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Movimiento browniano - la difusión - un proceso físico irreversible



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.


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