Calculadora de la ley de Fick (difusión)

Cómo funciona

primera ley de Fick: J = −D · dC/dx ≈ D · ΔC ÷ Δx · velocidad = J × A = D · A · ΔC ÷ Δx · tiempo típico de difusión t ≈ Δx² ÷ 2D · unidades: D en m²/s, A en m², ΔC en mol/m³ (= mmol/L), Δx en m

La primera ley de Fick (Adolf Fick, 1855) dice que la velocidad neta de difusión es proporcional a la superficie y a la diferencia de concentración, e inversamente proporcional a la distancia recorrida. Por eso los pulmones, las branquias, las vellosidades intestinales y los pelos radicales tienen superficies enormes y paredes muy delgadas, y por eso la respiración y el flujo sanguíneo mantienen alto el gradiente de concentración. Los coeficientes de difusión son valores típicos a unos 25 °C; D aumenta con la temperatura y disminuye en moléculas más grandes. El tiempo de difusión crece con el cuadrado de la distancia, así que es rapidísimo a través de una célula pero demasiado lento a lo largo de centímetros.

Ejemplo resuelto

El oxígeno (D = 2.10 × 10⁻⁹ m²/s en agua) atraviesa 1 cm² (10⁻⁴ m²) de una barrera de 1 µm con una diferencia de 0.1 mmol/L (0.1 mol/m³). Velocidad = 2.1 × 10⁻⁹ × 10⁻⁴ × 0.1 ÷ 10⁻⁶ = 2.100 × 10⁻⁸ mol/s, es decir, 21.00 nmol/s. Una molécula tarda del orden de (10⁻⁶)² ÷ (2 × 2.1 × 10⁻⁹) = 2.381 × 10⁻⁴ s en cruzarla.

Fuentes: Wikipedia — Fick's laws of diffusion · Wikipedia — Mass diffusivity (typical coefficients)

Preguntas frecuentes