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Im vorliegenden Diagramm ist jedoch zu erkennen, dass der pH-Wert des Regens in Deutschland im Laufe der Jahre wieder gestiegen ist und normale pH-Werte erreicht hat.

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Diffusion * Definition, Diffusion in der Biologie

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Hier finden Sie ein prägnantes Erklärvideo zum Begriff der Diffusion.

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Wichtige Inhalte in diesem Video

Diffusion ist ein passiver Transportvorgang. Was Diffusion genau ist, wo sie in der Biologie vorkommt und von welchen Faktoren sie abhängig ist, erklären wir dir hier im Beitrag oder im kurzen Video !

Diffusion einfach erklärt

Diffusion ist die selbstständige Durchmischung von Teilchen verschiedener Stoffe. Das sind in der Regel Gase oder Flüssigkeiten. Dabei werden die Teilchen gleichmäßig verteilt. Es kommt dadurch zum Ausgleich von Konzentrationsunterschieden. Hierbei ist keine Energie notwendig, da Diffusion ein passiver Transportprozess ist. Er kommt also nur aufgrund der Eigenbewegung von Teilchen zustande.

Diffusion begegnet dir im Alltag, wenn du zum Beispiel deinen Tee ziehen lässt: Nach kurzer Zeit nimmt das Wasser den Geschmack deiner Teesorte an. Das Phänomen kommt durch die gleichmäßige Bewegung der jeweiligen Moleküle zustande.

Diffusion (lat. diffundere für „verbreiten", „ausgießen") ist ein passiver, physikalischer Transportprozess, der ohne Energieaufwand zu einem Konzentrationsausgleich von Flüssigkeiten oder Gasen führt. Die Triebkraft der Diffusion ist die Eigenbewegung der Teilchen (Brownsche Molekularbewegung).

Was ist Diffusion?

Unter Diffusion verstehst du, die gleichmäßige und spontane Verteilung von gelösten Teilchen in einem Lösungsmittel. Die gleichmäßige Bewegung der Teilchen (Eigenbewegung) bezeichnest du als Brownsche Molekularbewegung .

Es handelt sich bei der Diffusion also um einen natürlich ablaufenden, passiven Prozess. Er findet solange statt, bis überall die gleiche Anzahl bzw. Konzentration an Teilchen vorkommt. Es liegt dann ein Gleichgewichtszustand vor.

Achtung! Gleichgewicht bedeutet aber nicht, dass keine Bewegung der Teilchen mehr stattfindet. Es kommt zwar insgesamt zu keiner Änderung des Gesamtzustandes, aber die Teilchen bewegen sich immer noch.

Diffusion Beispiel

Das Phänomen der Diffusion kannst du beobachten, indem du einen Tropfen Tinte oder eine andere Farbstofflösung in ein Wasserglas gibst.

Nach einiger Zeit nimmt das Wasser eine gleichmäßige blaue Färbung an, denn die Farbstoffmoleküle verteilen sich im Wasser. Du wirst niemals beobachten, dass ein einzelner Tintenfleck bestehen bleibt. Es entsteht mit der Zeit immer eine gefärbte Lösung.

Das Gleiche passiert übrigens bei einem Teebeutel in heißem Wasser. Auch Duftmoleküle, die beispielsweise bei Duftkerzen oder Parfüm freigesetzt werden, verteilen sich mit der Zeit über den gesamten Raum. Deswegen nimmst du nach einiger Zeit überall den jeweiligen Geruch wahr.

Auch für deinen Körper ist Diffusion ein wichtiger Transportprozess und kommt zum Beispiel beim Gasaustausch in der Lunge vor.

Diffusionsgeschwindigkeit

Unter der Diffusionsgeschwindigkeit verstehst du, wie schnell sich die Teilchen bewegen, bis ein Konzentrationsausgleich entsteht. Sie ist von verschiedenen Faktoren abhängig:

Durchmesser von Molekülen/Ionen

Ein wichtiger Faktor ist die Größe, also der Durchmesser der beteiligten Moleküle oder Ionen. Hier gilt, dass sich kleinere Teilchen in der Regel schneller bewegen als größere.

Temperatur der Lösung

Auch die Temperatur hat einen großen Einfluss auf die Diffusionsgeschwindigkeit: Je höher die Temperatur, desto schneller erfolgt auch eine Bewegung der Teilchen. Es kommt dann schneller zu einem Gleichgewichtszustand.

Ein Teebeutel muss in kaltem Wasser beispielsweise sehr lange ziehen, während er im heißen Wasser nach wenigen Minuten genießbar ist.

Konzentrationsunterschiede

Auch die Konzentrationsunterschiede spielen eine Rolle, denn je größer der Unterschied zwischen den Konzentrationen, desto schneller läuft die Diffusion ab.

Gibst du viel Tinte in ein Glas mit Wasser, bekommst du schnell eine gleichmäßig gefärbte Lösung. Gibst du hingegen wenig Tinte in das Wasser, dauert es viel länger, bis sich die Lösung gleichmäßig färbt.

Distanz

Wichtig für die Diffusionsgeschwindigkeit ist auch die zu überwindende Distanz. Hier gilt: Je größer die Distanz, desto länger dauert auch die Diffusion.

Innerhalb der Körperzelle kann ein Stoff beispielsweise in ein paar Millisekunden per Diffusion transportiert werden. Ein Transport über eine Strecke von Zentimetern kann hingegen einige Stunden dauern. Daran wird auch deutlich, dass Diffusion als alleiniger Transportmechanismus für unseren Körper nicht ausreichend sein kann.

Was ist eine Diffusion in der Biologie?

In der Biologie kommt der passive Transportmechanismus Diffusion sehr häufig vor. Alle eukaryotischen und prokaryotischen Zellen besitzen Biomembranen, die entweder bestimmte Zellorganellen oder die Zellen selbst begrenzen. Es entstehen also definierte Bereiche, sogenannte Kompartimente.

Über die Biomembranen können Stoffe nun per Diffusion zwischen den Bereichen transportiert werden. Es wird hierbei keine Energie benötigt, was natürlich vorteilhaft für unseren Körper ist, da er die Energie dafür 'sparen' kann.

Natürlich ist die Diffusion hier auch abhängig von der Durchlässigkeit der Membran:

Die Biomembran ist nämlich nur für manche Stoffe - z. B. kleine Moleküle wie Harnstoff oder Gase - durchlässig.

Andere Stoffe können sie hingegen nicht passieren. Das sind wie zum Beispiel größere Moleküle (u.a. Zucker oder Aminosäuren) oder geladenen Teilchen (Ionen).

Das bezeichnest du auch als selektive Permeabilität .

Schon gewusst? Der Gasaustausch von Sauerstoff (O ₂) und Kohlenstoffdioxid (CO ₂) in der Lunge - genauer gesagt in den Lungenbläschen - findet über Diffusion statt.

Generell kannst du bei der Diffusion über biologische Membranen zwischen zwei Arten unterscheiden:

Einfache Diffusion

Bei der einfachen Diffusion können bestimmte Moleküle die Membran ohne Probleme passieren. Es handelt sich hierbei um ...

Gase, wie Sauerstoff oder Kohlenstoffdioxid.

kleine oder unpolare Moleküle, wie Harnstoff oder Wasser.

Sie können die Phospholipid-Doppelschicht problemlos durchqueren und zwar so lange, bis auf beiden Seiten der Membran dieselben Konzentrationen vorliegen.

Je fettlöslicher (hydrophob/lipophil) ein Molekül ist, desto schneller kann es auch die hydrophobe Lipiddoppelschicht durchdringen.

Erleichterte Diffusion

Die erleichterte Diffusion ermöglicht größeren oder geladenen Molekülen einen Durchtritt über die Membran. Das sind zum Beispiel:

Hierfür sind bestimmte Proteine in der Membran eingelagert, die du als Kanal- oder Carrierproteine bezeichnen kannst. Sie erleichtern diesen Stoffen die Diffusion über die Biomembran.

Auch hier erfolgt der Transport passiv mit dem Konzentrationsgefälle. Es ist im Gegensatz zu einem aktiven Transport keine Energie notwendig.

Diffusion und Osmose

Osmose ist ein Spezialfall der Diffusion. Es handelt sich daher auch um einen passiven Transportvorgang. Allerdings fließt hier statt der gelösten Teilchen das Lösungsmittel, in der Regel Wasser.

Bei der Diffusion kann eine Membran beteiligt sein, muss aber nicht. Das ist bei der Osmose anders: Hier ist immer eine Membran beteiligt, die zwei Kompartimente voneinander abgrenzt. Sie ist für das Lösungsmittel (Wasser) durchlässig, für den gelösten Stoff jedoch nicht. Im Fall der Biomembran kann Wasser entweder durch einfache oder erleichterte Diffusion über bestimmte Kanalproteine (Aquaporine) die Membran passieren.

Für die Osmose gilt jetzt also: Wasser diffundiert aus dem Kompartiment, an dem es höher konzentriert vorliegt (geringere Teilchenkonzentration), in das Kompartiment, in dem seine Konzentration geringer ist (höhere Teilchenkonzentration). Hier bewegen sich also im Gegensatz zur Diffusion nicht die Teilchen, sondern das Lösungsmittel, bis die Stoffkonzentrationen auf beiden Seiten ausgeglichen sind.

Mehr über die Osmose und wo sie dir im Alltag überall begegnet, erfährst du in unserem extra Video! Schau gerne vorbei!

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Diffusion * Definition, Diffusion in der Biologie

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Definition der Diffusion ✅ Was passiert bei der Diffusion? ✅ Diffusion und Osmose in der Biologie ✅ mit kostenlosem Video

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Außerdem sollte auch die Landwirtschaft in Zukunft mit ökologisch rückstandsfreien Materialien und Zusatzprodukten arbeiten, wodurch das bisherige Eindringen von gefährlichen Stoffen in den Boden und die somit folgende Beeinträchtigung unserer Umwelt verhindert werden kann.

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Auch in anderen Themenbereichen sollte umweltbewusster gearbeitet werden. Der zukünftige Verzicht auf Chemikalien in der Kleiderherstellung schont die Natur.

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Die Zukunft muss aus umweltbewussten Handeln bestehen. Um die Verbrennung von fossilen Brennstoffen zu reduzieren, sollte beispielweise die Energieproduktion auf saubere / grüne Energie setzen. Eine gut umsetzbare Möglichkeit dazu bietet die Windkraft.

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Durch Flüsse und Abwasser gelangen Schadstoffe in die Ozeane. Dort ist durch endlos mögliche Verbreitung der Teilchen (durch Diffusion) dem Anrichten von weiterem Schaden kein Ende gesetzt.

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Das giftige Nitrit verbreitet sich durch das Grund-und Abwasser aufgrund des physikalischen Prozesses der Diffusion.

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Stickstoff wird in Düngemitteln meistens angewendet als Nitrat. Dieses Nitrat wird durch Bakterien umgewandelt zu Nitrit, welches stark giftig für Mensch und Natur ist.

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In der Landwirtschaft kommt die häufige Nutzung von Stickstoff immer wieder zum Tragen. Stickstoff ist häufig in Düngemitteln enthalten.

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Durch die Schadstoffe in der Umwelt kommt es zu einem erhöhtem Aussterben der weltweiten Flora und Fauna.

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Die im Ozean lebenden Fische und Korallen produzieren mehr als 50% des weltweiten Sauerstoffes, welcher jedoch überlebenswichtig für die stetig wachsende Weltbevölkerung ist.

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Das giftige Nitrit befindet sich bereits im Grundwasser, welches wir durch Trinken oder Duschen direkt aufnehmen.

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Durch seine chemischen Eigenschaften greift Schwefeldioxid diverse Baumaterialien wie zum Beispiel Beton stark an und reduziert dessen Stabilität.

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Der giftige saure Regen führt zu großräumigen Waldsterben.

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Bei einer großen Menge von Schadstoffen verteilen diese sich auf der ganzen Welt.
Die Beeinträchtigung von Mensch und Natur ist somit global zu erkennen.

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Durch den hohen Schwefeldioxidgehalt in der Luft entsteht ein sogenannter „saurer Regen“.
Chemisch betrachtet ist der pH-Wert im sauren Regen  deutlich geringer (pH-Wert ca. 4-5) als er es normalerweise ist (normal: ca. 5-8). Die Zellen von Pflanzen und Lebewesen werden dadurch negativ beeinträchtigt.

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Fabriken stoßen durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen in großen Mengen Schadstoffe aus.

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Bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen wird giftiges Schwefeldioxid in die Luft frei gegeben.

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Unsere Umwelt und Natur werden stark geschädigt.