Resultados analíticos sobre el comportamiento de una unión líquida a través de un diafragma poroso o una membrana porosa cargada entre dos soluciones según la ecuación de Nernst-Planck
Autores: Marino, Massimo; Brogioli, Doriano
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2016
Acceso abierto
Artículo científico
2016
Resultados analíticos sobre el comportamiento de una unión líquida a través de un diafragma poroso o una membrana porosa cargada entre dos soluciones según la ecuación de Nernst-Planck
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Líquido de unión
Ecuación de Nernst-Planck
Soluciones analíticas
Clases de valencia
Cálculos numéricos
Transporte cuesta arriba
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
Modelamos el comportamiento de una unión líquida ideal, a través de un medio poroso y posiblemente cargado entre dos soluciones que contienen iones, mediante la ecuación de Nernst-Planck para el estado estacionario, en condiciones de electroneutralidad local. Una solución analítica de la ecuación fue encontrada hace mucho tiempo por Planck para la unión no cargada con solo iones de valencias +1 y -1. Otros resultados analíticos, que posteriormente se han obtenido también para situaciones más generales, parecen poco prácticos para realizar cálculos. En este artículo, obtenemos soluciones analíticas para sistemas con hasta tres clases de valencia, que pueden aplicarse para realizar cálculos numéricos de manera directa. Nuestro método proporciona una cantidad mucho mayor de información sobre el comportamiento del sistema que la conocida aproximación de Henderson. Al mismo tiempo, es más simple y confiable, y mucho menos exigente en términos de esfuerzo computacional, que los métodos numéricos comúnmente empleados en la actualidad, típicamente basados en integraciones discretas e inversiones numéricas por ensayo y error. Presentamos algunos ejemplos de aplicaciones prácticas de nuestros resultados. Estudiamos en particular el transporte cuesta arriba (el transporte de la región de menor concentración a la de mayor concentración) de un catión divalente en una unión líquida que también contiene otros aniones y cationes monovalentes.
Descripción
Modelamos el comportamiento de una unión líquida ideal, a través de un medio poroso y posiblemente cargado entre dos soluciones que contienen iones, mediante la ecuación de Nernst-Planck para el estado estacionario, en condiciones de electroneutralidad local. Una solución analítica de la ecuación fue encontrada hace mucho tiempo por Planck para la unión no cargada con solo iones de valencias +1 y -1. Otros resultados analíticos, que posteriormente se han obtenido también para situaciones más generales, parecen poco prácticos para realizar cálculos. En este artículo, obtenemos soluciones analíticas para sistemas con hasta tres clases de valencia, que pueden aplicarse para realizar cálculos numéricos de manera directa. Nuestro método proporciona una cantidad mucho mayor de información sobre el comportamiento del sistema que la conocida aproximación de Henderson. Al mismo tiempo, es más simple y confiable, y mucho menos exigente en términos de esfuerzo computacional, que los métodos numéricos comúnmente empleados en la actualidad, típicamente basados en integraciones discretas e inversiones numéricas por ensayo y error. Presentamos algunos ejemplos de aplicaciones prácticas de nuestros resultados. Estudiamos en particular el transporte cuesta arriba (el transporte de la región de menor concentración a la de mayor concentración) de un catión divalente en una unión líquida que también contiene otros aniones y cationes monovalentes.