Que es la Quimica aplicada

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

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OBJETIVO.

Determinar las velocidades de difusión de distintos gases y comprobar la Ley de Difusión de Thomas Graham.

CONSIDERACIONES TEORICAS.

Los gases son flu        ídos que carecen de volumen definido y forma propia, por lo tanto se expanden hasta ocupar todo el volumen disponible. A esta expansión espontánea de una sustancia por toda una fase, se le llama difusión.

Se ha observado que en un recipiente cerrado al introducir varios gases, el más ligero (el de menor masa molecular) es el que tiende a difundirse con mayor rapidez.

La ley que gobierna tales difusiones fue enunciada por Thomas Graham en 1829 y dice:

“A TEMPERATURA Y PRESION CONSTANTE, LAS VELOCIDADES DE DIFUSION DE DIFERENTES GASES VARIAN INVERSAMENTE A LA RAIZ CUADRADA DE SUS DENSIDADES O PESOS MOLECULARES”.

EXPRESION MATEMATICA:

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De donde:

V1=Velocidad de difusión del gas 1

V2=Velocidad de difusión del gas 2

M1=Peso molecular del gas 1

M2=Peso molecular del gas 2

ρ1=Densidad del gas 1

ρ2=Densidad del gas 2

Esta ley también puede deducirse por la teoría cinética de los gases, cuando se encuentran a las mismas condiciones.

Lo cual nos permite decir que la relación teórica [pic 7] que se deduce a partir de la teoría cinética de los gases, esta de acuerdo con la ley experimental de los gases ideales PV=nRT.

En consecuencia podemos deducir una ecuación que nos permite calcular las velocidades absolutas de difusión.

Si:

[pic 8] y PV=nRT

Entonces:

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Por lo tanto:

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Esta ecuación nos permite calcular la velocidad cuadrática media de un gas si se conoce la temperatura absoluta de un gas (T) y su peso molecular (M). Para ello la cte. R tendrá un valor de 8.314x107 Ergios/mol ºK.

Entre las aplicaciones conocidas de la difusión gaseosa de gran importancia industrial, se encuentra la difusión fraccionada de gases con objeto de separar distintos isótopos.

Obteniéndose mayor eficacia cuanto más grande es la diferencia de masa de los isótopos a separar.

MATERIAL.

 EQUIPO Y SUSTANCIAS :

1 Tubo de vidrio

2 tapones de hule

2 Motas de algodón

1 Cronometro

1 Escala graduada

2 Alfileres

1 Pinzas

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

PROCEDIMIENTO:

1. En esta práctica se medirán las velocidades relativas de difusión de HCl y NH3.

1. En cada tapón se coloca con un alfiler una mota de algodón y se pone a cada una cantidades aproximadamente iguales (4 o 5 gotas) de HCl y NH4OH respectivamente.

1. Se coloca inmediatamente y a un tiempo los tapones en cada extremo del tubo, que deberá estar previamente limpio y seco. Ver figura 1.

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1. En este preciso instante, se comienzan a tomar las mediciones del tiempo hasta que en el interior del tubo se observe la formación de un anillo opaco (producto de la reacción de los gases difundidos).

NH4OH → H2O + NH3

NH3 + HCl → NH4Cl

1. Se señala el centro de dicha capacidad anular antes de que sufra una expansión y con la escala graduada se toman las distancias que hay de dicha señal a cada una de las motas de algodón. Ver figura 2.
2. Se realizara la experiencia tres veces limpiando para cada una el interior del tubo con un papel desechable.
3. Se anotaran las lecturas en la tabla siguiente:

CUESTIONARIO

1. Con los datos de la tabla obtenidos experimentalmente, demuestre si se cumple la Ley de Graham, es decir si [pic 12] experimentalmente es igual a [pic 13]

1. Calcule el % de eficiencia del experimento, recordando que el 100% corresponde al valor de la relación [pic 14]

1. Si no obtuvo el 100% de eficiencia, indique 3 causas que hayan influido, las que considere más importantes.

1. Recordando que el peso molecular del amoniaco (NH3) es de 17 y del acido clorhídrico (HCl) es de 36.5 gr./grmol. ¿el de mayor velocidad debe ser el?

1. Comparando la respuesta anterior con los resultados experimentales obtenidos, existe o no concordancia
2. Según la formula [pic 15], la velocidad del amoniaco a temperatura ambiente (aproximadamente 25ºC) es de 66120 cm./seg. Comparando esta velocidad con la obtenida experimentalmente para el amoniaco son diferentes porque:

1. Hubo errores y fallas experimentales
2. La velocidad cuadrática media es diferente a la velocidad de difusión
3. No estamos exactamente a 25ºC.

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