Experimento de difusión.

Se va a realizar un experimento en el cual se podrá evidenciar el fenómeno de difusión.

Materiales:

-Tres copas o vasos transparentes.

-Violeta de genciana o tinta.

-Agua en distintas temperaturas (caliente, fría y a temperatura ambiente).

Procedimientos:

1. En cada copa agrega la misma cantidad de agua a distintas temperaturas, es decir, en la primera copa agrega agua caliente, en la segunda agua a temperatura ambiente y en la tercera agua fría.

2. Después de tener listas las copas con agua, agrega una gota de violeta o tinta en cada una de ellas. ¿Qué sucede?

Resultados esperados:

¿Qué ha pasado con la tinta en el agua? Era de esperar que la tinta se "disolviera" en el agua, gracias al fenómeno de difusión, pero como se puede observar en el vídeo en cada copa la velocidad de difusión fue distinta. En el agua caliente fue casi inmediato el momento en que la violeta estaba homogéneamente distribuida en el líquido, mientras que en el agua fría el proceso fue muy lento, tanto así que no se disuelve completamente; en ese orden de ideas, era de esperarse que en la temperatura ambiente la velocidad de difusión fuese un punto medio de lo que tardó en las otras dos temperaturas (más lento que en el agua caliente pero más rápido que en el agua fría). 

¿Cómo el experimento da respuesta al concepto físico?

Difusión se conoce como el proceso en el que iones, moléculas o pequeñas partículas se mueven al azar debido a un movimiento inducido por la energía térmica en pro de un gradiente de concentración.

Si  consideramos la agrupación de partículas concentradas en una región del espacio estas migrarán en todas direcciones generando mayor dispersión (difusión simple).

Ahora, si consideramos un sistema compuesto por un soluto y un solvente, las partículas saltarán de un lugar a otro constantemente. En los puntos próximos al origen la concentración de las partículas será mayor, generando así una diferencia de concentración con los puntos más alejados de este. El gradiente de concentración que se presenta será suficiente y necesario para iniciar un transporte difusivo. [1]

En el experimento este proceso se evidencia debido al gradiente de concentración generado por la presencia de violeta de genciana en agua, por tanto las partículas de la tinta viajarán hasta obtener una solución homogénea. Al ser líquidos, la energía molecular de la sustancia se debe a la energía cinética de las moléculas generadas por el movimiento y las fuerzas electrostáticas entre partículas adyacentes, cuando dos partículas se topan parte de la energía cinética es transferida al miembro menos activo. generando así una distribución uniforme de la energía cinética entre las partículas que conforman la solución homogénea. [2]

Ahora, se observa que en las distintas temperaturas que se manejaron, el tiempo que tardaron en convertirse en solución homogénea fue distinto; esto lo responde la teoría cinética, la cual explica que a mayor temperatura las moléculas de agua se moverán con mayor rapidez, de esta manera aumentarán los choques con las partículas de tinta y por tanto el proceso de difusión se hará con más rapidez. [3]

Es por esto que, en la copa con agua caliente el proceso de difusión fue mucho más rápido que el de la copa con agua fría, siendo la temperatura un parámetro catalizador en el proceso de difusión.

Difusión simple [4]

¿Cómo se relaciona el concepto físico con la biofísica y el cuerpo humano?

En biofísica la difusión se trabaja como el transporte celular y en el cuerpo humano la difusión tiene una relevancia importante ya que a excepción de los pulmones, el organismo realiza procesos de difusión en medios líquidos a través de membranas [2]. De esta manera, en el cuerpo humano se presentan procesos de difusión, como los mostrados a continuación:

-Transporte en la bicapa lipídica: las moléculas que son solubles en lípidos traspasan más fácilmente la capa lipídica de las membranas celulares que aquellas moléculas que son hidrofílicas. Algunos ejemplos de sustancias que se mueven por difusión simple son el agua, los gases disueltos como el oxigeno, el bióxido de carbono y moléculas solubles como el alcohol etílico y la vitamina A. [5]

-El paso del oxígeno en los alvéolos pulmonares.

-Impulsos nerviosos, en las que los iones de sodio y potasio atraviesan la membrana de los axones.

-El ingreso de glucosa a los glóbulos rojos.

Transporte a través de membrana[6]

Referencias:

[1]R. Latorre, Biofísica y fisiología celular. Sevilla: Universidad de Sevilla, Secretariado de Publicaciones, 1996, pp. 84-87.

[2]"Fisiologia. Capitulo 1º", Iqb.es, 2020. [Online]. Available: https://www.iqb.es/cbasicas/fisio/cap01/cap1_1.htm. [Accessed: 21- Aug- 2020].

[3]"89 Difusión de tinta en agua y teoría cinética", Fq-experimentos.blogspot.com, 2020. [Online]. Available: https://fq-experimentos.blogspot.com/2009/07/difusion-de-tinta-en-agua-y-teoria.html. [Accessed: 21- Aug- 2020].

[4]V. perfil, "UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL", Separatasdebiofisica2015.blogspot.com, 2020. [Online]. Available: http://separatasdebiofisica2015.blogspot.com/2015/08/difusion.html. [Accessed: 21- Aug- 2020].

[5]H. Rompp, Biologia general. España: Manuel Marin, 1936.

[6]C. Foundation, "Welcome to CK-12 Foundation | CK-12 Foundation", CK-12 Foundation, 2020. [Online]. Available: https://www.ck12.org/book/ck-12-conceptos-de-ciencias-de-la-vida-grados-6-8-en-espa%c3%b1ol/section/2.9/. [Accessed: 21- Aug- 2020].