difusión molecular

PRACTICA DE DIFUSIÓN MOLECULAR.
1.- OBJETIVOS.
Distinguir y diferenciar la difusión molecular de la difusión convectiva.
Determinar la difusividad de un vapor a través de una columna estática de aire, evaluada a las condiciones de laboratorio.
Evaluar las características de una difusión interfacial.
2.- MARCO TEÓRICO.
Es el estudio del transporte o migración de una o varias especiesquímicas dentro de un medio material, en virtud exclusiva al gradiente de potencial químico de la especie en difusión, percibiéndose desplazamiento efectivo de la especie desde regiones de alto potencial químico hacia regiones de bajo potencial químico, sin la influencia de agentes externos de mezclado en el sistema. La difusión molecular se puede estudiar desde dos perspectivas, con fines de aplicacióny comprensión en operaciones de ingeniería:
1) Difusión Molecular Neta

Conocido también como difusión molecular ordinaria, que evalúa el transporte neto o efectivo de una especie química en un volumen de control. Está clásicamente definida por la Ley de Fick.

2) Difusión Molecular Relativa

Denominado también como difusión molecular involucrando la fase globalmente en movimiento,algunos denominan como difusión molecular convectiva (no implica agentes de mezclado externo). Es la percepción del transporte total de una especie con respecto a un sistema de referencia definido por un observador externo al sistema con difusión. Entiéndase la difusión molecular neta como la capacidad natatoria efectiva que posee un pez dentro de una corriente líquida independientemente al movimientocinético del agua; mientras que, la difusión molecular relativa como el desplazamiento de dicho pez percibida por un observador en la ribera (fuera de la corriente líquida), entendiéndose que el observador percibe la resultante entre el movimiento neto propio del pez y el efecto cinético de la corriente de agua o del río.
El movimiento de una molécula cualquiera dentro de un medio se consideracompletamente aleatoria, Fig. 1.2, variando directa y proporcionalmente con la temperatura debido al incremento de la energía interna de la molécula que favorece la velocidad media, e inversamente proporcional con la presión del sistema
(Especialmente en el caso de los gases y vapores) debido a que ésta implica una
mayor densidad molecular en el medio que provoca mayor probabilidad de choques ydesviaciones en el desplazamiento de la molécula.

Fig. 1.2 Esquema de la difusión molecular de la especie A : , en
forma aleatoria a través de un medio B :

Desde el punto de vista cinético molecular se puede decir que, la cantidad de especie
química neta transportada desde una región a otra región depende de su velocidad
molecular media y la trayectoria libre media disponible en elsistema, la ley de Fick
determina el flujo efectivo neto de las moléculas desplazadas en una determinada
dirección.

1.4.1 Difusión molecular neta: Ley de FICK

La ley de Fick es la cuantificación de la cantidad de material neta de una determinada
especie química transportada por difusión molecular en una determinada dirección,
como una respuesta a su gradiente de concentración, referida a unasección
transversal disponible para su desplazamiento. En términos matemáticos fue
planteado por Adolf Eugen Fick (1855), expresada de la siguiente forma:

Donde JAz, es el flujo molar del componente A en la dirección z causado por la difusión molecular, expresado en kg mol de Als . m2, DAB es la difusividad molecular de la molécula A en B en m2/s, dcA es la concentración de A en kg mol/m3, yz es la distancia de difusión en m. En unidades cgs JAZ se da en g mol Als * cm2, DAB en cm2/s y cA en g mal A/cm3. En unidades inglesas, Jl, se da en Ib molk . pie 2, DAB en pies*/h y cA en Ib mol/pie3
La Ley de Fick, permite determinar la densidad de flujo molar o flux molar, de una
especie química, tal como se esquematiza en la Fig. 1.3. También se puede expresar
para representar la...