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Laboratórios IV
Ano lectivo 2011/2012
Docente responsável:
Tipo de relatório: Parcial

Trabalho Prático nº 3
Determinação de Coeficiente de Difusão em soluções

Realizado por Grupo 1:

Data de entrega:
__/__/____
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Índice

Pág.
Índice | 1 |
Resumo | 2 |
Introdução Teórica | 3 |
Materiais | |
Protocolo Experimental | |Resultados | |
Tratamento de resultados | |
Discussão dos resultados | |
Conclusão e crítica | |
Bibliografia | |
Anexos | |

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Resumo

Esta actividade laboratorial tem como objectivo determinar os coeficientes de difusão de três soluções de NaCl de diferentes concentrações(nesta experiência foram utilizadas soluções de NaCl de concentrações 0,01 M, 0,1 M e 1 M). Para tal, foi necessário registar os valores de condutividade para cada uma das soluções em intervalos de 60 segundos, com auxílio de um equipamento da Armfield.
A partir dos resultados obtidos foram produzidos três gráficos (um para cada solução) representando a relação entre o tempo e a respectivacondutividade. O declive obtido em cada gráfico por sua vez é determinante a fim de ser possível calcular o coeficiente de difusão, através da seguinte equação:

D= 4.V.xπ.d2.N.MCM . declive. 103

Após as etapas da actividade laboratorial referidas acima terem sido realizadas, obtiveram-se os seguintes coeficientes de difusão:

* Na solução de NaCl de 0,01 M: D=4,229×10-4 cm2s-1
* Na soluçãode NaCl de 0,1 M: D=1,268×10-4 cm2s-1
* Na solução de NaCl de 1 M: D=3,382×10-4 cm2s-1

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Introdução Teórica

A transferência de massa ocorre no nosso dia-a-dia.
Os processos físico - químicos dependem das propriedades dos materiaisenvolvidos. O mais importante das propriedades dos fluidos depende da massa e do fluxo. A difusão pode ser entendida como um transporte de massas de moléculas individuais por uma barreira ou espaço livre, que ocorre segundo um processo aleatório e que depende de um gradiente de concentração. Devido ao movimento browniano as moléculas têm tendência a migrar de uma região de maior concentração parauma região de menor concentração e garantir que o sistema passe de estado inicial de não equilíbrio, para um estado final de equilíbrio, de energia livre mínima e entropia máxima.
A diferença de concentração é reduzida através de um fluxo espontâneo de matéria.
O equipamento da Armfield permite medir as propriedades por uma técnica bem desenvolvida. A taxa de difusão é expressa pela equação1:

Primeira lei de Fick:
J=- D.∂c∂x (Equação 1)

Onde:
J- Fluxo difusivo de um componente relativo à velocidade molar média de todos os componentes da mistura
D- Coeficiente de difusão (difusidade)
∂c∂x-gradiente de concentração

C- concentração da solução

O sinal negativo indica que o fluxo está a movimentar-se de altas para baicas concentrações.
O aparelho de difusão (figura 1)utiliza 121 capilares verticais, com 4,5 mm de comprimento e 1 mm de diâmetro, que restringe a difusão numa dimensão.
A concentração nas extremidades inferiores é constante e a concentração nas extremidades do topo do capilar é zero durante a experiencia.

VCM.dkdt=-D πd24.N.Mx (Equação 2)

O coeficiente de difusão pode ser calculado através de :

D=-4.V.xπd2N.M.CM.dkdt (Equação 3)Onde:

V - Volume de água no exterior da célula de difusão (1 L)
x – Comprimento dos capilares (0.45 cm)
d – Diâmetro dos capilares (0.1 cm)
N – Número de capilares (121)
M- Molaridade ou concentração da solução no interior da célula de difusão
CM - variação de condutividade eléctrica por variação de unidade de concentração (Ω-1.M-1). Para NaCl este valor é tipicamente 0,112 Ω-1.M-1
dk/dt...
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