ley de graham

TRABAJO PRÁCTICO Nº 2

Tema: Ley de Graham: Efusión y difusión gaseosas. Velocidades Moleculares

Objetivo: Estudiar la efusión y difusión gaseosas y su relación con los movimientos moleculares.

Fundamento teórico
De acuerdo con la Teoría Cinética de los gases, (1) las moléculas de los gases están en rápido movimiento y (2) sus velocidades promedio son proporcionales a latemperatura absoluta. También supone (3) que a la misma temperatura, la energía cinética promedio de las moléculas de gases diferentes es igual. La ley de difusión de Graham se basa en estas tres suposiciones anteriores.
Donde V, M1 y D1 representan la Velocidad de Difusión, Peso Molecular y Densidad del primer gas, y V2, M2 y D2 representan la Velocidad de Difusión, Peso Molecular yDensidad del segundo gas. El Amoniaco, NH3, y el Ácido Clorhídrico, HCl, son gases que al ponerse en contacto reaccionan para formar otro compuesto, caracterizado por ser un sólido de color blanco.
La efusión consiste en el paso de las partículas de un gas a través de una pared (como un pequeño orificio) hacia otra región en la que no hay partículas. Ésta puede entenderse considerando lavelocidad de las partículas gaseosas en una dimensión. La razón de efusión dN/dt es proporcional a la velocidad promedio de una partícula en esa dimensión al área del orificio A y a la densidad de partículas presentes

Como la ley de los gases para 1 mol de gas ideal establece que, P.V= N.k.T, si reordenamos

Donde simplificando da como resultado:


La difusión es el movimiento delas partículas de un gas a través de otro gas como resultado de diferencias de concentración.
Suponiendo que dos gases se encuentran en un sistema separados al principio y que además el movimiento de las partículas es en una dimensión; ¿a qué razón de cambio se aproximan las partículas gaseosas a una superficie plana de área A, perpendicular a la dirección en que éstas se desplazan? Losexperimentos demuestran que la razón de flujo de las partículas gaseosas P1 a través de un plano de área a hacia el interior de una región ocupada por partículas de un gas P2 se calcula mediante la expresión:

Donde es la razón de cambio a la que las partículas gaseosas cruzan el plano; A el área del plano; el gradiente de concentración de las partículas del gas P1 en la dimensión x y D, unaconstante de proporcionalidad denominada coeficiente de difusión. Esta expresión recibe el nombre de primera ley de difusión de Fick. El signo negativo implica que las partículas tienden a fluir de las concentraciones altas a las bajas.
La constante D depende de la identidad del gas V1 y de la del gas en el que penetra. Existen entonces dos tipos de difusión; la autodifusión, de coeficiente D; y ladifusión mutua de coeficiente D12; donde se deduce que su valor es

Donde µ corresponde a las masas reducidas (molares) de los dos gases;
rx y r2 son los radios de P1 y P2, y ρtot es la densidad total de las partículas de los gases. En esta ecuación se observa que el coeficiente de difusión no depende de las fracciones molares de cada gas en el sistema. Para gases los D son del orden de ;mientras que para sólidos a temperaturas normales oscila entre
Como las partículas gaseosas tienen una trayectoria libre media dada la cantidad de choques que presentan entre sí y con otras de gases diferentes y que por lo tanto la efusión y la difusión son procesos muy lentos y en realidad el transporte de moléculas gaseosas en condiciones reales es debido principalmente a la convección.
Tanto ladifusión como la efusión son inversamente proporcionales a la raíz cuadrada de la masa de la partícula gaseosa (o de la masa reducida del sistema de dos componentes). Esta idea, que se expresa como
Razón de la efusión o difusión del gas recibe el nombre de ley de Graham.

EXPERIMENTACION:

Materiales:
1 vaso de precipitado de 100 ml, 2 tubos de ensayo, 1 tubo de vidrio, 1 soporte...