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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSUniversidad del Perú, DECANA DE AMERICA

FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERIA QUIMICALaboratorio de Quimica General

PRACTICA N° 07: DIFUSION DE GASES

PR!E"RA# $ilda Car%uanc%o

CUR"# Qu&mica General

$RARI# Miercoles '()* %oras

ME"A# + )

INEGRANE"#

•  Aulla Gon-ales, Claiver Alon-o ).)/**0*

• Maldonado A12ero, 3ose ).)/*)4.

• 5urivilca 5urivilca, Gianmarco ).)/*6)0

• "anc%e- Abando, 3onat%an David ).)/*6))

  LIMA – PERU

  6*))

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INTRODUCCIÓN

 A medida 7ue el ser %umano va descubriendo nuevos conocimientos se da cuenta 7ue

todo ello 1ira a su alrededor8 es decir en torno a su e9:eriencia dentro de la naturale-a7ue :ro:orciona cada ve- m;s nuevos descubrimientos< Es :or ello el :resente temadifusión de gases no es a=eno a nuestra realidad<

La di>usi?n siem:re :rocede de una re1i?n de ma@or concentraci?n a otra menosconcentrada< A :esar 7ue las velocidades moleculares son mu@ 1randes, el :roceso dedi>usi?n de 1ases toma un tiem:o relativamente 1rande :ara com:letarse<

Por e=em:lo, cuando en un e9tremo de la mesa de laboratorio se abre una botella de unadisoluci?n concentrada de amoniaco, :asa un tiem:o antes de 7ue una :ersona 7ue esten el otro e9tremo de la mesa lo :ueda olerlo< La ra-?n es 7ue una molcula e9:erimentanumerosas colisiones mientras se est; en moviendo desde un e9tremo al otro de la mesa<

Por ello la di>usi?n de los 1ases siem:re sucede en >orma 1radual, @ no en >ormainstant;nea, como :arece su1erir las velocidades moleculares< Adem;s :uesto 7ue la ra&-de la velocidad cuadr;tica media de un 1as li1ero es ma@or 7ue la de un 1as m;s :esado,un 1as m;s li1ero se di>undir; a travs de un cierto es:acio m;s r;:ido 7ue un 1as m;s:esado<

Laboratorio de uí!ica "eneral #

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PRINCIPIOS TEORICOS

La di>usi?n 1aseosa es la dis:ersi?n 1radual de un 1as en el seno de otro< De este modolas molculas de una sustancia se es:arcen :or la re1i?n ocu:ada :or otras molculas,

colisionando @ movindose aleatoriamente< Este es un :roceso mu@ r;:ido, @ no esnecesario un cuer:o :or el 7ue di>undirse, @a 7ue se di>unde tambin :or el vac&o< Lae>usi?n es la >u1a de un 1as %acia el vac&o :or medio de un :e7ueBo ori>icio o de unamembrana :orosa, debido a 7ue las molculas del 1as colisionan con m;s >recuencia conel :oro donde la :resi?n es m;s alta< De este modo, %a@ m;s molculas 7ue :asan de la-ona de alta :resi?n a la de ba=a 7ue al contrario< En )'*, %omas Gra%am, un 7u&micoescocs demostr? 7ue la velocidad de e>usi?n @ di>usi?n de los 1ases es inversamente:ro:orcional a la ra&- cuadrada de su masa molar 

de esta le@ se deduce 7ue si la velocidad de e>usi?n o di>usi?n es inversamente:ro:orcional al tiem:o 7ue tarda en esca:ar una determinada cantidad de 1as, im:licanecesariamente 7ue el tiem:o de e>usi?n necesario :ara la e>usi?n de un cierto númerode moles de molculas es directamente :ro:orcional a la ra&- cuadrada de la masa molar 

Aplicaci!"#

La di>usi?n 1aseosa >ue una de las varias tecnolo1&as :ara lase:araci?n de is?to:os  de uranio desarrolladas :or :arte delPro@ecto Man%attan  :ara :roducir uranio enri7uecido  >or-ando7ue el %e9a>luoruro de uranio  único com:uesto del uranio1aseoso atraviese membranas semi(:ermeables< Esto :roduceuna li1er&sima se:araci?n entre las molculas 7ue contienenuranio(60F @ uranio(60'< Mediante el uso de una 1ran cascada demuc%os :asos, se :ueden conse1uir 1randes se:araciones<

 Actualmente %a 7uedado obsoleta ante la nueva tecnolo1&a decentri>u1adoras de 1as, 7ue re7uiere muc%a menos ener1&a :araconse1uir la misma se:araci?n<De las varias tecnolo1&as de se:araci?n últimamente utili-adas

:or el Pro@ecto Man%attan, la de di>usi?n 1aseosa >ue:robablemente la m;s si1ni>icativa< Los edi>icios de :roceso construidos :ara lascascadas >ueron en su momento los m;s 1randes =am;s construidos< La :re:araci?n de lamateria a tratar, el %e9a>luoruro de uranio conocido en el mercado como hex   >ue la:rimera a:licaci?n :ara la >luorine :roducida comercialmente, @ los :roblemas 1enerados:or el mane=o tanto de la >luorina como del hex   como 1ases corrosivos >ueronsi1ni>icativos<"e constru@eron 1randes :lantas de di>usi?n 1aseosa en los Estados Unidos, la Uni?n"ovitica, el Reino Unido, !rancia @ C%ina< La ma@or&a de ellas a%ora est;n cerradas o en

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es:era de serlo, inca:aces de com:etir econ?micamente con las nuevas tcnicas deenri7uecimiento< No obstante, al1una de la tecnolo1&a utili-ada en bombas @ membranassi1ue siendo secreta, @ al1unos de los materiales utili-ados continúan su=etos a controlesde e9:ortaci?n como una :arte del es>uer-o continuo :ara controlar la :roli>eraci?nnuclear <Le@ de Gra%am

 La Le@ de Gra%am, >ormulada en )'6/  :or  %omas Gra%am,establece 7ue las velocidades  de e>usi?n  de los 1ases  soninversamente :ro:orcionales a las ra&ces cuadradas  de susres:ectivas densidades<

"iendo v   las velocidades, las densidades @ H las masasmoleculares, res:ectivamente< E>usi?n es el >lu=o de :art&culas de 1as a travs de ori>icios

estrec%os o :oros<"e %ace uso de este :rinci:io en el mtodo de e>usi?n de se:araci?n de is?to:os<Los di>erentes :rocesos 7ue se reali-an en las :lantas, como lo son# la e>usi?n, la?smosis @ la imbibici?n ve1etal< "e encuentran &ntimamente li1ados con el trans:orte dea1ua @ de soluciones desde el :unto de ori1en %asta el medio donde sta es activada<Cada sustancia se di>unde libremente de otras %asta 7ue se di>unden todase7uitativamente< En la :lanta la velocidad de e>usi?n de:ende del 1radiente lo cual est;determinado :or la di>erencia entre las concentraciones de las sustancias en las dosre1iones @ :or la distancia 7ue las se:ara<El >en?meno de e>usi?n est; relacionado con la ener1&a cintica de las molculas< Graciasa su movimiento constante, las :art&culas de una sustancia, se distribu@en uni>ormementeen el es:acio libre< "i %a@ una concentraci?n ma@or de :art&culas en un :unto %abr; m;s

c%o7ues entre s&, :or lo 7ue %ar; 7ue se muevan %acia las re1iones de menor número# lassustancias se >unden de una re1i?n de ma@or concentraci?n a una re1i?n de menor concentraci?n<

V"lci$a$ $" $i%&#i'! $" l# (a#"#De los . estados de la materia, los 1ases :resentan la ma@or >acilidad de e>usi?n de susres:ectivas molculas, como ocurre en el aire, @a 7ue sus molculas tienen velocidadessu:eriores< Las molculas de di>erentes clases tienen velocidades di>erentes, atem:eratura constante, de:endiendo únicamente de la densidad

L") $" $i%&#i'! $" G*a+a,

 La di>usi?n es el :roceso :or el cual una sustancia se es:arce durante un :roceso 7ue sereali-a uni>ormemente en el es:acio 7ue encierra el medio en 7ue se encuentra< Por e=em:lo# si se conectan dos tan7ues conteniendo el mismo 1as a di>erentes :resiones, encorto tiem:o la :resi?n es i1ual en ambos tan7ues< ambin si se introduce una :e7ueBacantidad de 1as A en un e9tremo de un tan7ue cerrado 7ue contiene otro 1as ,r;:idamente el 1as A se distribuir; uni>ormemente :or todo el tan7ue< La di>usi?n es una consecuencia del movimiento continuo @ el;stico de las molculas1aseosas< Gases di>erentes tienen distintas velocidades de di>usi?n< Para obtener in>ormaci?n cuantitativa sobre las velocidades de di>usi?n se %an %ec%o muc%as

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determinaciones< En una tcnica el 1as se de=a :asar :or ori>icios :e7ueBos a un es:aciototalmente vac&o8 la distribuci?n en estas condiciones se llama e>usi?n @ la velocidad delas molculas es i1ual 7ue en la di>usi?n< Los resultados son e9:resados :or la le@ deGra%am< JLa velocidad de di>usi?n de un 1as es inversamente :ro:orcional a la ra&-cuadrada de su densidad<J

En donde v) @ v6 son las velocidades de di>usi?n de los 1ases 7ue se com:aran @ d) @ d6son las densidades< Las densidades se :ueden relacionar con la masa @ el volumen:or7ue 8 cuando M sea i1ual a la masa :eso v molecular @ v al volumen molecular,:odemos establecer la si1uiente relaci?n entre las velocidades de di>usi?n de dos 1ases @su :eso molecular#5 como los volúmenes moleculares de los 1ases en condiciones i1uales de tem:eratura @:resi?n son idnticos, es decir K) K6, en la ecuaci?n anterior sus ra&ces cuadradas secancelan, 7uedando#Es decir# la velocidad de di>usi?n de un 1as es inversamente :ro:orcional a la ra&-cuadrada de su :eso molecular<

E-",pl .Qu 1as tiene ma@or velocidad de di>usi?n, el ne?n o el nitr?1eno"oluci?nPrimero se necesita conocer las densidades de los 1ases 7ue intervienen< Como un molde 1as ocu:a 66,. L a C<N< sus densidades ser;n :eso molecularOvolumen<Ne?n 6*O66,. *,'' 1Ol Nitr?1eno ).O66,. *<6F 1Ol"ea v) velocidad de di>usi?n del nitr?1eno @ v6 velocidad de di>usi?n del ne?n<Debido a 7ue la velocidad de di>usi?n es inversamente :ro:orcional a las densidades,tendr; ma@or velocidad de di>usi?n el menos denso<

E-",pl /

Cu;l es la velocidad de e>usi?n del o9&1eno con res:ecto al %idr?1eno"i la masa molar  del o9&1eno es 06 @ la del %idr?1eno es 6 1ases diat?micos#La velocidad de e>usi?n del %idr?1eno es . veces la del o9&1eno<

Laboratorio de uí!ica "eneral &

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PROCEDIMIENTO EPERIMENTAL

• Lim:iar @ secar el tubo de di>usi?n antes de reali-ar el e9:erimento<

• Colocar el tubo de di>usi?n en >orma %ori-ontal sobre una cartulina ne1ra<

• Cerrar %ermticamente cada e9tremo del tubo con un ta:?n de 1oma<• Medir el tubo de di>usi?n de e9tremo a e9tremo

•  Adicionar simult;neo el $Cl  a7 @ el N$.Cl a7  res:ectivamente en cada ori>icio @

ta:arlo inmediatamente con al1od?n<

• bservar cuidadosamente la >ormaci?n de un %alo de N$.Cl, el cual determina el

:unto de contacto de ambos 1ases<

• Marcar en la cartulina ne1ra el :unto donde se vio 7ue se em:e-aba a >ormar el

%alo<

• Medir las distancias entre el :unto de contacto @ los e9tremos del tubo de di>usi?n<

• Lavar, lim:iar @ secar el tubo de di>usi?n< Re:etir el e9:erimento dos o tres veces<<

C1lc&l# E2p"*i,"!3al"#

Val* 3"'*ic

eN$0  0<F )<.4  e$Cl )4

N$0 1 $Cl 1 N$.Cl 1

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E2p"*i,"!3 .: E2p"*i,"!3 /:

  eN$0  )4< eN$0  )4<

e$Cl )F<6 e$Cl ).<.

Calc&la!$ la *"laci'! "2p"*i,"!3al p*,"$i

eN$0  )4< )<666 e$Cl ).<.

e :romedio )<)'/

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O4#"*5aci!"#

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El tubo de di>usi?n debe estar en

una :osici?n %ori-ontal, sino el

c;lculo ser&a err?neo

ratar de colocar la misma

cantidad de concentrados dentro

del tubo de di>usi?n

a:ar inmediatamente el tubo de

di>usi?n @ no de=ar %uecos :or los

 

)

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El alumno 7ue sostiene el tubo de

di>usi?n, debe tratar de no mover 

el tubo :or7ue eso me-clar&a los

 

Estar atento a la %ora de la

>ormaci?n del %alo 7ue se

>ormara, si el %alo em:ie-a a

trasladarse el e9:erimento tendr;

 

Marcar de manera r;:ida el

momento =usto de la >ormaci?n del

%alo durante el e9:erimento, :ara

as& reducir el mar1en de error 

durante los c;lculos res:ectivos

*

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CUESTIONARIO

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 Al >inali-ar el e9:erimento lavar 

mu@ bien el tubo de di>usi?n con

a1ua :otable @ des:us lavarlo

 

"e debe reali-ar el e9:erimento 

Una ve- reali-ado los dose9:erimentos %acer un :romedio

con los valores obtenidos @ tomar 

el resultado como el valor 

e9:erimental

+,

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.6 C&1l $" l# (a#"# $" la# al3"*!a3i5a# #" $i%&!$i*1 c! ,a)* *api$"89 #i #""!c&"!3*a! 3$# "ll# a /0 °C ) a3,9 a 3*a5;# $" i(&al"# *i%ici#<

De la e9:resi?n matem;tica se conclu@e 7ue el 1as m;s liviano menor M sedi>undir; o e>usionar; con ma@or ra:ide- 7ue el 1as m;s :esado<Por lo tanto#

a C)6 M)..b C0$' M..c N6 M0*d C$. M)

Entonces el orden con res:ecto a cu;l se di>undir; o e>usionar; m;s r;:ido es el

si1uiente#

C$. S N6 S C0$' S C)6

/6 C&1l "# la ,a#a ,la* $" &! c,p&"#3 =&" 3a*$a /97 5"c"# ,1# 3i",p "!"%&!$i* a 3*a5;# $" &! 3ap'! p*# =&" la ,i#,a ca!3i$a$ $" "F/ a la,i#,a 3",p"*a3&*a ) p*"#i'!<

t B

t a=√

 M B

 M  A

2,7 s

1 s =

  X g

169,29 g →2,7×13,01191=√  X 

 X =1231,986672

>6 U! +i$*ca*4&* $" %*,&la ",p?*ica C/@> 3a*$a > # "! ",a!a* a 3*a5;# $"&! 3ap'! p*#B "! la# ,i#,a# c!$ici!"# $" 3",p"*a3&*a ) p*"#i'!9 "l,i#, !,"* $" ,l;c&la# $" a*('! ",a!a "! /.0 #6 C&1l "# la ,a#a,la* ) la %*,&la ,l"c&la* $"l +i$*ca*4&*<

t B

t a=√

 M B

 M  A

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( 349 s210 s )=√ n (C 2 H 3 )

 Ar→

( 349s210s )2

=n× (27 ) g40 g

→n=4

  Por lo tanto si n .8 .C6$0 C' $)6

"u masa molar ser&a i1ual a )*' 1 Omol<

5 su >?rmula molecular seria C' $)6<

6 U!a ,&"#3*a $" (a# a*('! "%&!$" a 3*a5;# $" &! 3ap'! p*# "! .7 #6Calc&l" "l 3i",p *"=&"*i$ pa*a "l ,i#, !,"* $" ,l"# $" CO / "%&!$a"! la# ,i#,a# c!$ici!"# $" 3",p"*a3&*a ) p*"#i'!6

t B

t a=

√

 M B

 M  A

147 s

t a=√

  Ar

CO2 (147st a   )

2

=40 g

44 g→

t a=154,174 s

6 A ci"*3a# c!$ici!"# $" 3",p"*a3&*a ) p*"#i'!9 la $"!#i$a$ $"l (a# C@ "#097. ( L ) la $"!#i$a$ $" @* "# >90 ( L6 Si "l C@ #" $i%&!$" a &!a5"lci$a$ $" 70 c,,i! "! &! $"3"*,i!a$ apa*a3 $" $i%&#i'! C&1l #"*1 la5"lci$a$ $" @* "! "l ,i#, apa*a3 a la ,i#,a p*"#i'! ) 3",p"*a3&*a<

 ρCH 4=0,714 g / LV CH 4=70 cm/ s

 ρ HBr=3,60g / L   V  HBr= x cm/ s  

V CH 4

V  HBr=√

 ρ HBr

 ρCH 4 

70cm/ s

 x cm/s=√

  3,60g / L

0,714 g/ L

T 0),)4.6.)F cmOs

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ILIOGRAFIA

C%an1, Ra@mond< Qu&mica< ":tima edici?n< Edit Mc Gra $ill< M9ico<

 Academia Cesar Kalle=o< Qu&mica< Edit lumbreras< Lima( :erú<

%tt:#OO<:ro>esorenlinea<clO>isicaODi>usionV1ases<%tm

%tt:#OO<>isicanet<com<arO>isicaO:ro:iedadesV1asesOa:*FV7uimica<:%:

Cartol&n Rodr&1ue-, Walter< Qu&mica< Editorial san marcos< Lima Perú

W%itten, Davis< Qu&mica< octava edici?n< edit cen1a1e larnin1< Me9ico<

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