Difúzny koeficient označovaný často ako ${\displaystyle D_{i}}$ elektrochemická veličina, ktorá kvantifikuje rýchlosť i-tej častice, akou sa šíri (difunduje) v prostredí. Difúzna koeficient ${\displaystyle D_{i}}$ je číselne rovný látkovému množstvu difundujúcej zložky i, ktoré prejde jednotkovou plochou za jednotkový čas pri jednotkovom koncentračnom gradiente.^[1]

Jednotkou difúzneho koeficientu je:

${\displaystyle ={\frac {m^{2}}{s}}}$^[1][2]

Hodnoty difúznych koeficientov závisia na fáze, v ktorej difúzia prebieha:

• v plynoch naberá difúzny koeficient veľkosť rádovo ${\displaystyle D_{i}\ (plyn)\approx \ 10^{-5}\ {\frac {m^{2}}{s}}}$^[1]
• vo vodnom prostredí sa difúzna koeficienty malých a stredne veľkých molekúl pohybujú: ${\textstyle D_{i}\ (vo\ vode)\approx \ 10^{-9}\ {\frac {m^{2}}{s}}}$^[1]
• vo vodnom prostredí sa difúzna koeficienty veľkých molekúl pohybujú: ${\textstyle D_{i}\ (makromolekula\ vo\ vode)\approx \ 10^{-11}\ {\frac {m^{2}}{s}}}$^[1]
• v pevnej fáze sú difúzne koeficienty najmenšie: ${\displaystyle D_{i}\ (pevna\ latka)\approx \ 10^{-20}\ {\frac {m^{2}}{s}}}$^[1]

Difúzny koeficient vystupuje v prvom Fickovom zákone, ktorý sa týka stacionárnej difúzie, ako konštanta úmernosti medzi konzervatívnou silou nazývanou difúzny tok látky ${\textstyle {\vec {J_{i,dif}}}}$ a záporne vzatým gradientom skalárnej funkcie, ktorá sa nazýva koncentrácia ${\textstyle c_{i}}$ i-tej častice:^[2]

${\textstyle {\vec {J_{i,dif}}}=-D_{i}\ \nabla \ c_{i}}$^[2]

čo sa v jednodimenziálnom prípade dá prepísať:

${\textstyle J_{i,dif}=-D_{i}\ {\partial c_{i} \over \partial y}}$^[1]

Difúzny koeficient vystupuje aj v druhom Fickovom zákone, ktorý sa týka nestacionárnej difúzie:^[2]

${\textstyle {\partial c_{i} \over \partial t}=-D_{i}\ {\partial ^{2}c_{i} \over \partial y^{2}}}$^[1]

resp. za použitia gradientu pre viacdimenzionálny prípad:

${\displaystyle {\partial c_{i} \over \partial t}=D_{i}\ \nabla \ c_{i}}$^[2]

a pre sférickú difúziu:

${\displaystyle {\partial c_{i} \over \partial t}=D_{i}\ {\Bigl (}{\partial ^{2}c_{i} \over \partial r^{2}}+{\frac {2}{r}}{\partial c_{i} \over \partial r}{\Bigr )}}$^[2]

Einsteinova rovnica pre difúzny koeficient ${\displaystyle D_{i}}$ popisuje závislosť difúzneho koeficientu na teplote ${\textstyle T}$ a koeficiente trenia ${\textstyle f_{i}}$, čiže na viskozite prostredia, v ktorom sa pohybuje i-tá častica:

${\displaystyle D_{i}={\frac {k_{B}T}{f_{i}}}}$^[1]

kde ${\textstyle k_{B}}$ je Boltzmanova konštanta.

Z Einsteinovej rovnice pre difúzny koeficient ${\displaystyle D_{i}}$ vyplýva, že difúzny ${\displaystyle D_{i}}$ je rastie so vzrastajúcou teplotou a klesá so vzrastom viskozity prostredia.

Einsteinova-Stokesova rovnica pre difúzny koeficient ${\displaystyle D_{i}}$ popisuje závislosť difúznaho koefientu ${\displaystyle D_{i}}$ na dynamickej viskozite prostredia ${\displaystyle \eta }$ a polomere i-tej častice ${\textstyle r_{i}}$:

${\displaystyle D_i=\frac{k_B}{}}$Zdroj:
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.