eine Zellmembran unterscheidet man zwischen einfacher Diffusion und gerichteter Diffusion.

Einfache Diffusion

- Die einfach Diffusion läuft ganz automatisch ab und benötigt keine Hilfe.

- Hier passieren kleine, fettlösliche Teile die Membran. Einfach so, ohne aufgehalten zu werden.

- Einfach Diffusion findet man beispielsweise beim Transport von Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid oder Stickstoff.

- Wie schnell die Teilchen durch die Membran diffundieren hängt von der Größe der Teilchen ab.

- Die treibende Kraft bei dem Ganzen ist der Konzentrationsunterschied, der auch Konzentrationsgradient genannt wird.
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Gerichtete Diffusion

- Bei der gerichteten Diffusion sind Teilchen zu groß, sie können die Membran nicht einfach passieren.

- Oft sind das Ionen (also geladene Teilchen) wie Kalium, Natrium und Calcium.

- Für den Transport dieser Stoffe braucht man Kanäle. Das sind sowas wie Tunnel durch die Membran. Man nennt diese Tunnel Kanalproteine.

- Die Stoffe können außerdem mithilfe von Carriern transportiert werden. Das sind Transportproteine, die auch beim Transport von Stoffen helfen können. Sie sind aber langsamer als die Kanalproteine.

Ablauf

Aber wie läuft so ne Diffusion jetzt genau ab? Gucken wir uns das Ganze mal anhand von Tinte in einem Glas an:

Tinte im Glas

Wenn man einen Tropfen Tinte in ein Glas Wasser gibt, kann man die Diffusion sehr gut sehen:

1. Tropfen befinden sich an der Nähe der Oberfläche und sind noch stark dunkelblau.

2. Dann durchmischt sich die Farbe - aufgrund des Konzentrationsunterschiedes - selbstständig und ist mit der Zeit auch weniger kräftig.

3. Das passiert so lange bis der Konzentrationsausgleich erreicht wird und das ganze Wasser hellblau gefärbt ist

Die Tinte hat sich also vermischt, ohne dass man umrühren musste. Und das dank der Diffusion.
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Übrigens: Je wärmer das Wasser ist, desto schneller ist der ganze Prozess. Das liegt daran, dass die Teilchenbewegung bei höheren Temperaturen stärker ist.

Diffusion im Alltag

Es gibt aber noch unfassbar viele weitere Beispiele im Alltag wo die Diffusion eine Rolle spielt:

1. Zucker löst sich im heißen Tee auf
2. Luftströme (Winde) entstehen um Temperaturunterschiede auszugleichen
3. Heiße Getränke kühlen auf Zimmertemperatur ab
4. Gerüche verteilen sich im Raum
   
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Diffusion Zusammenfassung

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‍Definition

1. Passiver Transportprozess.
2. Stoff bewegt sich vom Ort höherer Konzentration zum ort niedriger Konzentration
3. Bis es zum Konzentrationsausgleich kommt

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Erklärung

‍Die Natur versucht immer einen Konzentrationsausgleich zu schaffen

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Diffusion durch die Zellmembran (Einfache Diffusion)

1. kleine, fettlösliche Teilchen passieren die Membran
2. ganz automatisch durch den Konzentrationsunterschied

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Diffusion durch die Zellmembran (gerichtete Diffusion):

1. Größere Teilchen wie Ionen können nicht einfach die Membran passieren
2. man braucht Kanalproteine und Transportproteine

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Diffusion im Alltag

1. Tinte verteilt sich im Glas
2. Zucker löst sich im heißen Tee auf
3. Luftströme (Winde) entstehen um Temperaturunterschiede auszugleichen
4. Heiße Getränke kühlen auf Zimmertemperatur ab
5. Gerüche verteilen sich im Raum

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