Ley De Difusion De Los Gases

LEY DE DIFUSION DE LOS GASES

SERGIO CHAVARRO, ANDRES MONTEALEGRE, XIMENA PEÑALOZA, JULIAN VARGAS

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA, KILOMETRO 1 VIA BUCARAMANGA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA, DEPARTAMENTO INGENIERÍA QUÍMICA

RESUMEN

En este laboratorio pudimos comprobar la ley de Graham, con dos sustancias química el HCl (ácido clorhídrico, también conocido como ácido muriático) y el NH3 (Amoniaco).La mezcla de estos dos gases formaron un anillo en el tubo de vidrio. Además también se trabajó con fenolftaleína disuelta en agua y amoniaco, experiencia para demostrar la difusión de los líquidos.

PALABRAS CLAVES Difusión, Gases, Longitud, Anillo.

INTRODUCCION

La difusión es el proceso por el cual una substancia se distribuye uniformemente en el espacio que la encierra o en el medio en que se encuentra. Por ejemplo: si se conectan dos tanques conteniendo el mismo gas a diferentes presiones, en corto tiempo la presión es igual en ambos tanques. También si se introduce una pequeña cantidad de gas A en un extremo de un tanque cerrado que contiene otro gas B, rápidamente el gas A se distribuirá uniformemente por todo el tanque. La difusión es una consecuencia del movimiento continuo y elástico de las moléculas gaseosas. Gases diferentes tienen distintas velocidades de difusión. Para obtener información cuantitativa sobre las velocidades de difusión se han hecho muchas determinaciones. En una técnica el gas se deja pasar por orificios pequeños aun espacio totalmente vacío; la distribución en estas condiciones se llama efusión y la velocidad de las moléculas es igual que en la difusión. Los resultados son expresados por la ley de Graham.

"La velocidad de difusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su densidad”

V_1/V_2 =√(D_2 )/√(D_1 )

En donde V1 y V2 son las velocidades de difusión de los gases que se comparan y D1 y D2 son las densidades. Las densidades se pueden relacionar con la masa y el volumen porque (d= m/v); cuando M sea igual a la masa (peso) v molecular y v al volumen molecular, podemos establecer la siguiente relación entre las velocidades de difusión dedos gases y su peso molecular:

V_1/V_2 =√(M_2/V_2 )/√(M_1/V_1 )

V_1/V_2 =√(M_2 )/√(V_2 ) √(V_1 )/√(M_1 )

Y como los volúmenes moleculares de los gases en condiciones iguales de temperatura y presión son idénticos, es decir V1 = V2, en la ecuación anterior sus raíces cuadradas se cancelan, quedando:

Es decir: la velocidad de difusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz1

V_1/V_2 =√(M_2 )/√(M_1 ) ECUACIÓN 1.

Donde la velocidad es:

V=(X(m))/(t(seg)) ECUACIÓN 2.

Aquí X equivale a la distancia en metros y t al tiempo en segundos.

Al realizar la mezcla de dos líquidos, las moléculas de uno de ellos se difunden en todas las moléculas del otro líquido a menor velocidad, cosa que en los gases no sucede. Debido a que las moléculas en ambos líquidos están muy cerca, cada molécula conlleva una inmensidad de choques antes de alejarse, puede decirse que millones de choques. La distancia promedio que se genera en los choques se le llama trayectoria libre media y, en los gases es más grande que en los líquidos, cabe señalar que esto sucede cuando las moléculas están bastantemente separadas. A pesar de lo que se menciona anteriormente hay constantes interrupciones en sus trayectorias moleculares, por lo que los líquidos se difunden mucho más lentamente que los gases.2

PARTE EXPERIMENTAL

Ley de difusión de los gases

Se coloco en un soporte universal un tubo de vidrio cuya longitud es de un metro, en el extremo derecho del tubo se introdujo un algodón impregnado con la solución concentrada de amoniaco, en el extremo izquierdo del tubo se coloco otro algodón impregnado HCl, una vez hecho, se tomo este instante como tiempo cero, anotando el tiempo cuando finaliza la operación, es decir, cuando aparece el anillo de gases blanco. Se observo cuidadosamente el proceso de difusión anotando el tiempo transcurrido para que los dos gases se pusieran en contacto, lo cual se supo por la aparición de un gas blanco debido a la formación de un compuesto, este tiempo se considero tiempo final. Al finalizar la reacción se midió cuidadosamente la distancia que hay desde el centro del anillo donde aparecen los humos blancos hasta cada uno de los bordes extremos del tubo, tomando las mediciones de la distancia recorrida por cada gas.

Difusión de los líquidos

Se puso en dos tubos de ensayo 2 mL de agua y 2 mL de NH3 concentrado, respectivamente. Al tubo que contenía agua se le adiciono dos gotas de fenolftaleína, poniendo en contacto los dos tubos por medio de una varilla de vidrio formada en Angulo recto. Se observo explicando los resultados.

Producción de gases

Se peso una tableta de antiácido y luego el tubo de ensayo con desprendimiento lateral con 10 mL de agua, con el tubo de ensayo en forma vertical, ajustado con una pinza a un soporte. Se lleno completamente con agua una probeta invertida, tapada con la mano, en una cubeta con agua. Se introdujo el extremo libre de una manguera dentro de la probeta invertida. Se adiciono el antiácido en trozos, dentro del tubo con agua, tapándolo rápidamente. Cuando ceso la producción de gas se tomo el nivel de agua desplazado dentro de la probeta. Se determino la masa dl gas recogido y su densidad a las condiciones del laborqtorio.se realizo nuevamente la experiencia adicionando 10 ml de HCl diluido y 1g de bicarbonato de sodio al tubo con desprendimiento lateral, determinado la masa del gas recogido y su densidad a las condiciones del laboratorio.

RESULTADOS

Ley de difusión de los gases

Después de la reacción en la práctica se muestra un anillo blanco de gases que se evidencia en las siguientes fotografías.

A continuación se presenta la tabla de resultados obtenidos en el experimento de la ley de la difusión de Graham

TABLA 1. Datos Ley de difusión de Graham

DATOS NH3 HCl

Distancia 66 cm 20cm

Tiempo 9 min 40 s

Según la ley de Graham la velocidad de difusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz de su masa:

V_1/V_2 =√(M_2 )/√(M_1 ) ECUACIÓN 1

Con los datos obtenidos calculamos la velocidad de difusión del NH3 y HCl

V=(X(m))/(t(seg))

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