Ley De Fick

LEY DE FICK

Ing. Ayllen Degracia

ayllen0808@hotmail.com

RESUMEN

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. Recibe su nombre de Adolf Fick, que las derivó en 1855.

En situaciones en las que existen gradientes de concentración de una sustancia, o de temperatura, se produce un flujo de partículas o de calor que tiende a homogeneizar la disolución y uniformizar la concentración o la temperatura. El flujo homogeneizador es una consecuencia estadística del movimiento azaroso de las partículas que da lugar al segundo principio de la termodinámica, conocido también como movimiento térmico casual de las partículas. Así los procesos físicos de difusión pueden ser vistos como procesos físicos o termodinámicos irreversibles.

DESCRIPTORES

Magnitud de gradiente, Área de superficie, Liposolubilidad de la sustancia, Peso molecular, Distancia de difusión.

ABSTRACT

Fick's law is a law in the form of quantitative differential equation describing diffusion various cases of matter or energy into a medium in which initially no chemical or thermal equilibrium. Named after Adolf Fick, that led to 1855.

In situations where there are concentration gradients of a substance, or temperature, it produces a flow of particles or heat which tends to homogenize the solution and uniform concentration or temperature. Homogenizer flow is a consequence of the statistical randomness of particle motion which results in the second law of thermodynamics, also known as random thermal motion of the particles. So the physical processes of diffusion can be seen as physical or thermodynamic irreversible processes.

KEYWORDS

Gradient magnitude, surface area, Lipid solubility of the substance, molecular weight, diffusion distance.

CONTENIDO

Cuando en un sistema termodinámico multicomponente hay un gradiente de concentraciones, se origina un flujo irreversible de materia, desde las altas concentraciones a las bajas. A este flujo se le llama difusión. La difusión tiende a devolver al sistema a su estado de equilibrio, de concentración constante. La ley de Fick nos dice que el flujo difusivo que atraviesa una superficie (J en mol cm-2 s-1) es directamente proporcional al gradiente de concentración. El coeficiente de proporcionalidad se llama coeficiente de difusión (D, en cm2 s-1). Para un sistema discontinuo (membrana que separa dos cámaras) esta ley se escribe:

Donde ∆c es la diferencia de concentraciones molares y δ el espesor de la membrana.

Si se comienza un experimento poniendo agua pura en la cámara I y una disolución de concentración c0 en la cámara II; irá pasando, por difusión, soluto desde la segunda hasta la primera cámara. Por conservación de la cantidad de soluto, en todo tiempo se cumplirá:

( cII + cI )⋅V = c0 ⋅V, donde V es el volumen de líquido en las cámaras (se supone el mismo y que no cambia durante el experimento). Por otro lado, el flujo difusivo será menos la derivada de la concentración en la cámara II frente al tiempo. Se puede escribir entonces la siguiente ecuación diferencial para la concentración en la cámara II:

En el experimento, la diferencia de concentración entre las cámaras se mide utilizando el potencial de membrana. Cuando la membrana que separa las dos fases tiene una cierta carga fija, aparece una diferencia de potencial. La diferencia de potencial está relacionada con las concentraciones a ambos lados por la Ley de Nerst:

Donde ∆V es la diferencia de potencial entre las dos cámaras que separa la membrana. T +

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