LEY DE Dalton DE LAS Presiones Parciales PDF

Preview

Summary

Archivos escolares...

Description

MORENO RODRÍGUEZ ERIC RAUL 7IQ11 2017152070

LEY DE DALTON DE LAS PRESIONES PARCIALES OBJETIVO GENERAL: Comprender la Ley de Dalton o Ley de las presiones parciales. OBJETIVO ESPECÍFICO: Interpretar la presión ejercida por un gas considerando aspectos moleculares. MARCO TEÓRICO: Datos biográficos John Dalton nació en Eaglesfield (Inglaterra) el 6 de septiembre de 1766, en el seno de una humilde familia cuáquera1 . Su padre era tejedor y su madre una campesina. John recibió su educación primaria de la mano de su propio padre y de John Fletcher, el maestro de la escuela cuáquera de Eaglesfield. También Elihu Robinson, un adinerado cuáquero, apasionado de la meteorología y que se fabricaba sus propios instrumentos, se convirtió en el mentor de Dalton y fue una rica fuente de estimulación mental para el muchacho en matemáticas y ciencia, especialmente en meteorología. La jubilación de Fletcher en 1778, cuando Dalton contaba con tan solo 12 años, convirtió a este último en un prematuro maestro de escuela. Aunque sus mentores le habían proporcionado una sólida base de conocimientos y una gran pasión por la búsqueda del saber, transcurridos dos años lo precario del salario le obligó a abandonar el puesto y regresar al trabajo en el campo. Unos años después, en 1781, Dalton marchó a Kendal junto con su hermano Jonathan donde trabajaron durante 12 años como maestros ayudantes en la escuela de su primo George Bewley. Aunque hacia 1790 parece que barajó la posibilidad de dedicarse al estudio de leyes o medicina, no fue apoyado por su familia y finalmente, se marchó a Manchester donde fue contratado como profesor de matemáticas y filosofía natural (ciencias naturales) en el New College, un centro creado por los presbiterianos para dar educación primaria a futuros alumnos de Oxford y Cambridge. Allí pasó el resto de su vida ejerciendo como profesor y más tarde también como tutor privado, enseñando matemáticas y física para sufragar sus experimentos. Dalton poseía una gran iniciativa y tenacidad y a pesar de ser “un experimentador algo tosco” (como le llamo Davy) poseía sin embargo una visión preclara para la elaboración de modelos teóricos que permitiesen explicar los hechos experimentales. Resulta difícil de creer que a pesar de disponer de materiales de laboratorio caseros y más bien rudos, que proporcionaban datos no demasiado precisos, mediante sus experimentos y observaciones Dalton obtenía la suficiente información para poder vislumbrar las pistas que le conducían hacia las respuestas correctas, lo cual sólo puede interpretarse desde una mente visionaria y una intuición prodigiosa. Durante su

MORENO RODRÍGUEZ ERIC RAUL 7IQ11 2017152070

estancia en Kendal, Dalton encontró un nuevo amigo y mentor en la persona de John Gough, el hijo ciego de un rico hombre de negocios que le enseñó idiomas, matemáticas, óptica y compartió con él su nutrida y extensa biblioteca. Gough fue el que le estimuló sugiriéndole que mantuviese un cuaderno diario de anotaciones sobre sus observaciones meteorológicas. De este modo, en 1787 Dalton comenzó una serie de estudios meteorológicos que continuó durante 57 años, acumulando un total de 200.000 observaciones y medidas. La pasión de Dalton por la meteorología le llevó a estudiar un gran número de fenómenos y a desarrollar y perfeccionar la instrumentación necesaria para realizar sus mediciones diarias de temperatura, presión atmosférica y pluviometría, siendo el primero en demostrar que la lluvia se produce por un descenso de temperatura y no por un cambio de la presión atmosférica.

Ley de Dalton de las presiones parciales A partir de estos estudios Dalton publicó en 1793 su primera obra, “Observaciones y ensayos meteorológicos”. A este libro, a pesar de su originalidad y de que contenía el embrión de sus posteriores descubrimientos, se le prestó poca atención dada la procedencia de Dalton, ajena al establishment científico de la época. En esta obra, Dalton presentaba un estudio experimental de las propiedades físicas del aire atmosférico y entre sus conclusiones afirmaba que el agua que se evapora existía en el aire como un gas independiente y que esto se podía explicar si tanto el aire como el agua estuviesen constituidas por partículas discretas, entendiendo la evaporación como un proceso de mezcla de ambos tipos de partículas.

Dalton recogiendo metano para sus investigaciones sobre los gases. (Pintado entre 1878 y 1893 por Ford Brown) En el curso de esta investigación, realizó una serie de experimentos con mezclas de gases para determinar cómo afectaban las propiedades de los gases individuales a las propiedades del conjunto y descubrió la ley que se conoce como ley de Dalton de las presiones parciales, según la cual cada componente de una mezcla de gases ejerce la misma presión que si fuera el único que ocupara todo el volumen de la mezcla a igualdad de temperatura, de modo que la presión total de la mezcla es igual a la suma de las presiones de cada gas por separado si

MORENO RODRÍGUEZ ERIC RAUL 7IQ11 2017152070

ocupara todo el volumen de la mezcla y estuviese a la misma temperatura. En 1788, estimulado por la observación de una aurora boreal, se interesó por el fenómeno y comenzó una serie de observaciones que le llevó a intuir una relación entre el fenómeno de las auroras y el magnetismo terrestre (aunque el mecanismo que conjeturó no estaba acertado), demostrando una vez más una visión preclara y un pensamiento independiente. La pasión de Dalton por el conocimiento y la explicación de los fenómenos naturales también le llevaron a trabajar en otros terrenos científicos tan diversos como la preparación de herbarios e insectarios.

LEY DE DALTON SOBRE LAS PRESIONES PARCIALES En 1801 John Dalton postulo “los componentes de una mezcla gaseosa parecieran ejercer presión sobre las paredes del recipiente en el cual estaban confinados de manera independiente unos de otros”. La ley de las presiones parciales de DALTON establece que la presión total que un gas ejerce una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de los gases individuales. Supongamos un caso donde tenemos dos gases, A y B, en un recipiente de volumen V. De la ley del gas ideal sabemos que la presión ejercida por A y B es: PA

n A RT V

y

PB

nB RT V

Otra forma de expresar la ley de Dalton, de gran utilidad en la resolución de problemas es: P A =X A P , donde P A es la presión parcial del gas A, X A molar del gas A en la mezcla de gases y P es la presión total.

es la fracción

En la mezcla de gases tenemos colisiones de ambos tipos de moléculas, A y B, con las paredes del recipiente. Por tanto, de acuerdo con la ley de Dalton. Así, la presión total está dada por la suma de las presiones parciales A y B. PT= PA + PB La suma de las presiones de A y B muestra el número de moles totales (n= n A + nB). Lo anterior indica que en la mezcla de gases la presión total depende solo del total de moles presente, no de la naturaleza de estos. De este modo en una mezcla de gases, la presión total estará dada por la presión de cada uno de los gases.

MORENO RODRÍGUEZ ERIC RAUL 7IQ11 2017152070

PT= P1 + P2 + P3 + P4…+ Pn Fracción Molar La fracción molar es una cantidad adimensional que expresa la relación del número de moles de un componente con el número de moles de todos los componentes presentes. EXPERIMENTO 1 2 PA(bar) 0.75 1.5 PB(bar) 1.5 1.5 PC(bar) 1.5 1.5 PA+PB+PC(bar) 3.75 4.5 Pmezcla(bar) 3.75 4.5 Esta fracción siempre será menor que 1.

3 0.53 0.75 1.75 3.03 3.03

4 0.75 0.75 0.75 2.25 2.25

La fracción molar de un gas en una mezcla de gases está dada por: XA= nA/nT

Así, en una mezcla de dos o más gases, la presión parcial de A se puede expresar como: PA= XA*PT MATERIAL     

4 Matraces de quitasato iguales 4 Manómetros. 3 Gases ideales diferentes: A, B y C 4 Tapones horadados 4 Termómetros digitales

METODOLOGÍA I. II. III. IV. V.

Adicionar a cada matraz una cierta concentración molar de un gas diferente Medir la presión (bar) y temperatura (°C) a cada matraz Modificar el número de moles de cada gas Medir la presión parcial de cada mezcla y la presión que ejerce la mezcla Comparar si la presión parcial es igual a la presión de la mezcla

RESULTADOS

MORENO RODRÍGUEZ ERIC RAUL 7IQ11 2017152070

1- Suma de las presiones parciales Modifica el número de moles de cada gas. Mide la presión parcial de cada gas y la presión que ejerce la mezcla. Suma las presiones parciales y compárala con la presión de la mezcla.

Tabla 1

MORENO RODRÍGUEZ ERIC RAUL 7IQ11 2017152070

2- Cálculo de la presión parcial Modifica el número de moles de cada gas. Mide la presión parcial que ejerce cada gas y la presión total de la mezcla. Calcula la presión parcial mediante la ley de Daton y compara con el resultado obtenido Experimen to nA (moles) nB (moles) nC (moles) nT (moles) χA χB χc PT (bar) PTχA (bar) PA (bar) PtTχB(bar) PB (bar) PTχc (bar) PC (bar)

1

2

3

4

1 2 2 5 0.2 0.4 0.4 3.75 (3.75)*(0. 2) 0.75 (3.75)*(0. 4) 1.5 (3.75)*(0. 4) 1.5

2 2 2 6 0.333333333 0.333333333 0.333333333 4.5 (4.5)*(0.3333 3) 1.5 (4.5)*(0.3333 3) 1.5 (4.5)*(0.3333 3) 1.5

0.5 1 2 3.5 0.142857143 0.285714286 0.571428571 3.03 (3.03)*(0.14285 7) 0.432857143 (4.5)*(0.33333)

1 1 1 3 0.333333333 0.333333333 0.333333333 2.25 (2.25)*(0.3333 3) 0.75 (2.25)*(0.3333 3) 0.75 (2.25)*(0.3333 3) 0.75

0.865714286 (4.5)*(0.33333) 1.731428571

Tabla 2

BIBLIOGRAFÍA 1. Burger, R. Hydrocarbon Proc., 70(3): 59 (1991). 2. Grosvenor, W.M. Trans. AIChE 1: 184 (1908).

MORENO RODRÍGUEZ ERIC RAUL 7IQ11 2017152070

3. Hensley, J.C. (ed.). Cooling Tower Fundamentals. 2a. ed. Overland Park, KS: Marley Cooling Tower Co., 1998. 4. Lewis, W.K. Trans AIME 44: 325 (1922). 5. Perry, R.H. y D.W. Green (eds.). Perry’s Chemical Engineers’Handbook, 7a.ed. Nueva York: McGraw-Hill, 1997, pp. 12-29,12-30. 6. Sherwood, T.K. y R.L. Pigford. Absorption and Extraction, 2a. ed. Nueva York: McGraw-Hill,1952, pp. 97-101. 7. Strigle, R.F., Jr. Random Packing and Packed Towers. Houston, TX: Gulf Publication Co.,1987. 8. Willa, J.L. Chem. Eng. 104(11): 92 (1997)....