Mathematisch lässt sich jeder Diffusionsprozess durch die beiden Fickschen Diffusionsgesetze beschreiben:
dn/dt = -qD (dc/dx) (1. Ficksches Gesetz) und
dc/dt = D d2c/dx2 (2. Ficksches Gesetz),
wobei dn/dt die Menge an diffundierender Substanz pro Zeiteinheit ist, die bei gegebener Diffusionsfläche (q) und gegebenem Diffusionskoeffizienten (D) berechnet wird. Proportional ist die Diffusionsgeschwindigkeit außerdem zum Konzentrationsgradienten (dc/dx), welcher abhängig ist von der Dicke der Diffusionsschicht oder -barriere und der Differenz der Sättigungskonzentration und der Konzentration der diffundierenden Substanz außerhalb der Diffusionsbarriere.
Auch die Temperatur spielt eine wichtige Rolle, da sie sowohl auf den Diffusionskoeffizienten als auch die Sättigungskonzentration Einfluss hat. Die meisten Diffusionsprozesse werden bei Temperaturerhöhung beschleunigt.
Beim 2. Fickschen Gesetz für nichtstationäre Prozesse ist die zeitliche Konzentrationsänderung dem Diffusionskoeffizienten und der örtlichen Konzentrationsänderung proportional und damit ähnlich den Gesetzmäßigkeiten der nichtstationären Wärmeleitung in festen Körpern.
© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie