¿Qué es la difusión?

En términos generales, la difusión simplemente significa la propagación de una sustancia o calidad desde un área de concentración relativamente alta a un área de concentración más baja. El término se usa más comúnmente para describir el proceso por el cual las moléculas de diferentes tipos alcanzan una concentración uniforme, después de ser inicialmente distribuidas de manera desigual, a través de sus movimientos aleatorios. Esto a veces se llama difusión molecular y juega un papel clave en muchas áreas de la física, la química y la biología. Está estrechamente relacionado con la forma en que las células absorben nutrientes, por lo que la vida no podría existir sin él. El término también puede referirse a la difusión del calor o la luz, o, en el contexto de las ciencias sociales, la difusión de ideas o innovaciones a través de la sociedad.

Difusión Molecular

Las moléculas están en constante movimiento, debido a la presencia de calor; incluso a temperaturas extremadamente bajas, hay algo de energía calorífica que da movimiento térmico a las partículas. En los sólidos, las partículas se mantienen en una estructura relativamente rígida y no pueden alejarse demasiado de sus posiciones iniciales, pero en líquidos y gases, son libres de moverse de una manera menos restringida. Este movimiento es aleatorio, ya que las moléculas rebotan constantemente entre sí, por lo que no hay un patrón general. Este movimiento aleatorio es lo que permite que ocurra la difusión. La velocidad a la que ocurre el fenómeno aumenta con la temperatura, a medida que aumenta la velocidad con la que se mueven las partículas.

Si dos gases diferentes a la misma temperatura se ponen en contacto entre sí, con el tiempo, el movimiento aleatorio de sus moléculas hará que se mezclen hasta que se distribuyan uniformemente, sin la influencia de ningún factor externo. A menudo se puede observar un fenómeno similar con dos líquidos diferentes, pero a veces, debido a factores químicos, los líquidos no se mezclan. Por ejemplo, agregar aceite vegetal al agua no dará como resultado la difusión. Cuando un sólido se disuelve en un líquido, sus moléculas se difundirán por todo el líquido.

En los líquidos que se mezclan, la difusión puede ser observable si los líquidos son de diferentes colores. Sin embargo, este fenómeno no debe confundirse con convección o advección, que implican el movimiento masivo de fluidos por corrientes que requieren una fuente de energía. La difusión es una forma de lo que los científicos llaman transporte pasivo, lo que significa movimiento que ocurre sin que se requiera energía adicional. En el ejemplo a menudo citado de una gota de tinte coloreado que se agrega a un vaso de agua, gran parte de la mezcla que se produce en realidad se debe a las corrientes establecidas por el movimiento inicial de la gota de tinte bajo la gravedad. En experimentos que eliminan este y otros efectos similares, se puede observar la verdadera difusión; por ejemplo, se puede ver que el agua coloreada se difunde a través de un gel, pero este es un proceso mucho más lento.

Importancia para la vida

La difusión también juega un papel en los procesos involucrados en la vida de una célula, particularmente el transporte de nutrientes, aminoácidos y otras sustancias esenciales de un lugar a otro. La ósmosis, el proceso por el cual las moléculas son transportadas a través de las paredes y membranas de células individuales de plantas y animales, es una forma de difusión. Una pared celular es una membrana selectivamente permeable, o una a través de la cual ciertas moléculas pueden pasar, pero otras no. Si, en un lado de una membrana, hay una solución de alta concentración, mientras que en el otro lado está la misma solución en una concentración más baja, el solvente tenderá a moverse al área de mayor concentración hasta que las dos soluciones alcancen el equilibrio . Esto solo puede ocurrir si las moléculas del soluto, la sustancia disuelta, son más grandes que las del solvente. Las moléculas solventes más pequeñas pueden pasar a través de la membrana, mientras que las más grandes son demasiado grandes para hacerlo y deben permanecer del otro lado.

Otras formas de difusión

La difusión también puede significar la propagación de calor a través de un sólido, aunque esto generalmente se conoce como conducción y la difusión de la luz a través de una sustancia translúcida, por ejemplo, vidrio esmerilado en una bombilla que se usa para proporcionar una luz "difusa" que es más agradable a la vista. Fuera del contexto de la física, el término se puede usar para describir la difusión de una idea o una tecnología innovadora a través de una población a través del contacto entre personas, la conformidad dentro de un grupo o mediante la observación de los beneficios aportados a los demás.