Difusión Electrolítica

DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE DIFUSIVIDAD DE UNA SOLUCIÓN ELECTRPLÍTICA EN AGUA

Virginia Borges, Geraldynne Villanueva, Iván Guevara

Informe de Laboratorio de Fenómenos de Transporte II (TF-3282)
dirigido por
Prof. María Teresa Valecillos
Departamento de Termodinámica y Fenómenos de Transferencia - USB

RESUMEN
El presente informe contó con el objetivo de calcular laconstante de cambio de conductividad molar, también obtener el coeficiente de difusión de una solución de Cloruro de Calcio en agua y compararlo con un valor teórico calculado a partir de la ecuación de Nernst. Para llevar a cabo este propósito se midió la conductividad eléctrica de cada solución. Primero en un beaker con una solución 0,002M de CaCl2 al cual se le medía la conductividad a medida que se leagregaban 50 ml de agua hasta completar 1L. Esta experiencia arrojó como resultado una constante de cambio de 0,713 L/mol.Ω. Para el segundo experimento se utilizó una solución 1M de CaCl2 en capilares, actuando como celda electrolítica. Al entrar en contacto con el agua se difundiría dicha solución, con lo cual se calculó el coeficiente difusivo DAB= 1,2505x10-9 m2/s. El valor teórico fueDAB=1,3363x10-9 m2/s. Los resultados obtenidos fueron congruentes con la teoría y la diferencia entre el coeficiente difusivo experimental y el teórico fue muy pequea, por lo cual se puede decir que los objetivos de la práctica fueron alcanzados con éxito.

INTRODUCCIÓN

En la vida diaria el ser humano se puede encontrar con numerosos procesos de transferencia de masa. Por ejemplo, el sencillo actode la respiración, ya que al inhalar el aire es transportado hacia los pulmones por transferencia de masa macroscópica. Este proceso ocurre entre otras cosas debido a la difusión del oxígeno en la sangre. La difusión es un fenómeno que ocurre por el movimiento de las moléculas de una zona de mayor concentración a otra de menor concentración. Uno de los objetivos del ingeniero químico es el estudiode los procesos fundamentales de transferencia de masa como la difusión, ya que son la base de otras técnicas de separación macroscópica como la destilación, absorción, extracción y adsorción 1.
El presente informe cuenta con el objetivo de estudiar el proceso difusivo del Cloruro de Calcio (CaCl2) en agua. Para esto se determinará de la conductividad eléctrica de la solución a través de unconductímetro, que permitirá la obtención de la constante de conductividad por unidad de cambio molar. También dicha conductividad permitirá el cálculo del coeficiente difusivo de la mezcla, el cual representa otro de los objetivos del experimento a realizar. Igualmente, se comparará el valor experimental con un valor teórico calculado a partir de la ecuación de Nernst.
En el desarrollo del informese presenta detalladamente el procedimiento a seguir del experimento llevado a cabo, así como también los resultados obtenidos y un análisis de los mismos. Por último se presentan las conclusiones realizadas y algunas recomendaciones para mejorar la práctica.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

La transferencia de masa se refiere al movimiento de las moléculas de un fluido causado por alguna fuerzaimpulsora 2. Existen numerosos métodos de transferencia de masa como la destilación, extracción, difusión molecular, entre otras. El proceso de transferencia culmina cuando se alcanza el equilibrio 3.
En la presente práctica se trabajó el proceso difusivo, el cual ocurre cuando una solución no es completamente uniforme con respecto a su concentración. En este caso, dicha solución alcanzaráespontáneamente la uniformidad por difusión, ya que las sustancias se moverán de un punto de concentración elevada a otro de baja concentración 3.
La difusividad se representa a través del coeficiente de difusión de una sustancia en otra: Dab. La Ley de Fick establece que el flujo de masa del componente i por unidad de área de sección transversal perpendicular a la relación del flujo es proporcional a su...