Energética de Difusión de Solutos

La difusión es el proceso de transferencia de materia, desde un área de alta concentración a un área de baja concentración, bajo la influencia de la energía térmica. En las aplicaciones biológicas, es importante evaluar la difusión de moléculas de soluto, en particular a través de las membranas celulares. La difusión opera siempre en la dirección del equilibrio, en el cual las concentraciones son iguales. Pero la vida es siempre un proceso de no equilibrio y hay muchas situaciones en las que se mantienen concentraciones de solutos no equilibradas.

Es útil conocer la energía necesaria para mantener las concentraciones de no-equilibrio, y en contextos biológicos, esta energía se expresa generalmente en términos de energía libre de Gibbs. El cambio en la energía libre asociada con el movimiento de un soluto no cargado (un no-electrolito), a través de una membrana celular, se puede expresar como

Si el soluto está cargado (un electrolito), entonces, se debe tomar en cuenta la diferencia de tensión entre el interior y el exterior. La expresión de la diferencia de energía libre se convierte entonces en

donde z es la carga del soluto, y F es la constante de Faraday es 23,06 kcal/V equivalente, donde un equivalente es la cantidad de electrolito que tiene un mol de carga.