Ley de Fick

La ley de Fick es una ley cuantitativa en forma de ecuación diferencial que describe

diversos casos de difusión de materia o energía en un medio en el que inicialmente no

existe equilibrio químico o térmico. Recibe su nombre de Adolf Fick, que las derivó en

1855.

En situaciones en las que existen gradientes de concentración de una sustancia, o de

temperatura, se produce un flujo de partículas o de calor que tiende a homogeneizar la

disolución y uniformizar la concentración o la temperatura. El flujo homogeneizador es una

consecuencia estadística del movimiento azaroso de las partículas que da lugar al segundo

principio de la termodinámica, conocido también como movimiento térmico casual de las

partículas. Así los procesos físicos de difusión pueden ser vistos como procesos físicos o

termodinámicos irreversibles.

1 Primera y segunda Ley de Fick.

DIFUSIÓN

El tema se desarrolla atendiendo a dos aspectos de la Difusión:

I) El punto de vista macroscópico o empírico

II)) El punto de vista microscópico o teórico

y se termina con la aplicación a la velocidad de reacciones químicas controladas por la

Difusión, y medida del Coeficiente de Difusión.

I) El punto de vista macroscópico:

La primera Ley de Fick, J = -D(dc/dx), como ley empírica que expresa que el flujo de una

substancia resulta directamente proporcional al gradiente de su concentración,

introduciendo el coeficiente de difusión, D. A continuación se describe la Segunda Ley de

Fick, derivada de la anterior, dc/dt = D (d2c/dx2). La segunda Ley de Fick, conocida

también como Ecuación de Difusión, es una ecuación diferencial cuya integración nos

suministra la concentración de la substancia que se difunde en función del espacio y el

tiempo.

Una vez integrada La Segunda Ley de Fick, se pueden hacer cálculos para obtener medias

relativas a la distancia viajada por las moléculas que se difunden. Así se llega a la ecuación

de Einstein-Smoluchowski, <<x2>>1/2 =(2Dt)1/2 , ecuación obtenida por Einstein a partir

de consideraciones estadísticas sobre el movimiento al azar de las moléculas. Esta ecuación

es probablemente el resultado de mayor interés práctico de este apartado, ya que permite

calcular distancias (medias) recorridas por moléculas en función del valor del coeficiente de

Difusión

La Ley de Graham

Thomas Graham realizo un experimento donde comparo la velocidad de difusion de dos

gases con masas moleculares diferentes, bajo las mismas condiciones de temperatura y

presion y establecio que la velocidad de difusion de un gas es inversamente proporcional a

su masa moleculas es decir los gases ligeros se difunden mas rapidamente que los gases

pesados ala misma temperatura

Formulada en 1829 por Thomas Graham, establece que las velocidades de difusión y

efusión de los gases son inversamente proporcionales a las raíces cuadradas de sus

respectivas masa molares.

Ley de difusión de Graham

El fenómeno de difusión está relacionado con la energía cinética de las moléculas. Gracias

a su movimiento constante, las partículas de una sustancia, se distribuyen uniformemente

en el espacio libre. Si hay una concentración mayor de partículas en un punto habrá más

choques entre sí, por lo que hará que se muevan hacia las regiones de menor número: las

sustancias se efunden de una región de mayor concentración a una región de menor

concentración.

La difusión es el proceso por el cual una sustancia se distribuye uniformemente en el

espacio que la encierra o en el medio en que se encuentra. Por ejemplo: si se conectan dos

tanques conteniendo el mismo gas a diferentes presiones, en corto tiempo la presión es

igual en ambos tanques. También si se introduce una pequeña cantidad de gas A en un

extremo de un tanque cerrado que contiene otro gas B, rápidamente el gas A se distribuirá

uniformemente por todo el tanque.

La difusión es una consecuencia del movimiento continuo y elástico de las moléculas

gaseosas. Gases diferentes tienen distintas velocidades de difusión. Para obtener

información cuantitativa sobre las velocidades de difusión se han hecho muchas

determinaciones. En una técnica el gas se deja pasar por orificios pequeños a un espacio

totalmente vacío; la distribución en estas condiciones se llama efusión y la velocidad de las

moléculas es igual que en la difusión. Los resultados son expresados por la ley de Graham.

"La velocidad de difusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su

densidad."