termoforesis
La termoforesis (también termomigración , termodifusión , efecto Soret o efecto Ludwig-Soret ) es un fenómeno observado en mezclas de partículas móviles donde los diferentes tipos de partículas exhiben diferentes respuestas a la fuerza de un gradiente de temperatura . Este fenómeno tiende a mover moléculas ligeras a regiones calientes y moléculas pesadas a regiones frías. El término termoforesis se aplica con mayor frecuencia a mezclas de aerosoles cuyo camino libre medio es comparable a su escala de longitud característica , [1] pero también puede referirse comúnmente al fenómeno en todas las fases de la materia .. El término efecto Soret normalmente se aplica a las mezclas líquidas, que se comportan de acuerdo con mecanismos diferentes y menos conocidos que las mezclas gaseosas . Es posible que la termoforesis no se aplique a la termomigración en sólidos, especialmente en aleaciones multifásicas. [ cita requerida ]
El fenómeno se observa en la escala de un milímetro o menos. Un ejemplo que se puede observar a simple vista con buena iluminación es cuando el hot rod de un calefactor eléctrico está rodeado de humo de tabaco: el humo se aleja de las inmediaciones del hot rod. A medida que se calientan las pequeñas partículas de aire más cercanas a la barra caliente, crean un flujo rápido que se aleja de la barra, a favor del gradiente de temperatura. Han adquirido mayor energía cinética con su temperatura más alta. Cuando chocan con las partículas grandes y de movimiento más lento del humo del tabaco, las empujan lejos de la varilla. La fuerza que ha empujado las partículas de humo lejos de la varilla es un ejemplo de fuerza termoforética, ya que el camino libre medio del aire en condiciones ambientales es de 68 nm [2]y las escalas de longitud características están entre 100-1000 nm. [3]
La termodifusión se denomina "positiva" cuando las partículas se mueven de una región caliente a una fría y "negativa" cuando ocurre lo contrario. Normalmente, las especies más pesadas/grandes de una mezcla muestran un comportamiento termoforético positivo, mientras que las especies más ligeras/pequeñas muestran un comportamiento negativo. Además de los tamaños de los diversos tipos de partículas y la inclinación del gradiente de temperatura, la conductividad térmica y la absorción de calor de las partículas juegan un papel importante. Recientemente, Braun y colaboradores han sugerido que la carga y la entropía de la capa de hidratación de las moléculas juegan un papel importante en la termoforesis de biomoléculas en soluciones acuosas. [4] [5]
concentración de partículas; coeficiente de difusión; y el coeficiente de termodifusión. El cociente de ambos coeficientes
El factor de termoforesis se ha calculado a partir de potenciales de interacción molecular derivados de modelos moleculares conocidos [6]
La fuerza termoforética tiene una serie de aplicaciones prácticas. La base de las aplicaciones es que, debido a que los diferentes tipos de partículas se mueven de manera diferente bajo la fuerza del gradiente de temperatura, los tipos de partículas pueden separarse por esa fuerza después de que se hayan mezclado, o evitar que se mezclen si ya están separados.