Difusión+molecular

Los fenómenos de transporte tienen lugar en los procesos, conocidos como de transferencia, en los cuales se establece el movimiento de una propiedad (masa, momento o energía) en una o varias direcciones bajo la acción de una fuerza impulsora. Al movimiento de una propiedad se le llama flujo La transferencia de masa por difusión molecular es el tránsito de la misma como resultado de una diferencia de concentración en una mezcla.

A continuación se explica con ejemplos todo lo relacionado a la difusión molecular a través de la teoría cinética molecular:

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Luego de aclaradas muchas dudas se puede proseguir con los numerosos ejemplos cotidianos de transporte de materia, como: la difusión de humo y otros contaminantes en la atmósfera; la transferencia de soluto entre las fases de un absorbedor de gas, un extractor o en una torre de enfriamiento; la mezcla del azúcar en un pocillo de tinto; el secado de la ropa (difusión del vapor de agua en el aire); el intercambio de oxígeno-gas carbónico en los pulmones.

La difusión molecular es el movimiento de las moléculas de los componentes de una mezcla producida por la diferencia de concentración existente en el sistema. La difusión de las moléculas se produce en la dirección necesaria para eliminar el gradiente de concentración. Si se mantiene el gradiente añadiendo continuamente material nuevo a la región de la alta concentración y eliminándolo de la región de baja concentración, la difusión será continua. Ello se presenta a menudo en las operaciones de transferencia de materia y en sistemas de reacción.

Por ejemplo un cristal de permanganato de potasio en un vaso con agua. Las moléculas disueltas del cristal difuenden lentamente desde la región de alta concentración en el fondo, tendiendo a convertir uniformemente la concentración (Proporcional a la intensidad del color) con el tiempo. Este tipo de difusión se debe al movimiento errático de las moléculas y se la denomina difusión molecular.

El transporte molecular resulta de la transferencia de moléculas individuales a través de un fluido por medio de los movimientos desordenados de las moléculas debido a su energía interna. Podemos imaginar a las moléculas desplazándose en líneas rectas con una velocidad uniforme y cambiando su dirección al rebotar con otras moléculas después de chocar. Entonces su velocidad cambia tanto en magnitud como en dirección.




 * D****iagrama esquemático del proceso de difusión molecular**

El mecanismo real del transporte difiere en gran medida entre gases, líquidos y sólidos, debido a las diferencias sustanciales que hay en la estructura molecular de estos 3 estados físicos.
 * **Gases:** los gases contienen relativamente pocas moléculas por unidad de volumen. Cada molécula tiene pocas vecinas o cercanas con las cuales pueda interactuar y las fuerzas moleculares son relativamentedébiles; las moléculas de un gas tienen la libertad de moverse a distancias considerables antes de tener colisiones con otras moléculas. El comportamiento ideal de los gases es explicado por la teoría cinética de los gases
 * **Líquidos**: los líquidos contienen una concentración de moléculas mayor por unidad de volumen, de manera que cada molécula tiene varias vecinas con las cuales puede interactuar y las fuerzas intermoleculares son mayores. Como resultado, el movimiento molecular se restringe más en un líquido. La migración demoléculas desde una región hacia otra ocurre pero a una velocidad menor que en el caso de los gases. Las moléculas de un líquido vibran de un lado a otro, sufriendo con frecuencia colisiones con las moléculas vecinas.
 * **Sólidos:** En los sólidos, las moléculas se encuentran más unidas que en los líquidos; el movimiento molecular tiene mayores restricciones. En muchos sólidos, las fuerzas intermoleculares son suficientemente grandes para mantener a las moléculas en una distribución fija que se conoce como red cristalina

La ecuación general para el transporte molecular se caracteriza por el mismo tipo de ecuación ya antes estudiada que menciona: Que la velocidad de un proceso de transferencia = Fuerza impulsora/ la resistencia **Importancia de la difusión en el bioprocesado**

En la mayoría de procesos industriales donde se necesita transferencia de materias se realiza una mezcla del fluido. El movimiento del fluido produce una mezcla a gran escala más rápida que a difusión molecular. Entonces ¿por qué es todavía importante el transporte por difusión? A continuación se describen las áreas del bioprecoesado donde la difusión desempeña un papel importante.
 * **Escala de mezclado:** La turbulencia en los fluidos produce una mezcla en el seno del fluido a una escala igual a la de los remolinos más pequeños. Dentro de estos pequeños remolinos el flujo es fundamentalmente laminar por lo que la mezcla se produce por difusión de los componentes del fluido. La mezcla a escala molecular se debe, por tanto, a la difusión como etapa final en el proceso de mezcla.
 * **Reacción en fase sólida:** En los sistemas biológicos, las reacciones se ven algunas veces agilizadas por catalizadores sólidos, como por ejemplo agregados, flóculos y películas de células así como partículas de células o enzimas inmovilizadas. Cuando se juntan las moléculas de las células o de las enzimas en una partícula sólida, los sutratos deben ser transportados dentro del sólido para que se produzca la reacción. En estos casos, la trasferencia de materia en el interior de las partículas sólidas no se produce por convección del fluido sino por difusión molecular. A medida que transcurre la reacción, la difusión es también la responsable de la salida de las moléculas de producto hacia el exterior del lugar de reacción. Cuando reacción y difusión van unidas, la velocidad glbal de reacción puede reducirse considerablemente si la difusión es lenta.
 * **Transferencia de materia a través de una interfase**: En el bioprocesado es habitual la transferencia de materia entre diferentes fases. Ejemplos típicos son la transferencia de oxígeno desde las burbujas de gas hacia el caldo de fermentación, la recuperación de la penicilina de un líquido orgánico o acuoso, y la transferencia de glucosa desde el medio líquido hacia los pellets. Cuando entran en contacto diferentes fases, la velocidad del fluido cerca de la interfase disminuye considerablemente y la difusión llega a ser un proceso crucial para la transferencia de materia.

A continuacion un documento sobre Principios de Difusion Molecular

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**Video explicativo de la teoría cinético-molecular**