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¿Por qué el oxígeno se escapa de los neumáticos más rápido que el nitrógeno?

En aplicaciones críticas, los neumáticos se inflan con nitrógeno puro ( enlace ).

Las moléculas de nitrógeno tienen más dificultades para escapar a través de los espacios microscópicos que existen entre las moléculas de caucho de un neumático. [...] El nitrógeno reduce la pérdida de presión del neumático debido a la permeabilidad a través de a través del caucho con el paso del tiempo en aproximadamente 1/3. ( fuente )

Según Elementos web La longitud de enlace del nitrógeno (109,76 pm) es menor que la del oxígeno (120,74 pm), ¿por qué se dice que la permeabilidad del nitrógeno a través del caucho es menor que la del oxígeno?

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No creo que el oxígeno se filtre más rápido. El problema del oxígeno es que oxida las cosas, cosa que el nitrógeno no hace.

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Estoy de acuerdo con @Ivan Neretin. Demuestra que $O_2$ y $N_2$ tienen un tamaño similar y ambos son muy pequeños. Sin embargo, el hidrógeno y el helio se filtrarían más rápido. Con el tiempo, la oxidación posiblemente alrededor del pegamento de la llanta puede ser importante. El dióxido de carbono puede ser un gas mejor para usar.

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Habrá pequeñas diferencias, el que se pueda polarizar más fácilmente (supongo que el oxígeno) se difundirá ligeramente más rápido, creo. Pero un factor tres es la superstición, tal vez por personas que tienen miedo de pensar que sus neumáticos se enciendan. Lo que podría ser una preocupación real, dependiendo de su estilo de conducción. ;-)

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BleepToBleep Puntos 221

La tasa de oxígeno, $\ce{O2}$ La permeabilidad a través de los cauchos de los neumáticos es aproximadamente 3,4 veces más rápida que la del nitrógeno. La referencia para esto es "Permeability Properties of Plastics and Elastomers" de L. W. McKeen.

La razón es que $\ce{O2}$ es una molécula más pequeña que $\ce{N2}$ . El tamaño de una molécula no viene determinado únicamente por las longitudes de los enlaces entre los átomos, sino por el tamaño de la nube de electrones que rodea a los átomos. El diámetro cinético de $\ce{O2}$ es de 0,346 nanómetros y $\ce{N2}$ es de 0,364 nanómetros. Así que, $\ce{N2}$ es mayor que $\ce{O2}$ aunque el $\ce{N-N}$ La longitud del enlace es más corta que la $\ce{O-O}$ longitud de enlace.

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gradbot Puntos 9219

Aunque los comentarios son básicamente correctos, se trata de una oportunidad de enseñanza. No se puede mirar sólo la longitud de los enlaces para determinar el tamaño de la molécula, ya que los átomos también tienen radios que hay que tener en cuenta. La parte más larga de la molécula (o la superficie más ancha) puede ser entonces simplemente "longitud de enlace + 2x(radio atómico)".

Pude obtener algunos datos de radios covalentes de este sitio web y si lo usamos para calcular encontramos:

Anchura del dioxígeno = 1,21 + 0,73 x 2 = 1,21 + 1,46 = 2,67 Angstroms

Anchura del dinitrógeno = 1,10 + 0,75 x 2 = 1,10 + 1,50 = 2,60 Angstroms

Así, la diferencia original de 11 angstroms se reduce a 7 angstroms. No es una gran mejora, y el oxígeno sigue siendo más grande que el nitrógeno. Sin embargo, si se utiliza incorrectamente el radio atómico...

Anchura del dioxígeno = 1,21 + 0,48 x 2 = 1,21 + 0,96 = 2,17 Angstroms

Anchura del dinitrógeno = 1,10 + 0,56 x 2 = 1,10 + 1,12 = 2,22 Angstroms

De repente, el nitrógeno es más grande.

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Buen punto. Estaría bien ver algún trabajo sobre la predicción de la difusividad, basado en el tamaño de la molécula, la polaridad, la polarizabilidad, etc. Seguro que se ha hecho.

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Sí a la comprobación de los tamaños moleculares correctamente. Pero esto no contribuye precisamente a aclarar la cuestión, porque pequeñas diferencias como ésa apenas serían detectables si el proceso fuera básicamente de difusión.

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