Objetivo:

Comprobar de manera práctica los coeficientes de difusividad del alcohol y la acetona

para comprobarlos con los datos teóricos.

Marco teórico:

La difusión molecular, a menudo llamado simplemente la difusión, es el movimiento térmico de todas las partículas a temperaturas por encima del cero absoluto. La velocidad de este movimiento es una función de la temperatura, la viscosidad del fluido y el tamaño de las partículas. Difusión explica el flujo neto de moléculas de una región de mayor concentración a una de menor concentración, pero también la difusión se produce cuando no hay gradiente de concentración. El resultado de la difusión es una mezcla gradual de material. En una fase con la temperatura uniforme, las fuerzas netas ausentes externos que actúan sobre las partículas, el proceso de difusión eventualmente resultará en la mezcla completa. Difusivo equilibrio se alcanza cuando las concentraciones de la sustancia que se difunde en los dos compartimentos se hace igual.Consideremos dos sistemas; S1 y S2 a la misma temperatura y capaz de intercambiar partículas. Si hay un cambio en la energía potencial de un sistema, por ejemplo 1> 2 un flujo de energía se producirá a partir de S1 a S2, porque la naturaleza siempre prefiere bajo consumo de energía y máxima entropía. Aunque los diferentes sistemas están en equilibrio, todavía hay agua que pasa a través de la membrana semipermeable. Así que si colorante se coloca en el sistema de A, con el tiempo sería de igual color para el sistema B. Difusión molecular se describe típicamente matemáticamente utilizando leyes de difusión de Fick. La difusión es fundamental en muchas disciplinas de la física, la química y la biología. Algunos ejemplos de aplicaciones de difusión:

Síntesis para producir materiales sólidos Diseño de reactores químicos Diseño de catalizador en la industria química El acero puede ser difundido para modificar sus propiedades Dopaje durante la producción de semiconductores.

Se entiende por difusión, el proceso por el cual las moléculas se entremezclan, como

consecuencia del movimiento aleatorio que impulsa su energía cinética

Sistema de no equilibrio

Debido a la difusión química es un proceso de transporte de red, el sistema en el que

se lleva a cabo no es un sistema en equilibrio. Muchos de los resultados en la

termodinámica clásica no se aplican fácilmente a los sistemas de no -equilibrio. Sin

embargo, a veces se producen los llamados estados cuasi-estacionario, en el proceso

de difusión no cambia en el tiempo, en los resultados clásicos, se aplicará a nivel local.

Como su nombre lo indica, este proceso es un no es un verdadero equilibrio ya que el

sistema está todavía en evolución.

Sistemas de fluidos no-equilibrio se pueden modelar con éxito con Landau-Lifshitz

hidrodinámica fluctuante. En este marco teórico, la difusión es debido a las

fluctuaciones cuyas dimensiones variar desde la escala molecular a la escala

macroscópica.

Difusión química aumenta la entropía de un sistema, es decir, la difusión es un

proceso espontáneo e irreversible. Las partículas pueden extenderse por difusión,

pero no espontáneamente volver a ordenarse.

Dependiente de la concentración de difusión "colectivo"

Difusión colectiva es la difusión de un gran número de partículas, con más frecuencia

dentro de un disolvente.

Contrariamente a movimiento browniano, que es la difusión de una sola partícula, las

interacciones entre las partículas pueden tener que ser considerado, a menos que las

partículas forman una mezcla ideal con su disolvente.

En caso de una mezcla ideal, la ecuación de difusión de partícula es válido y el

coeficiente de difusión D, la velocidad de la difusión en la ecuación de difusión de

partículas es independiente de la concentración de partículas. En otros casos, las

interacciones entre las partículas resultantes dentro del disolvente se cuenta para los

siguientes efectos:

el coeficiente de difusión D en la ecuación de difusión de partículas se vuelve

dependiente de la concentración. Para una interacción atractiva entre partículas, el

coeficiente de difusión tiende a disminuir a medida que aumenta la concentración.

Para una interacción repulsiva entre las partículas, el coeficiente de difusión tiende a

aumentar a medida que aumenta la concentración.

En el caso de una interacción atractiva entre partículas, las partículas presentan una

tendencia a coalescer y formar agrupaciones si su concentración se encuentra por

encima de un cierto umbral. Esto es equivalente a una reacción de precipitación

química.

La difusión molecular de los gases

Transporte de material en el líquido estancado o a través de racionaliza de un fluido

en un flujo laminar se produce por compartimentos adyacentes diffusion. moleculares,

separados por partición que contiene los gases puros A o B se puede prever.

Movimiento aleatorio de todas las moléculas se produce de manera que después de un

período moléculas se encuentran a distancia de sus posiciones originales. Si se elimina

la partición, algunas moléculas de un movimiento hacia la región ocupada por B, su

número depende del número de moléculas en el punto considerado. Al mismo tiempo,

las moléculas de B difuso hacia regímenes anteriormente ocupados por pura A. Por

último, completan la mezcla se produce. Antes de este punto en el tiempo, una

variación gradual en la concentración de A se produce a lo largo de un eje, designado

x, que se une a los compartimientos originales. Esta variación, expresa

matemáticamente -dCA/dx, donde CA es la concentración de A. El signo negativo se

debe a que la concentración de A disminuye a medida que aumenta la distancia de las

x. Del mismo modo, la variación en la concentración de gas B es -dCB/dx. La velocidad

de difusión de A, NA, dependen de gradiente de concentración y la velocidad promedio

con la que las moléculas de A se mueve en la dirección x. Esta relación se expresa por

la Ley de Fick

"Sólo se aplica a ningún movimiento mayor"

donde D es la difusividad de la A a la B, proporcional a la velocidad molecular medio y,

por lo tanto, dependerá de la temperatura y la presión de los gases. La velocidad de

difusión de NA, se expresa normalmente como el número de moles difusión a través

de unidad de área por unidad de tiempo. Al igual que con la ecuación básica de

transferencia de calor, indica que la tasa de la fuerza es directamente proporcional a la

fuerza motriz, que es el gradiente de concentración.

Esta ecuación básica aplicada a un número de situaciones. Restringir el debate

exclusivamente a condiciones de estabilidad, en el que ni DCA/dx o DCB/dx cambian

con el tiempo, contradifusión equimolecular se considera en primer lugar.

Normalmente los procesos de difusión están sujetos a la Ley de Fick. La membrana

permeable puede permitir el paso de partículas y disolvente siempre a favor del

gradiente de concentración. La difusión, proceso que no requiere aporte energético, es

frecuente como forma de intercambio celular.

Material y Equipo:

-Secadora de pelo con adaptador

-Manguera de plástico

-Capilar

-Acetona

-Alcohol

-3 pinzas 3 dedos

Procedimiento:

Se introduce el capilar en los reactivos para poder llenarlo hasta cierto punto para

después vaciar parte del capilar en la parte final de la manguera. Se tomaba nota de

los centímetros vaciados y se procedia a prender la secadora para tomar el tiempo que

se tardaba en secar el reactivo.

Cálculos:

Despejando “D” y reajustando la ecuación:

𝐷 =∆𝑥 2

𝑡=

𝑚2

𝑠𝑒𝑔

Distancia Tiempo D

Acetona 0.035 20.7 5.91 e -5

0.029 68 1.23 e -5

Alcohol 0.008 4 1.6 e-5

0.007 5 9.8 e -6

Acetona real (𝟏.𝟏𝒙𝟏𝟎−𝟓)

Alcohol real (𝟏.𝟐𝒙𝟏𝟎−𝟓)

Conclusiones:

De manera experimental se pudo obtener un coeficiente de difusión muy aproximado

comprobándose la práctica con la teoría

Acetona real (1.1𝑥10−5) vs (1.23x10−5)

Alcohol real (1.2𝑥10−5) vs (1.6x10−5 )