Difusividad

La Difusividad en términos generales es un proceso que consiste en el que partículas materiales se introducen a un medio que estaba inicialmente ausente, aumentando la entropía del sistema conjunto formado por las partículas difundidas o soluto y el medio donde se difunden o disuelve. Este movimiento de moléculas genera un gradiente en el que movimiento siempre será de mayor concentración a lade menor concentración esto también dada por la segunda ley de la termodinámica anteriormente descrita, el movimiento que tienen las partículas no es un movimiento recto, si no es una trayectoria al azar y en diagonales , en el que pueden rebotar las moléculas unas con otras mientras se da el desplazamiento, esto va regido por la Ley de Fick en la que podemos describir diversos casos de difusiónen un medio en el que inicialmente no existe un equilibrio químico o térmico, los casos donde exista un gradiente de concentración, la solución tiende a homogenizarse y uniformar la concentración. 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 delas partículas. Así los procesos físicos de difusión pueden ser vistos como procesos físicos o termodinámicos irreversibles. La ley de Fick se expresa de la siguiente forma
J= DAB∂CA∂y
Pero en una descripción más amplia 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 superfice (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 cm 2 s -1). Para un sistemadiscontinuo (membrana que separa dos cámaras) esta ley se escribe:
J=D* ∆Cδ
Donde: ∆C es la diferencia de las concentraciones molares y δ es el espesor de la membrana.
Las velocidades de los componentes son necesarias para conocer con que rapidez se transfiere, que son el promedio de cada componente con lo que se conocerán las velocidades de difusión.
La concentración es la proporción que hay unsoluto o un componente en una disolución o en una mezcla, en el caso de la transferencia la concentración puede estar en función de masa y de los moles. Concentración másica = ρi = masa de la especie i / volumen de solución. Concentración másica total = ρ = masa de la solución / volumen de solución.
ρ=i=1nρi
Concentración molar = Ci = moles de la especie i / volumen de soluciónConcentración molar total = C = moles totales de solución/volumen de solución
c=i=1nci
Fracción másica = ωi = masa de la especie i / masa total de solución= ρi/ ρ
Fracción molar = xi = moles de la especie i /moles totales = Ci / C

Como se ha mencionado la ley de Fick rige la transferencia de masa, aunque no es una ley propia si no que se adapta a otros sistemas, y es más que nada un modelo matemático.Es importante destacar que la ley de Fick sólo tiene en cuenta la difusión molecular (también llamada ordinaria) producida por una diferencia de concentración. Además de esta fuerza impulsora para la transferencia de materia existen otras capaces de generar difusión: gradiente de temperatura, de presión, de campo gravitacional, eléctrico y magnético. Así, es posible separar los componentesde una mezcla múltiple aplicando un gradiente de temperatura (efecto Soret de difusión térmica). Los componentes de una mezcla líquida pueden separarse por medio de una fuerza centrífuga que genere un gradiente de presión. La sedimentación bajo el efecto del campo gravitatorio, la separación electroforética de proteínas por medio de un gradiente de campo eléctrico y la separación de...