Difusi adalah: Pengertian, penyebab, manfaat, contoh

Difusi adalah bagaimana suatu zat mengalami pergerakan dari wilayah tinggi konsentrasi ke daerah konsentrasi rendah. Difusi terjadi dalam cairan dan gas karena partikel-partikelnya bergerak secara acak dari satu tempat ke tempat lain. Difusi adalah proses penting bagi makhluk hidup; itu adalah bagaimana zat bergerak masuk dan keluar dari sel.

Apa itu difusi?

Anda masuk ke warung kopi dan langsung mencium aroma kopi. Mengapa? Salah satu alasannya adalah konveksi. Arus udara yang bergerak membawa partikel bau kopi di sekitar warung kopi. Tetapi bahkan tanpa konveksi, baunya tetap akan mencapai Anda pada akhirnya – bukan oleh konveksi, tetapi oleh difusi. Dalam difusi, partikel kopi bergerak dari mesin kopi (area konsentrasi tinggi) ke seluruh warung kopi (area konsentrasi rendah). Membuat secangkir kopi juga melibatkan difusi partikel kopi melalui air panas:

difusi_1
1. Molekul kopi yang sangat pekat memasuki cangkir air panas.
difusi_2
2. Molekul kopi mulai menyebar di antara molekul air.
difusi_3
3. Molekul kopi sekarang dalam konsentrasi yang lebih rendah daripada awalnya

Difusi adalah fenomena perpindahan massa yang menyebabkan distribusi spesi kimia menjadi lebih seragam di ruang seiring berjalannya waktu. Dalam hal ini, spesi adalah zat kimia yang dilarutkan dalam pelarut atau komponen dalam campuran gas, seperti oksigen di udara. Pemindahan massal suatu spesi adalah perkembangan konsentrasi dalam ruang dan waktu. Jika konsentrasi suatu spesi pada awalnya tidak seragam (konsentrasi mungkin lebih besar di satu wilayah kapal daripada yang lain, misalnya) maka, seiring waktu, difusi menyebabkan perpindahan massa yang mendukung konsentrasi yang lebih seragam.

Kekuatan pendorong untuk difusi adalah gerakan termal molekul. Pada suhu di atas nol mutlak, molekul tidak pernah diam. Energi kinetik mereka berarti bahwa mereka selalu bergerak, dan ketika molekul sering bertabrakan satu sama lain, arah gerakan menjadi acak. Dalam kebanyakan kasus, tabrakan ini biasa terjadi; bahkan di udara pada tekanan atmosfer, yang hampir tidak tampak sebagai cairan “padat”, setiap molekul bertabrakan dengan tetangga setiap beberapa nanodetik.

Apa yang menyebabkan difusi?

Dalam gas dan cairan, partikel bergerak secara acak dari satu tempat ke tempat lain. Partikel-partikel saling bertabrakan atau dengan wadahnya. Ini membuat mereka berubah arah. Akhirnya, partikel-partikel tersebar melalui seluruh wadah. Difusi terjadi dengan sendirinya, tanpa mengaduk, mengguncang, atau mengocok.

Mengapa difusi bermanfaat?

Pada makhluk hidup, zat bergerak masuk dan keluar sel melalui difusi. Sebagai contoh:

Respirasi menghasilkan limbah karbon dioksida, menyebabkan jumlah karbon dioksida meningkat dalam sel. Akhirnya, konsentrasi karbon dioksida dalam sel lebih tinggi dari pada darah di sekitarnya. Karbon dioksida kemudian berdifusi keluar melalui membran sel dan masuk ke dalam darah.

Air berdifusi menjadi tanaman melalui sel-sel rambut akar mereka. Air bergerak dari area konsentrasi tinggi (di tanah) ke area konsentrasi rendah (di dalam sel rambut akar). Ini karena sel-sel rambut akar sebagian permeabel. Difusi air seperti ini, disebut osmosis.

Contoh Difusi

Pertukaran gas di paru-paru

Sejumlah proses yang terjadi secara alami bergantung pada difusi molekul. Respirasi melibatkan difusi gas (oksigen dan karbon dioksida) ke dalam dan keluar dari darah. Di paru-paru, karbon dioksida berdifusi dari darah ke udara di alveoli paru-paru. Sel darah merah kemudian mengikat oksigen yang berdifusi dari udara ke dalam darah. Oksigen dan nutrisi lain dalam darah diangkut ke jaringan tempat pertukaran gas dan nutrisi. Karbon dioksida dan limbah berdifusi dari sel-sel jaringan ke dalam darah, sedangkan oksigen, glukosa dan nutrisi lain dalam darah berdifusi ke dalam jaringan tubuh. Proses difusi ini terjadi di lapisan kapiler.

contoh difusi 1
contoh difusi: pertukaran gas di paru-paru

Fotosintesis

Difusi juga terjadi pada sel tanaman. Proses fotosintesis yang terjadi pada daun tanaman tergantung pada difusi gas. Dalam fotosintesis, energi dari sinar matahari, air, dan karbon dioksida digunakan untuk menghasilkan glukosa, oksigen, dan air. Karbon dioksida berdifusi dari udara melalui pori-pori kecil di daun tanaman yang disebut stomata. Oksigen yang dihasilkan oleh fotosintesis berdifusi dari tanaman melalui stomata ke atmosfer.

contoh difusi 2
contoh difusi: fotosintesis

Difusi terfasilitasi

Dalam difusi yang difasilitasi, molekul yang lebih besar seperti glukosa, tidak dapat berdifusi bebas melintasi membran sel. Molekul-molekul ini harus bergerak turun gradien konsentrasi mereka dengan bantuan transportasi protein. Saluran protein yang tertanam dalam membran sel memiliki bukaan ke bagian luar sel yang memungkinkan molekul tertentu untuk masuk ke dalamnya. Hanya molekul dengan karakteristik tertentu, seperti ukuran dan bentuk tertentu yang diizinkan lewat dari luar sel ke ruang intraselulernya. Karena proses ini tidak memerlukan energi, difusi yang difasilitasi dianggap transportasi pasif.

Hukum Difusi

Meskipun difusi terjadi karena efek statistik, ketika memodelkan difusi, kita biasanya menggunakan persamaan diferensial parsial kontinu (PDE) untuk menggambarkan proses statistik ini. Hubungan proses statistik di atas dengan fenomena makroskopis yang diamati dari “difusi ke bawah gradien konsentrasi” telah dijelaskan oleh Albert Einstein dalam salah satu makalah annus mirabilis tahun 1905 (3). Di sana, ia mempertimbangkan fenomena terkait gerakan Brown, yaitu, gerakan acak partikel tersuspensi seperti butiran serbuk sari.

PDE yang digunakan untuk memodelkan masalah difusi mungkin termasuk hukum Fick, persamaan konveksi-difusi, atau metode yang lebih kompleks untuk campuran terkonsentrasi, seperti difusi Maxwell-Stefan.

Seberapa Cepat Difusi berlangsung?

Hukum Fick hanya berisi satu parameter: Koefisien Difusi. Ini adalah ukuran laju proses difusi.

Leave a Comment