عملية الانتشار لمساواة التراكيز هي إحدى العمليات البسيطة التي تحدث في الطبيعة - وهي من أهمها.
الانتشار هو الظاهرة التي تتحرك فيها جسيمات المواد، جزيئات وذرات، من الموقع الذي يكون فيه تركيزها عالٍ إلى المواقع التي تكون تراكيزها فيها منخفضة.
قبل أن نفهم ظاهرة الانتشار بعمق، نتطرق أولاً إلى صورة، فالصورة أحياناً تعادل ألف كلمة. في الصورة أدناه بإمكانكم أن تشاهدوا كيف تنتشر الصبغة (البِچْمِنْت) البنفسجية في إناء فيه ماء. في البداية، تتركز جميع الجزيئات البنفسجية في نقطة (أو قطرة) واحدة صغيرة بينما تركيزها في باقي أنحاء الإناء يكاد يكون معدوماً، ثم تنتشر تدريجياً في كل حجم السائل، إلى أن يصيح السائل كله بنفسجياً ليصبح تركيز جزيئات الصبغة متساوياً في المحلول كله.
هكذا يبدو الانتشار: انتشار الصبغة البنفسجية داخل كأس من الماء│المصدر: Bruce Blouse، ويكيبيديا
أساس الانتشار هو الحركة التلقائية العشوائية لجزيئات الصبغة البنفسجية، والتي تسمى حركة براون. إنها حركة دائمة وعشوائية، بحيث تتحرك الجزيئات في جميع الاتجاهات وتتصادم مع جزيئات أخرى ومع جدران الوعاء. بهذه الطريقة تختلط تدريجياً جزيئات الماء وجزيئات الصبغة فيما بينها. بعد مرور فترة كافية من الزمن يصبح الاختلاط كاملاً ومتكاملاً إذ تنتشر جزيئات الصبغة انتشاراً متساوياً في كل حجم الكأس.
وفقاً لقانون فيك (Fick)، والذي صاغه الطبيب الألماني أدولف فيك سنة 1855، كلما كان الفرق في التركيز، بين موقع وآخر، أكبر، فإن عدداً أكبر من الجزيئات يتحرك من الموقع الذي فيه التركيز هو الأعلى إلى الموقع الذي فيه التركيز هو الأقل. بالإضافة الى الفرق بين التراكيز، فإن وتيرة الانتشار تتأثر بعوامل أخرى مثل درجة حرارة الوعاء، البعد بين الجزيئات وكبرها.
من السهل تَخَيُّل الانتشار في الحالات التراكمية السائلة أو الغازية، وذلك لأننا معتادون أن نرى الدخان ينتشر في الهواء الطلق، أو أن نرى كيس الشاي عندما يصبغ الماء باللون البرتقالي-الأحمر، ولكن الانتشار يحدث أيضاً في المواد الصلبة. صحيح أن العملية، في هذه الحالة، تكون أبطأ كثيراً مما نراه في السوائل والغازات، ولكن إذا حدثت على امتداد فترة طويلة من الزمن فقد تكون آثارها ملحوظة إذ تؤدي إلى تغيير صفات المادة الصلبة. ذلك ما يحدث، على سبيل المثال، عند تحضير أنواع معينة من الفولاذ.
على الرغم من أن عملية الانتشار قد تبدو عملية بسيطة وليست ذات أهمية، إلا أن الطبيعة تستخدم مساواة التراكيز عن طريق الانتشار، بشكل دائم، لتزويد الخلايا بالأكسجين والسكريات وإخلاء النفايات منها. كما أن جزيء الـ ATP الذي يزوّد الخلية بالطاقة، يتم إنتاجه في الميتوكندريا بطريقة يتم فيها استغلال قوانين الانتشار.
ما هي ظاهرة الانتشار؟ شاهدوا الفيديو القصير التالي والذي تُشرَحُ فيه هذه الظاهرة (توجد ترجمة للعربية)