Ley de Graham

LEY DE EFUSION EFUSION Y DIFUSION GASEOSA DE THOMAS THOMAS GRAHAM GRAHAM

RESUMEN: Para este laboratorio se verificará la ley le y de Graham, que consiste en un proceso en el cual una sustancia se distribuye uniformemente en el espacio que la encierra o en su mismo medio, por lo cual para lograr esto se utilizaran 2 compuestos, acido clorhídrico fumante (HCl) y amoniaco (NH3), los cuales formaran una sal (NH4Cl) en el tubo. t ubo. La ley de difusión Graham se observara en la velocidad de difusión de estos gases, las cuales son diferentes diferentes para cada compuesto y es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de sus densidades. Lo propuesto anteriormente se evidencia por la formación de un anillo en el tubo, el cual se ve más desplazado en dirección hacia el HCl debido a que su peso molecular es más alto que el del NH3. El experimento se llevo a cabo con la medición del tiempo a presión y temperatura constante. La aplicación de esta ley a los datos obtenidos arrojó una proporción de velocidades de difusión NH3 /HCl

INTRODUCCIÓN 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. Este movimiento de las moléculas de los gases se produce desde una zona de alta concentración a una de baja concentración, como se menciono anteriormente estos gases tienen diferentes velocidades debido al choque de estas moléculas con las paredes del tubo por lo que el tiempo de encuentro caótico entre las moléculas de ambos gases se dará evidente en un tiempo relativo. Sabemos que objetos más pesados se mueven de forma más lenta, lo mismo ocurre con los gases, gases con un peso molecular más alto se moverán de más lentamente que uno de peso molecular más liviano.

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LEY DE EFUSION Y DIFUSION GASEOSA DE THOMAS GRAHAM

LEY DE THOMAS GRAHAM PRINCIPIOS TEORICOS. Ley de Graham (1805 - 1869) formulada en1829por Thomas Graham, establece que las velocidades de efusión de los gases son inversamente proporcionales a las raíces cuadradas de sus respectivas densidades. Las densidades y M masas moleculares. Efusión es el flujo de partículas de gas a través de orificios estrechos o poros. Se hace uso de este principio en el método de efusión de separación de isótopos. Los diferentes procesos que se realizan en las plantas, como lo son: la efusión, la ósmosis y la imbibición vegetal. se encuentran íntimamente ligados con el transporte de agua y de soluciones desde el punto deorigen hasta el medio donde ésta es activada. Cada sustancia se difunde libremente de otras hasta que se difunden todas equitativamente. En la planta la velocidad de efusión depende del gradiente lo cual está determinado por la diferencia entre las concentraciones de las sustancias en las dos regiones y por la distancia que las separa. Este enunciado se ve reflejado en la siguiente ecuación propuesta por Graham donde: "La velocidad de difusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su densidad."

Donde “v” es la velocidad de difusión de los gases y “ρ” su densidad. Sabemos que la densidad es:

Cuando M sea igual a la masa molecular y V al volumen molecular podemos establecer la siguiente relación entre las velocidades de difusión de dos gases y su peso molecular:

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Pero como los volúmenes moleculares de los gases son iguales, es decir, V1 = V2 en condiciones de presión y temperatura constante, de la ecuación anterior podemos cancelarlos obteniendo:

Se puede decir de la ecuación obtenida que: “La velocidad de difusión de un gases inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su peso molecular”. Como la velocidad se define como la distancia recorrida en un intervalo de tiempo, se reemplazara obteniendo:

Pero como t1= t2 obtenemos reemplazando en la ecuación:

Donde r es la distancia recorrida y M es el peso molecular del gas. También podemos definir la ley de Graham en términos del momento (mV), trasferido hacia las paredes del tubo que contiene las moléculas gaseosas. Donde V es la velocidad de difusión, que tiene unidades de cm/seg, y está relacionada con el flujo al cual llamaremos J. Ahora el número promedio de impactos por unidad de tiempo será proporción ala nv (n es el número de partículas y v su velocidad), esto implica que el momento transferido es proporcional a (mV)(nv), donde m es la masa. Con un gradiente de presión dentro del recipiente que contiene los gases igual a cero:

OBJ ETIVOS.   

Demostrar experimentalmente la difusión de los gases mediante la ley de Graham. Determinar la relación entre los pesos moleculares de las sustancias empleadas respecto a la velocidad y longitud de desplazamiento. El objetivo de este laboratorio es corroborar el cumplimiento de la Ley de difusión de Graham. Al revisar los datos obtenidos se ve que la distancia recorrida por las moléculas de HCl es menor que las de NH3, lo cual tiene relación con las masas molares de cada uno de ellos, e s decir, una molécula con mayor masa se moverá más lento, de modo que, en el marco del experimento, este gas recorrerá un menor distancia; para el NH3.Tenemos que saber quien tiene menor masa molar comparada con el HCl, de modo que este gas recorrerá una distancia mayor.

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Ahora bien, no podemos decir que, en las condiciones de realización del experimento, las moléculas de cada gas estaban solas dentro del tubo, ya que hay presentes moléculas de aire que cooperan con los choques de cada uno de los gases usados en la experiencia, obteniendo, que los gases se demoren un poco más en encontrarse y formar el halo de NH4Cl.

MATERIALES Y PROCEDIMI ENTOS.  

Tubo de vidrio de aproximadamente 33 cm. Algodón y Tapones.

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Cronómetro.

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Soporte universal

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Regla.

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2 Jeringas

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Solución de HCl concentrado.

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Solución de NH3concentrado.

DEMOSTRACIÓN DE LA LEY DE GRAHAM DE LA DIF USIÓN GASEOSA           

Primero tenemos que tener los materiales en óptimas condiciones. Primero agarramos el tubo de 33cm de largo y lo lavamos. Una vez que nos aseguramos que el tubo este limpio y seco, armamos el equipo. Se coloca pequeños trozos de algodón dentro de los tampones de goma. Luego agarramos las jeringas con los gases de HCl y HH3 5mm cada una. Se agrega cuidadosamente sobre el algodón de uno de los tampones 5 mm de HCl y en el otro 5 mm de NH3. Colocamos en forma simultánea, los tampones con los algodones dentro uno cada uno en los extremos del vidrio. Luego se echa 5mm de cada gas. Se observa que después de un lapso de tiempo se forma un aro blanco a cierta distancia de los extremos lo que evidencia la reacción de los dos compuestos. Se procede a retirar inmediatamente los tampones y se les enjuaga con agua para evitar la aparición de gases irritantes en el ambiente. Para finalizar medimos con una regla la distancia del aro blanco a los extremos.

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CARACTERISTICAS DEL NH3 Y EL HCl NH3 Incoloro Olor Desagradable Toxico Es Semiconductor eléctrico Sabor Caustico, es estable a temperatura ambiente pero se descompone por acción del calor

ANALISIS DE LOS DATOS

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HCl Incoloro(A veces un poco Amarillento) Olor Irritante Muy toxico (Corrosivo) Gas Volátil No es inflamable


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RESULTADOS: Datos obtenidos en el laboratorio Largo del tubo Diámetro del tubo Tiempo que demoro en formarse el Cloruro de Amonio Distancia entre el NH4Cl y el HCl Distancia entre el NH4Cl y el NH3

33cm 1,6cm 35seg 5,9cm 27.1

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Al poner los dos gases en un recipiente sellado el cual es un tubo de ensayo los dos ambos tratan de abarcar todo el espacio q puedan pero como ambos quieren todo el espacio llegan a chocar formando el Cloruro de Amoniaco.

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Los gases los cuales están en un lugar cerrado tratan de expandirse ambos a la vez pero llega un instante donde ambos chocan y forman un pequeño aro e l cual es el Cloruro de Amoniaco que se formo tras el choque de ambos gases.

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Ambos gases q están en el tubo de ensayo tratan de expandirse lo máximo q puedan pero llega el momento en el cual ambos gases llegan a chocar entre sí formando un nuevo gas el cual es el Cloruro de Amoniaco el cual se formo tras el choque

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Es bastante más del ideal, a diferencia del HCl es menor que el NH3 puede tener explicación por una descoordinación al momento de agregar las gotas sobre los algodones, lo que muy probablemente condujo a que el NH3 Comenzará a difundir antes por el tubo. Un factor adicional de error es la posibilidad de una diferencia en el volumen de uno de los compuestos, lo que originaría interacciones adicionales en las moléculas de uno de los gases, variando la distancia a la que se forma el halo.

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El halo se forma más cerca del punto de aplicación del HCl, esto nos indica quelas moléculas de HCl recorrieron una distancia menor al encontrarse con el NH3Y formar el halo, lo cual concuerda con el concepto de la ley de Graham en la cual la velocidad de difusión es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la masa molecular, es decir, una molécula de mayor masa se moverá más lento por lo recorrerá una menor distancia en un mismo tiempo comparada con otra sustancia más liviana como el NH3.

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La distancia a la que se forma el halo no debería varía de manera significativamente, ya que este valor está asociado a los gases que se está haciendo difundir dentro del tubo (en estricto rigor a las masas moleculares de éstos). Lo que debería variar serían los tiempo de difusión al no haber presente moléculas de aire que

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CONCLUSION 

El anillo formado en el tubo en la comprobación de la ley de Graham es la sal NH4Cl(s) producto de la reacción de cloro gaseoso y amoniaco.

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Al combinarse el ácido clorhídrico (HVL) y el amonio (NH4) por medio de jeringas en un tubo de ensayo sellado en tres tiempos las sustancias se expedían y llega un momento donde llegan a chocar formando el Cloruro de Amoniaco el cual se muestras como un pequeño aro el cual también comienza a expandirse

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Al combinar los dos ácidos los cuales están en jeringas se produce un choque el cual forma el cloruro de amoniaco el cual es un gas que no tiene forma, es incoloro y trata de abarcar toda la parte del recipiente en este caso el tubo de ensayo.

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Al poner el ácido clorhídrico (HCl) y el amoniaco (NH4) en un tubo de ensayo que está completamente sellado ambas sustancias chocan formando algo nuevo un gas el cual es el Cloruro de Amonio.

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Notamos que el gas más liviano es el que tiene mayor velocidad de difusión sin importar la cantidad la longitud de separación de los gases la relación de velocidades será una constante.

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Se comprobó que se cumple el concepto detrás de la ley de difusión de Graham en la cual el valor para la velocidad de difusión de un gas es inverso con respecto a la masa molecular de éste.

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Nos da a conocer que la fluidez del NH3 es mayor que la del HCl.

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Ley de Graham

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