Biofísica das Soluções: Suspensões, Soluções e Difusão

Aula 2: Biofísica das Soluções

Suspensão x Solução

Suspensão: Mistura heterogênea. As substâncias podem ser separadas fisicamente. Exemplo: sangue através de centrifugação.

Solução: Mistura homogênea. Não há separação de substâncias fisicamente. Exemplo: o plasma (proteínas, sais, água).

*Conceito de solução:* Uma mistura cujos componentes estão tão associados que somente um processo que altere o estado físico poderá separar a mistura. Gases e líquidos também formam misturas.

●O que mantém os gases e os líquidos associados?

Pressão parcial do gás: Choque constante entre as moléculas de gás e as moléculas do líquido. Quanto maior a concentração do gás, maior a pressão parcial do gás.

●O que acontece com a [gás] em uma garrafa de refrigerante quando abrimos a tampa?

Difusão: É a tendência de um soluto (substância que pode ser dissolvida) se espalhar homogeneamente pelo solvente (substância que permite a dispersão de outras)

Modelo termodinâmico: Difusão

A difusão está diretamente relacionada com a distribuição de energia cinética entre as partículas. Partículas tendem a se deslocar de regiões de alta energia cinética para regiões com baixa energia cinética para alcançar estabilidade espontânea. Após a difusão, a energia do sistema estará homogeneamente distribuída; nesse caso, o sistema atingiu o equilíbrio ou a estabilidade espontânea.

Modelo mecânico: Difusão

Considera a resultante das forças das partículas que se difundem. Essa resultante define uma trajetória que se afasta da região de alta energia cinética para uma região de baixa energia cinética, até que a resultante final dessas forças = 0 (se anule).

●Fatores que interferem na velocidade da difusão

Temperatura: Quanto maior a temperatura, maior a energia cinética, maior o choque de moléculas, logo maior velocidade de difusão.

Concentração: Maior a concentração, maior choque de moléculas, mais energia cinética e maior velocidade de difusão.

Pressão: Maior a pressão, maior a força na parede do continente, maior velocidade de difusão.

Massa da molécula: Maior a massa, maior energia para acelerar, menor velocidade de difusão.

Distância percorrida: Maior a distância percorrida, menor a velocidade de forma não linear. (depende da quantidade de energia)

Exemplo: um aumento de 10x na distância percorrida, deixa a velocidade de difusão 100x mais lenta. Matematicamente consideramos o volume do cilindro: Pi. r².h Quando o volume aumenta, a velocidade de difusão diminui.

●Difusão através de membrana.

Nos sistemas vivos, a difusão funciona bem para pequenas moléculas ou moléculas neutras ou hidrofóbicas devido à bicamada lipídica. Moléculas grandes ou carregadas não atravessam as membranas biológicas. Isso tem um impacto na distribuição do solvente entre diferentes compartimentos da célula. Devido a isso, para alcançar o equilíbrio, há deslocamento do solvente ao invés de soluto = OSMOSE

Osmose: É gerado um fluxo do solvente em direção a regiões de maior energia cinética, buscando assim o equilíbrio do sistema. Uma solução hipotônica cria uma pressão osmótica sobre uma solução hipertônica até que as soluções tenham a mesma [soluto].

      - Independe da natureza do solvente; depende da concentração do soluto apenas.

**Pressão osmótica (oncótica):** Fluxo do solvente de hipo → hiper

**Pressão hidrostática:** Pressão que ocorre no interior dos líquidos, sendo exercida pelo peso do próprio líquido. Seu valor depende da profundidade do ponto considerado. Desta forma, em diferentes pontos dentro de um mesmo líquido, a pressão hidrostática terá maior intensidade nos pontos de maior profundidade.

▪Pressão osmótica x hidrostática na reabsorção de água pelos capilares:

1. Na arteríola, o raio é maior, sendo então a velocidade de escoamento menor devido à distância percorrida. A pressão é alta.

2. No momento de transição pro capilar, a pressão hidrostática é alta devido à diferença de tamanho dos vasos. Naturalmente, água sai do capilar para o interstício pois a pressão osmótica se anula.

3. Ao se deslocar no capilar, a pressão hidrostática diminui fazendo com que menos água passe para os tecidos. Até que a pressão osmótica seja maior que a pressão hidrostática, e a partir de então, há reabsorção de água.

▪Misturas líquido e gás constituem SEMPRE uma suspensão!

Gases diferentes, ainda que em mesmas [ ], apresentam pressão parcial diferente devido ao coeficiente de solubilidade.