DIFUSION DE LIQUIDOS

1. Introducción:

La difusión es el viaje de uno o más componentes a través de otros, ocasionado por una diferencia de concentracion o potencial quimico. La difusión de solutos en líquidos es muy importante en muchos procesos industriales, en especial en las operaciones de separación, como extracción líquido-líquido o extracción con disolventes, en la absorción de gases y en la destilación. La difusión en líquidos también es frecuente en la naturaleza, como en los casos de oxigenación de ríos y lagos y la difusión de sales en la sangre.

DIFUSION EN LIQUIDOS

• Resulta evidente que la velocidad de difusión molecular en los líquidos es mucho menor que en los gases. Puesto que Las moléculas de un líquido están muy cercanas entre sí en comparación con las de un gas, por tanto, las moléculas del soluto A que se difunde chocarán contra las moléculas del líquido B con más frecuencia y se difundirán con mayor lentitud que en los gases.
• Una de las diferencias más notorias con la difusión en gases es que las difusividades suelen ser bastante dependientes de la concentración de los componentes que se difunden.
• En un líquido la difusividad aumenta cuando aumenta la temperatura, disminuye cuando aumenta el peso molecular y casi no es afectada por la presión.
• La difusividades de los líquidos puede variar bastante con la concentración; cuando no se indica ésta hay que suponer que la difusividades está dada para disoluciones diluidas del soluto A en el disolvente B.
• Ejemplo: Una mezcla de agua salada y agua dulce. Lo que hace que no se mezclen es la diferencia de salinidad y densidad.

1. Ecuaciones para la difusión en líquidos:

Esta difusión de líquidos se caracteriza por tener los mismos casos que se desarrollaron en gases. A pesar de la diferencia existente entre estado líquido y gaseoso, las consideraciones a tener en cuenta son las mismas.

• Contradifusión equimolar: En este caso ya no se habla de presiones parciales, si no de puntos de concentracion en un determinado trayecto.

La condición es que ambos líquidos fluyen en sentido contrario y a la misma velocidad. 

[pic 1]

Entonces:

[pic 2]

Donde:

Flujo especifico de A en [pic 3][pic 4]

la difusividad de A en B en [pic 5][pic 6]

= la concentración de A para el punto 1 en [pic 7][pic 8]

= la concentración de A para el punto 2 en [pic 9][pic 10]

Dirección z[pic 11]

• Difusión de A a través de B que no se difunde:

El aspecto más importante de difusión en líquidos corresponde al soluto A que se difunde en el disolvente B, estacionario que no se difunde.

Un ejemplo es una solución diluida de ácido propiónico (II) en agua (B) en contacto con tolueno. El ácido propiónico (A) es el único que se difunde a través de la fase acuosa hacia la superficie límite y después en la fase del tolueno. La interfaz tolueno-agua es una barrera para la difusión de B y NB=0. Estos casos son frecuentes en la industria.

La condición es que NB=0

[pic 12]

→ Sustituyo por 0[pic 13][pic 14]

[pic 15]

En términos de concentraciones a partir de la siguiente ecuacion remplazamos ;  ;[pic 16][pic 17][pic 18]

[pic 19]

De aquí:  [pic 20]

Como XA1+ XB1 = XA2 + XB2 = 1. En soluciones diluidas,  es cercano a 1 y c es esencialmente constante. Por esto se reduce a:[pic 21]

[pic 22]

1. Coeficientes de difusión para líquidos:

Determinación experimental de difusividades:

Existen diversos métodos para determinar experimentalmente coeficientes de difusión en líquidos.

• Cuando se produce una difusión en estado no estacionario en un tubo capilar y se determina la difusividad con base en el perfil de concentraciones. Si el soluto A se difunde en B, el coeficiente de difusión que se determina es DAB.
• Cuando se usa una solución relativamente diluida y otra más concentrada que se introducen en cámaras ubicadas en lados opuestos de una membrana porosa de vidrio sinterizado, tal como se muestra en la figura:

[pic 23]

Figura 1: Celda de difusión para determinar de la difusividad en un líquido.

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