TRANSFERENCIA DE MATERIA.
La transferencia de materia es un proceso en el que cambia la composición de las soluciones y las mezclas mediante métodos que no implican necesariamente reacciones químicas y se caracteriza por transferir una sustancia a través de otra y otras a escala molecular. Cuando se ponen en contacto dos fases que tienen diferente composición, la sustancia que se difunde abandona un lugar desde una región de alta concentración pasando a un lugar de baja concentración.

Un sistema con dos o mas constituyentes (mezclas) cuyas concentraciones varían de un punto a otro presentan una tendencia natural a transferir materia haciendo mínimas las diferencias de concentración dentro del sistema. Este fenómeno se llama transferencia de masa o materia. Así, cuando se coloca azúcar en el café o se destapa un frasco de perfume en una habitación ocurre este fenómeno.

-El tiempo necesario para alcanzar una concentración uniforme de azúcar en el café dependerá si se revuelve o no. Igualmente el tiempo necesario para que el perfume se distribuya por toda la habitación variará según que se encienda un ventilador o no. Por lo tanto se puede deducir cualitativamente que la transferencia de materia dependerá de la fluido dinámica del sistema (figura 1).



external image 3338941995_ce34263501_b.jpg


-Debido a que la transferencia de materia siempre ocurre en mezclas (como mínimo los sistemas serán binarios) cada componente de la misma se moverá con una velocidad distinta. Por lo tanto para evaluar la velocidad de la mezcla será necesario realizar un promedio de las velocidades de cada componente. El conocimiento de esta velocidad de la mezcla permitirá determinar por ejemplo las velocidades de difusión de cada componente.

-Por lo tanto puede considerarse dos tipos de transferencia de materia:

-Transferencia molecular en fluidos en reposo ≡ conducción de calor.

-Transferencia de materia modificada por la fluidodinámica del sistema ≡ transferencia convectiva de calor.

El proceso de transferencia molecular de masa, al igual que la transferencia de calor y de momento, están caracterizados por el mismo tipo de ecuación general.
La transferencia de materia es un proceso que tiene como fuerza impulsora el gradiente de concentración. Depende de varios factores, como son:
  • Temperatura
  • Viscosidad
  • Densidad
  • Solubilidad

Se rige a la ley de Fick. Los coeficientes de difusividad son unidireccionales y son función de la temperatura.

Existen dos formas de transferencia de masa:
  • Molecular: La masa puede transferirse por medio del movimiento molecular fortuito en los fluidos (movimiento individual de las moléculas), debido a una diferencia de concentraciones. La difusión molecular puede ocurrir en sistemas de fluidos estancados o en fluidos que se están moviendo.

raoult3.jpg
  • Convectiva: La masa puede transferirse debido al movimiento global del fluido. Puede ocurrir que el movimiento se efectúe en régimen laminar o turbulento. El flujo turbulento resulta del movimiento de grandes grupos de moléculas y es influenciado por las características dinámicas del flujo. Tales como densidad, viscosidad, entre otros.

Equilibrio

El equilibrio se da cuando se cumple lo siguiente:
  • Fuerza impulsora es prácticamente cero.
  • Siguen existiendo moles de concentración.
  • Velocidades de transferencia prácticamente nulas.

Añadiendo o quitando materia del compuesto de interés se rompen las condiciones de equilibrio.

image 15.jpg



Interfase
Se denomina interfase a la zona de separación entre dos fases o medios diferentes, como por ejemplo, agua/aire, metal/disolución, agua/disolvente orgánico, que corresponden respectivamente a interfases líquido/gas, sólido/líquido y líquido/líquido. Esta frontera, tiene una enorme importancia en el estudio de una gran cantidad de procesos físicos y químicos, ya que en ella ambas fases pierden sus propiedades características y aparecen nuevas fuerzas que son muy diferentes a las existentes en los medios por separado, lo que da lugar a nuevas estructuras y ordenaciones de compromiso entre las que demandan ambos medios.
water zirconia interface.gif
Water/Zirconia interface.
Courtesy of L. R. Martins.



Solubilidad

La solubilidad es una medida de la capacidad de disolverse una determinada sustancia (soluto) en un determinado medio (solvente); implícitamente se corresponde con la máxima cantidad de soluto disuelto en una dada cantidad de solvente a una temperatura fija y en dicho caso se establece que la solución está saturada.

En el siguiente gráfico se puede observar como influye la temperatura del medio en la difusión de tinta:











Adicionalmente se puede observar en el siguiente video, algo más acerca de la materia, desde su composición a nivel molecular, su difusión y ciertos datos acerca de la teoría molecular: