Procesos de transporte

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Regresemos a la figura 9.4, en donde los dos compartimentos se hallan separados por un fragmento de intestino. Si lIenamos el compartimento 1 con agua pura y el compartimento 2 con una solucion de un soluto determinado, al tiempo inicial (t = 0), los valores de ambas camaras se ajustan al mismo nivel, no teniendo ninguna diferencia de presion (tl.P = 0). AI cabo de algun tiempo (t > 0), los valores de ambos compartimentos se diferencian y aparece una diferencia de presion, tl.P.La figura 9.5 nos muestra el comportamiento de la presion en dos casos: a) cuando la membrana es totalmente semipermeable 0 sea impermeable al soluto, se obtiene una curva que lIega a una asintota horizontal en donde la tl.P = \fin, donde \fin se denomina presion osmotica; b) en el caso de que la membrana no sea totalmente impermeable al soluto, se obtiene una curva que Ilega a un maximo y despues tiende acero, cuando el tiempo (t) tiende al infinito. En otras palabras, la osmosis puede ser definida como la difusion Figura 9.5 Evo/ucion a/ curso del tiempo de la diferencia de presiones entre los compartimentos mostrados en el experimento de la Figura 9.4. 5i la membrana es tata/mente impermeable al so/uto, la evolucion de la diferencia de presiones se comportara como 10 muestra la curva (a). Sf la membrana es parcialmente permeable alsoluto el comportamiento de la dfferencia de presiones estara d~do por la curva (b). del solvente a traves de una membrana semipermeable dellado donde el potencial quimico es mayor allado donde el potencial quimico es menor. Por otro lado, la presion osmotica es la presion ejercida por el solvente en su tendencia a diluir el soluto. Como ya se ha visto, el flujo de materiales se realizara desde la solucion con mayor potepcial quimico hacia aquellas con menor potencial. Hasta ahora, hemos analizado tres fuerzas termodinamicas capaces de inducir el flujo de materiales a traves de una membrana: gradientes de concentracion, electroquimico y de presion. Con la contribucion de estas fuerzas las podemos definir el potencial quimico total de una sustancia. la ecuacion contiene, adem as del potencial quimico de referenda IJ.0, un primer termino que implica a la actividad (a) del compuesto, la cual depende de la concentracion. Un segundo termino de la ecuacion, considera al gradiente de presion (tl.P) y un valor de volumen molar
(V), para tener unidades de energia. EItercer terrnino de la ecuacion incluye al potencial electrico (E),mientras que el ultimo terminG es la definicion de energia potencial, en don de la altura (h), la masamolar (m) y la aceleracion de la gravedad (g) la definen. EIpotencial qufmico total corresponde a la cantidad de energfa libre de Gibbs, 0 sea aquella energfa que puede ser transformada en trabajo util en el transcurso de cambios de estado efectuados a temperatura y presion constante. L'lG f.1=n En un proceso osmotico, en donde se tiene una membrana semipermeable, el unico material que atraviesa la membrana es el agua. EI agua se considera una molecula neutra, zFE = 0, entonces se tiene: Tambien hay que considerar que la actividad del agua representa la disponibilidad de las moleculas de agua dentro de una solucion para intervenir en un proceso, incluyendo la evaporacion. Dicha disponibilidad es expresada en relacion a la del agua pura. De 10 anterior, se deduce que puede determinarse la actividad del agua mediante la relacion de presiones de vapor: p a w =-- Po donde P es la presion de vapor de la solucion y Po es la presion de vapor del agua pura. La actividad del agua pura es igual a 1, su logaritmo natural es igual a O.Parauna solucion, la actividad es menor a 1 y su logaritmo es un valor negativo. Dividiendo la ecuacion 9.48 entre el volumen molar del agua (V) y reordenando, tenemos: flw - flC:V - mw g h _ RT In a + t"p V w De la ecuacion anterior, haremos la definicion de tres potenciales que definen el estado hidrico de las celulas: EIpotencial hidrico ('II') esta definido por el primer termino de la ecuacion: V w 'P* = flw - f,tC:V - mw gh V w EI potencial hfdrico puede definirse como una funcion del potencial qufmico del agua; sabiendo que ~a" ~w, g y h son constantes en 105 sistemas biologicos, podemos decir que el potencial hfdrico varfa linealmente con el potencial qufmico total del agua. EIpotencial hidrico representa una energfa por unidad de volumen. Este potencial es un parametro termodinamico medible, por ejemplo determinando la presion parcial de vapor del agua en equilibrio con el sistema. En la practica son dos 105 metodos mas usados; la micropsicrometrfa y la camara de presion. La diferencia de potenciales hfdricos, de dos soluciones separadas por una membrana, es la medida de la tendencia del agua de intercambiarse entre un lado y otro. Por definicion, el potencial hfdrico puede tener valor iguales 0 inferiores acero, y el sentido del flujo de agua es hacia el valor inferior. EIsegundo terminG de la ecuacion 9.49 representa el potencial osm6tico ('II,,): w
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