Imagine un recipiente que contiene una solución con un soluto, X, uniformemente distribuido dentro de él. Digamos que podríamos diseñar una membrana para dividir el contenedor que solo permita partículas de X, digamos, de izquierda a derecha; ¿La concentración de X en el lado derecho de la membrana aumentaría más allá del lado izquierdo?
Desde una perspectiva termodinámica, parece bastante seguro que esto no sucedería porque la entropía del sistema se reduciría si ocurriera un movimiento neto de X hacia un lado del contenedor; y no hay entrada de energía que explique esto.
Pero desde la perspectiva de las partículas mismas, esto realmente no tiene sentido (al menos para mí). Si las partículas se mueven de acuerdo con el movimiento browniano, entonces seguramente las partículas de X en el lado izquierdo colisionarían al azar en nuestra membrana y pasarían al lado derecho; mientras que en el lado derecho las partículas de X no pueden pasar al lado izquierdo. ¿Cómo "saben" las partículas individuales de X (¡perdonen la personificación!) que moverse de izquierda a derecha es termodinámicamente desfavorable? ¿Hay algún otro factor mediador que impida que las partículas de X se muevan a través de la membrana?
Solo para aclarar algunas cosas:
Me doy cuenta de que si hubiera un movimiento neto de X hacia la derecha, también se acumularía una presión osmótica. Digamos que la membrana que hacemos es altamente compatible o es permeable al agua, por lo que esto no es un problema.
Mi otra sospecha era que hacer una membrana unidireccional como esta es imposible; pero por lo que puedo decir, ya existen en la naturaleza: las proteínas transportadoras que se utilizan para transportar solutos a favor de los gradientes de concentración son unidireccionales (al menos por lo que sé; si esto es un error, por favor dígalo).
Lo siento si esta pregunta ya se ha hecho de alguna otra forma, sospecho que probablemente se haya hecho, pero en un lenguaje matemático que se me habría pasado por la cabeza; ¡No tengo mucha experiencia en física/matemáticas!
Mi otra sospecha era que hacer una membrana unidireccional como esta es imposible; pero por lo que puedo decir, ya existen en la naturaleza: las proteínas transportadoras que se utilizan para transportar solutos a favor de los gradientes de concentración son unidireccionales (al menos por lo que sé; si esto es un error, por favor dígalo).
Hacer un transportador pasivo que haga esto sería imposible. Podrías extraer energía del gradiente de concentración que creó.
Pero las membranas como su ejemplo son posibles, simplemente usan mecanismos de transporte activo. Las bombas de proteínas pueden crear gradientes de concentración, pero consumen energía para hacerlo.
usuario93237
ogu01