Determinação do coeficiente de difusão

Páginas: 9 (2032 palavras) Publicado: 28 de maio de 2013
Físico-Química Experimental – QMC5453 EXPERIMENTO 07 DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE DIFUSÃO OBJETIVO: Determinar o coeficiente de difusão do KCl em gel de agar. 1. Introdução Entende-se por difusão o transporte de massas de moléculas individuais por uma barreira ou espaço livre, que ocorre segundo um processo aleatório, e que depende de um gradiente de concentração. A difusão livre ou transportepassivo de uma substância através de um líquido, sólido ou membranas é um processo de considerável importância na ciência farmacêutica. Exemplos de fenômenos de transporte de massa, aplicados à farmácia são: dissolução de fármacos em tabletes, pós, grânulos, liofilização, ultrafiltração, liberação de fármacos de ungüentos e de bases de supositórios; passagem de vapor de água, gases, aditivos oufármacos através dos filmes de revestimentos, microesferas, cápsulas e paredes de embalagens. Pode-se incluir neste rol a absorção passiva de fármacos pelo organismo ou a distribuição de substâncias nos diferentes compartimentos fisiológicos do nosso corpo. Os filmes e microesferas de polímeros compõem a classe mais recente dos sistemas de liberação prolongada de fármacos (Figura 1). Nestas condiçõesa difusão acontece gradativamente evitando a ocorrência de elevados picos na concentração plasmática, sendo estes os principais responsáveis pelos efeitos adversos de muitos fármacos. Veja figura abaixo, a concentração de íons Na+ é maior no meio extracelular do que intracelular e o contrário acontece com os íons K+ isto se deve ao efeito da difusão facilitada por permease intracelular. Difusãotambém é conhecida como a tendência que as moléculas ou íons apresentam de migrar de uma região de concentração elevada para outra mais diluída objetivando igualar as concentrações e o potencial químico em todos os pontos do sistema (ou seja, atingir o equilíbrio). É uma conseqüência direta do movimento browniano (movimento ao acaso). O processo é influenciado pelas características do soluto esolvente, da temperatura, pressão, potencial químico, entre outros. O movimento browniano das moléculas leva o sistema de um estado inicial, não em equilíbrio, para um estado final de energia livre mínima e entropia máxima e, portanto, em equilíbrio.

Figura 1. Difusão facilitada por permeases intracelular. http://djalmasantos.wordpress.com

A quantidade (M) de material que passa através de umasecção de área unitária S (um corte transversal de um cilindro, em cm2), por unidade de tempo, é conhecida como fluxo, Ix.

Ix =

dM S .dx

( 1)

O fluxo por sua vez, é proporcional ao gradiente de concentração, dc/dx:

 dc  I x = −D    dx  t

(2)

Onde D corresponde ao coeficiente de difusão em cm2 s-1, c é a concentração em g cm-3 (ou mol cm-3), e x a distância em cm domovimento perpendicular à superfície da barreira.O sinal negativo da Equação significa que a difusão ocorre na direção de diminuição da concentração do difusante. A Equação 2 é conhecida como a primeira lei de Fick que estabelece que o fluxo de matéria é proporcional à diminuição da concentração (dc) e inversamente proporcional à distância (dx). A primeira lei de Fick relaciona o fluxo de material com ogradiente de concentração, descreve o processo de difusão sob condições de estado estacionário, ou seja, o gradiente de concentração, dc/dx, não varia com o tempo. No entanto, na maioria dos métodos experimentais utilizados para estudar a difusão, tem-se interesse na variação da concentração com o tempo e a distância. Neste caso, a 1a lei pode ser convertida em uma equação diferencial parcial de2a ordem, a 2a lei de Fick (Equação 3):

1

 d 2c   dc     = D 2    dt  x  dx  t

(3)

A segunda Lei de Fick (Equação 3) representa a velocidade de alteração da concentração de soluto em função do tempo e do deslocamento, ou seja, dois fatores importantes na determinação do coeficiente de difusão de qualquer soluto em diferentes sistemas. Experimentalmente para determinar...
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