Difusión y ósmosis. Ley de Fick

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO[pic 1][pic 2]

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

MEDICINA VETERINARIA Y ZOOTECNIA

Fisicoquímica Fisiológica

Practica No° 4:

Autores

Espinoza Gómez Rafael

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García Ramírez Madeleine

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Leonel Salazar Karla Citlali

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López López Xhally Danae

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Mercado Martínez Alejandro de Jesús                 

Morales Jiménez Emmanuel                 

Romero Rodríguez Diana Monserrat                 

Vega Durán Yael                 

Grupo: 1152        Fecha de entrega: 25 de noviembre de 2022

Marco Teórico

Difusión

Solomon et al. (2008) define a la difusión como un fenómeno azaroso que sucede a temperaturas mayores al cero absoluto (-273 °C), en el cual todos los átomos y moléculas poseen energía cinética o algún movimiento, siendo impredecible el movimiento de las partículas. Suponiendo de acuerdo con su comportamiento si están o no están distribuidas uniformemente, formando dos regiones: una de alta concentración y otra de baja concentración. Siendo de esta diferencia un gradiente de concentración. En la difusión, las partículas se mueven de la región de mayor concentración a la región de menor concentración. Al aumentar la temperatura, la velocidad de difusión de las partículas también aumenta. En la zona donde hay mayor concentración existe un mayor número de moléculas, las cuales, a causa de la agitación térmica generan un aumento en la energía cinética, combinándose con el poco espacio que hay entre cada una, se genera un aumento en el número colisiones entre las paredes del recipiente que las contiene y entre estas mismas. Siendo estos choques los que dan el desplazamiento molecular que se dirige hacia la zona de menor concentración, a favor del gradiente de concentración o gradiente químico. El desplazamiento continúa hasta lograr que se distribuyan de manera homogénea en todo el espacio libre, a lo que este equilibrio se reconoce porque el número de moléculas desplazadas en una dirección es igual al número de moléculas desplazadas en dirección opuesta.

Existen dos tipos de difusión: la simple y la facilitada

Difusión simple: Solomon et al. (2005) menciona que, si la membrana es permeable a alguna sustancia, ocurre un movimiento neto de la parte de mayor hacia la de menor concentración. Esta se da por un movimiento neto de las partículas de un lado a otro de la membrana, resultado del gradiente de concentración.

Difusión facilitada: También llamado Transporte Activo, es donde los solutos se mueven por medio de la membrana debido a la inversión de energía. Aún con el movimiento de difusión pasiva de algunas sustancias, frecuentemente la célula transporta algunas en contra del gradiente de concentración. Uno de los ejemplos más importantes de este tipo de transporte es la bomba de sodio y potasio, en donde estos iones son bombeados por proteínas que usan ATP para su funcionamiento.

En un organismo vivo, la difusión está presente en dos formas:

• Desplazamiento de sustancias que están suspendidas en un medio acuoso en el citosol.
• Intercambio de sustancias nutritivas y de desecho, gases y minerales entre el medio extracelular (externo) e intracelular (interno).

Ley de Fick

La ley de Fick menciona que la difusión molecular puede definirse como la transferencia de moléculas individuales a través de un fluido por medio de desplazamientos individuales y desordenados de las moléculas. Predice el proceso de difusión por medio de una ecuación diferencial en la cual se expresa la difusión molecular como un proceso no azaroso; es decir, un tanto predecible, en el cual interviene la concentración de solventes y solutos, la temperatura, entre algunos otros.

Podemos imaginar que las moléculas se desplazan en línea recta y cambian de dirección al rebotar con otras moléculas al chocar. Debido a que las moléculas se desplazan en trayectorias azarosas, la difusión molecular también suele conocerse como un proceso con trayectoria aleatoria.

Criterios: La Ley de Difusión de Fick toma en cuenta ciertos criterios para determinar qué tan fácil es que difunda una sustancia dada dependiendo de las siguientes características: - Magnitud de gradiente - Área de superficie - Liposolubilidad de la sustancia (entre más liposoluble, más rápido difunde) - Peso molecular (entre menos peso, pasa más rápido) - Distancia de difusión

La ley de Fick es una ley cuantitativa en forma de ecuación diferencial que describe diversos casos de difusión de materia o energía en un medio en el que inicialmente no existe equilibrio químico o térmico. La ley nos dice que el flujo difusivo que atraviesa una superficie es directamente proporcional al gradiente de concentración. El coeficiente de proporcionalidad se llama coeficiente de difusión. Esto se expresa matemáticamente de la siguiente manera:[pic 7]

Donde:

𝐽= razón de difusión de masa de una especie A en un medio en reposo en la dirección x. (gr/cm2 s).

𝐷= coeficiente de difusión (cm2 /s).

𝝏𝑎 𝝏𝑥 = Gradiente de concentración (gr/cm).

Ósmosis

Cuando dos disoluciones de distinta concentración de soluto, se encuentran separadas por una membrana semipermeable ambas disoluciones se ven comunicadas entre sí por medio de los poros de la membrana, y es a través de estos poros que se equilibra su diferencia de concentraciones por medio de un desplazamiento de moléculas de agua, desde la zona de mayor concentración de solvente a la zona con menor concentración del mismo.

Fenómeno físico relacionado con el comportamiento de un sólido como soluto de una solución ante una membrana semipermeable para el solvente, pero no para los

solutos. Tal comportamiento entraña una difusión compleja a través de la membrana, sin "gasto de energía".

En el fenómeno de la ósmosis se ven involucrados necesariamente la presencia de una membrana semipermeable la cual separa los espacios con concentraciones distintas. La ósmosis u osmosis es un fenómeno fisicoquímico que hace referencia al paso de disolvente, pero no de soluto, entre dos disoluciones de distinta concentración separadas por una membrana semipermeable. La ósmosis es un fenómeno biológico de importancia para la fisiología celular de los seres vivos.

Ósmosis inversa

Al utilizar una presión superior a la presión osmótica, hay un efecto contrario. Los fluidos se presionan a través de la membrana mientras que los sólidos se quedan atrás disueltos. La ósmosis inversa consiste en separar un componente del otro en una solución, mediante las fuerzas que se ejercen sobre una membrana semipermeable.

En el caso de la Osmosis, el solvente (no el soluto) pasa espontáneamente de una solución menos concentrada a otra que está más concentrada, a través de una membrana semipermeable. Entre ambas soluciones existe una diferencia de energía, la cual se origina en la diferencia de concentraciones. El solvente pasará en el sentido indicado hasta que pueda alcanzar el equilibrio. Si a la solución más concentrada se le agrega energía en forma de presión, el flujo de solvente se verá detenido cuando la presión aplicada sea igual a la presión osmótica aparente entre las dos soluciones. Esta presión osmótica aparente cuenta como una medida de la diferencia de energía potencial entre ambas soluciones. Si a la solución mayor se le aplica una presión más concentrada, el solvente fluirá en el sentido inverso. Tratándose le ósmosis inversa. El flujo de solvente es una función de la presión aplicada, de la presión osmótica aparente y del área de la membrana presurizada.

Osmolalidad

Se define como el número total de partículas de soluto que están osmóticamente activas disueltas en un kilogramo de peso de solvente (mOsm/Kg). Depende del número de partículas siendo inversamente proporcional al volumen del agua.

Refleja la capacidad que tiene una solución de crear presión osmótica determinando la dirección y magnitud del movimiento del agua entre compartimientos de líquidos. Cualquier condición que tenga la capacidad de cambiar la presión osmótica efectiva produce un movimiento de líquidos entre los compartimientos hasta alcanzar su equilibrio.

Los fenómenos osmóticos dependen de un número total de partículas en una solución siendo independientes de la carga, tamaño o forma de las mismas. Los minerales y carbohidratos solubles en líquidos y soluciones son los que determinan principalmente la osmolalidad.

En los humanos la osmolalidad de la sangre es equivalente a un rango de 280-296 mOsm/kg de agua, estos valores siendo aportados por el Na+ y los aniones que los acompañan, siendo los principales el Cl (Cloruro) y HCO3 (Bicarbonato) contribuyendo con 289 mOsm. La urea y la glucosa aportan 5 mOsm, mientras que las proteínas aportan 2mOsm.

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