Ley de Difusion de Gases .Practica 2.

 

 

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA 

LEY DE DIFUSION DE GRAHAM, LIQUIDOS Y GASES. Bryan Velásquez, Deyanira Rodríguez, Leidy Vargas, Yeraldin Sánchez. Departamento de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería y Arquitecturas, Universidad de Pamplona, Pamplona, marzo de 2015. RESUMEN Durante esta práctica se realizó la demostración experimental de la ley de difusión de gases de Graham en la que se dice que las velocidades de difusión son inversamente proporcionales a la raíz cuadrada de sus pesos moleculares.

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En la práctica se observa la ley de Graham a través de la interacción del amoniaco y el ácido clorhídrico, los cuales son gases que al ponerse en contacto reaccionaron para formar otro compuesto, caracterizado por ser un gas de color blanco. En la producción de gases experimentalmente, se pesó una fracción de pastilla de alkaseltzer m2= 0,7849 g. Luego se pesó el vaso precipitado más el HCl (4%), m 1= 132,3955 g, y por último se pesó el vaso precipitado más el HCl, más los productos R x; m3=132,8941g. Sumamos las dos masas y le restamos la tercera masa, para así hallar la masa del CO2. Como se muestra en la siguiente ecuación: mco2= m1 + m2 – m3  Los objetivos que nos proponemos frente a esta práctica es demostrar la ley de difusión de los gases (ley de Graham), comparar la velocidad de difusión de los gases con la de los líquidos y observar la producción de un gas a través de una reacción química. La velocidad de difusión de los líquidos es más lenta que los gases debido a que sus moléculas se encuentran más unidas. PALABRAS CLAVES Ley

de

Graham,

producción

de

gases,

1. INTRODUCCION De acuerdo con la Teoría Cinética de los gases, las moléculas de los gases

difusión

de

líquidos,

peso

molecular.

están en rápido movimiento velocidades promedio proporcionales proporcional es

a

la

y

sus son

temperatura 1

 

 

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA  absoluta. También supone que a la misma temperatura, la energía ener gía cinética promedio de las moléculas de gases diferentes es igual.

La ley de difusión de Graham establece velocidades con las que se difunden dos gases, bajo condiciones idénticas de T y P, son inversamente proporcionales a las raíces cuadradas de sus pesos moleculares o de sus densidades.

En la práctica se observa la ley de Graham a través de la interacción del amoniaco y el ácido clorhídrico, los cuales son gases que al ponerse en contacto reaccionaron para formar otro compuesto, caracterizado por ser un gas de color blanco. La difusión es el proceso por el cual una sustancia en forma gradual y uniforme se dispersa a través de un espacio dado, debido al movimiento de sus moléculas. los líquidos difunden más lentamente que los gases, porque sus moléculas están más cerca entre si y no pueden apartarse sin chocar. Los objetivos que nos proponemos frente a esta práctica es demostrar la ley de difusión de los gases (ley de Graham), comparar la velocidad de difusión de los gases con la de los líquidos y observar la producción de un gas a través de una reacción química. Para alcanzar estos objetivos realizamos varios montajes experimentales, primero empezamos con la ley de difusión de Graham en donde utilizamos un tubo de vidrio de 1m, en el extremo derecho del tubo se introdujo un algodón impregnado con la solución concentrada de amoniaco y en el extremo izquierdo otro algodón impregnado con HCl y luego esperamos hasta observar en el tubo el anillo de gases blanco.

(1)

  √   √    

 

Donde V1,  M1, D1 representan la velocidad de difusión peso molecular y densidad del primer gas, y V2, M2, D2 representa la velocidad de difusión, peso molecular y densidad del segundo gas. Ecuación para hallar el peso molecular respecto al tiempo. (2)

√   √ 

 

Donde MB y M A son los pesos moleculares de los gases. t B y t A es el tiempo de los gases en (min). 2. METODOLOGIA EXPERIMENTAL En la práctica experimental, se realizó el montaje presente en la figura 1, en demostración de la ley de difusión de Graham.

Figura 1. Ley de difusión difusión de G Graham. raham. 2

 

 

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA  En un soporte universal con pinza ajustamos un tubo de vidrio aproximadamente de 1m, en el extremo derecho del tubo se introdujo un algodón impregnado con la solución concentrada

Para finalizar la práctica se procedió, con la producción de gases en la que se realizó el montaje presente en la figura 3. En donde se utilizó una balanza analítica de marca ADVENTURER

de 30% de amoniaco (NH3) y en el extremo izquierdo otro algodón impregnado con la solución concentrada de 37% de ácido clorhídrico (HCl) y luego se toma el tiempo desde cero hasta que se observe en el tubo el anillo de gases blanco. Después se procedió a medir desde el centro de donde se formo el anillo de gas hasta cada uno de sus extremos, para así tomar cada distancia.

(OHAUS), en la cual se pesó una fracción de la pastilla de alka-seltzer con una masa de 0,7849 g.

Se continuó con la difusión de líquidos realizando figura 2.

el

montaje presente en la Figura 3. Producción de gases.

En un vaso precipitado de 100 mL, se le adiciono ácido clorhídrico (HCl), después se colocó el vaso precipitado en el agitador magnético, el cual no se colocó a funcionar hasta que se le adiciono la fracción de pastilla de alka-seltzer. Se esperó unos segundos hasta que se disolviera un poco el alka-seltzer con el

Figura 2. Difusión de líquidos.

Donde se adiciono en el tubo de ensayo derecho 2 mL de agua más 2 gotas de fenolftaleína y en el otro tubo de ensayo se adiciono 2 mL de agua más 2 mL de amoniaco ,en donde cada tubo se tapó con su respectivo corcho perforado y se colocaron en contacto por medio de una varilla de vidrio doblada en ángulo recto.

ácido entonces se procedió a colocar en función el agitador magnético. Después se dejó aproximadamente 10 minutos, mientras que se le daba toda la posibilidad al gas de que fuera saliendo. 3. RESULTADOS Y DISCUSION En la demostración con respecto a la ley de difusión de Graham experimentalmente se determinó el tiempo en el que se comenzó a tomar el tiempo, en el cual empezamos con un t0= 0 s; y en el tiempo en el cual apareció el anillo de gases es t f = 8’39’’.  3

 

 

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA  Después se se midió el valor de de la distancia desde el centro del anillo donde aparecen los humos blancos hasta el extremo derecho del tubo tiene una D1=54 cm y la distancia desde el centro del anillo hasta el extremo izquierdo es D2=45 cm. Respecto a la difusión de los líquidos experimentalmente se observó que el NCH4  genera un gas, en el cual produce una reacción química, que hace que el agua más la fenolftaleína se convierta en un color rosa claro por medio de la difusión. Por ultimo en la producción gases experimentalmente, se pesó una fracción de pastilla de alka-seltzer m2= 0,7849 g. Luego se pesó el vaso precipitado más el HCl (4%), m1= 132,3955 g, y por último se pesó el vaso precipitado más el HCl, más los productos Rx; m3=132,8941g. Luego, sumamos las dos masas y le restamos la tercera masa, para así hallar la masa del CO2. Como se muestra en la siguiente ecuación: (3) mco2= m1 + m2 – m3  mco2=132,3955g + 0,7849g  – 132,8941g mco2=133,1804 g – 132,8941 g mco2 =0,2863 g

(4)

     

 

Realizamos la siguiente conversión para hallar la masa del NaHCO 3. (5)

             

Luego, se halló el porcentaje de error entre 0,5465 g NaCO3 y el valor de la masa de la fracción de la pastilla que es de 0,7849 g. como lo muestra las siguiente ecuación: (6)

        

 

Después se tomó el valor teórico que es de 2,9 g; y luego se halló el margen de error.

(7)

    

 

El porcentaje de error anterior es un poco alto, ya sea porque la fracción de pastilla no se dejó suficiente tiempo en el vaso precipitado, y tal vez no se tenía bien homogenizado el proceso. 3.1 SOLUCION A PREGUNTAS CALCULOS PARA EL INFORME 1. Escriba las reacciones químicas que suceden en cada experiencia. Explique

Después procedimos hallando el porcentaje entre el valor de la tableta completa de alka-seltzer que es de 1,976 g y la fracción de tableta de alka-seltzer alka-s eltzer que es de 3,3273 g, realizando la

2. Los resultados del primer experimento están de acuerdo con la teoría?. ¿Por qué?

siguiente operación:

primer experimento? ¿Por qué?

3. Que gas difunde más rápido en el

4

 

 

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA  SOLUCION:

1. En la primera experiencia que es la difusión de Graham,  sucede una reacción química en la cual observamos cuando se forma en primer lugar una suspensión en el aire interno del tubo   que es la que aparece en forma de nubes anulares. Finalmente el cloruro amónico precipitará en las paredes del tubo formando una capa blanca en el mismo.  Es una reacción llamativa, ya que sorprende tanto que de la “nada” se forme algo, ya que el cloruro de hidrógeno y el amoniaco son gases incoloros. Se produce no inmediatamente sino al cabo de un cierto tiempo, que es el que tardan ambos gases en encontrarse. En la segunda experiencia de la difusión de los líquidos, sucede una reacción química en donde el amoniaco genera un gas en el cual produce una reacción que hace que el agua más la fenolftaleína, se convierta en un color rosa claro por medio de la difusión.

3. El gas que difunde más rápido en el primer experimento, que trata de la ley de difusión de Graham es el amoniaco, debido a que las moléculas de amoniaco, son más ligeras, y por ello, se difunden más rápido que las de HCl. 4. CONCLUSIONES 1. Según la ley de Graham, el volumen de efusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz ra íz cuadrada cu adrada de su peso molecular. 2. puede concluir que la velocidad de difusión de los líquidos es e s más lenta que los gases debido a que sus moléculas se encuentran más unidas. 3. El gas que difunde más rápido en la ley de difusión de Graham es el amoniaco, debido a que las moléculas de amoniaco, son más ligeras, y por ello, se difunden más rápido que las del acido clorhídrico. 5. REFERENCIAS [1] 

Por último, en la tercera experiencia que trata de la producción de gases, aparecen las condiciones de reacción: HCO3 (ac) + H (ac) = CO2(g) + H2O (L) En la cual sucede una reacción química; en la producción de un gas (efervescente). 2. los resultados del primer experimento, en la difusión de Graham; si están de acuerdo a la teoría. Por qué se utiliza tanto el tiempo inicial como el final, igual se toman las distancias de cada gas. Obteniendo así una difusión en los gases.

Ley de Graham: Efusión y difusión gaseosas. Velocidades Moleculares. Fisicoquimica56blogspot.ttp://fisicooquimi ca56.blogspot.com/2012/04/ley-degraham-efusion-y-difusion.html(3de octubre 2014).

Ley de difusión de Graham. Biblioteca digitaldelauniversidaddeChile.http://mazin ger.sisib.uchile.cl/reposi ger.sisib.uch ile.cl/repositorio/ap/cie torio/ap/ciencias_  ncias_  quimicas_y_farmaceuticas/ap-quimgral6/c4.2.html. (3 de octubre de 2014). [2]

[3]http://www.100ciaquimica.net/biograf/ci

entif/G/graham.htm. entif/G/graham. htm. (10 de octubre de 2014). 5

 

 

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA  [4]. Lister, Ted. (2002). Experimentos de Química clásica. Ed. Síntesis.http://www.jpimentel.com/ciencia s_experimentales/pagwebciencias/ pagweb/la_ciencia_a_tu_alcance/Experie ncias_quimica_humos_blancos.htm

[5]. 

Reaccionesquimicashttp://es.slideshare.n et/edmen6/reacciones-qumicas16041378(17 de enero de 2013).

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