Difusividad Nacl y Aire En Agua

|
ANGEL VIVEROS ALEJANDRAATENGUEÑO REYES KARINAHERNANDEZ MARTINEZ JOSE DE JESUSTORRES VIQUEZ ROCIOProfesoras.Paula Álvarez FernándezElvia Santos MayenGpo. 2608 2011-II11/03/2011
|
Difusión Molecular
Gases: Sistema Acetona – AireLíquidos: Sistema NaCl - Agua |
|

Introducción
La difusión es un proceso físico irreversible, en el que partículas materiales se introducen en un medio queinicialmente estaba ausente de ellas aumentando la entropía del sistema conjunto formado por las partículas difundidas o soluto y el medio donde se difunden o disolvente.
La difusión es el movimiento de partículas de un área en donde están en alta concentración a un área donde están en menor concentración hasta que estén repartidas uniformemente.

Supongamos que su concentración varía con laposición al lo largo del eje X. Llamemos J a la densidad de corriente de partículas, es decir, al número efectivo de partículas que atraviesan en la unidad de tiempo un área unitaria perpendicular a la dirección en la que tiene lugar la difusión. La ley de Fick afirma que la densidad de corriente de partículas es proporcional al gradiente de concentración.
J=-D∂n∂x
La constante de proporcionalidadse denomina coeficiente de difusión D y es característico tanto del soluto como del medio en el que se disuelve.

Objetivos
* Comprender el fenómeno de difusión molecular.
* Aplicar la ley de Fick y analizar las condiciones experimentales que afectan el valor del coeficiente de difusión.
Generalidades

La difusión en líquidos para una solución electrolítica se utiliza la ecuación:DAB=RT1n-+1n+F21λ-+1λ+
Donde:
T= temperatura de trabajo.
R= constante de los gases a la temperatura de trabajo
n=valencia del elemento.
F=cte. de Faraday que es igual a 96486C
λ= conductividades molares límite de los iones
NaCl→Na++Cl-
Determinación del coeficiente experimental.
El grado de difusión es expresado por la ecuación:
J=-DCx
Donde:
J es el flujo de difusión por unidad deárea en ángulo recto a la dirección x.
D es la constante de difusión
C/x es el gradiente de concentración en la dirección x.
El signo negativo indica que el flujo es de mayor a menor concentración.
Si;
J está dada en mol/cm2 s
C está dada en mol/cm3
X está dada en cm
T está dada en segundos.
Entonces D estará dada en cm2 seg-1
Difusividad en gases
La difusión en líquidos ocurre debido almovimiento aleatorio de las moléculas, pero la distancia media recorrida entre las colisiones es inferior al diámetro molecular.
En los gases la trayectoria libre media es de mayor orden de magnitud que el tamaño de la molécula. Por esta razón los coeficientes de difusión de los líquidos son de alrededor de 10000 veces menor que los de los gases. Esto se puede medir puesto que, por ejemplopartiendo de una distancia de 0, después de 1 seg la difusión de un líquido a penetrado 0.004cm comparado con 0.3cm del gas.
Una teoría cinética predice que en mezclas binarias será pequeño el efecto debido a la composición, que afecta al valor del coeficiente de difusión. Las expresiones para calcular Dab cuando no se cuenta con datos experimentales, están basados en la teoría cinética de losgases, usando regularmente la modificación de Wilke-Lee del método Hirschfelder-Bird-Spotz para mezclas de gases no polares o de un gas polar con un no polar.
DAB=10-4(1.084-0.249 1MA+1MB) T32 1MA+1MB) ptrAB2 f(k TεAB)
Donde:
DAB= Difusividad en m2/seg
T= temperatura absoluta
MA, MB= Peso molecular
pt=Presión absoluta, Pa.
rAB= Separación molecular durante el choque, nm
εAB= Energía deatracción molecular
k=Constante de Boltzmann
f(k TεAB)= Función de choque

Para poder determinar el valor de f(k TεAB) se cuenta con la siguiente grafica (Treybal, 1998):

El coeficiente de difusión del gas a partir de los datos experimentales obtenidos mediante la celda de Arnold se calcula con la siguiente ecuación
DAB=ρA,LyB, lmMAcyA1-yA2tzt2-zt022
Donde
ρA Densidad del líquido
yA,...