Wet van Fick

De Wet van Fick beschrijft de diffusiesnelheid van een stof door een andere stof, dit kunnen zowel vloeistoffen als gassen zijn.

Met de Wet van Fick worden de factoren duidelijk die van invloed zijn op diffusie en dan specifiek osmose. Mocht je nu nog niet helemaal duidelijk zijn wat osmose en diffusie precies zijn, lees dan nog eens onze uitleg over dat onderwerp!

Hierboven staat de Wet van Fick omschreven. De n staat hier voor het aantal mol dat per seconde oppervlakte A passeert (mol/seconde). De D is de diffusiecoëfficiënt en deze is afhankelijk van de temperatuur, kenmerken van de diffuserende stof en de stof waarin de diffusie plaatsvindt. De concentratiegradiënt omschrijft het concentratieverschil en het verschil in afstand. Δc is hierin het concentratieverschil (de concentratie van de stof in vloeistof/gas A – de concentratie van de stof in vloeistof/gas B). Δx is het afstandsverschil, hierbij kun je bijvoorbeeld denken aan de afstand tussen het bloedvat en de longblaasjes wanneer we praten over de gaswisseling.

Even concreet…

Klinkt allemaal best abstract dus! Maar met logisch nadenken is de Wet van Fick eigenlijk hartstikke begrijpelijk. Laten we als voorbeeld eens naar de zuurstofgaswisseling kijken. De diffusiecoëfficiënt is afhankelijk van temperatuur en kenmerken van de beide stoffen. Bij een hogere temperatuur is de zuurstofverzadiging van bloed lager dan bij een lagere temperatuur. Temperatuur en diffusiesnelheid hebben dus een negatief verband: hoe lager de temperatuur, hoe hoger de diffusiesnelheid. Meer hierover kun je lezen in onze uitleg over zuurstoftransport.

Alle longblaasjes (alveoli) samen hebben een enorm groot oppervlak, dat zorgt er voor dat er per seconde meer mol zuurstof kan passeren. Een gezonde volwassene heeft ongeveer 300 tot 500 miljoen longblaasjes. Als men die allemaal naast elkaar zou uitspreiden komt men aan een totale oppervlakte van 100 vierkante meter. Oppervlakte en diffusiesnelheid hebben dus een

positief verband

hoe groter het oppervlak, hoe sneller de diffusie verloopt. Dit is bijvoorbeeld ook de oorzaak waarom mensen met COPD kortademiger zijn en meer moeite hebben met ademhalen. Bij COPD zijn de longblaasjes beschadigd of verstopt, waardoor het oppervlak dus enorm verkleind is. Dit zorgt er voor dat de diffusiesnelheid van zuurstof bij mensen met COPD lager ligt, wat ertoe leidt dat het bloed van mensen met COPD minder zuurstof-verzadigd is en mensen dus vaker moeten ademhalen om het bloed te voorzien van voldoende zuurstof (kortademigheid).

Bij de gaswisseling draait het om het concentratieverschil tussen zuurstof in het bloed en zuurstof in de longen en het concentratieverschil van koolstofdioxide in het bloed en koolstofdioxide in de longen. In de longen is natuurlijk veel meer zuurstof aanwezig dan in het zuurstofarme bloed dat langs de longen wordt gepompt. In het zuurstofarme bloed is veel meer koolstofdioxide aanwezig dan in de longen. De diffusie richting hangt af van de concentratieverschillen. Stoffen diffunderen altijd met de concentratiegradiënt mee. Dat betekent dat door diffusie stoffen altijd stromen van een gebied met een hoge concentratie opgeloste stoffen naar een gebied met een lage concentratie opgeloste stoffen. Wanneer dit concentratieverschil groter wordt, zal de diffusiesnelheid dus toenemen.

Zo werkt de app

• Start nu

De afstand is de laatste factor in de Wet van Fick die invloed heeft op de diffusiesnelheid. Aan de formule van de Wet van Fick kun je zien dat afstand en diffusiesnelheid een negatief verband hebben, de afstand staat namelijk onder de streep. Dat betekent dus dat hoe groter de afstand is, des te kleiner de diffusiesnelheid wordt. Als je hier even over nadenkt, is dit ook logisch. Hoe groter de afstand is tussen het bloedvat en het longblaasje, hoe moeilijker het is voor zuurstof om diffunderen van het longblaasje naar het bloed en voor koolstofdioxide om te diffunderen van het bloed naar de long. Dit is ook de reden waarom een longblaasje een enorm dunne wand heeft. De haarvaten die aan het longblaasje liggen, hebben ook een uiterst dunne wand. Dit zorgt voor een minimale barrière voor de uitwisseling van gassen in de gaswisseling.

Oefenvragen

1. Astma is een ontsteking van de longen. Bij een astma-aanval gebeurt er van alles in de longen. Zodra ze geprikkeld worden, zwellen de slijmvliezen in neus, keel en longen op. De slijmvliezen produceren meer vocht en slijm dan anders. De spiertjes die om de luchtwegen heen zitten, raken verkrampt en trekken samen. Ze maken de luchtwegen smaller. Ademen wordt moeilijker. De longen raken overvol met lucht, die niet genoeg ververst wordt. Leg uit aan de hand van de Wet van Fick welke factoren de diffusiesnelheid bij een astma-aanval beïnvloeden.
2. Een laag zuurstofgehalte in de longblaasjes beïnvloedt de doorbloeding van de longen. In longdelen met een lage pO2 vernauwen de slagadertjes. Hierdoor wordt de bloedstroom verlegd naar zuurstofrijkere longblaasjes. Als gevolg van deze veranderde doorbloeding kan echter longoedeem ontstaan. De situatie verslechtert dan snel.

Leg uit hoe vaatvernauwing in longslagadertjes kan leiden tot longoedeem en hoe als gevolg daarvan de zuurstofverzadiging van het bloed in de longen verder verslechtert.