El proceso de difusión

RESUMEN

El interés de las investigaciones científicas radica en conocer el comportamiento o los procesos de las sustancias: reactivos, mezclas, etcétera; por lo tanto es particularmente importante el comprobar experimentalmente tales procesos o hechos. En esta ocasión nuestra problemática residió en la comprobación y observación (detallada) del proceso de difusión: que teóricamente nos dice que es "el movimiento de las moléculas de una región de alta concentración a otra de menor concentración", para lo cual se tomó en cuenta que existen varios tipos de difusión como lo son la ósmosis y la diálisis.

La intención fue la de comprobar experimentalmente o mejor dicho verificar el efecto de la ósmosis con una membrana semipermeable como lo es la de huevo en diferentes fluidos o sustancias en las cuales lo incorporamos, estas sustancias son: Ácido acético, solución de glucosa y agua destilada.

INTRODUCCIÓN

Se define la Difusión como el movimiento de las moléculas de una región de alta concentración a otra de menor concentración, producido por la energía cinética de las moléculas (figura 1.1). La velocidad de Difusión es una función del tamaño de la molécula y de la temperatura.

Velocidad de difusión. En el proceso de difusión cada molécula individual se mueve en línea recta hasta que choca con algo -otra molécula o la pared del recipiente- y luego rebota y sigue otra dirección. Las moléculas continúan moviéndose aunque se hayan distribuido uniformemente por un espacio dado; sin embargo, con la misma rapidez conque algunas moléculas se mueven, por ejemplo, de izquierda a derecha y otras se mueven de derecha a izquierda, de modo que se mantiene un equilibrio. Cualquier número de substancias se difundirán independientemente unas de otras en la misma solución, aunque la difusión sea rápida en distancias cortas, una molécula necesita mucho tiempo para recorrer distancias de unos cuantos centímetros.

Existen varios tipos de difusión:

Diálisis: Es el paso de una sustancia disuelta por una membrana dotada de permeabilidad diferencial. Si se llena con solución de azúcar una bolsa de colodión, celofán o pergamino, y se sumerge en un vaso de agua, las moléculas de azúcar dializan por la membrana ( si los poros son lo bastante grandes).

Osmosis: Se define como la difusión de agua o moléculas de solvente a través de una membrana.

En resumen: La diálisis es la difusión de partículas disueltas (soluto) a través de una membrana semipermeable, y la ósmosis es la difusión de las moléculas de solventes a través de la misma.

La difusión (también difusión molecular) es un proceso físico irreversible, en el que partículas materiales se introducen en un medio que inicialmente estaba ausente, aumentando la entropía (Desorden molecular) del sistema conjunto formado por las partículas difundidas o soluto y el medio donde se difunden o disuelven.

Normalmente los procesos de difusión están sujetos a la Ley de Fick. La membrana permeable puede permitir el paso de partículas y disolvente siempre a favor del gradiente de concentración. La difusión, proceso que no requiere aporte energético, es frecuente como forma de intercambio celular.

Difusión sustitucional

En este tipo de difusión, el tamaño del átomo que difunde y el de los átomos de la red cristalina es parecido. La difusión se produce aprovechando los defectos de laguna.

Difusión intersticial

La difusión intersticial se produce cuando los átomos entrantes son más pequeños que los existentes en la red cristalina. Los átomos (considerados como una esfera maciza), se colocan en los huecos existentes en la red cristalina.

Las ley que rige la difusión es la Ley de Fick. Otra forma para encontrar la correlación de difusión entre átomos, es sacar la derivada por la hipotenusa entre el radio de cierta medida, entre los caracteres de un punto polar en la primera cara de cff; por la integral de dicha ecuación.

Difusión neta

Diferencia de difusión entre las dos regiones de distinta concentración es lo que se conoce como difusión neta

Segunda ley de Fick (estado no estacionario)

dCx/dt= d(D dCx/dx)/dx \,

Para un gas en un sólido

(Cs-Cx)/(Cs-Co)= ferr (x/2\sqrt{Dt})

D= difusividad

Co= concentración inicial

Cx= concentración final

Cs= concentración superficial

t= tiempo

x= distancia desde la superficietyca

Separación isótopa

Difusión gaseosa

Difusión térmica líquida

Difusión a través de membranas biológicas

difusión facilitada;

difusión simple, sin necesidad de un canal proteico;

difusión en el sistema respiratorio - en la alveola de los pulmones de los mamíferos, debido a diferencias en presiones parciales a lo largo de la membrana alveolar-capilar, el oxígeno se difunde hacia la sangre y el dióxido de carbono hacia afuera.

Desde el punto de vista de la mecánica de fluidos.

Difusión

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Fenómeno por el cual las moléculas o iones de una sustancia se mezclan con las de alguna otra. Se debe a la perpetua agitación que anima a las moléculas de que están compuestos todos los cuerpos.

En este artículo se tratará la difusión desde el punto de vista de la mecánica de fluidos.

Utilizando las siguientes ecuaciones:

dq/dt = Ñ * Nc = Ñ * (kÑT) = kÑ2T

Donde T es la temperatura absoluta y k es una constante.

¶Ci/¶t + Ñ * (vCi) = Ñ * (Diw * ÑCi) + Si

Donde C es la concentración de masa, v es el vector velocidad, D es el coeficiente de difusión y S es el término fuente – sumidero.

De estas ecuaciones se parametriza la difusión molecular de calor y de masa mediante la difusividad térmica (a = k/rcp) y el coeficiente de difusión (D ), ambos con dimensiones de L2/t. De estas estructuras dimensionales se nota que la difusión pura es un proceso de transporte que consume mucho tiempo, debido a que puede inferir que la escala de longitud para difusión en un periodo de tiempo dado, To, es proporcional a (D To)1/2 mientras que la correspondiente escala temporal de difusión para una distancia Lo es proporcional Lo2/D . Como ejemplo, el coeficiente de difusión típico para el cloro o el oxígeno en agua es del orden de 10-5 cm/s.

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