Practica No.8 Coeficiente de difusión en una Mezcla Binaria

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Practica #8: Coeficiente de difusión de
una mezcla binaria
Profesor:
• Norman Edilberto Rivera Pasos
Integrantes:
• Álvarez Carrillo Alejandra
• Fabela Quevedo José Ernesto
• Galaviz Romero Fernando
• Gaytan Cabrera Israel
• López Mora Aguarena Marisol
• Solís Aguilar Diana Laura
Laboratorio Integral I
Ingeniería Química

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INDICE
Objetivo………………………………………………….……………………2
Introducción………………………………………………………………….2
Marco teórico………………………………...………….…………………..3
Material…………………………………………………………..…………..6
Procedimiento…………………………………………………………….....7
Cálculos……………………………………………………………………...8
Resultados…………..…………………………………………..................9
Conclusiones………………………………………………………………..9
Bibliografía…………………………………………………………………..9

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Objetivo:
Demostrar la difusividad en mezclas binarias.
 Demostrar la difusividad teniendo como soluto, metanol y como solvente
agua.
 Demostrar la difusividad teniendo como soluto, ácido acético (vinagre) y
como solvente agua.
Introducción:
En esta práctica de laboratorio se plasman los resultados obtenidos del
experimento “coeficiente de difusión de una mezcla binaria” así como la
realización paso a paso de esta.
El transporte de masa ocurre cuando un constituyente (de un sistema de
varios componentes) viaja desde una región de alta concentración a otra de baja
concentración.
Las cuatros ecuaciones que definen los flujos JA, jA, NA y nA son
enunciados equivalentes de la ecuación de Fick de la rapidez o difusión. El
coeficiente de difusión DAB es idéntico en todas las ecuaciones, cualquiera de los
cuales es adecuada para describir la difusión molecular; sin embargo, ciertos flujos
son más fáciles de utilizar en casos específicos, los flujos de masa nA ( ni) y jA ( ji)
se usan cuando también requiere que las ecuaciones de Navier Stokes describan
el proceso. Ya que las reacciones químicas, se describen en función de los moles
de los reactivos que participan, los flujos molares.

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Marco teórico:
 La Ecuación de Rapidez de Fick.
Para la Difusión Molecular Las leyes de transferencia de masa ponen de
manifiesto la relación entre el flujo de la sustancias que se están difundiendo y el
gradiente de concentración responsable de esta transferencia de masa Como la
transferencia de masa o difusión como se le llama también, ocurre solamente en
mezclas, su evaluación debe incluir un examen del efecto de todos los
componentes.
La difusión molecular (o transporte de molecular) puede definirse como la
transferencia (o desplazamiento) de moléculas individuales a través de un fluido
por medio de los desplazamientos individuales y desordenados de las moléculas.
Podemos imaginar a las moléculas desplazándose en línea recta y cambiando su
dirección al rebotar otras moléculas cuando chocan. Puesto que las moléculas se
desplazan en trayectorias al azar, la difusión molecular a veces se llama también
proceso con trayectoria aleatoria
Figura No 1 Diagrama Esquemático Del Proceso De Difusión Molecular
En la figura No 1 se muestra esquemáticamente el proceso de difusión molecular.
Donde se ilustra la trayectoria desordenada que las moléculas de A donde puede
seguir difundiéndose del punto (1) al (2) a través de las moléculas de B. Si hay un
número mayor de moléculas cerca del punto (1) con respecto al punto (2) ,
entonces, y puesto que las moléculas se difunden de manera desordenada en
ambas direcciones, habrá más moléculas de A difundiéndose de (1) a (2) que dé
(2) a (1) . La difusión neta de A va de una región de alta concentración a otra de
baja concentración.

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 Relaciones de los flujos para transferencia en una fase.
Las cuatros ecuaciones que definen los flujos JA, jA, NA y nA son enunciados
equivalentes de la ecuación de Fick de la rapidez o difusión. El coeficiente de
difusión DAB es idéntico en todas las ecuaciones, cualquiera de los cuales es
adecuada para describir la difusión molecular; sin embargo, ciertos flujos son más
fáciles de utilizar en casos específicos, los flujos de masa nA ( ni) y jA ( ji) se usan
cuando también requiere que las ecuaciones de Navier Stokes describan el
proceso. Ya que las reacciones químicas, se describen en función de los moles de
los reactivos que participan, los flujos molares, JA (Ji) y NA (Ni) se usan para
describir operaciones de transferencia de masa en las que hay reacciones
químicas. Los flujos relativos a coordenadas fijas en el espacio; nA, (ni), NA, (Ni);
son usados generalmente para describir operaciones de ingeniería dentro de
equipos de procesos. Los flujos JA y jA son usados para describir la transferencia
de masa en celdas de difusión, usadas para medir el coeficiente de difusión.
 Aplicación Ley de Fick para la difusión molecular.
Para arrancar aplicando la ley de Fick tómese primero en cuenta la difusión
molecular cuando la totalidad del fluido esta inmóvil, es decir, estacionario. La
difusión de las moléculas se debe a un gradiente de concentración. Recordemos

6. 6
que la ecuación general de la ley de Fick puede escribirse como sigue para una
mezcla binaria de A y B
Donde:
C= concentración total de A Y B en (Kgmol A+B/ m3
)
XA = Es la fracción molar de A en la mezcla de A y B.
C es constante, entonces, puesto que CA = C XA,
Sustituyendo en la ecuación 1 se obtiene:
Resultando la ecuación de más uso en muchos procesos de difusión molecular.
Cuando C varía un poco se aplica un valor promedio en la ecuación ante obtenida
Material: Reactivos:
4 Vasos de precipitado de 25ml 2 colorantes vegetales
2 Cajas Petri Metanol
1 Pipeta graduada de 5ml Ácido acético (vinagre)
1 Perilla
1 Pizeta
1 Termómetro de mercurio
1 Gotero

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Procedimiento:
1- Pedir el material
2- Lavar el material
3- Llenar un vaso de precipitado a 20 ml de agua destilada y vaciar el volumen
en una caja Petri
4- Medir la altura que adquirió el agua y el diámetro de la caja Petri
5- Llenar un vaso de precipitado con una cantidad “x” (la necesaria para llenar
el gotero) de soluto (ácido acético o metanol) y agregar el colorante vegetal.
6- Llenar el gotero de soluto
7- Vaciar una gota del soluto en la caja Petri procurando este el gotero lo mas
cerca de la película de agua para que la difusividad no se vea afectada por
la velocidad en la que cae la gota.
8- Observar la difusión del soluto en el solvente y tomar el tiempo que le tarda
llegar a las paredes de la caja Petri (nota: si no llega a las paredes detener
el tiempo cuando deje de difundirse el soluto y tomar la distancia en que se
dispersó)
9- Obtener la densidad de las sustancias utilizadas como solutos ( se toma un
volumen ”x” en un vaso de precipitado y se pesa ese volumen en una
balanza, restándole el peso del vaso)

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Cálculos:
Datos:
PARÁMETRO SOLUTO
Tiempos Ácido acético Metanol
T1 3.85 seg 3.39 seg
T2 3.74 seg 3.05 seg
T3 2.91 seg 3.04 seg
T4 2.33 seg 2.64 seg
Tpromedio 3.2075 seg 3.03 seg
Temperatura 26°C 26°C
Diámetro 0.087 m 0.087 m
Radio 0.0435 m 0.0435 m
Altura 0.006 m 0.006 m
Masa 0.05024 Kg 0.006544 Kg
Volumen 0.00004 m3
0.00001 m3
Densidad 1256 Kg/m3
654.4 Kg/m3
Área 0.00163 m2
0.00163 m2
De la ecuación:
Despejamos DAB : 















X
AT
m
DAB

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Sustituyendo datos teniendo como soluto “ácido acético” y solvente “agua”:
   













 32
/12560
0087.0
2075.300163.0
0000028.0
mKg
m
segm
Kg
DAB
segmXDAB /1070.3 28

Sustituyendo datos teniendo como soluto “metanol” y solvente “agua”:
   













 32
/12560
0087.0
03.300163.0
0000028.0
mKg
m
segm
Kg
DAB
segmXDAB /1053.7 28

Resultados:
“si la temperatura aumenta la difusividad disminuye”
Conclusión:
En esta práctica de laboratorio del coeficiente de difusión en una mezcla binaria,
se pudo comprobar que la teoría y la experimentación concuerdan
aceptablemente, se hizo una comparación de los resultados obtenidos en
laboratorio y los propuestos teóricamente llegando a la resolución “si la
temperatura aumenta la difusividad disminuirá”. Por otra parte, se pudo observar
como variaba la rapidez de difusión dependiendo el soluto que se utilizara así
como también las condiciones humanas en las que se realizara el experimento.
Bibliografía:
https://es.slideshare.net/w3r0o0zoffith/48385740-
principiosdetransferenciademasadifusionmolecular?from_action=save