A técnica de dispersão de taylor para estudos de difusão em líquidos e suas aplicações

Abstract

DIVULGAÇÃO INTRODUÇÃOA difusão molecular em líquidos está presente em processos físicos e químicos que envolvem transferência de massa como: reações químicas, processos biológicos, como o transporte de nutrientes e metabólitos nos seres vivos, separação de compostos por técnicas cromatográficas, entre outros.Em um líquido puro, o movimento de moléculas é aleatório em consequência de sua energia térmica. Este movimento, chamado Browniano, foi descrito por Einstein, para um sistema unidimensional, através da relaçãoonde <z 2 > representa o deslocamento quadrático médio da molécula, D, o coeficiente de difusão desta molécula, e t, o intervalo de tempo associado. Este coeficiente é chamado de coeficiente de autodifusão.No caso de uma mistura binária que apresente um gradiente de concentração, o fluxo de massa de um componente i na direção z, J i,z , é descrito pelas equações 1,2 . Assim, a maior parte dos estudos procura utilizar situações em que se possa considerar diluição infinita.Várias técnicas vêm sendo empregadas na determinação dos coeficientes de difusão em líquidos. Entre as mais utilizadas, citamos: a técnica interferométrica de Gouy 8 , a de cela de diafragma 9 , a espectroscopia de RMN com eco de spin 10 e o método de dispersão de Taylor. Esta última, que é o objeto deste artigo, tem sido bastante utilizada devido à relativa simplicidade dos equipamentos empregados.A seguir, será descrito o método de Taylor (também chamado de método de Taylor-Aris, técnica cromatográfica ou de dispersão), seus aspectos teóricos e será apresentada uma descrição geral do equipamento utilizado, bem como de suas aplicações recentes a estudos de sistemas químicos e biológicos. O MÉTODO DE TAYLOREsta técnica foi desenvolvida a partir dos estudos realizados por Taylor sobre a dispersão de solutos em um fluido em escoamento no interior de um tubo longo 11 , e complementados por Aris 12 . Estes estudos levaram a poucas aplicações, até que Wakeham e colaboradores 13 demonstraram, a partir da análise das equações que descrevem esta dispersão, que esta técnica pode fornecer resultados com precisão semelhante aos métodos tradicionais de estudo da difusão. Desde então, seu uso vem-se popularizando ao ponto de ser a técnica mais empregada, no momento, para determinações de coeficientes de difusão em líquidos.De acordo com esta técnica, uma pequena quantidade de soluto é injetada em um fluido escoando em fluxo laminar por um tubo longo e estreito. Após a injeção, o soluto é disperso por ação de uma combinação de processos devidos à difusão molecular, causada pelo gradiente de concentração, e ao perfil wloh@iqm.unicamp.br

Diffusion coefficients of paracetamol in aqueous solutions

“…The Taylor dispersion method for diffusion measurements in multicomponent systems [7][8][9][10][11][12][13][14][15] is based on the dispersion of small amounts of solution injected into laminar carrier streams of solvent or solution of different concentrations, flowing through a long capillary tube with the length and radius accurately measured (in our case, they are 3.2799 (±0.0001) Â 10 4 mm and 0.5570 ± (0.0003) mm, respectively [12][13][14][15]). …”

Diffusion coefficients of nickel chloride in aqueous solutions of lactose at T=298.15K and T=310.15K

“…The theory of the Taylor dispersion technique is well described in the literature [28][29][30][31][32][33][34][35][36][37], and so the authors only indicate some relevant points concerning this method on the experimental determination of binary diffusion coefficients and ternary diffusion coefficients, respectively.…”

Binary diffusion coefficients of l-histidine methyl ester dihydrochloride in aqueous solutions

“…The Taylor dispersion method for measuring diffusion coefficients is based on the dispersion of a very small amount of solution injected into a laminar carrier stream of solvent or solution of different composition flowing through a long capillary tube (with length and radius of 3.2799 (±0.0001) Á 10 3 cm and 0.05570 (±0.00003) cm, respectively) [32][33][34][35][36][37][38][39]. At the start of each run, a 6-port Teflon injection valve (Rheodyne, model 5020) was used to introduce 0.063 cm 3 of solution into the laminar carrier stream of slightly different composition.…”