Difusión y efusión de gases

Objetivos: Comprender entender y analizar y experimental el concepto de difusión y efusión de

gases según la ley de Graham

Demostrar experimentalmente la ley de difusión y efusión de los gases en funciones

a la teoría cinética de gases

Comprobar la relación velocidad de difusión teórica y eperimental de los gases de

hcl y amoniaco

Fundamento teórico:

Ley de Graham:La difusión es el proceso por el cual una substancia se distribuye

uniformemente en el espacio que la encierra o en el medio en que se encuentra. Por

ejemplo: si se conectan dos tanques conteniendo el mismo gas a diferentes presiones,

en corto tiempo la presión es igual en ambos tanques. También si se introduce una

pequeña cantidad de gas A en un extremo de un tanque cerrado que contiene otro gas

B, rápidamente el gas A se distribuirá uniformemente por todo el tanque. La difusión es

una consecuencia del movimiento continuo y elástico de las moléculas gaseosas. Gases

diferentes tienen distintas velocidades de difusión. Para obtener información

cuantitativa sobre las velocidades de difusión se han hecho muchas determinaciones.

En una técnica el gas se deja pasar por orificios pequeños a un espacio totalmente

vacío; la distribución en estas condiciones se llama efusión y la velocidad de las

moléculas es igual que en la difusión. Los resultados son expresados por la ley de

Graham.

"La velocidad de difusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de

su densidad."

En donde v1 y v2 son las velocidades de difusión de los gases que se comparan y d1 y d2

son las densidades. Las densidades se pueden relacionar con la masa y el volumen

porque ( ); cuando M sea igual a la masa (peso) v molecular y v al volumen

molecular, podemos establecer la siguiente relación entre las velocidades de difusión de

dos gases y su peso molecular:

√

√

√

√

la efusión: La efusión es el proceso por el cual un gas bajo presión escapa de un

recipiente al exterior a través de una pequeña abertura. Se ha demostrado que la

velocidad de efusión es directamente proporcional a la velocidad media de las

moléculas.

Se pueden medir los tiempos necesarios para que cantidades iguales de gases efundan

en las mismas condiciones de presión y temperatura, demostrándose que dichos

tiempos son inversamente proporcionales a sus velocidades. Así, cuanto más pesada es

la molécula más tardará en efundir.

la difusión;Difusión gaseosa, la mezcla gradual de moléculas de un gas con las

moléculas de otro gas en virtud de sus propiedades cinéticas, constituye una

demostración directa del movimiento aleatorio. a pesar del hecho que las velocidades

moleculares son muy grandes, el proceso de difusión en sí mismo requiere un periodo

relativamente largo de tiempo para completarse.

En 1832 el químico escocés Thomas Graham encontró que en las mismas condiciones

de temperatura y presión, las velocidades de difusión de las sustancias gaseosas son

inversamente proporcionales a la raíz cuadrada de sus masas molares.

parte experimental:

equipos y materiales :

un vaso de precipitado de 100ml

un tubo de vidrio de 50 a 60 cm abierto a ambos lados

un soporte universal y una pinza de nuez

algodón cinta métrica una pipeta graduada o un gotero

una fiola de 250ml

lun globo mediano

inyectables con aguja hipodemica

pinza de metal

bagueta

reactivos:

Solución concentrada de amoniaco

Solución concentrada de acido clohidrico

Bicarbonato de sodio

Acido catico

procedimiento:

A) VELOCIDAD DE DIFUSIÓN DE LOS GASES (ACIDO

CLORHÍDRICO Y AMONIACO)

colocar en el soporte universal,un tubo de vidrio cuya longitud es de

36cm

enrollar algodón del tamaño del agujero del vidrio

en el extremo derecho introduzca algodón húmedo con solución de

amoniaco y en el extremo izquierdo del tubo coloque otro algodón

impregnado de acido clorhídrico y sujetar con sintescoch

ese instante en que se coloca los algodone el tiempo cero, y se tomara

el tiempo hasta finalizar el proceso es decir cuando aparece el anillo de

gas blanco

medir cuidadosamente la distancia que hay desde el centro del anillo

donde aparece el humo blanco

B) COMPARACION DE LA VELOCIDAD DE EFUSION DE GASES: AIRE

Y DIOXIDO DE CARBONO

seleccionar un inyectable con aguja y embolo, medir el diámetro de la

superficie del embolo, succionar aire del medio ambiente con un volumen

de 20ml, este tiene que estar en posición vertical

colocar un peso fijo en la cabeza del embolo y observamos que en

18segdesciende el embolo para el gas aire

para obtener el dióxido de carbono en una fiola se hará una mezcla de

bicarbonato de sodio y acido acético

en la fiola con dióxido de carbono se colocara un globo donde se

extraerá el co2

con un inyectable succionaremos el CO2, con un volumen de 20 ml

se colocara un peso fijo en la cabeza del embolo, y observaremos que en

17seg desciende el embolo para el gas CO2

tabla de reportes de resultados

DIFUSIÓN DE LOS GASES (ACIDO CLORHÍDRICO EN

AMONIACO

calculo teórico

calculo experimental

Difusión Experimento

Reactivos NH3 HCl Peso molecular 36.5 17 Longitud d e tubo en cm 36cm Distancia recorrida 24cm 12cm Tiempo inicial cero Tiempo empleado 6.38 seg

√

√

calculo del porcentaje de error

EFUSION DE GASES: AIRE Y DIOXIDO DE CARBONO

Difusión Aire CO2

Peso molecular en g/mol 28.84 g/mol 44 g/mol

Longitud empleada en el inyectable en cm 20ml 20ml

Tiempo para el descenso del embolo seg 6.73seg 8.5seg

Masa empleada g 200 g 200g

Velocidad experimental

Calculo teórico

calculo experimental

calculo del porcentaje del rio

√

√

Error :

En la efusión de gases al colocar el globo en la boca de la fiola este se

encontraba con aire, en la experimentación hay una mezcla de CO2 con

aire por ello se demora en emerger el gas co2

Cuestionario 1) respecto a la difusión de gases del HCl Y NH3

a)por que se debe colocar en forma simultanea los tapones humedecidos con esos

gases

Por que si no se colocan simultáneamente el tiempo en el que se difunde seria mas largo y habría un mayor margen de error

b) que gas se difunde mas rápido y por que indicando la reacción que se

produce

Elhidróxido de amonio se difunde mas rápido que el acido clorhídrico, ya que este

tiene menor peso molecular por lo tanto recorre la mayor distancia en el tubo así

se forma el cloruro de amonio que precipitará en las paredes del tubo formando

una capa blanca en el mismo.

HCl(g) + NH3(g) NH4Cl(g)

2) A que factores atribuye usted la diferencia entre el valor teórico y

experimental de la relación de velocidades de difusión de los gases usados

enumérelos

a)El factor que hace que el porcentaje de error sea alto es porque, el ojo humano no ubica a tiempo el anillo y no se mide con exactitud las distancias entre el HCl y NH3

b) Los tapones se colocan uno después de otro Y esto tiene que ser simultáneo.

c) Si el tubo no se encuentra seco, el agua que está dentro de él absorbería los gases, y esto por consecuencia las medidas obtenidas en el experimento serian fuera de la realidad.

3) explique tres ejemplos de difusión y efusión de gases a nivel de contaminación

ambiental o cuidado del medio ambiente

Contaminantes emitidos por los vehículos automóviles

En las últimas décadas, el automóvil ha aparecido de forma masiva en las ciudades,

contribuyendo a incrementar los problemas de contaminación atmosférica como

consecuencia de los gases contaminantes que se emiten por los tubos de escape.

Los principales contaminantes lanzados por los automóviles son: monóxido de

carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOx), hidrocarburos no quemados (HC), y

compuestos de plomo.

No todos los vehículos lanzan los distintos tipos de contaminantes en las mismas

proporciones; éstas dependerán del tipo de motor que se utilice. Los vehículos que

emplean gasolina como carburante emiten principalmente monóxido de carbono,

óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y compuestos de plomo. La emisión de este

último tipo de contaminante se debe a la presencia en algunos tipos de gasolina de

tetraetilo de plomo, aditivo que se añade para aumentar su índice de octano.

Los principales contaminantes emitidos por los vehículos que utilizan motores de

ciclo diésel (camiones y autobuses, por ejemplo) son partículas sólidas en forma de

hollín que da lugar a los humos negros, hidrocarburos no quemados, óxidos de

nitrógeno y anhídrido sulfuroso procedente del azufre contenido en el combustible.

Calefacciones domésticas

Las instalaciones de calefacción domésticas son una de las principales fuentes de

contaminación atmosférica de las grandes ciudades. Este tipo de focos puede

contribuir con un 20 a 30% de las emisiones totales a la atmósfera en áreas

urbanas. Los principales contaminantes producidos dependen del tipo de

combustible empleado.

En el caso del carbón los principales contaminantes producidos son: anhídrido

sulfuroso, cenizas volantes, hollines, metales pesados y óxidos de nitrógeno.

Cuando el combustible empleado es líquido (gasóleo o gasoil), los principales

contaminantes emitidos son: SO2, SO3, NOx, hidrocarburos volátiles no

quemados y partículas carbonosas.

El gas natural es el combustible más limpio de los actualmente disponibles para

calefacción, siendo su producción de contaminantes despreciable respecto a los

otros combustibles. A la introducción masiva del gas para calefacciones

domésticas, sustituyendo al carbón y al gasoil anteriormente utilizado, se debe en

gran parte el éxito del Plan de Descontaminación Atmosférica de la ciudad

de Londres (Gran Bretaña).

Calderas industriales de generación de calor

Entre las distintas fuentes de contaminación atmosférica de origen industrial, la combustión

de combustibles fósiles para la generación de calor y electricidad ocupa un lugar

preponderante, tanto por la cantidad como por los tipos de contaminantes

emitidos. Especial atención merecen las centrales térmicas de producción de

electricidad. Los combustibles utilizados por este tipo de instalaciones son el

carbón y el fuel-oil.

La producción de contaminantes depende en gran medida de la calidad del combustible, en

especial de las proporciones de azufre y cenizas contenidas en el mismo y del tipo

de proceso de combustión empleado. Durante el proceso de combustión se libera a

la atmósfera el azufre contenido en el combustible en forma de anhídrido

sulfuroso. Junto con otros contaminantes como óxidos de nitrógeno, dióxido de

carbono, metales pesados y una gran variedad de sustancias. Cuando se utiliza

como combustible el carbón, se emiten abundantes partículas finas que pueden ser

trasladadas a grandes distancias.

Contaminación producida por el tráfico

Contaminación debida al exceso de circulación rodada y provocada sobre todo por la

quema de combustibles fósiles, en especial gasolina y gasoil.

Los contaminantes más usuales que emite el tráfico son el monóxido de carbono, los óxidos de

nitrógeno, los compuestos orgánicos volátiles y las macropartículas. Por lo que se

refiere a estas emisiones, los transportes en los países desarrollados representan

entre el 30 y el 90% del total. También hay compuestos de plomo y una cantidad

menor de dióxido de azufre y de sulfuro de hidrógeno. El amianto se libera a la

atmósfera al frenar. El tráfico es también una fuente importante de dióxido de

carbono.

El monóxido de carbono es venenoso. A dosis reducidas produce dolores de cabeza,

mareos, disminución de la concentración y del rendimiento. Los óxidos de nitrógeno y

azufre tienen graves efectos sobre las personas que padecen asma bronquial, cuyos

ataques empeoran cuanto mayor es la contaminación, pues además estas sustancias

irritan las vías respiratorias, si bien aún no hay una explicación médica precisa. Entre

los compuestos orgánicos volátiles está el benceno, que puede provocar cáncer, al

igual que el amianto, aunque su efecto sólo está claramente establecido a dosis más

altas que las debidas al tráfico. Las macropartículas son partículas sólidas y líquidas

muy pequeñas que incluyen el humo negro producido sobre todo por los motores

diesel y se asocian a una amplia gama de patologías, entre ellas las enfermedades

cardíacas y pulmonares. El plomo dificulta el desarrollo intelectual de los niños. El

dióxido de carbono no siempre se clasifica como contaminante, pero sí guarda

relación con el calentamiento global.

Capa de ozono

Zona de la atmósfera que abarca entre los 19 y 48 km por encima de la superficie de la Tierra.

En ella se producen concentraciones de ozono de hasta 10 partes por millón (ppm). El

ozono se forma por acción de la luz solar sobre el oxígeno. Esto lleva ocurriendo

muchos millones de años, pero los compuestos naturales de nitrógeno presentes en la

atmósfera parecen ser responsables de que la concentración de ozono haya

permanecido a un nivel razonablemente estable. A nivel del suelo, unas

concentraciones tan elevadas son peligrosas para la salud, pero dado que la capa de

ozono protege a la vida del planeta de la radiación ultravioleta cancerígena, su

importancia es inestimable. Por ello, los científicos se preocuparon al descubrir, en la

década de 1970, que ciertos productos químicos llamados clorofluorocarbonos, o CFC

(compuestos del flúor), usados durante largo tiempo como refrigerantes y como

propelentes en los aerosoles, representaban una posible amenaza para la capa de

ozono. Al ser liberados en la atmósfera, estos productos químicos, que contienen cloro,

ascienden y se descomponen por acción de la luz solar, tras lo cual el cloro reacciona

con las moléculas de ozono y las destruye. Por este motivo, el uso de CFC en los

aerosoles ha sido prohibido en muchos países. Otros productos químicos, como los

halocarbonos de bromo, y los óxidos de nitrógeno de los fertilizantes, son también

lesivos para la capa de ozono.

El ozono es muy dañino si se encuentra en la troposfera, pero también nos protege de los rayos

ultravioleta encontrándose en la Estratosfera

Dióxido de carbono

Uno de los impactos que el uso de combustibles fósiles ha producido sobre el medio

ambiente terrestre ha sido el aumento de la concentración de dióxido de carbono (CO2)

en la atmósfera. La cantidad de CO2 atmosférico había permanecido estable,

aparentemente durante siglos, en unas 260 ppm (partes por millón), pero en los

últimos 100 años ha ascendido a 350 ppm. Lo significativo de este cambio es que puede

provocar un aumento de la temperatura de la Tierra a través del proceso conocido

como efecto invernadero. El dióxido de carbono atmosférico tiende a impedir que la

radiación de onda larga escape al espacio exterior; dado que se produce más calor y

puede escapar menos, la temperatura global de la Tierra aumenta.

Un calentamiento global significativo de la atmósfera tendría graves efectos sobre el

medio ambiente. Aceleraría la fusión de los casquetes polares, haría subir el nivel de los

mares, cambiaría el clima regional y globalmente, alteraría la vegetación natural y

afectaría a las cosechas. Estos cambios, a su vez, tendrían un enorme impacto sobre la

civilización humana. Desde 1850 se ha producido un aumento medio en la temperatura

global de cerca de 1 °C. Algunos científicos han predicho que el aumento de la

concentración en la atmósfera de CO2 y otros "gases invernadero" provocará que las

temperaturas continúen subiendo. Las estimaciones van de 2 a 6 ºC para mediados del

siglo XXI. No obstante, otros científicos que investigan los efectos y tendencias del

clima rechazan las teorías del calentamiento global, atribuyendo la última subida de la

temperatura a fluctuaciones normales.

CONCLUSIÓN

El aire contaminado nos afecta en nuestro diario vivir, manifestándose de diferentes formas en nuestro organismo, como la irritación de los ojos y trastornos en las membranas conjuntivas, irritación en las vías respiratorias, agravación de las enfermedades broncas pulmonares, etc. Existen diversos modos de evitar la contaminación del aire, a saber: * Uso de combustibles adecuados para la calefacción doméstica e industrial. * Usar chimeneas con tirajes o filtros en condiciones de cumplir sus funciones. * Mantener los vehículos motorizados en buenas condiciones. * No quemar hojas o basuras,

4) analice la difusión y efusión del gas dióxido de carbono (co2) en la

problemática medioambiental

El problema es que emitimos mucho más dióxido de carbono del que el ambiente puede

absorber y es por esto que lo llamamos "contaminante". ¡En los Estados Unidos, por

ejemplo, se emiten 6.6 toneladas de CO2 por cada persona, cada año! ¡Verdaderamente

un montón de gas! Como ya sabes, gases de efecto invernadero (GEI) son gases que

pueden atrapar calor. El dióxido de carbono hace exactamente eso. La comunidad

científica estima que el CO2 es responsable del 50% al 60% del cambio climático

global. ¡Más que la mitad!

Evidentemente, reducir nuestras emisiones de dióxido de carbono es una acción

necesaria para combatir el cambio climático. Pero, ¿cómo hacerlo? Nadie quiere vivir

en una casa congelada, a todos nos gusta viajar, ir a visitar amigos o familiares,

debemos ir al trabajo y al colegio, necesitamos cemento para construir viviendas, etc.

Afortunadamente, hay muchas opciones para reducir nuestras emisiones de CO2.

¡Caminar y usar tu bicicleta, por ejemplo, son opciones buenas para tu salud y el

ambiente! Además, para distancias largas, toma el autobús o el tren. (Es claro que 30

personas en un autobús emiten menos CO2 que 30 personas, cada una en su

automóvil!)

Como es un gas tan importante, hay muchas fuentes naturales, entre ellas, la respiración de platas y animales (incluyendo al hombre). Sin embargo, emitimos mucho, mucho dióxido de carbono en otros procesos, principalmente cada vez que quemamos combustibles fósiles. Quiere decir que emitimos CO2 cuando conducimos el automóvil, el autobús, el tren, o el avión; cuándo calentamos nuestras casas, cuando fabricamos productos, etc. Evidentemente, todas esas son cosas muy comunes que hacemos cotidianamente

conclusiones: en la efusión de los gases, llegamos a la conclusión de que el gas aire es

mas rápido que el CO2

en la difusión de gases, el gas de menor peso molecular recorre mas

distancia.Así llegamos a la conclusión que el hidróxido de amonio es

mas rápido que el acido clorhídrico,ya que el amoniaco tiene menor

peso molecular, recorre la mayor distancia en el tubo y así

comprobamos la ley de Graham

hemos determinado que no es posible obtener las velocidad de los

gases mediante el ojo humano ya que este poseería un mayor marguen

de error, además que al colocar los algodones a los extremos del tubo

estos son manipularlos de manera incorrecta

recomendaciones: en la parte experimental lavar el tubo de vidrio para evitar que el

procedimiento de la difusión de gases tenga errores

el tubo de vidrio se debe colocar en forma vertical mas no en horizontal

ya que un lado tendrá mas presión que el otro

en la difusión de gases se debe retirar inmediatamente los algodones y

enjuagarlos enjuagar el tubo con agua de caño para evitar que el

laboratorio se llene de humos blancos irritantes.

Manipule los reactivos con cuidado. El HCl y el NH3 son tóxicos si se

ingieren o se inhalan. Son corrosivos para la piel y los ojos. Producen

irritación, especialmente a los ojos. Además, son potencialmente

peligrosos para las vías respiratorias. La acetona es altamente

inflamable.

http://es.scribd.com/doc/111600265/Laboratorio-de-Ley-de-

Graham