Curso: 5to QB 7ma.
Índice.-
ï‚· Resumen 2
ï‚· Principios teóricos 2
ï‚· Procedimiento experimental 3
ï‚· Resultados 4
ï‚· Ejemplo de cálculos 4
ï‚· Discusión de resultados 5
ï‚· Conclusiones y recomendaciones 5
ï‚· Apéndice 5
ï‚· Bibliografía 6
ï‚· ejercicios de ley de Graham 7-8
1 Resumen
La difusión, es decir, la mezcla gradual de las moléculas de un gas con
moléculas de otro gas, en virtud de sus propiedades cinéticas, constituye una
demostración directa del movimiento aleatorio. La difusión siempre procede de
una región de mayor concentración a otra menos
concentrada. A pesar de que las velocidades moleculares son
muy grandes, el proceso de difusión toma una tiempo relativamente grande para
complementarse. Por ello, la difusión de los gases siempre sucede en
forma gradual. Además, puesto que la raíz de la velocidad cuadrática media de
una gas ligero es mayor que la de una gas mas pesado,
un gas ligero se difundirá a través de un cierto espacio mas rápido que un gas
pesado.
Principios teóricos
Difusión Gaseosa
Concepto.
Es el fenómeno por el cual las moléculas de un gas se
distribuyen uniformemente el otro gas. También se establece como la capacidad de las moléculas gaseosas para
pasar a través de aberturas pequeñas, tales como paredes porosas, de cerámica o porcelana
que no se halla vidriada.
Efusión es el flujo departículas 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 de origen 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.
El fenómeno de efusión está relacionado con la energía cinética de
las moléculas. Gracias a su movimiento constante, las
partículas de una sustancia, se distribuyen uniformemente en el espacio libre.
Si hay una concentración mayor de partículas en un
punto habrá más choques entre sí, por lo que hará que se muevan hacia las
regiones de menor número: las sustancias se efunden de una región de mayor
concentración a una región de menor concentración.
Ley de la Difusión Gaseosa
Fue establecida por Thomas Graham; quien manifiesta lo siguiente
“en las mismas condiciones de presión y temperatura, las velocidades de
difusión de dos gases son inversamente proporcionales a las raíces cuadradas de
sus masasmoleculares.”
Análisis
Llamemos M1 a la masa de las moléculas de una especie y M2 a la masa
de las moléculas de otra especie. Entonces, las energías cinéticas promedio de
las moléculas de cada gas están dadas por las expresiones
pues la temperatura es la misma. Dividiendo miembro a miembro tenemos que
o sea que el cociente de la raíz cuadrada del cuadrado de la velocidad media para
ambas especies es inversamente proporcional a la masa de esa especie. En
fórmula:
Como la masa es proporcional a la densidad y el cociente del miembro izquierdo
es una medida de la rapidez con que las moléculas de una especie se desplazan
respecto a las de la otra y esto es justamente el mecanismo subyacente a la
difusión, esta ecuación es la expresión matemática de la ley de Graham.
Procedimiento experimental
Materiales
-Un tubo de difusión de vidrio de diámetro uniforme y de determinada longitud
-Una regla graduada
-Huaype
-Un cronómetro
-Goteros (2)
-Barra de metal para la lindeza del
tubo.
-Tapones de goma
Reactivos
-Ácido clorhídrico HCl
-Hidróxido de amonio NH4OH
Procedimiento
1.Instalar el equipo como se muestra en la
figura
2.Con los tapones cerrar los dos lados del
tubo. (Tener el tubo en una superficie oscura).
3.Por uno de los dos agujeros agregar 5 gotas de NH4OH
y por el otro cinco gotas de HCL y tapar los agujeros con pedazos de huaype.
4.Observar y controlarel tiempo en que se forma una
especie de separación de color blanco el cual indica el punto de contacto de
los dos gases.
5.Medir las distancias entre los orificios y el punto
de contacto también el tiempo.
6.Limpiar el tubos de difusión. Volvemos a repetir el experimento dos o tres veces mas.
RESULTADOS:
Experimento 1:
* Tiempo: 49s.
* Distancia del
NH4OH(c 20.8.
* Distancia del
HCl(c 10.2.
Experimento 2:
* Tiempo: 55s.
* Distancia del
NH4OH(c 23.5.
* Distancia del
HCl(c 7.5.
Experimento 3:
* Tiempo: 50s.
* Distancia del
NH4OH(c 20.
* Distancia del
HCl(c 11.
EJEMPLOS DE CALCULOS:
* Calculamos la relación experimental promedio con la formula siguiente:
Re= (R1+R2+R3)/3.
* Hallamos la distancia experimental promedio del hidróxido de
amonio:
* De (NH4OH(c)) = (D1+D2+D3) /3.
* De (NH4OH(c)) = (20.8+23.5+20) /3.
* De (NH4OH(c)) =21.433.
* Hallamos la distancia experimental promedio del acido
clorhídrico:
* De (HCl(c)) = (D1+D2+D3)/3.
* De (HCl(c) (10.2+7.5+11)/3.
* De (HCl(c) 9.566.
* Hallamos el tiempo experimental promedio de los gases:
* Te= (T1+T2+T3) /3.
* Te= (49+55+50) /3.
* Te=51.333.
* Calculamos la relación teórica:
1/2
Rt= D1 (NH4OH) = M2 (masa molecular del HCl)
D2 (HCl) M1 (masa molecular del NH4OH)
1/2
21.433 = 36.500
9.566M1 (masa molecular del NH4OH)
M1 (masa molecular del NH4OH)= 7.260
6.-Discusión de resultados.-
Los resultados de los ejemplos tienen un porcentaje de error alto debido a k no
se realizaron en el lugar ideal y porque tal vez no tuvimos el cuidado
necesario, pero una de las principales causas es que no se utilizaron gases
sino líquidos para el experimento lo que influyo el error, y para esto
recomendamos que el trabajo se realice en un ambiente mas adecuado, con menos
humedad y que se tengan los cuidados necesarios, como secar bien el tubo y si
es posible trabajar con los gases directamente.
7.-Conclusiones y recomendaciones.-
a Conclusión.
La difusión de gases es un proceso que se realiza a
diario en cualquier lugar. La de definimos como la tendencia de
cualquier sustancia
b.-Recomendaciones
-Secar y tener limpio el tubo de difusión antes y después de cada experimento.
-Tener la seguridad de echar las 5 gotas pedidas.
-Tapar con fuerza los dos agujeros después de haber
agregado las gotas.
-Tener una persona q sólo se dedique a anotar los
tiempos y las medidas respectivas.
8.-Apéndice.-
|
El O2 y el CO2 son transportados a través de los diferentes compartimentos por
difusión. En la mayoría de los animales existe un
sistema específico de transporte; el sistema circulatorio. O2
y CO2 son moléculas de tamaño similar; el transporte es similar.
FASES EN EL TRANSPORTE
ðPaso del
aire o agua a la superficie respiratoria: movimientos respiratorios.
Difusión de gases a través del epitelio a la circulación sanguínea.
Transporte de los gases.
Difusión a los tejidos.
En mamíferos, la sangre contiene una parte de los gases en disolución. Otros
animales tienen todos sus gases en disolución. La parte no diluida necesita un medio de transporte; los pigmentos respiratorios. En el hombre, 0.2 ml de O2/100 ml de sangre van diluídos, y 20 ml
de O2/100 ml de sangre van en pigmentos.
PIGMENTOS RESPIRATORIOS
Hemoglobina. Contiene hierro. Es de color rojo. Está en todos los
vertebrados y en algunos invertebrados, donde recibe el nombre de
eritrocruorina.
Hemocianina. Tiene cobre. Es azul. Aparece en artrópodos y moluscos.
Clorocruorinas. Tienen hierro.
Aparecen en 4 familias de anélidos poliquetos. Son verdes.
Hemeritrinas. Tienen hierro. Son violetas. Aparecen en : Gusanos sipuncúlidos,
braquiópodos, priapúlidos, anélidos poliquetos (gen.Magelona)
AFINIDAD DE LA HEMOGLOBINA
Cuando la curva sigmoidea se desplaza a la derecha, la afinidad disminuye, y
cuando se desplaza a la izquierda, la afinidad aumenta. Esto
es así porque, cuando se desplaza a la derecha, se necesita una mayor presión
parcial de O2 para que se sature. Esto tiene consecuencias
Cuando la curva se desplaza a la izquierda:
- Se facilita la difusión del
O2 de las superficiesrespiratorias a la sangre.
- En los tejidos, a la hemoglobina le cuesta mucho más liberar el O2 .
Cuando la curva se desplaza a la derecha
- Se facilita la liberación de O2 a nivel de los tejidos.
TRANSPORTE DE CO2
Una forma de transporte es disuelto en plasma en forma de bicarbonato (HCO3-)
Los H+ tienden a unirse a proteínas, de manera que no alteran el pH de la
sangre.
Dentro del eritrocito, la reacción de formación de HCO3- es más
rápida, ya que está catalizada por anhidrasa carbónica. Aquí, los H+ se unen a la hemoglobina desoxigenada.
El CO2 también puede transportarse dentro del eritrocito en
forma de compuestos carbámicos. Para ello, el CO2 se une a la hemoglobina desoxigenada, favoreciéndose
la descarga de O2 a nivel de los tejidos, ya que la afinidad de la hemoglobina
por el O2 disminuye.
9.-Bibliografía
a Química
-Autor: Asociación educativa Pitágoras
-Edición: Primera
-Editorial: PERUANOS EDITORES E.I.R.L
-Año: 2004
-Pagina: 120-121
b.- www.apéndice.com.pe
c.- Química general
-Autor: Raymundo Chang
-Edición: Séptima
-Editorial: McGraw Hill Interamericana EDITORES S.A.
-Año:2002
-Pagina: 186-187
10.- Ejercicios de la ley de Graham:
10.1.- sQué gas tiene mayor velocidad de difusión, el neón o el nitrógeno?
Respuesta
Primero se necesita conocer las densidades de los gases que intervienen. Como una mol de gas ocupa 22.4 litros a T.P.E., sus densidadesserán
(peso molecular/volumen).
neón = 20/22.4 = 0.88 g/lt
nitrógeno = 28/22.4 = 1.25 g/lt
sea v1 = velocidad de difusión del nitrógeno y
v2 = velocidad de difusión del
neón.
Es decir, el nitrógeno tiene una velocidad de difusión 0.84 veces menor que la del
neón.
10.2 Ordene los gases siguientes en orden creciente
de sus velocidades de difusión:
H2, CI2, N2, CH4, He, HCI
Respuesta
Como lo que se pide es el orden creciente de sus velocidades de difusión y no
sus velocidades relativas, basta
con arreglar los gases en orden decreciente de sus pesos moleculares (ya que el
gas de mayor peso molecular se
difunde más lentamente que el de menor peso molecular).
gases CI2 HCI N
CH4 He H2
pesos moleculares 71 36.5 23
16 4
2
10.3.- Un gas se difunde 5.0 veces más rápido que otro. Si el peso molecular
(M) del primero es
20, scuál es el peso molecular (M2) del
segundo?
Respuesta
Según la ley de difusión de Graham
y las velocidades de difusión tienen la relación 5.0: 1.0
por lo que
elevando ambos miembros al cuadrado
El peso molecular del segundo gas es 500
Como volúmenes iguales de gases a la misma temperatura y presión contienen el
mismo número de moléculas, y como el volumen de cada gas tiene un peso
diferente, entonces los pesos de las moléculas deberán ser diferentes. Así, si pesamos volúmenes iguales de gasesdiferentes, encontraremos
los pesos relativos de sus moléculas. El peso de 22.412 litros de un gas en condiciones estándar (TPE) se conoce como supeso molecular gramo (PMG) y ese
volumen como volumen molecular gramo (VMG).
Este valor se eligió por ser el volumen ocupado por 32 g de oxígeno (O2) en
condiciones TPE, que hasta 1962 era el patrón de comparación en el cálculo de
pesos moleculares. El número de moléculas realmente presente en 22.412 litros
(VMG) ha sido calculado por diferentes métodos habiéndose encontrado 6.02 X
1023 moléculas; este valor
llamado número de Avogadro o N, también se conoce como mol.
10.4 sCuántas moléculas hay en 1.0 litros de oxígeno
a 0 sC y 1.0 X 10-5 mm de presión?
Respuesta
Sabemos que 22.-112 litros de cualquier gas a TPE contiene 6.023 X 1023
moléculas (N).
Por lo que: 22.412 litros de oxígeno a 0 sC y 760 mm de presión contendrá 6.023
X 1023 moléculas y 1.0 litro de oxígeno a 0 sC y 760 mm de presión contendrá:
y 1.0 litro de oxígeno a 0 sC y 1 mm de presión contendrá:
de aquí que: 1.0 litro de oxígeno a 0 sC y 1.0 X 10-5 mm de presión contendrá:
3.6 X 1019 X 1.0 X 10-5 = 3.6 X 1014 moléculas
10.5.- sCuál es la velocidad de efusión del oxígeno con respecto al hidrógeno?
Si la masa molar del oxígeno es 32 y
la del hidrógeno es 2 (gases diatómicos)
La velocidad de efusión del hidrógeno es 4
veces mayor que la del
oxígeno.
