Difusi�n

Se entiende por difusi�n, el proceso por el cual las mol�culas se entremezclan, como consecuencia del movimiento aleatorio que le impulsa su energ�a cin�tica. Consideremos dos contenedores de gas A y B separados por un separador. Las mol�culas de ambos gases est�n en constante movimiento y efectuan numerosas colisiones contra el separador. Si se elimina este como en la ilustraci�n de abajo, se mezclar�n los gases debido a las velocidades aleatorias de sus mol�culas. Con el tiempo, se producir� en el recipiente una mezcla uniforme de mol�culas de A y B.

La tendencia a la difusi�n es muy fuerte incluso a temperatura ambiente, debido a las altas velocidades moleculares asociadas a la energ�a t�rmica de las part�culas.

Velocidad de Difusi�n�smosisEnerg�a T�rmica
Energ�a en la Difusi�n de Soluciones
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Velocidad de Difusi�n

Puesto que la energ�a cin�tica media de los diferentes tipos de mol�culas (masas diferentes) que est�n en equilibrio t�rmico es la misma, entonces sus velocidades medias son diferentes. Su velocidad de difusi�n media, se espera que dependa de esa velocidad media, la cual le da una velocidad de difusi�n relativa


donde la constante k depende de factores geom�tricos, incluyendo el �rea transversal donde tiene lugar la difusi�n. La velocidad de difusi�n relativa para dos especies moleculares diferentes, est� dado entonces por


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�smosis

Si dos disoluciones de diferentes concentraciones est� separadas por una membrana semi permeable, que es permeable a las mol�culas de disolvente mas peque�as, pero n� para las mas grandes, entonces el disolvente tender� a difundirse a trav�s de la membrana, desde la disoluci�n menos concentrada hacia la mas concentrada. Este proceso se llama �smosis.

La �smosis es de gran importancia en los procesos biol�gicos donde el agua es el disolvente. El transporte del agua y otras mol�culas a trav�s de las membranas biol�gicas, es esencial en muchos procesos de los organismos vivos. La energ�a que impulsa el proceso, se estudia normalmente en t�rminos de la presi�n osm�tica.

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Presi�n Osm�tica

La �smosis es un proceso de difusi�n selectiva, impulsador por la energ�a interna de las mol�culas del disolvente. Es conveniente expresar la energ�a por volumen unitario disponible, en t�rminos de la "presi�n osm�tica". Se acostumbra a expresar esta tendencia que tiene el transporte del disolvente, en unidades de presi�n relativa al disolvente puro.

Si hubiera agua pura en ambos lados de la membrana, la diferencia de presi�n osm�tica ser�a cero. Pero si en el lado derecho de la membrana hubiera sangre humana normal, la presi�n osm�tica, ser�a alrededor de �siete atm�sferas!. Esto ilustra cuan potente es la presi�n osm�tica en el transporte de membrana de los organismos vivos.

La decisi�n sobre qu� lado de la membrana llamar presi�n osm�tica "alta", es problem�tica. La elecci�n que se hace aqu�, es contraria de la que figura en muchos textos de biolog�a, que atribuyen "alta" la presi�n osm�tica de la soluci�n y cero la presi�n osm�tica del agua pura. La justificaci�n de la elecci�n es que la energ�a que impulsa la transferencia de fluidos, es la energ�a t�rmica de las mol�culas de agua, y que la densidad de energ�a es mayor en el disolvente puro, ya que hay m�s mol�culas de agua. La energ�a t�rmica de las mol�culas del soluto no contribuyen al transporte, suponiendo que la membrana es impermeable a ellos. La elecci�n tambi�n est� influenciada por la direcci�n observada del movimiento del fl�ido, ya que bajo esta opci�n el transporte de l�quidos es desde gran "presi�n" hacia baja presi�n, en congruencia con el flujo normal de l�quidos a trav�s de tuber�as de alta presi�n hacia baja presi�n. La justificaci�n final tiene que ver con la medici�n de la presi�n osm�tica, determinando cuanta presi�n hidrost�tica se necesita en la disoluci�n, para prevenir el transporte de agua desde una fuente pura a trav�s de la membrana semipermeable, hacia la disoluci�n. Se debe ejercer una presi�n positiva para prevenir el transporte osm�tico, de nuevo en congruencia con el concepto de que la presi�n osm�tica del disolvente puro es relativamente "alta".

Sin embargo, el di�logo sobre esta cuesti�n contin�a, porque el estudio de la �smosis es m�s relevante para las ciencias biol�gicas y de la vida, y se ha dicho que tal vez la l�gica debe ceder el paso a las convenciones del campo en el que los fen�menos son m�s relevantes.

Medici�n de la Presi�n Osm�tica
Calcular la Presi�n Osm�tica
Ejemplo de Presi�n Osm�tica: Huevos en Sirope
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Medici�n de la Presi�n Osm�tica

Un enfoque para la medici�n de la presi�n osm�tica consiste en medir la cantidad de presi�n hidrost�tica necesaria para prevenir la transferencia de fl�ido por �smosis.

Transporte de Membrana
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Transporte de Membrana

El transporte del agua y otros tipos de mol�culas a trav�s de membranas, es la clave de muchos procesos en los organismos vivos. Muchos de estos procesos de transportes, se realizan por difusi�n a trav�s de membranas que son selectivamente permeables, permitiendo pasar las mol�culas peque�as, pero bloqueando a las mas grandes. Estos procesos, incluyendo la �smosis y la di�lisis, se llaman a veces transportes pasivos, puesto que no requieren de ning�n papel activo de las membranas. Otros tipos de transportes llamados transportes activos, necesitan de las propiedades de las membranas celulares para "bombear" selectivamente ciertos tipos de mol�culas a su trav�s.

El transporte de gases a trav�s de membranas, dependen de la difusi�n y la solubilidad de los gases implicados. En aplicaciones de ciencias de la vida, este transporte est� caracterizado por la ley de Graham y la ley de Fick.

Mas sobre el Transporte de Membrana Celular
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