Legile lui Fick (legile difuziei)

Legile lui Fick (legile difuziei)

Din punct de vedere cantitativ, fenomenul de difuzie este descris de cele doua legi ale lui Fick. Prima se refera la viteza de transport, iar cea de a doua la viteza de variatie a concentratiei.

Prima lege a lui Fick: cantitatea de substanta ce difuzeaza normal printr-o suprafata S in unitatea de timp este proportionala cu gradientul de densitate, adica:

(6.6)

unde D - coeficient de difuzie, se masoara in SI in m²/s; r - densitatea moleculelor difuzate.

sau

(6.7)

C_M - concentratia molata

iar enuntul legii: fluxul molar printr-o suprafata S este proportional cu gradientul de concentratie

Fig.6.8. Variatia concentratiei intr-un sistem dispers (C_M1 > C_M2 )

Semnul "-" arata ca fluxul are loc in sens invers gradientului de concentratie (Fig.6.8.).

Coeficientul de difuzie (D) variaza direct proportional cu temperatura (T), invers proportional cu volumul particulelor ce difuzeaza, depinzand si de forma lor. Domeniul de valori pe care le poate lua coeficientul de difuzie este foarte mare, astfel: pentru gaze D 10^-5 m²/s, solutii reale D 10^-9 m²/s, solutii coloidale liofobe D 10^-10 m²/s, solutii macromoleculare D 10^-11 m²/s.

In cazul particulelor coloidale de forma sferica, coeficientul de difuzie este dat de relatia lui Einstein:

(6.8)

unde:    k - constanta lui Boltzmann, h - coeficientul de vascozitate dinamica, r - raza particulei.

Se constata ca D este invers proportional cu rezistenta la inaitare R, data de ecuatia lui Stokes:

R = 6phrv (6.9)

unde:    v - viteza particulei.

In Tabelul 6.3. sunt prezentate valori ale coeficientului de difuzie pentru diferite molecule proteice de interes biologic.

Tabelul 6.3. Coeficienti de difuzie pentru unele molecule proteice

Legea a doua a lui Fick: viteza de variatie a concentratiei in orice punct al sistemului de dispersie este proportionala cu variatia spatiala a gradientului de concentratie, adica:

(6.10)

Aceasta lege nu va fi tratata in acest capitol.