Difusion

TEMA 13.- FENÓMENOS DE DIFUSIÓN

DIFUSIÓN SIMPLE, LEY DE FICK
* condiciones de estudio para la difusión simple
* Flujo de partículas bajo gradiente de concentración
* Ley de Fick
* Densidad de flujo de partículas
* recorrido libre medio de una molécula: tiempo y alcance de la difusión
* velocidad de difusión: expresión molecular del coeficiente de difusión

FUERZA DE DIFUSIÓN.
* lafuerza de difusión en función del gradiente de potencial químico y del gradiente de concentración
* la difusión vista desde la segunda ley de Newton
* relación de Einstein y de Stokes-Einstein para el coeficiente de difusión

DIFUSIÓN A TRAVÉS DE MEMBRANAS
* Densidad de flujo para un soluto a través de una membrana
- Membranas biológicas
* Membrana homogénea
- Coeficiente de partición k
-Permeabilidad de la membrana
- ecuación de flujo: aplicabilidad
* Membrana porosa
- Coeficiente de membrana (m
- Permeabilidad de la membrana
- ecuación de flujo: aplicabilidad

FLUJO DE VOLUMEN
* flujo a través de un poro (ley de Poiseuille)
* Densidad de flujo a través de la membrana
- Coeficiente de filtración; ecuación de flujo: aplicabilidad

MEMBRANA SEMIPERMEABLE, PRESIÓNOSMÓTICA
* experimento demostrativo de la presión osmótica (*)
* definición de la presión osmótica
* presión efectiva a través de una membrana semipermeable
* expresión del flujo osmótico del agua y explicación del experimento (*)
* medida experimental de la presión osmótica
* Ley de Vant'Hoff: relación entre (i y Ci
* Osmosis inversa: aplicabilidad
* dirección del flujo osmótico del aguaen el caso de dos disoluciones separadas por una membrana semipermeable

BIBLIOGRAFÍA
Kane-Sternheim. "Física". Ed. Reverté.
Richardson-Neergaard. "Physics For Biology And Medicine". Wiley
Cromer. "Física Para Las Ciencias De La Vida". Ed. Reverté
Benedek-Villar: "Physics With Illustrative Examples From Medicine And Biology". Tomo I. Ed. Addison-Wesley.
Barrante: "Physical Chemistry ForThe Life Sciences". Ed. Prentice-Hall.

PROBLEMAS

1.- Calcular el tiempo que tardarán las moléculas de la enzima Ureasa en alcanzar la superficie libre de un vaso de 4 cm de altura si inicialmente las colocamos en el fondo. Calcular el tiempo que tardarán en atravesar una membrana de 5 (m de espesor. Coef. de Difusión: 3,5x10-11 m2/s. Res:2,3 x107 s; 0,36 s

2.- Calcular el tiempo en quetardarán en difundir una distancia de 10-5 m los moléculas de oxígeno a 25ºC si su libre recorrido medio es de 10-7 m. Determinar su coeficiente de difusión. Res: 2x10-6 s; 24,1 x 10-5 m2/s

3.- El coeficiente de Difusión de una molécula de ovalbúmina en agua a 20 (C es de 7,8x10-11 m2/s. Suponiendo la molécula esférica, calcular su radio. Viscosidad de la suspensión: 10-3 kg.m-1.s-1. R: 2,7x10-9 m4.- Una membrana artificial de 0,1 mm de espesor separa dos compartimentos que contienen una disolución de glucosa con una concentración de 10 gr/l el de la izquierda y de 5 gr/l el de la derecha. Se aplica una diferencia de presión a ambos lados de la membrana de modo que el flujo de volumen se anule. Calcular el número de moles de glucosa que atraviesa la membrana por segundo. Área de lamembrana: 1,5 cm²; % ocupado por los poros del área total: 20%; masa molar de la glucosa: 180 gr; Coeficiente de difusión de la glucosa: 0,3x10-5 cm²/s. Res:2,5 x10-9 moles/s

5.- Calcular la presión osmótica del plasma sanguíneo originada por las proteínas disueltas en él (ver Tabla). Res: 2,16 kPa

| |Concentraciones | Masa molar|
| |nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn| |
| |nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnCCCONCEN| |
| |TRACIÓN (g/l) | |
| ALBÚMINA...