DIFUSIÓN DE LA NAFTALINA
RESUMEN En la experiencia realizada se observó el cambio de fase de la naftalina de la fase sólida a la fase líquida y viceversa, para el proceso de fusión la naftalina absorbe calor (calor ganado) y para el proceso de solidificación libera calor (calor perdido). Luego de aber realizado la gr!fica temperatura (") versus el tiempo (t) se nota que el punto de fusión coincide con el punto de solidificación esto debido a que el calor que absorbe la naftalina debe ser igual al calor que libera. #na conclusión importante de la experiencia realizada es que la naftalina se solidifica de manera r!pida.
INTRODUCCIÓN: En el presente informe se analizar! el cambio de fase de la naftalina de fase sólida a fase líquida denominada fusión y la temperatura asociada a este cambio se le denomina punto de fusión$ y tambi%n de la fase líquida a la fase sólida denominada solidificación y la temperatura asociada a este proceso se le denomina punto de solidificación. solidificación. En los cambios de estado interviene una energía t%rmica la cual es disipada o absorbida por el cuerpo.
OBJETIVO • •
&nvestigar sobre la cuerva de fusión y de solidificación de la naftalina. conocer la curva de fusión y la curva de solidificación de la naftalina. "ambi%n poder analizar si el punto de fusión y solidificación coinciden coinciden en el proceso.
FUNDAMENTO TEORICO 'l cambio de fase de solido a liquido de una sustancia se le denomina fusión, la temperatura asociada a este cambio se le denomina punto a fusión. 'l cambio de fase de líquido a solido se le denomina solidificación, la temperatura asociada a este cambio se denomina punto de solidificación. En estos cambios de estado necesariamente interviene una energía de naturaleza t%rmica la cual es absorbida o disipada por el cuerpo. Esta tiene como fin acer m!s activas las mol%culas que se encuentran ligadas por fuerzas atractivas$ o en todo caso a reagruparlas. En el punto de solidificación coincide con el punto de fusión y durante la solidificación, el calor que fue absorbido en la fusión es liberado.
La naftalina (nombre no comercial naftaleno fórmula química *+-) es un sólido blanco que se volatiliza f!cilmente y se produce naturalmente cuando se queman combustibles. "ambi%n se llama alquitrán blanco y se a usado en bolas y escamas para auyentar las polillas. uemar tabaco o madera produce naftalina. "iene un olor tan fuerte que puede resultar desagradable. La */metilnaftalina y la 0/metilnaftalina son compuestos similares a la naftalina. La */metilnaftalina es un líquido transparente y la 0/metilnaftalina es un sólido$ ambos pueden olerse en el aire y en el agua en concentraciones muy ba1as. 2ublimación es un proceso por el cual una sustancia solida cristalina pasa directamente al estado de vapor sin pasar por el estado líquido. Las sustancias que presentan esta propiedad pasan directamente sin fundir al estado de vapor como e1emplo se tiene la naftalina, alcanfor, yodo, ielo seco etc.
SUBLIMACION El m%todo de la sublimación de naftaleno ofrece resultados con peque3os valores de incertidumbre, pero para esto es necesario que los valores de las propiedades sean tomados con suficiente exactitud, especialmente de las propiedades b!sicas densidad del sólido, presión de vapor saturado, coeficiente de difusión en el aire y el n4mero de 2cmidt. El m%todo de sublimación de naftaleno permite mediciones muy precisas y tiene mucas venta1as para el mane1o de condiciones de contorno en comparación con los m%todos de transferencia de calor.
Naftalina El naftaleno o tambi%n llamado naftalina es un sólido blanco que se evapora f!cilmente y se produce naturalmente cuando se queman combustibles, tambi%n cuando se queman combustibles, tambi%n cuando se quema tabaco o madera se produce naftalina. La exposición a grandes cantidades puede da3ar o destruir una porción de los glóbulos ro1os. El naftaleno contiene impurezas mezcladas$ no obstante estas no constituyen un problema pues durante el proceso de fusión pueden ser extraídas, lo que afecta poco el resultado de las experiencias.
Estructura detallada del naftaleno
MÉTODO EXPERIMENTAL: 5ara la experiencia realizada se emplear!n los siguientes materiales y equipos naftalina (para observar los cambios de fase), un mecero de 6unsen (para elevar la temperatura de la naftalina), un soporte universal y dos clamps o agarraderas (para suspender el tubo de ensayo y el termómetro), un termómetro (para medir la temperatura de la naftalina), un tubo de ensayo (que contendr! a la naftalina), un cronómetro (para medir el tiempo asociado al cambio de temperatura), un vaso pirex (donde calentaremos el tubo de ensayo que contiene a la naftalina). 2e monta el equipo como se muestra en la 7ig.*
7ig.* 2e procede a calentar el agua y se registra los valores de la temperatura cada 8+ segundos asta que la naftalina se funda y luego se de1a enfriar asta que solidifique tambi%n tomando la temperatura cada 8+ segundos. 5ara la experiencia se debe pesar una cierta cantidad de naftalina.
mnaftalina=3.5 g Diametronaftalina=15 cm
RESULTADOS En este punto se mostrar! la tabla * de la variación de la temperatura con respecto al tiempo.
Tabla 1 t =0 , T =23 °C
P!"#$! %# f&$i'n %#l Naftal#n!
(
t min
)
+.9
*.+
*.9
0.+
0.9
8.+
8.9
:.+
:.9
9.+
9.9
T ( ° C ) 0;
0;.9
0<
8*
88
89.9
8-
:+
:8
:9
:-
=.+
=.9
;.+
;.9
-.+
-.9
<.+
<.9
*+.+
*+.9
**.+
T ( ° C ) 9+
9*.9
98
9=
9-
=+
=0
=:
=;
=<
;*
t ( min ) **.9
*0.+
*0.9
*8.+
*8.9
*:.+
*:.9
*9.+
*9.9
*=.+
*=.9
;:
;9
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;-
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(
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(
)
)
T ° C
;8
t ( min ) *;.+
*<.9
(
)
T ° C
-9
-;
-<
<*
()
<0
P!"#$! %# $!li%ifi"a"i'n %#l Naftal#n!
(
)
0+.+
0+.9
0*.+
0*.9
00.+
00.9
08.+
08.9
0:.+
0:.9
(
)
<+
-;
-:
-*
;<
;-.9
;;
;9
;0
;+
t min
T ° C
t ( min ) 09.+
(
)
T ° C
=-
09.9
0=.+
0=.9
0;.+
0;.9
0-.+
0-.9
0<.+
0<.9
8+.+
==
=:
=0
=+
9-
99
9:
90
9+
:-
>e los datos obtenidos en la tabla * se traza la gr!fica "emperatura vs tiempo, de donde se observa que el punto de fusión coincide con el punto de solidificación. 'dem!s se puede notar que la variación de la temperatura para cada intervalo de tiempo de 8+ segundos no es el mismo debido a que la suministración de calor no es constante.
*afi"a +1: P!"#$! %# f&$i'n %#l Naftal#n!
Graca de Fusion del Nafaleno f(x) = 3.62x + 26.96 R² = 0.98
!"#$"%&N '! $ GR$F%"$ endiene = 3.6*,
Y
=3.6154 X + 26.962
*afi"a +,: P!"#$! %# $!li%ifi"a"i'n %#l Naftal#n!
Graca de /olidicacion del Nafaleno
f(x) = - ,.08x + *0.*6 R² = *
!"#$"%&N '! $ Y =−4.0818 X + 170.1 endiene = GR$F%"$ tramo de la gráfica de fusión y solidificación -,.08*8
uno de
uno de
D#t#-ina"i'n: la a.i%#/ %# #0a.!a"i'n %#l naftal#n! #n la $&.#fi"i# NAFTALINA *
2
? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?
NAFTALIN A
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
*
2
CALOR
DAB naftal#n!2 3 −6 2 6.92 10 m
∗
DATOS >@ *9 cm A@0= pies 5@ *+ atm
/s
5'*@B @0=, 88 5a >'6@ =, <0C*+/= D 02 "F@ 0<8 FG H@ -8*:, 8: GI D 020 GI 560@ * atm COVIRTIENDO AL SI
P=1 atm a Pa P=1 ( 1013250 ) Pa P
=1013250 Pa
=20 ° C a ° K
T
C =° K −273
=° K = 273
20
° K
P
=293
=1 atm a Pa
P=1 ( 1013250 ) Pa P
=1013250 Pa
4ALLANDO EL RADIO D
=1.5
r=
1.5 2
r = 0.75 cmam r =7.5 x 1 0
−3
4ALLANDO PB 1 PB 1= P − P A 1
PB 1=101325 −75 PB 1=101250 Pa
4ALLANDO PBM
PBM =
P B 1 + P B 2
=
PBM
2
+
101250 101325 2
PBM =101287.5
4ALLANDO N A
=
N A
N A =
(
D AB P P A 1
− P ) A 2
RT r 1 PBM
−6 2 6.92 x 10 m
/ s ( 1013250 ) Pa (75− 0) Pa 8314.34 m / s Kgmol° k ( 293 ) ° k ( 4.572−0 ) m (395697.9 ) Pa
2
2
−7
N A =2.8414 x 10 kgmol / s m
2
DISCUSIONES •
2eg4n el autor menciona Dr !uan !os" #on$ále$ %ayón que, el naftaleno es muy poco soluble en el agua y se deposita en el fondo como un sólido, se considera al naftaleno como una amenaza para el agua, sin embargo al someterlo al calor %ste se difunde, esto se debe a
que la solubilidad de este producto, es en función a su composición química. >e ello va a depender que se disuelva en uno u otro líquido. Las propiedades físicas del naftaleno son bien conocidas y es un material f!cil de adquirir, no oxidante y de ba1a toxicidad. 2in embargo la asimilación de una gran dosis produce anemia emolítica, formación de cataratas y sensibilización. Los mayores riesgos recaen sobre los lactantes y fetos., pero la toxicidad de los naftalenos clorados es considerablemente superior ya que se obtiene por cloración sucesiva del naftaleno en presencia de cloruro f%rrico como catalizador.
•
2eg4n Hamiro 6etancourt nos dice que La difusividad para una mezcla binaria gaseosa se a obtenido experimentalmente midiendo la velocidad de interdifusión de dos gases originalmente confinados en los dos extremos de un cilindro ueco. #n diafragma delgado que separa los gases en el centro. 2e reemplaza entonces el diafragma y los gases de cada mitad del cilindro son bien mezclados y analizados. En ausencia de efectos conectivos, la difusión molecular se obtiene comparando los resultados con una solución de la ecuación diferencial b!sica. Lo referente dico por el autor, est! en relación con la clase explicada, ya que de esa forma podemos decir que la teoría eca la semana pasada, toma diferentes puntos de vistas cuando comparamos con diversos autores, llegando a un mismo punto de partida que son las integrales de colisión dada por Lennard Jones.
•
(&>K, *<;0) omparando la difusividad encontramos que la difusividad en gases, es muy diferente a la difusividad de Einstein para un movimiento broniano que representa un caso límite para la dispersión de las partículas en un campo de movimiento turbulento.
CONCLUSIONES:
•
"ambi%n podemos concluir que la velocidad de difusión de la naftalina es −7
N A =2.8414 x 10 kgmol / s m •
2
En conclusión podemos decir, que para que tenga lugar el fenómeno de la difusión, la distribución espacial de mol%culas no debe ser omog%nea, debe existir una diferencia, o
•
gradiente de concentración entre dos puntos del medio. >e la experiencia realizada se concluye que la naftalina pasa del estado sólido al estado líquido de manera r!pida debido a que las mol%culas pierden energía cin%tica de r!pidamente.
•
"ambi%n se concluye que la naftalina aumenta su temperatura normalmente asta alcanzar el punto de fusión.
•
2e concluye tambi%n que el calor que absorbe la naftalina para fundirse es igual calor que libera para solidificarse.
•
'dem!s se concluye que la cantidad de calor suministrada por unidad de tiempo es variable.
RECOMENDACIONES: 2e recomienda colocar una cantidad moderada de naftalina de modo que al ser colocado en el tubo el nivel del agua del vaso est% por encima de la naftalina.
"ratar de ser lo m!s preciso al medir la temperatura de la naftalina respecto al tiempo. Evitar tener muco contacto con la naftalina ya que desprende un olor tóxico. 'l momento de retirar el termómetro con cuidado del tubo de ensayo con la naftalina solidificada, para ello debemos poner en contacto el tubo con la fuente de calor.
REFERENCIAS:
•
Leyva Maveros, umberto N7ísicaO "omo &&. Ed. Dosera 0++* Ho1as 2alda3a, 'usberto N7ísicaO "omo &&. Ed. 2an Darcos 0++0
•
6&6L&FIH'5K IH'J'LE2, H. 6. (0++8). Transferencia molecular de calor, masa y/o
•
cantidad de movimiento. olombia entro de 5ublicaciones #M / 2ede Danizales. •
&>K, I. D. (*<;0). LOS VIENTOS. DEP&F HEQEH"E DEP&'M'
