Coeficiente de difusão

Experimento 7:
Determinação do Coeficiente de Difusão

Florianópolis maio de 2013
1.Introdução
Difusão compreende o processo de transporte aleatório de moléculas dependente de um gradiente de concentração. Diz-se que há uma tendência que as moléculas (ou íons) têm de passar de uma região de concentração mais elevada, para uma mais diluída, afim de atingir o equilíbrio. As características do soluto e do solvente, a temperatura, pressão, potencial química e etc, são fatores que influenciam o processo. Esse movimento ao acaso é conhecido como movimento browniano, que leva o sistema de um estado inicial (fora de equilíbrio) para um estado final em equilíbrio.
O fluxo é a quantidade (M) de material que passa através da secção de uma área S por unidade e tempo. Equação 1

A primeira lei de Fick estabelece que o fluxo de matéria é proporcional à diminuição da concentração (dc) e inversamente proporcional à distância (dx). Relaciona o fluxo de material com o gradiente de concentração, porém o processo deve estar sob condições de estado estacionário, onde o gradiente de concentração (dc/dx) não varia com o tempo. Equação 2

A segunda lei de Fick relaciona a velocidade de alteração da concentração do soluto em função do tempo e do deslocamento. Equação 3

Para ter certeza de que o movimento molecular que irá acontecer é somente devido a difusão e não a outros fatores como a convecção no líquido, utiliza-se géis (sistemas de estrutura rígida).
A difusão através de um gel unidimensional (tubo cilíndrico) pode se representada, matematicamente, pela Equação 4

(4)

Onde Mt/Mo é a fração do soluto que difundiu num determinado tempo t e L é o comprimento do cilindro efetivamente utilizado com gel, Mt é a quantidade que difundiu para fora o gel no tempo t e Mo é a quantidade total da substância que difunde, no gel.

2. Objetivo Determinar, a partir da realização de um experimento de transporte