Het belangrijkste verschil tussen Knudsen en moleculaire diffusie is dat Knudsen-diffusie de botsing van gasmoleculen met poriewanden omvat, terwijl moleculaire diffusie de beweging van moleculen van het ene systeem naar het andere inhoudt volgens de concentratiegradiënt.
Diffusie verwijst naar de beweging van moleculen (met name gasmoleculen) door een systeem. Dit proces kan in twee soorten worden gevonden: Knudsen-diffusie en moleculaire diffusie.
Wat is Knudsen-diffusie?
Knudsen-diffusie is de diffusie die optreedt wanneer de schaallengte van een systeem vergelijkbaar is met of kleiner is dan het gemiddelde vrije pad van het betrokken deeltje. Deze term wordt voornamelijk gebruikt in de natuurkunde en scheikunde en is vernoemd naar de wetenschapper Martin Knudsen.
Als we kijken naar de beweging (meer specifiek diffusie) van de gasmoleculen door zeer kleine capillaire poriën, als het gemiddelde vrije pad van de diffunderende gasmoleculen groter is dan de poriediameter, dan betekent dat de dichtheid van dat gas is erg laag en gasmoleculen hebben de neiging om tegen de poriewanden te botsen in vergelijking met de botsingen tussen de moleculen. Dit proces wordt de Knudsen-diffusie of Knudsen-stroom genoemd.
Figuur 01: Een molecuul in een cilinderporie tijdens Knudsen-diffusie
Bovendien kunnen we het Knudsen-getal definiëren, wat een goede maatstaf is voor de relatieve betekenis van Knudsen-diffusie. Als dit aantal groter is dan 1, betekent dit dat de Knudsen-diffusie belangrijk is voor dat systeem. Praktisch is dit nummer alleen van toepassing op gassen. Dit komt omdat het gemiddelde vrije pad van moleculen in vloeibare of vaste toestand erg klein is.
Wat is moleculaire diffusie?
Diffusie is de beweging van moleculen van een gebied met een hoge concentratie naar een lage concentratie via een concentratiegradiënt. Deze bewegingen vinden plaats in dezelfde oplossing. De factoren die de concentratiegradiënt beïnvloeden, hebben ook invloed op de diffusie.
Deze beweging wordt beëindigd wanneer de concentraties van de twee regio's op elk punt gelijk worden. Dit betekent dat deze beweging plaatsvindt totdat de concentratiegradiënt verdwijnt. Dan verspreiden de moleculen zich overal in de oplossing.
Figuur 02: Diffusie van ionen tussen twee systemen
De snelheid van de beweging van de moleculen door diffusie is een functie van de temperatuur, de viscositeit van het gas (of de vloeistof) en de deeltjesgrootte. Gewoonlijk beschrijft moleculaire diffusie de netto flux van moleculen van een gebied met een hoge concentratie naar een lage concentratie. Als we kijken naar de twee systemen, A1 en A2, die dezelfde temperatuur hebben en in staat zijn om moleculen tussen hen uit te wisselen, kan een verandering in de potentiële energie in een van deze systemen een energiestroom van het ene systeem naar het andere creëren (van A1 naar A2 of vice versa), aangezien elk systeem van nature de voorkeur geeft aan toestanden met lage energie en hoge entropie. Dit creëert een toestand van moleculaire diffusie.
Wat is het verschil tussen Knudsen en moleculaire diffusie?
Er zijn twee soorten diffusie, zoals Knudsen-diffusie en moleculaire diffusie. Het belangrijkste verschil tussen Knudsen en moleculaire diffusie is dat Knudsen-diffusie de botsing van gasmoleculen met poriewanden omvat, terwijl moleculaire diffusie de beweging van moleculen van het ene systeem naar het andere inhoudt volgens de concentratiegradiënt.
Samenvatting – Knudsen versus moleculaire diffusie
Er zijn twee soorten diffusie, zoals Knudsen-diffusie en moleculaire diffusie. Het belangrijkste verschil tussen Knudsen en moleculaire diffusie is dat Knudsen-diffusie de botsing van gasmoleculen met poriewanden omvat, terwijl moleculaire diffusie de beweging van moleculen van het ene systeem naar het andere inhoudt volgens de concentratiegradiënt.
