Difusión: Primera Ley de Fick

Solapas principales

Difusión: Primera Ley de Fick} Si $c_{j,1}\neq c_{j,2}$ y $c_{k,1}\neq c_{k,2}$ al quitar el tabique se produce un movimiento de las espacies j,k que reducirá o eliminará la diferencia de concentraciones entre ambos recipientes.

La difusión es un movimiento macroscópico de los componentes de un sistema debido a diferencias de concentración. Si $c_{j,1}$ es menor que $c_{j,2}$, hay un flujo neto de j desde 2 hacia 1 hasta que se igualen concentraciones y potenciales químicos de j y k en toda la celda.

En la difusión todas las moléculas tienen velocidades al azar. Sin embargo, dado que la concentración en la parte derecha de un plano perpendicular es mayor que en la parte izquierda, es más probable que las moléculas de j crucen de derecha a izquierda el plano que de izquierda a derecha, produciéndose un flujo neto de j hacia la izquierda.

La primera Ley de Fick nos da la velocidad de difusión. \begin{equation} \frac{dn_j}{dt}=D_{jk}A\frac{dc_j}{dz} \end{equation} \begin{equation} \frac{dn_k}{dt}=D_{kj}A\frac{dc_k}{dz} \end{equation} $\frac{dn_j}{dt}$, representa la velocidad de flujo de j (moles/s) a través del plano P de área A, perpendicular al eje z, siendo $\frac{c_j}{dz}$ el gradiente de concentración en dicho plano.

$D_{jk}$, es una constante de proporcionalidad denominada coeficiente de difución. $D_{jk}$, depende de T,P y de la composición local, variando de forma importante con la distancia y con el tiempo a lo largo de la celda de difusión.