Eddy-Diffusion

Bedeutung der Eddy-Diffusion

Eddy-Diffusion, auch Eddy-Dispersion, Wirbeldiffusion oder Streudiffusion genannt, ist die Vermischung von Substanzen durch Wirbelbewegungen. Sie kann in der Atmosphäre oder allgemein in fluiden Systemen auftreten. Dabei wird ein Stoff nicht nur durch seine zufällige molekulare Bewegung verteilt, sondern durch Strömungswirbel mitgenommen und vermischt.

Bedeutung in der Chromatographie

In der Chromatographie ist die Eddy-Diffusion der erste Teil der Van-Deemter-Gleichung. Diese Gleichung beschreibt Einflüsse auf die Bandenverbreiterung, also darauf, dass sich ein ursprünglich schmaler Bereich einer Probe beim Durchlaufen einer Chromatographiesäule verbreitert.

Die Ursache ist eine Säule, die mit Teilchen unterschiedlicher Größe gepackt ist. Probenmoleküle durchlaufen das Trennbett deshalb auf unterschiedlich langen und nicht geradlinigen, „zick-zack“-förmigen Wegen. Sie erreichen das Ende der Säule nicht alle gleichzeitig; dadurch wird die Bande breiter. Der Beitrag der Eddy-Diffusion ist unabhängig von der linearen Strömungsgeschwindigkeit der mobilen Phase.

Turbulente Vermischung in Strömungen

In der Strömungslehre bezeichnet Eddy-Diffusion die Ausbreitung oder Verteilung eines Stoffes in einem strömenden Fluid durch turbulente Vermischung. Turbulenz bedeutet eine ungeordnete Strömung mit Wirbeln.

Im Unterschied zur molekularen Diffusion läuft die Wirbeldiffusion wesentlich schneller ab. Ein Beispiel ist Zucker in einer Tasse Kaffee: Obwohl sich ein Würfelzucker relativ schnell löst, würde seine gleichmäßige Verteilung allein durch Diffusion Stunden bis Tage dauern. Einmaliges Umrühren erzeugt dagegen Verwirbelungen und verteilt den Zucker in Sekunden.