El movimiento browniano es el movimiento aleatorio
que se observa en algunas partículas microscópicas que se hallan
en un medio fluido (por ejemplo polen en una gota de
agua). Recibe su nombre en honor al escocés Robert Brown, biólogo
y botanico que descubrió éste fenómeno en 1827.
Él observó que pequeñas partículas de polen se
desplazaban en movimientos aleatorios sin razón aparente. En 1785, el mismo fenómeno había sido descrito por
Jan Ingenhousz sobre partículas de carbón en alcohol. El
movimiento aleatorio de estas partículas se debe a que su superficie es
bombardeada incesantemente por las moléculas (atomos) del
fluido sometidas a una agitación térmica. Este bombardeo a escala atómica no es siempre completamente uniforme
y sufre variaciones estadísticas importantes. Así la
presión ejercida sobre los lados puede variar ligeramente con el tiempo
provocando el movimiento observado. Tanto la difusión como la
ósmosis son fenómenos basados en el movimiento browniano. La
descripción matematica del
fenómeno fue elaborada por Albert Einstein y constituye el primero de
sus artículos del
'Annus Mirabilis' (año maravilloso en latín) de 1905.
La teoría de Einstein demostraba la teoría atómica,
todavía en disputa a principios del siglo XX, e iniciaba el campo
de la física estadística.
Cuando en un líquido (puede ser agua) existen
partículas en suspensión (como
polvo o polen) se observa que éstas muestran un movimientoaleatorio e
impredecible. Antes del
descrubrimiento de los atomos y las moléculas los físicos
no tenían explicación para este movimiento, ahora se sabe que es
producido por las colisiones de las moléculas del líquido contra las
partículas suspendidas en él. A
éste movimiento se le llama 'movimiento Browniano'. La
temperatura de los cuerpos es una medida del movimiento de sus
atomos, al cero absoluto (-273°C) en teoría debe cesar todo
movimiento atómico. El movimiento browniano es producido por el choque
de las moléculas de agua contra las de las partículas en
suspensión, se observa incluso en líquidos totalmente en reposo,
esto es porque
¿A una temperatura por encima del
cero absoluto siempre hay un movimiento molecular y por ende colisiones?
¿Si existiera un elemento que al cero absoluto
pudiera permanecer líquido presentaría movimiento browniano si se
suspenden partículas en él?
El movimiento browniano es uno de aquellos temas olvidados,
que apenas aparece en los libros de texto; pero que fue la primera prueba
concluyente de la hipótesis atómica y que, ademas, hizo
que cambiaramos el modo en que entendemos hacer ciencia. Quisiera
hablaros hoy de este fenómeno que empieza en la
persona de Robert Brown. Robert Brown fue hijo de un
pastor protestante escocés. Nacido en 1773 fue el
típico erudito autodidacta, soberbio, diligente y meticuloso hasta el
fanatismo. Estudió medicina en Edimburgo y trabajó unos
añoscomo ayudante de un cirujano en un
regimiento de Fifeshire.
El efecto Tyndall es el fenómeno por el cual se pone de manifiesto la
presencia de partículas coloidales en una disolución o un gas, al dispersar o esparcir éstas la luz,
mientras que las disoluciones verdaderas y los gases sin partículas en
suspensión son transparentes, pues practicamente no dispersan o
esparcen la luz. Esta diferencia permite distinguir a
aquellas mezclas homogéneas que son suspensiones coloidales. El efecto
Tyndall es obvio cuando los faros de un
automóvil se usan en la niebla o cuando entra luz solar en una
habitación con polvo, y también es el responsable de la turbidez
que presenta una emulsión de dos líquidos transparentes como son el agua y el
aceite de oliva. El científico irlandés John Tyndall
estudió el efecto que lleva su apellido en 1869 1]
En una suspensión o coloide las partículas dispersas en el medio
dispersante no son visibles a simple vista debido a su escaso tamaño, y
por tal motivo la mezcla puede lucir transparente o translúcida cuando
se observa.
El hecho de que estas partículas pueden dispersar o absorber la luz de manera distinta al medio dispersante, puede permitir
distinguirlas a simple vista si la suspensión es atravesada
transversalmente al plano visual del observador por un
haz intenso de luz. Este efecto se llama efecto Tyndall y
recibe su nombre por el científico irlandés John Tyndall.
ladialisis es el proceso de separar las
moléculas en una solución por la diferencia en sus índices
de difusión a través de una membrana semipermeable. La
dialisis es una técnica común de laboratorio, y funciona con
el mismo principio que dialisis médica. Típicamente una
solución de varios tipos de moléculas es puesta en un bolso semipermeable de dialisis, como por ejemplo, en una membrana de la
celulosa con poros, y el bolso es sellado. El bolso de dialisis sellado
se coloca en un envase con una solución
diferente, o agua pura. Las moléculas lo suficientemente pequeñas
como para pasar a
través de los poros (a menudo agua, sales y otras moléculas
pequeñas) tienden a moverse hacia adentro o hacia afuera del bolso de
dialisis en la dirección de la concentración mas
baja. Moléculas mas grandes (a menudo proteínas, ADN, o
polisacaridos) que tiene dimensiones significativamente mayores que el
diametro del
poro son retenidas dentro del
bolso de dialisis. Una razón común de usar
esta técnica puede ser para quitar la sal de una solución de la
proteína. La técnica no distinguira efectivamente entre
proteínas.
es el proceso en el cual se utiliza una membrana para separar iones de
particulas coloidales por que los iones pueden atravesae la membrana y las
partuclas de los coloides no. principalment se utiliza para purificar la sangre
en los riñones artificiales En bioquímica, la dialisis es
el proceso de separar las moléculas enuna solución por la
diferencia en sus índices de difusión a través de una
membrana semipermeable.
La dialisis es una técnica común de laboratorio, y
funciona con el mismo principio que dialisis médica.
Típicamente una solución de varios tipos de moléculas es
puesta en un bolso semipermeable de dialisis, como por ejemplo, en una
membrana de la celulosa con poros, y el bolso es sellado. El bolso de
dialisis sellado se coloca en un envase con una
solución diferente, o agua pura. Las moléculas lo suficientemente
pequeñas como
para pasar a través de los poros (a menudo agua, sales y otras
moléculas pequeñas) tienden a moverse hacia adentro o hacia
afuera del
bolso de dialisis en la dirección de la concentración
mas baja. Moléculas mas grandes (a menudo
proteínas, ADN, o polisacaridos) que tiene dimensiones
significativamente mayores que el diametro del poro son retenidas dentro del bolso de dialisis. Una
razón común de usar esta técnica
puede ser para quitar la sal de una solución de la proteína. La
técnica no distinguira efectivamente entre proteínas.
.La difusión es un proceso físico
irreversible, en el que partículas materiales se introducen en un medio
que inicialmente estaba ausente de ellas aumentando la entropía del sistema conjunto
formado por las partículas difundidas o soluto y el medio donde se
difunden o disolvente.
Normalmente los procesos de difusión estan
sujetos a la Ley de Fick. La membranapermeable puede permitir el paso de partículas y
disolvente siempre a favor del
gradiente de concentración. La difusión, proceso que no requiere
aporte energético es frecuente como forma de intercambio celular.
Difusión gaseosa, la mezcla gradual de moléculas de un gas con las moléculas de otro gas en virtud de sus
propiedades cinéticas, constituye una demostración directa del movimiento
aleatorio. a pesar del hecho que las velocidades moleculares
son muy grandes, el proceso de difusión en sí mismo requiere un
periodo relativamente largo de tiempo para completarse.
La ósmosis es un fenómeno físico
relacionado con el comportamiento de un sólido como soluto de una solución ante una
membrana semipermeable para el solvente pero no para los solutos. Tal comportamiento entraña una difusión compleja a
través de la membrana, sin 'gasto de energía'.
La ósmosis del
agua es un fenómeno biológico importante para la
fisiología celular de los seres vivos . La
ósmosis es el término físico-químico utilizado para
denominar el fenómeno que se produce entre dos soluciones acuosas de
diferente concentración, separadas por una membrana semi-permeable, en
la que la solución mas diluida o con menos concentración,
empuja al disolvente hacia la solución mas concentrada buscando
la igualdad entre ambas concentraciones. Pero veamos que tiene que ver esta
jerga físico-química con nuestros barcos. El estratificado de
poliéster, alrealizarse por capas que se colmatan manualmente, acaban
conteniendo impurezas en su interior, restos de resina sin polimerizar,
estirenos de limpieza entre capas, impurezas propias de la fibra de vidrio,
suciedad en suspensión dentro del propio astillero y sobre todo el peor
enemigo: el agua. La humedad superficial que condensa en ocasiones
después de la reacción química al polimerizar la resina,
deja restos de agua aprisionada entre capas. El agua reaccionara con
todos los restos que hayan quedado atrapados formando diferentes soluciones
acuosas muy concentradas; por otra parte, el casco se halla a flote en otra
solución acuosa, en cualquier caso menos concentrada, sea del mar, de un
río o de un lago; y la capa semipermeable es el gel-coat. De todo ello
resulta que la solución mas concentrada, la que se halla en el
interior del
estratificado, tiende a absorber agua del
exterior que va introduciéndose en el estratificado y crea una
sobrepresión interna llamada presión osmótica. Al no poder
introducirse mas en el interior del estratificado, tiende a
deformar el gel-coat formando una serie de ampollas. Al reventarse estas
ampollas, el efecto se amplifica, ya que se abren nuevos caminos al agua para
que fluya hacia el interior del estratificado. Si no se
detiene este proceso, se llegaría a la
deslaminación y por consiguiente a la pérdida de las
características estructurales del
casco, con todo lo que ello representa.