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Orientación Universidad
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P1 química transferencia de masas, Apuntes de Química

Práctica 1 química de transferencia de masas

Tipo: Apuntes

2024/2025

Subido el 07/03/2025

ari-uc
ari-uc 🇲🇽

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SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA DE
INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN
Código:CPE-FO-02-03
Vigente desde: 01 de
Febrero de 2023
MANUAL DE PRÁCTICAS
Revisión: 3
Página:14 de 24
PRÁCTICA No. 3. DIFUSIÓN: LEY DE FICK
INTRODUCCIÓN
La tendencia natural de átomos y moléculas a moverse desde zonas de alta concentración hacia
zonas de baja concentración se denomina difusión. 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 toda 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.
La difusión se define como el transporte neto debido al movimiento aleatorio; es un fenómeno de
transporte de masa por movimiento atómico (en el caso de metales); de cationes y aniones (en el
caso de cerámicas iónicas) y de macromoléculas (en el caso de polímeros). Esta transferencia
permite que muchas reacciones y procesos importantes en la fabricación de un componente o una
estructura de ingeniería sean posibles.
OBJETIVO
Calcular experimentalmente el coeficiente de difusión de tinta en agua, utilizando la Ley de Fick.
LUGAR
La práctica se realizará en el laboratorio de ciencias básicas del ITESCAM.
SEMANA DE EJECUCIÓN
La práctica se llevará a cabo en el segundo parcial, según lo programado en el plan de clases.
MATERIAL Y EQUIPO
2 vasos de precipitado de 500 ml
1 vaso de precipitado de 20 ml
1 termómetro
1 regla
1 gotero de tinta
1 placa de calentamiento
1 balanza analítica
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pf4

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INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN

Vigente desde: 01 de Febrero de 2023 MANUAL DE PRÁCTICAS Revisión: 3 Página: 14 de 24 PRÁCTICA No. 3. DIFUSIÓN: LEY DE FICK INTRODUCCIÓN La tendencia natural de átomos y moléculas a moverse desde zonas de alta concentración hacia zonas de baja concentración se denomina difusión. 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 toda 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. La difusión se define como el transporte neto debido al movimiento aleatorio; es un fenómeno de transporte de masa por movimiento atómico (en el caso de metales); de cationes y aniones (en el caso de cerámicas iónicas) y de macromoléculas (en el caso de polímeros). Esta transferencia permite que muchas reacciones y procesos importantes en la fabricación de un componente o una estructura de ingeniería sean posibles. OBJETIVO Calcular experimentalmente el coeficiente de difusión de tinta en agua, utilizando la Ley de Fick. LUGAR La práctica se realizará en el laboratorio de ciencias básicas del ITESCAM. SEMANA DE EJECUCIÓN La práctica se llevará a cabo en el segundo parcial, según lo programado en el plan de clases. MATERIAL Y EQUIPO ▪ 2 vasos de precipitado de 500 ml ▪ 1 vaso de precipitado de 20 ml ▪ 1 termómetro ▪ 1 regla ▪ 1 gotero de tinta ▪ 1 placa de calentamiento ▪ 1 balanza analítica

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Vigente desde: 01 de Febrero de 2023 MANUAL DE PRÁCTICAS Revisión: 3 Página: 15 de 24 ▪ 1 varilla de agitación DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

  1. Para empezar, medir el diámetro del vaso de precipitado.
  2. llenar el vaso de precipitado con agua hasta que el nivel de altura sea de la misma longitud que el radio de la base del vaso.
  3. Tomar la temperatura del agua.
  4. Por otra parte, pesar el gotero de tinta.
  5. Colocar una gota de tinta justo en medio de la superficie de agua.
  6. Medir el tiempo de difusión. Parar el tiempo hasta que la tinta toque tanto las paredes del vaso de precipitado como el fondo de este.
  7. Pesar de nuevo el gotero y anotar la masa de la gota depositada para difusión.
  8. Repetir los pasos 2-7 pero ahora a una temperatura de 45°C y 60°C utilizando una placa de calentamiento. Tratar de mantener la temperatura constate.
  9. Realizar los cálculos de la constante de difusión para cada temperatura y la comparación de éstos, utilizando la siguiente fórmula de la Ley de Fick. Donde: D = coeficiente de difusión (m^2 /s) = masa de la gota que se difunde (g) = radio del vaso de precipitado (m) A = área de difusión (m^2 ). = tiempo de difusión (s) = variación de concentración (g/m^3 ) Para estos cálculos, se considera un área de difusión de una semiesfera donde r es el radio del vaso de precipitado. La variación de concentración se obtiene restando la concentración final con la concentración inicial. Considerar la concentración inicial como la densidad de la tinta ( x 10^6 g/m^3 ) debido a que 100% es tinta al inicio y obtener la concentración final dividiendo la masa de la gota entre el volumen de agua en el vaso de precipitado.

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Vigente desde: 01 de Febrero de 2023 MANUAL DE PRÁCTICAS Revisión: 3 Página: 17 de 24 REFERENCIAS

  • Callister, W. D. & Rethwisch (2013) Materials Science and Engineering: An Introduction. Wiley Sons.
  • Shackelford, J.F. (2010) Introducción a la Ciencia de materiales para Ingenieros. España: Pearson.
  • Askeland, Donald R (2012) Ciencia e Ingeniería de los Materiales. México: Cengage Learning