Instituto Tecnológico

De Mexicali

Ing. Química

Laboratorio Integral I

Alumna: Ramírez Medina Miriam. 11491216

¨Ley de fick¨

Objetivo:

Determinar el coeficiente de difusividad del alcohol y acetona, realizando los

cálculos pertinentes y el análisis de las fórmulas que interviene para el

cálculo de la misma.

Marco Teórico:

Ley de fick:

La ley de Fick es una ley cuantitativa en forma de ecuación diferencial que

describe diversos casos de difusión de materia o energía en un medio en el

que inicialmente no existe equilibrio químico o térmico. Recibe su nombre

del médico y fisiólogo alemán Adolf Fick (1829-1901), que las derivó en

1855.

En situaciones en las que existen gradientes de concentración de una

sustancia, o de temperatura, se produce un flujo de partículas o de calor

que tiende a homogeneizar la disolución y uniformizar la concentración o la

temperatura. El flujo homogeneizador es una consecuencia estadística del

movimiento azaroso de las partículas que da lugar al segundo principio de

la termodinámica, conocido también como movimiento térmico casual de las

partículas. Así los procesos físicos de difusión pueden ser vistos como

procesos físicos o termodinámicos irreversibles.

Criterios

La ley de Difusión de Fick toma en cuenta ciertos parámetros para

determinar el nivel de difusión de una especie dada:

Magnitud de gradiente: un mayor gradiente acelera la difusión;

Superficie de difusión;

Difusividad másica entre A y B, definida para una especie A

difundiéndose en una especie B.

Difusividad:

Cuando en un sistema termodinámico multicomponente hay un gradiente de

concentraciones, se origina un flujo irreversible de materia, desde las altas

concentraciones a las bajas. A este flujo se le llama difusión. La difusión

tiende a devolver al sistema a su estado de equilibrio, de concentración

constante. La ley de Fick nos dice que el flujo difusivo que atraviesa una

superficie (J en mol 𝑐𝑚−2𝑠−1) es directamente proporcional al gradiente de

concentración. El coeficiente de proporcionalidad se llama coeficiente de

difusión (D, en 𝑐𝑚−2𝑠−1). Para un sistema discontinuo (membrana que

separa dos cámaras) esta ley se escribe:

J=D*∆𝑐

𝛿

Donde ∆c es la diferencia de concentraciones molares y δ el espesor de la

membrana.

La experiencia nos demuestra que cuando abrimos un frasco de perfume o

de cualquier otro líquido volátil, podemos olerlo rápidamente en un recinto

cerrado. Decimos que las moléculas del líquido después de evaporarse se

difunden por el aire, distribuyéndose en todo el espacio circundante. Lo

mismo ocurre si colocamos un terrón de azúcar en un vaso de agua, las

moléculas de sacarosa se difunden por todo el agua. Estos y otros ejemplos

nos muestran que para que tenga lugar el fenómeno de la difusión, la

distribución espacial de moléculas no debe ser homogénea, debe existir

una diferencia, o gradiente de concentración entre dos puntos del medio.

Material y equipo:

Manguera

3 soportes universales

Tuvo capilar

Secadora de cabello

Regla

Cronometro

Reactivos:

Alcohol

Acetona

Procedimiento:

1.-Sostener la secadora con ayuda de un soporte y con las pinzas

sostener la parte inferior y con otra la parte superior.

2.-Ajustar la manguera justo a la salida de la secadora.

3.-Sostenla con ayuda de los soportes

4.-Crea un pequeño agujero donde puedas introducir el capilar

5.-Coloca la solución en el capilar

6.-Mide el tiempo en el que se difunde

7.-en caso de que no sean correctos los cálculos con el paso 5 y 6

8.-Colaca una pequeña cantidad de solución en la parte final de la

manguera

9.-tama el tiempo hasta que el termine la última gota.

Cálculos y resultados:

J =-D∆𝑛

∆𝑥

Despejando –D

-D=𝑉∆𝑥

𝐴∗𝑡 D=

(∆𝒙)𝟐

𝒕

Conclusión:

Con este experimento realizado se pudo comprender mejor el proceso de

difusividad y su cálculo. Determinamos la difusividad del alcohol y acetona,

por un sencillo experimento que consistía en colocar unas gotas de la

sustancia a medir encender la secadora y tomar el tiempo en que se

difundía de esta manera pudimos apreciar la difusividad del reactivo y

haciendo cálculos determinamos la difucividad. Comparando con la tabla

adjunta tenemos que los resultados teóricos son muy positivos.

Sustancia Calculo Tiempo (seg.)

∆𝒙 (m) D

Alcohol #1 4 8𝑥10−03 1.6𝑥10−05

#2 7.89 0.012 1.8𝑥10−05

Acetona #1 20.72 0.035 5.91𝑥10−5

#2 68 0.029 1.25𝑥10−5

Anexos:

Referencias:

http://pendientedemigracion.ucm.es/info/termo/PDFS/practica7.pdf

Fenómenos de transporte 2𝑑𝑎 edición. bird