Dialectologia
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Dialectologia en Relación a
En este contexto, a efectos históricos puede ser de interés lo siguiente: [1] DIÁLISIS
Generalidades. Cuando una membrana semipermeable se utiliza para estabilizar el grado de concentración entre una solución, por un lado, y el disolvente puro, por el otro, hay un proceso de difusión a través de la membrana que recibe el nombre de dialectología y que es el fundamento de una técnica de separación de sales o solutos de pequeño tamaño molecular y solutos de alto peso molecular (macromoléculas y polímeros naturales y sintéticos en general; V. POLI MERIZACIóN). El movimiento debido a la energía cinética de las moléculas de soluto empuja a éstas para que atraviesen la membrana hacia la zona de más baja concentración. Y, por otra parte, debido a la diferencia de presión osmótica, el movimiento neto de las moléculas del disolvente tiene dirección contraria.
Puntualización
Sin embargo, dependiendo de su naturaleza, tamaño y otras características, las moléculas de soluto pueden no ser capaces de cruzar la membrana y, por tanto, no se llegará a una difusión de las moléculas de tal tamaño, las cuales permanecerán retenidas al mismo lado de la membrana. De acuerdo con la terminología empleada en esta materia, llamaremos retenida a la solución que queda más concentrada y difusa a la más diluida (véase en esta plataforma: DISOLUCIONES).
Esta teoría de la dialectología fue propuesta por primera vez por Thomas Graham en 1861, y, con ella, el método de separación de moléculas de tamaño pequeño, de otras de gran tamaño. Las sustancias con las que llevó a cabo sus experiencias fueron sacarosa y goma arábiga en solución acuosa y las separaciones conseguidas no demostraron un alto grado de selectividad o poder de separación, debido a la gran diferencia de tamaño entre ambas especies.
Puntualización
Sin embargo, el procedimiento supuso un claro avance en las técnicas de separación. Muchos de los solutos que se difundían a través de la membrana podían ser cristalizables, por lo que Graham los llamó cristaloides, mientras que a los que, por su tamaño; no podían atravesar la membrana los denominó coloides (véase, si se desea, más sobre este último termino en la plataforma general).
El empleo de este método de separación se extendió rápidamente y su desarrollo fue acompañado de modificaciones que han ido afinando la técnica hasta el punto de que hoy es posible separar moléculas de soluto cuya diferencia de tamaño es pequeña, basándose principalmente en la distinta velocidad con que cada soluto se difunde a través de la membrana. Dicha velocidad depende principalmente de la naturaleza de las unidades moleculares del soluto, de la membrana, del disolvente, de la temperatura y de las condiciones físicas de la operación y del propio soluto. Para unos mismos soluto, disolvente, membrana, temperatura y condiciones físicas, la velocidad de difusión a través de la membrana se puede describir por una ecuación como:
velocidad de difusión=-DA (dc/dx)
donde D es la constante de difusión, A el área de la sección transversal de la membrana de difusión y de/dx el gradiente de concentración.
Sobre la naturaleza del fenómeno de dialectología existen actualmente dos teorías.Entre las Líneas En una se considera que la membrana tiene las propiedades de un filtro o tamiz con poros más o menos rígidos de tamaño constante, mientras que en la otra se admite que la membrana actúa a modo de disolvente, permitiendo al soluto que se difunde disolverse en la interfase en el lado de mayor concentración, para atravesar la membrana por difusión y emerger por la otra cara a la interfáse de más baja concentración. Un ejemplo de este último caso lo presentan las membranas finas de caucho que permiten pasar solutos solubles en disolventes orgánicos, pero impiden el paso de los solubles en agua. Las membranas de celulosa, sin embargo, no actúan de esta forma.
Dializadores.
Informaciones
Los dializadores son los aparatos empleados para realizar la dialectología Los dializadores preparativos de laboratorio a pequeña escala son muy simples. El método más comúnmente utilizado para una dialectología consiste en confeccionar un saquito celda con un tubo de celofán o celulosa o cualquier tipo de material semipermeable, cerrado en el fondo y anudado arriba. La solución a dializar se introduce en el saquito y se desata hasta cierto punto el cierre superior, con el fin de que la presión atmosférica evite una elevación del nivel dentro de la celda por efecto del flujo osmótico del disolvente. El saquito normalmente se mantiene durante horas o días en una corriente de agua, si no interesa el difundido, o bien se mantiene sumergido en un baño de agua, o del disolvente correspondiente, a una temperatura constante. Normalmente se utilizan diversos sistemas de agitación con el fin de acelerar el proceso. Se pueden introducir un número indefinido de modificaciones a este procedimiento simple, de acuerdo con el propósito de una dialectología particular.
Informaciones
Los dializadores industriales suelen ser aparatos de régimen continuo. Cuando se trata de dializar grandes volúmenes de disolución se pueden utilizar aparatos que de alguna forma permitan un flujo de corriente a cada lado de la membrana, pudiendo verificarse el proceso en paralelo o a contracorriente.Entre las Líneas En todos los casos se deben obtener grandes superficies útiles de dialectología para el mínimo volumen.
Informaciones
Los dializadores industriales se diseñan de manera que las membranas se colocan en serie, separadas por espacios hábiles para el soluto y el disolvente en forma parecida a la disposición de los filtros prensa. También se utilizan dializadores giratorios o circulares (en estrella).
La efectividad de la membrana es probablemente el factor más importante de cuantos intervienen en el proceso. Se han utilizado membranas de muchos tipos; en los primeros tiempos eran de pergamino o de otros tejidos animales o vegetales (de intestino animal, de vejiga de cerdo, de huevo de gallina liberada de sales inorgánicas, de tallos de carrizos u otras materias vegetales celulósicas, de seda impregnada con lecitina, etc.), pero en la actualidad normalmente son artificiales, de colodión (preparadas a partir de disoluciones de nitrocelulosa en alcohol y éter), celulosa, o celofán (celulosa extruida). La porosidad de una membrana influye en gran manera sobre la velocidad de difusión a través de ella y se puede modificar sencillamente por estirado del tubo de celulosa que va a ser la celda de dialectología Este estirado se verifica humedeciendo la membrana tubular y aplicando una tensión graduable a ambos extremos de ella; el diámetro del tubo va disminuyendo a medida que va aumentando de longitud y el efecto a nivel microscópico es que los poros, redondos en principio, se van ovalando, de forma que el tamaño de las partículas que podrán pasar a través de ellos será cada vez menor. Se puede obtener el efecto contrario si al mismo tiempo que se estira se aplica una presión hidrostática en la pared interior del tubo semipermeable, con lo que no sólo se impide la disminución del diámetro de los poros, sino que se consigue aumentarlo en el grado que se requiera para una difusión rápida. La disminución del tamaño de los poros se puede obtener también por acetilación de las membranas. El procedimiento consiste en tratar la membrana con una mezcla acetilante, normalmente piridina-anhídrido acético a 65<>C durante el tiempo que se estime necesario, de acuerdo con el grado de acetilación que se desee. Si la membrana se ha estirado antes de ser acetilada será menos porosa para el mismo tiempo de acetilación y, además, será más flexible. Para aumentar la porosidad de las membranas se las suele tratar con una disolución acuosa de cloruro de cinc.
También es importante el calibrado previo de las membranas para conocer la velocidad de flujo del agua o del disolvente empleado a través de ellas, bajo unas condiciones dadas de presión, temperatura, etc. Normalmente esta operación se hace sencillamente midiendo la velocidad de dialización de solutos perfectamente conocidos cuya estructura, tamaño molecular y propiedades están determinados y son análogos a los que se van a emplear como problema.Entre las Líneas En estos calibrados se tiene en cuenta que la velocidad de difusión depende, además, de los factores que hemos citado anteriormente como son la temperatura o la viscosidad del disolvente, de la relación entre el área de la membrana y el volumen del retenido, del espesor y porosidad de la membrana, de la flexibilidad de ésta, de los efectos mutuos del soluto y el disolvente como pueden ser su tendencia a la asociación o sus características configuracionales, del efecto de la membrana sobre el disolvente, y de los posibles efectos de cargas eléctricas.
La ecuación para la velocidad de difusión anteriormente citada es válida solamente para solutos de partículas neutras de pequeño tamaño y no lo es para solutos iónicos; en este caso el problema es más complicado. Aunque en virtud de sus diferentes movilidades pudiera esperarse una difusión independiente de los cationes y aniones a través de la membrana, ésta no tiene lugar, porque la separación de los mismos originaría unos potenciales electrostáticos a cada lado de la misma que, por una parte, retardarían a los iones más rápidos y, por otra, acelerarían a los más lentos. Es decir, las velocidades de difusión de los aniones y cationes es la misma, ya que el efecto de las fuerzas electrostáticas es opuesto al de las de difusión.
En estos casos el factor más importante en la dialectología es el comportamiento electroquímico de la membrana. Así, para las membranas de nitrato de celulosa, ampliamente estudiadas, ha podido establecerse que sus grupos ácidos les confieren una carga negativa que repele a los aniones. Como el principio de la electroneutralidad exige un número de cargas iguales a ambos lados de la membrana, la restricción a la difusión de los aniones lleva consigo otra para la difusión de los cationes hacia el disolvente puro.
Aplicaciones. El método de dialectología tal como se utiliza normalmente es un procedimiento tan simple que tiene grandes posibilidades como técnica de separación.Entre las Líneas En la actualidad se trabaja para mejorar su selectividad, es decir, cuando para dos solutos con partículas (moléculas) de tamaños muy parecidos se consigan velocidades de difusión muy diferentes; y también para lograr rebajar los tiempos que se precisan para realizar una separación efectiva. Como técnica de separación y purificación es ya muy importante dentro del campo de los coloides, pues prácticamente es el método universalmente utilizado para separar las partículas de las dispersiones coloidales de las demás partículas de menor tamaño, de los otros solutos, y en este sentido la dialectología es imprescindible en Bioquímica, principalmente en la dialízación de todo tipo de proteínas. También es importante en Química macromolecular en la separación de altos polímeros. Industrialmente se utiliza en la recuperación de proteínas y azúcares en las industrias lácteas, en la recuperación de sosa cáustica de soluciones de hemicelulosa que se producen en la fabricación del rayón, y en el refinado del azúcar de remolacha. Médicos e ingenieros están haciendo actualmente un gran esfuerzo para descubrir diseños óptimos que, usando los fundamentos básicos de la d., permitan eliminar de la sangre sustancias nocivas de bajo peso molecular, por medio de los llamados riñones artificiales.
Una técnica muy estrechamente relacionada con la d., pero más moderna, es la electrodiálisis, que se empleó en principio para la eliminación de sustancias iónicas de un sol (véase en esta plataforma: COLOIDES) y que hoy es ampliamente utilizada para la purificación de coloides, tanto hidrófilos como hidrófobos. Es especialmente efectiva al final de la d., cuando el gradiente de concentración es pequeño y, por tanto, la velocidad de difusión es menor. La electrodiálisis se basa en el hecho de que con potenciales eléctricos razonablemente altos se puede producir el desplazamiento de moléculas cargadas en un medio dado a velocidades superiores a las originadas por un simple gradiente de potencial químico. El procedimiento consiste en colocar la disolución coloidal entre dos membranas y aplicar una diferencia de potencial entre ellas; el campo eléctrico así creado provoca el desplazamiento rápido de los iones hacia las membranas y facilita la difusión a través de ellas.
Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):
Recursos
Notas y Referencias
- Basado parcialmente en el concepto y descripción sobre dialectologia en la Enciclopedia Rialp (f. autorizada), Editorial Rialp, 1991, Madrid
Véase También
Bibliografía
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