TEMARIO

GUÍA DE ESTUDIO PARA LA ASIGNATURA DE MÉTODOS ANALÍTICOS E INSTRUMENTALES
TEMARIO
ESTEQUIOMETRÍA
Equilibrio químico
Ecuaciones químicas
Ley de acción de masas
Constante de equilibrio
Unidades de concentración
ÁCIDOS Y BASES
Fuerza de los pares ácido-base
Cálculo del pH
Constante de acidez
Predicción de reacciones
Soluciones amortiguadoras
Curvas de valoración. Ácido fuerte-base fuerte, ácido débil-base fuerte, base débil-ácido fuerte.
Electrodos para medir pH
Indicadores ácido-base
Selección del indicador
OXIDANTES Y REDUCTORES
Fuerza de los pares oxidorreductores
Ecuación de Nernst
Potencial estándar
Cálculo del potencial de disoluciones
Predicción de reacciones
Cálculo de la constante de equilibrio
Curvas de titulación
Electrodos indicadores
Electrodos de referencia
Indicadores oxidorreductores
COMPLEJACIÓN
Fuerza de donadores y receptores
Predicción de reacciones de complejación
Cálculo de pL o pM
Complejos de quelatos metálicos
Curvas de valoración de complejos
Electrodos en valoraciones complejométricas
Indicadores metalocrómicos o de ión metálico
REACCIONES DE PRECIPITACIÓN
Cálculo de la solubilidad y del producto de solubilidad (Kps)
Cálculo de inicio de precipitación
Curvas de valoración
Electrodos en valoraciones de precipitación
Indicadores
MÉTODOS ESPECTROSCÓPICOS
UV-Visible
Infrarrojo
CROMATOGRAFÍA
PROBLEMARIO MÉTODOS ANALÍTICOS INSTRUMENTALES
NOVIEMBRE 2005
ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA
DE BIOTECNOLOGÍA
PROBLEMARIO DE LABORATORIO
DE METODOS ANALITICOS E
INSTRUMENTALES
ING. MINERVA JUAREZ JUAREZ
ING. PEDRO MIRANDA REYES
NOVIEMBRE 2005
2
ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
INDICE
Problemas de la práctica número 1
3
Problemas de la práctica número 2
5
Problemas de la práctica número 3
6
Problemas de la práctica número 4
8
Problemas de la práctica número 5
9
Problemas de la práctica número 6
10
Problemas de la práctica número 7
10
Problemas de la práctica número 8
12
Problemas de la práctica número 9
13
Problemas de la práctica número 10
15
Problemas generales para las practicas 1 a la 5
17
Problemas generales para las practicas 6 a la 10
19
3
ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
PRACTICAS DE 1-5
PRACTICA No. 1
Preparación de soluciones y normalización
1.- Que se entiende por patrón primario. Mencione los dos patrones primarios que
serán empleados durante la práctica.
2.-¿Cuales son las características fisicoquímicas de un patrón primario?
3.- Mencione otros indicadores que se pueden emplear en la valoración de
soluciones.
4.- Explique que es valoración o normalización.
5.-¿Con que frecuencia es necesario valorar las soluciones preparadas en el
laboratorio? y ¿porque?
6.- Se tiene una solución de NaOH la cual se valora con una solución de HCl 0.1N,
el volumen gastado de HCl fue de 13.5mL. Calcular la normalidad de hidróxido de
sodio si se tomó una alícuota de 10mL de esta base.
7.-Se preparó una solución de ácido clorhídrico a una concentración de 0.1M,
posteriormente se tomó una alícuota de 10mL y se normalizó esta solución con
hidróxido de sodio 0.2N, gastándose en el proceso un volumen de 6mL. Calcular la
molaridad de la solución ácida y el % de error en la valoración.
8.- Se preparó una solución de hidróxido de sodio a una concentración de 0.1M,
posteriormente se tomó una alícuota de 10mL y se normalizó esta solución con
ácido clorhídrico 0.1N, gastándose en el proceso un volumen de 13mL. Calcular la
Normalidad de la solución básica y el % de error en la valoración.
9.- Se pesaron 0.2122g del patrón primario para valorar la solución de hidróxido de
sodio; el volumen gastado de hidróxido de sodio en la valoración fue de 15mL.
Calcular la normalidad de la solución de hidróxido de sodio valorada, y diga cual es
el patrón primario y el indicador empleado en la valoración.
10.- Se pesaron 0.1015g del patrón primario para valorar una solución de ácido
clorhídrico, el volumen gastado de la solución ácida en la valoración fue de 12mL.
Calcular la normalidad de la solución ácida, diga cual es el patrón primario y el
indicador empleado en la valoración.
11.- Se tienen los siguientes pesos del patrón primario y los volúmenes de solución
básica gastados en la valoración de hidróxido de sodio.
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ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
Peso del patrón primario
Volumen gastado (mL)
(g)
0.204
10.0
0.2104
7.0
0.1999
9.0
0.2233
13.0
0.2055
11.5
Calcular la Normalidad de la solución, diga cual es el patrón primario y el indicador
empleado.
12.- Se tienen los siguientes pesos del patrón primario y los volúmenes de solución
ácida gastados en la valoración de ácido clorhídrico.
Peso del patrón primario
Volumen gastado (mL)
(g)
0.1145
15.00
0.1234
9.5
0.1444
7.0
0.1500
11.0
0.1000
8.0
Calcular la Normalidad de la solución, diga cual es el patrón primario y el indicador
empleado.
13.- Realizar los cálculos necesarios para preparar 300 mL de una solución de
H3PO4 0.2M. Calcular %W, N, ppm, F, %V/V, %W/V.
14.-¿Cuanto HCl al 37% de pureza y densidad de 1.187 g/L se requieren para
preparar 250 mL de solución al 0.1N?
15.- Se desean preparar 300mL de una solución de hidróxido de sodio a una
concentración de 0.25N; cuanto hidróxido de sodio se necesita para preparar dicha
solución.
Describa cómo prepararía una solución reguladora de pH 9.2, indicando que
sustancias utilizaría para su preparación.
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16.- Describa cómo prepararía una solución reguladora de pH 4, indicando que
sustancias utilizaría para su preparación.
17.- Realizar los cálculos necesarios para preparar 500 mL de HCl 0.1N. Si se tiene
que la densidad del HCl es de 1.18 g/mL y una pureza del 37%.
18.- Realizar los cálculos necesarios para preparar 300 mL de NaOH al 0.1 N.
19.- Como realizaría una valoración de NaOH 0.1N y HCl 0.1N, mencionar cual es el
indicador empleado en la valoración de dichas soluciones.
PRACTICA No. 2
Valoración Potenciométrica Acido-Base de Productos Comerciales.
20.-¿Qué tipo de electrodos o electrodo se emplea para llevar a cabo la titulación
potenciométrica ácido- base?
21.- Indique cuales son los pasos a seguir en el ajuste del potenciómetro para la
medición del pH.
22.- Describa cuantos y cuales son los métodos de valoración de soluciones que
conoce.
23.- Escriba la ecuación de disolución de un ácido fuerte en agua y diga como se
calcula la constante de acidez.
24.- Se tomó una alícuota de ácido acético de vinagre comercial, se colocó en un
vaso de precipitados, al cual se le agregaron 100mL de agua y se procedió a la
titulación con NaOH 0.1396. a) calcular el punto de equivalencia con los siguientes
datos obtenidos de la valoración.
11
11.6
pH
4.0
4.4
4.8
5.2
5.8
6.8
9.4
10.5
Vol (mL)
1.0
2.6
4.6
8.0
11.0
12.45
13.0
13.4 13.9
15.9
b) Calcular la concentración de ácido acético en vinagre comercial expresada en
normalidad.
c) Calcular el % V del ácido acético en vinagre comercial.
25.-
Como
se
realiza
el
análisis
de
una
muestra
sólida
(aspirina)
potenciométricamente; a) Diga el tratamiento que se le debe dar a la muestra, b)
¿que electrodos se emplean en la valoración?, c) ¿cual es el reactivo valorante y a
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que concentración debe encontrarse?, d)¿como se calcula la concentración del
analito en cuestión?
26. - Se pesan o.5 gramos de aspirina previamente macerada, se disuelve con una
solución de etanol /agua 60/40 se lleva a un aforo de 100mL y se toma una
alícuota de 20 mL y se realiza la valoración potenciométrica obteniéndose los
siguientes resultados. Si se tiene que la normalidad del NaOH es de 0.1396.
pH
3.0
4.0
5.5
6.0
11.0
11.9
12.0
12.2
Vol (mL)
0.0
2.0
4.0
5.3
5.8
6.8
7.8
9.8
12.3
10.8
12.4
11.8
a)Calcular la concentración de ácido acetil salicílico (AAS) en la muestra en mg/g
b) Calcular la 1ª y 2ª derivada
c) A partir de los datos anteriores calcular la concentración de AAS en la muestra.
d) Calcular el % de error en la concentración obtenida.
27.- Se realiza la valoración potenciométrica de una alícuota de 20mL tomada a
partir de la solución de 0.5g de aspirina en 100 mL de solución de etanol/agua 60/40
para determinar el contenido de Acido Acetil Salicílico (AAS), obteniéndose el
siguiente resultado: Un volúmen de equivalencia de 3.1 mL y un pH de 8.5; si se
tiene una normalidad del NaOH de 0.1396. Calcular: a) concentración del AAS en
la muestra expresada en normalidad, b) Concentración del AAS expresada en mg/g.
28. -¿Cuál es la finalidad de obtener la 1ª y 2ª derivada en una determinación
potenciométrica?
29. -¿Cómo se realiza la valoración potenciométrica de una muestra líquida? a) diga
cual es el tratamiento que se le da a la muestra, b) ¿cual es el reactivo valorante
y a que concentración debe encontrarse?, c) ¿como se calcula la concentración
del analito en cuestión?
30. - Escriba cual es la reacción que se lleva cabo en la valoración ácido-base
PRACTICA No. 3
Valoración potenciométrica de compuestos con propiedades oxido reductoras
31.- En la titulación potenciométrica para las reacciones de óxido-reducción, ¿cuales
son los electrodos empleados?.
32. -¿Cual es la función del puente salino?
33. -¿Cual es la función de la solución de Ca(NO)3.?
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34. -¿Qué es el electrolito soporte?
35. -¿Qué otra solución se puede utilizar como electrolito soporte?
36. -¿Que electrodo nos permite clasificar los diferentes sistemas óxido reductores?
37. -¿Que es oxidación y que es reducción?
38. -¿Qué es un agente oxidante?
39. -¿Qué es un agente reductor?
40. - Describa los métodos de análisis para las reacciones de óxido reducción.
41. -¿Cuándo se emplean los métodos de valoración potenciométricos y porqué?
42. -¿Como se prepara el puente salino para las reacciones de óxido reducción?
43. - Esquematice una celda electroquímica indicando en ella cada uno de sus
componentes
44. -¿Como se prepara y a que concentración debe encontrarse la solución valorada
de dicromato de potasio?
45. -¿Cómo se prepara y a que concentración debe encontrarse la solución a valorar
en la reacción de óxido reducción? (sal de mohr)
46. - Escriba la ecuación general de Nerst empleada en las reacciones de óxidoreducción.
47. - Escriba la reacción que se lleva a cabo en la práctica de óxido- reducción.
48. - Describa los pasos a seguir para realizar una valoración potenciométrica por
oxido-reducción
49. - Se llevó a cabo la valoración potenciométrica de Fierro (II) con Cromo (VI)
0.01N, obteniéndose los siguientes datos.
E(mV)
300
320
330
350
360
380
390
Vol (mL)
0.0
1.1
1.5
2.0
2.3
2.7
2.9
400
3.1
530
4.0
550
570
5.0
5.5
Calcular:
a) El volumen de equivalencia
b) La concentración de Fierro (II) presente en la solución expresada en normalidad
c) La concentración de Fierro (II) presente en la solución expresada en mg/g de
muestra.
d) Calcular la 2ª derivada y realizar los cálculos del a) y c)
e) Calcular el % de error.
50. - Para que los resultados obtenidos en una valoración potenciométrica sean
confiables ¿que debe realizar el analista y porque?
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ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
51. - Se realiza la valoración potenciométrica de una alícuota de 20 mL de solución
de sal de Mohr (0.5g sal de Mohr/100mL ) Fe(II) con Cr(VI) 0.0101N y se obtiene
un volumen equivalente de 3.2mL y un potencial de 455mV. calcular:
a)La concentración de Fe(II) en la solución
b)Los mg de Fe(II) presentes en los 100 mL de solución de sal de Mohr.
c)Los mg de Fe(II) teóricos presentes en la solución de sal de Mohr.
PRACTICA No. 4
Valoración potenciométrica de compuestos que forman complejos.
52. - Indique que reactivos se emplearon para la valoración potenciométrica de
compuestos que forman complejos.
53. - Establezca el equilibrio que se lleva a cabo en una reacción de complejación
54. -¿De que depende el número de ligandos que se unen a un ión metálico?
55. -¿Bajo que ley se rigen las reacciones de complejación?
56. -¿Explique cómo se determina el punto de equivalencia en una reacción de
complejación?
57. -¿Describa como se lleva a cabo la calibración del potenciómetro con electrodo
de vidrio?
58. - Escriba la reacción de complejación que ocurre entre el EDTANa2H2 con Ba+2.
59. -¿Cual es la finalidad de agregar BaCl2 a la solución de EDTA en la valoración?
Explique
60. - Explique el comportamiento de la curva de valoración de EDTA con NaOH.
61.- Se realizó la valoración de EDTA con hidróxido de sodio 0.1N en presencia de
bario, obteniéndose los siguientes resultados:
PH
4.3
4.5
5.0
5.2
5.4
5.5
5.7
9
9.5
9.9
10
V(mL)
0.0
4.0
7.0
10
14
15
16
17
17.5
18.5
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a) Obtener la curva de valoración e indicar el punto de equivalencia.
b) Calcular la concentración de la solución de EDTA.
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PRACTICA No. 5
Valoración potenciométrica de compuestos que forman precipitados
62.- Escriba la reacción llevada a cabo en la titulación potenciométrica de
compuestos que forman precipitados.
63.- Escriba la reacción general del equilibrio de formación de precipitados
64.-¿Que indicador se emplea en la valoración volumétrica de compuestos que
forman precipitados?
65.-¿Cual es el reactivo valorante empleado en la valoración de KCl y a que
concentración se debe encontrarse dicha solución?
66.-¿Cual es la solución a valorar en la reacción de precipitación y a que
concentración se encuentra?
67.- Escriba la reacción que se lleva a cabo en la formación de precipitados.
68.-¿Como se prepara y a que concentración se debe encontrar el indicador de
halogenuros para una valoración de precipitación?
69.-¿Cuáles son los electrodos empleados en una valoración por precipitación?
70.- Se realiza la valoración de una alícuota de 20 mL de KCl con AgNO3 0.1N,
obteniéndose los siguientes resultados:
E(mV) 180
185
220
240
260
280
430
460
490
500
500
V(mL)
7.0
14
17
19
19.5
20
20.5
21.5
23
25
0.0
Calcular:
a) El punto de equivalencia por el método del paralelogramo.
b) La concentración de la solución de KCl
c) La 1ª derivada de los datos obtenidos y la concentración de la solución de KCl
71.-¿Qué importancia representan las valoraciones en la industria biotecnológica?
72.-¿Qué importancia representan las valoraciones en la industria alimenticia?
73.-¿Qué importancia representan las valoraciones en la industria farmacéutica?
74.-¿Qué importancia representan las valoraciones en el área ambiental?
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PRACTICAS DE 6-10
Practica No. 6 y 7 : Espectroscopía ultravioleta visible
Obtención de la constante de acidez de un indicador y
Análisis de compuestos orgánicos por espectrofotometria UV-VIS
75.-¿Cómo se prepara la solución de verde de bromocresol empleado en la práctica
y a que concentración se debe encontrar?
76.-¿Qué es el punto isosbéstico y para que se determina?
77.- Explique cómo se determina el punto isosbéstico del indicador verde de
bromocresol.
78.-¿Cómo se prepara un blanco de reactivos y con que fin se prepara?
79.-¿Cuáles son los disolventes empleados en la práctica de obtención de la
constante de acidez de un indicador?
80.- Enuncie la ley de Lambert-Beer y/o Bourger-Beer, así como, sus limitaciones.
81.-¿El comportamiento espectroscópico HIN/IN-
cumple con la ley de Beer –
Bourguer de acuerdo a los resultados obtenidos en la experimentación?.
82.-¿Con que finalidad se obtiene la gráfica Abs= f(pH), para cada una de las
especies (HIN , IN-)?
83.-¿Qué características deben presentar los compuestos a ser analizados por
espectroscopía ultravioleta-visible?
84.- Describa el espectro electromagnético, indicando los intervalos de que consta
cada región espectral.
85.-¿Cuáles son las fuentes luminosas que nos proporcionan luz ultravioleta y
visible?
86.- Esquematice la instrumentación básica de un espectrofotómetro ultravioletavisible de doble haz.
87.-¿Cuáles son los principios básicos de la espectroscopía ultravioleta-visible?
88.-¿Cuáles son los disolventes empleados en la practica de análisis de compuestos
orgánicos por espectroscopía ultravioleta-visible?
89.-¿Como se lleva a cabo el análisis cualitativo de cafeína por espectroscopía
ultravioleta-visible?
90.-¿Como se lleva a cabo el análisis cuantitativo de cafeína por espectroscopía
ultravioleta-visible?
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ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
91.-¿Cuáles son las condiciones de operación del equipo para el análisis de
cafeína?
92.-¿A que concentración debe prepararse la solución estándar de cafeína y como
se prepara?
93.-¿Cuáles son las celdas que se emplean para análisis de compuestos orgánicos
por espectroscopía ultravioleta-visible?
94.- Mencione el intervalo de trabajo de longitudes de onda de cada una de las
celdas empleadas en espectroscopía ultravioleta-visible.
95.-¿Cuáles son los solventes empleados en espectroscopía ultravioleta-visible y
porque se utilizan estos solventes.?
96.-¿Cuál es el disolvente empleado en el análisis de cafeína?
97.-¿Cuál es la finalidad de preparar un blanco de reactivos en un análisis por
espectroscopía ultravioleta-visible y como se prepara?
98.-¿Qué cuidados se deben tener con las celdas empleadas en espectroscopía
ultravioleta-visible?
99.- De los siguientes compuestos subraye aquellos que presentarán una Absorción
en la región ultravioleta-visible
a) Benceno,
H2O,
b) acetofenona,
e) Cloroformo,
c) 1,3 pentadieno,
f) Acetona,
d) Fenilmetilsulfona
d)
g) Verde de bromocresol,
h)
fenolftaleína, i) Dicromato de potasio, j) Anaranjado de metilo.
100.- Con los siguientes datos calcule la concentración de cafeína en una muestra
de 1 gramo de cafiaspirina, tomando en cuenta que se realizaron las siguientes
diluciones; 1.0g de cafiaspirina/25mL de etanol-agua 60/40 obteniéndose una
absorbancia de 5, a partir de la solución anterior se realizó una dilución de 5 mL en
25 mL del disolvente con una absorbancia de 2.5 y finalmente se hizo una dilución
de 0.1 mL en 5 mL del disolvente obteniéndose una absorbancia de 0.1536
[ ] ppm
Absorbancia
6
0.2013
9
0.2127
12
0.4298
15
0.5489
18
0.2514
20
0.7625
25
0.9893
30
1.1495
a) Calcular la ecuación que relacione la absorbancia con la concentración así como
el coeficiente de correlación.
b) ¿Cual es el factor de dilución?
12
ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
c) ¿Cual es la concentración de cafeína en el gramo de cafiaspirina?
d) Analice los resultados obtenidos
PRACTICA No. 8
Identificacion de compuestos organicos por espectroscopía infrarroja.
101.-¿Cuáles son los principios básicos de la espectroscopía infrarroja.?
102.-¿Cuáles son los intervalos de trabajo de la espectroscopía infrarroja?
103.-¿Cuál es el intervalo más empleado en la elucidación estructural de
compuestos orgánicos y porqué?.
104.-¿Qué tipo sales se emplean como soporte de muestra en la preparación de una
pastilla en espectroscopía infrarroja.?
105.-¿Qué tipo de celdas se emplean para el análisis de líquidos viscosos por
espectroscopía infrarroja?.
106.- Describa como se realiza un análisis cualitativo por espectroscopía infrarroja.
107.-¿Describa como se realiza un análisis cuantitativo por espectroscopía
infrarroja?
108.-¿Qué solventes se emplean en espectroscopía infrarroja? Y ¿porque?
109.-¿Qué características debe tener el bromuro de potasio para ser utilizado en
espectroscopía infrarroja?
110.- Describa los cuidados mínimos necesarios que se deben tener con un
espectrofotómetro infrarrojo.
111.-¿Cuáles son los detectores utilizados en espectroscopía infrarroja?
112.-¿Qué característica química importante deben presentar los compuestos a ser
analizados por espectroscopía infrarroja, explique por qué ?
113.- Describa cómo realizaría el análisis de un gas por espectroscopía infrarroja?
114.- Describa cómo realizaría el análisis de un sólido por espectroscopía infrarroja.
115.- Describa como realizaría el análisis de un líquido viscoso por espectroscopía
infrarroja.
116.- De los siguientes compuestos subraye
aquellos que son posibles de ser
analizados por espectroscopía infrarroja.
a) HNO3 b) H2O, c) PbO2 d)CHCl3 , e)HCl f)CCl4
g) KBr
h) C6H6 i) NaCl
117.- Describa como realizaría el análisis de un líquido volátil por espectroscopía
infrarroja.
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ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
118.- Describa los componentes de un espectrofotómetro infrarrojo.
119.-¿Cuales son las fuentes luminosas empleadas en espectroscopía infrarroja?
120.-¿Cuáles son las ventajas que presenta un espectrofotómetro infrarrojo por
transformadas de Fourier con respecto a un espectofotómetro dispersivo?
121.-¿Cuál es tratamiento previo que requieren las muestras a ser analizadas por
espectroscopía infrarroja?
122.- Describa como realizaría la interpretación de un espectro infrarrojo
123.-¿Para qué nos sirve la película de poliestireno en espectroscopía infrarroja?
124.-¿Explique porqué se utiliza un mortero de ágata en el tratamiento de muestras
por espectroscopía infrarroja y no un mortero de porcelana?
125.-¿Explique porqué es posible emplear un aceite mineral (nujol) en el análisis de
muestras sólidas por espectroscopía infrarroja?
126.-¿Mencione algunas de las vibraciones características que se presentan en
espectroscopía infrarroja?
127.-¿Cuáles son las condiciones de operación del espectrofotómetro infrarrojo para
el análisis de una muestra sólida ?
128.-¿Cuál es el intervalo de trabajo en cm-1 de la ventana de bromuro de potasio?
129.-¿Cuál es el intervalo de trabajo en cm-1 de la ventana de seleniuro de zinc?
130.- Existe alguna diferencia en los intervalos de trabajo entre las ventanas de
bromuro de potasio y seleniuro de zinc. ¿Si, no y porque?
131.- Mencione algunas aplicaciones industriales de la espectroscopía infrarroja.
PRACTICA NO. 9
Determinación de Metales Pesados por Espectroscopía de Absorción Atómica
132.- Describa los componentes principales de un espectrofotómetro de absorción
atómica
133.- Describa los fundamentos de la espectroscopía de absorción atómica
134.-¿Cuáles son las fuentes de radiación para los métodos de absorción atómica?
135.- Describa el funcionamiento de la fuente de radiación empleada en el
laboratorio para el espectrofotómetro de absorción atómica
136.-¿Cuántos y cuáles son los tipos de flama que se pueden emplear en
espectroscopía de absorción atómica, explique porque se utilizan diferentes tipos de
flama en espectroscopía de absorción atómica?
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ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
137.-¿Qué es una digestión ácida y con que finalidad se realiza?
138.-¿Qué debe de hacer el analista para obtener la más alta sensibilidad de un
equipo de espectroscopía de absorción atómica?
139.-¿Cuáles son los ácidos más empleados en espectroscopía de absorción
atómica?.
140.- Describa cómo se realiza la digestión de un vegetal
141.-¿Describa cómo se realiza la digestión de un lácteo?
142.-¿Describa cómo se realiza el análisis cuantitativo por espectroscopía de
absorción atómica?
143.-¿Qué es el límite de detección?
144.-¿Qué es el límite de cuantificación?
145.-¿Qué es la sensibilidad?
146.-¿Para que nos sirve determinar limite de detección, límite de cuantificación y
sensibilidad en espectroscopia de absorción atómica?
147.-¿Qué debe hacer el analista en el laboratorio para determinar el límite de
detección, límite de cuantificación y sensibilidad?
148.-¿Qué es precisión y exactitud?
149.-¿Describa cómo se realiza la técnica de adición de estándar?
150.-¿Cuáles son las interferencias que se pueden presentar al realizar un análisis
cuantitativo de una muestra de un medicamento?
151.-¿A qué se deben las interferencias espectrales y que ocasionan al realizar un
análisis cuantitativo por espectroscopía de absorción atómica?
152.-¿Qué son, cuantos tipos de interferencia hay; como y porque se tienen que
eliminar estas interferencias al realizar un análisis por espectroscopía de absorción
atómica?
153.- Describa los pasos a seguir para ajustar un espectrofotómetro de absorción
atómica en el análisis cuantitativo de una muestra vegetal.
154.-¿Qué tipo de muestras se pueden analizar por espectroscopía de absorción
atómica?
155.-¿Cuál es la presión de operación a la que deben trabajar los tanques de
combustible y comburente?
156.-¿Cuales son las condiciones de operación del equipo de absorción atómica?
157.-¿Para que encienda la flama es necesario tener ciertos flujos de combustible y
comburente cuáles son?
15
ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
158.-¿Cuál es el intervalo de longitudes de onda empleados en espectroscopía de
absorción atómica?
159.- Esquematice el proceso de emisión y absorción atómica en la que se tienen
átomos en una flama.
160.-¿Cuál es la función del monocromador?
161.- Describa como se prepara una curva de calibración y ¿para que se utiliza en
espectroscopía de absorción atómica?
162.- Se requieren preparar 100mL de una solución de Pb(NO3)2 que contenga 1000
mg/L de plomo. ¿Calcule la cantidad de Pb(NO3)2 a pesar?
163.- A partir de la solución anterior se requieren preparar 25 mL de cada una de las
siguientes soluciones que contengan 2, 5.5, 7.5, 9, 13 y 16 ppm de plomo
164.-¿Qué significa un valor de correlación (R2 o r ) menor a 0.8 en una regresión
lineal? y en el caso de que este valor sea muy bajo que es necesario hacer para
mejorar la correlación?
165.-¿Porqué y en que casos se utiliza el Horno de grafito?
166.-¿Cuáles son los principios básicos de funcionamiento del horno de grafito?
167.-¿Qué es un patrón de referencia y para que se utiliza?
168.-¿Cuáles son las aplicaciones de la espectroscopía de absorción atómica en la
industria alimentaria?
169.-¿Cuáles son las aplicaciones de la espectroscopía de absorción atómica en la
industria farmacéutica?
170.-¿ Cuáles son las aplicaciones de la espectroscopía de absorción atómica en la
industria biotecnológica?
171.-¿Cuáles son las aplicaciones de la espectroscopía de absorción atómica en el
área de ambiental?
PRACTICA NO. 10
Identificacion y Cuantificacion de Parabenos por Cromatografia de Liquidos
de Alta Resolucion (HPLC)
172.-¿Qué es la cromatografía?
173.- Enuncie la clasificación de los métodos cromatográficos
174.-¿Cuál es el principio de los distintos métodos cromatográficos?
16
ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
175.-¿Cuáles
son
los
componentes
de
un
cromatógrafo
de
líquidos
(Instrumentación)?
176.-¿Cuáles son los cuidados que se deben tener con los solventes empleados y
la muestra antes de introducirlos al cromatógrafo de líquidos?
177.-¿Cuáles son las condiciones de operación del equipo?
178.-¿De que dependen las condiciones de operación del equipo?
179.-¿Es necesario algún tratamiento previo a la muestra antes de introducirla en el
cromatógrafo de líquidos?
180.-¿Qué tipo de columna se empleará en la práctica?
181.-¿Cuántos tipos de columnas existen?
182.-¿Cuál es el volumen de inyección en el cromatógrafo de líquidos?
183.-¿Cuántos tipos de detectores se pueden emplear en cromatografía de líquidos?
184.- Describa cómo se realiza un análisis cualitativo por cromatografía de líquidos.
185.- Describa cómo se realiza un análisis cuantitativo por cromatografía de líquidos.
186.-¿Cuál es la fase móvil empleada en la práctica?
187.-¿Qué características debe tener la muestran antes de ser introducida en un
cromatógrafo de líquidos?
188.-¿Qué significa cada uno de los siguientes parámetros?
No. De Platos teóricos
Tiempo de retención
Tiempo de retención corregido
Selectividad
Resolución
Eficiencia
189.-¿Cuáles son los cuidados que se deben tener con la columna cromatográfica?
190.-¿Cuántas formas de eliminar gases disueltos en soluciones existen?
17
ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
PROBLEMAS GENERALES PARA LAS PRACTICAS DE LA 1 A LA 5
1.- Realizar los cálculos necesarios para preparar 500 mL de una solución de H2SO4
0.5M. Calcular %W, N, ppm, %V/V, %W/V. Si la densidad de la solución es de 1.02
g/mL y la densidad del ácido concentrado es de 1.21 g/mL.
2.- Describa como realizaría una valoración de NaOH 0.1N y HCl 0.1N, mencionar
cual es el patrón primario a emplear en cada valoración, así como el indicador
empleado en la valoración de dichas soluciones.
3.- En la titulación potenciométrica para las reacciones de óxido-reducción, cuales
son los electrodos empleados. Escriba la reacción que se lleva a cabo en la práctica
de óxido- reducción
4.- Realizar los cálculos necesarios para preparar 300 mL de una solución de H3PO4
0.2M. Calcular %W, N, ppm, %V/V, %W/V. Si la densidad de la solución es de 1.083
g/mL y la densidad del ácido concentrado es de 1.65 g/mL.
5.- Se realizó una valoración por el método potenciométrico de ácido acético
comercial con hidróxido de sodio 0.10N; obteniéndose los siguientes datos:
Ph
V(ml)
3.2
0
4
2
4.4
3.4
5.1
6.2
5.5
7.4
6.15
8.3
10
8.9
10.6
9.1
11
9.4
11.2
9.9
a) Calcular la concentración de ácido acético en la muestra si se tomó una alícuota
de 2 mL y se agregaron 100 mL de agua, reportar la concentración obtenida en
%V
b) Describir cual es la finalidad de obtener el punto de equivalencia y como se
obtiene por el método de la 1ª y 2ª derivada.
6.- Se tiene una solución de NaOH 0.1N con la cual se valora una solución de HCl ,
el volumen gastado de NaOH fue de 10.5mL . Calcular la normalidad de ácido
clorhídrico si se tomó una alícuota de 10mL de este ácido.
7.- Se pesaron 0.2032g del patrón primario para valorar la solución de hidróxido de
sodio; el volumen gastado de hidróxido de sodio en la valoración fue de 13.5 mL.
Calcular la normalidad de la solución de hidróxido de sodio valorada, y diga cual es
el patrón primario y indicador empleado en la valoración.
8.- Se pesaron
0.1265g del patrón primario para valorar una solución de ácido
clorhídrico, el volumen gastado en la valoración fue de 12mL. Calcular la normalidad
18
ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
de la solución ácida y diga cual es el patrón primario y el indicador empleado en la
valoración.
9.-¿Cuáles son las fuentes luminosas empleadas en espectroscopía ultravioleta
visible?
10.- Con los siguientes datos calcule la concentración de cafeína en una muestra de
0.5 gramos de café soluble, tomando en cuenta que se realizaron las siguientes
diluciones; 0.5g café/25mL obteniéndose una absorbancia de 5, a partir de esta
solución se realizó una dilución de 5 mL en 25 mL con una absorbancia de 2.5 y
finalmente se hizo una dilución de 1 mL en 10 mL obteniéndose una absorbancia de
0.3045
[ ] ppm
Absorbancia
6
0.2013
10
0.2127
13
0.4298
16
0.5489
19
0.2514
21
0.7625
26
0.9893
31
1.1495
e) Calcular la ecuación que relacione la absorbancia con la concentración así como
el coeficiente de correlación.
f) ¿Cual es el factor de dilución?
g) ¿Cual es la concentración de cafeína en la muestra?. Reportar esta
concentración en g de cafeína/g de café?
h) En base a los resultados obtenidos analice estos resultados
11.- Cuales son los principios básicos de la espectroscopía infrarroja
12.- Describa como se realiza un análisis cualitativo y cuantitativo por
espectroscopía infrarroja
13.- Esquematice los componentes de un espectrofotómetro infrarrojo por
transformadas de Fourier
14.- Describa los fundamentos de la espectroscopía ultravioleta visible, así como los
compuestos que se pueden analizar en cada una de las regiones del
espectro
electromagnético.
19
ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
PROBLEMAS GENERALES PARA LAS PRACTICAS DE LA 6 A LA 10
1.- Realizar los cálculos necesarios para preparar 300 mL de una solución de H3PO4
0.2M. Calcular %W, N, ppm, %V/V, %W/V. Si la densidad de la solución es de 1.083
g/mL y la densidad del ácido concentrado es de 1.65 g/mL.
2.- Describa como realizaría una valoración de NaOH 0.1N y HCl 0.1N, mencionar
cual es el patrón primario a emplear en cada valoración, así como el indicador
empleado en la valoración de dichas soluciones.
3.- En la titulación potenciométrica para las reacciones de óxido-reducción, cuales
son los electrodos empleados. Escriba la reacción que se lleva a cabo en la práctica
de óxido- reducción
4.-¿Cuáles son las fuentes luminosas empleadas en espectroscopía ultravioleta
visible?
5.- Con los siguientes datos calcule la concentración de cafeína en una muestra de
0.5 gramos de café soluble, tomando en cuenta que se realizaron las siguientes
diluciones; 0.5g café/25mL obteniéndose una absorbancia de 5, a partir de esta
solución se realizó una dilución de 5 mL en 25 mL con una absorbancia de 2.5 y
finalmente se hizo una dilución de 1 mL en 10 mL obteniéndose una absorbancia de
0.3045
[ ] ppm
Absorbancia
6
0.2013
11
0.2127
14
0.4298
17
0.5489
20
0.2514
22
0.7625
27
0.9893
32
1.1495
i) Calcular la ecuación que relacione la absorbancia con la concentración así como
el coeficiente de correlación.
j) ¿Cual es el factor de dilución?
k) ¿Cual es la concentración de cafeína en la muestra?. Reportar esta
concentración en g de cafeína/g de café?
l) En base a los resultados obtenidos analice estos resultados.
20
ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
6.- Describa como se realiza un análisis cualitativo y cuantitativo por espectroscopía
infrarroja.
7.- Cuales son los principios básicos de la espectroscopía infrarroja
8.-¿Cuáles son parámetros que se deben conocer antes de operar el equipo de
cromatografía de líquidos para el análisis de parabenos? y Mencionar los cuidados
que se deben de tener con la muestra y los solventes antes de introducirlos al
cromatógrafo de líquidos
9.- De acuerdo a los siguientes datos realice los cálculos que se solicitan.
punto
Concentración de metilparabeno (mg/mL) Tr=3.57 Area bajo la curva (ABC)
min
0.004
222260.02
0.007
351243.02
0.009
509743.02
1
2
3
punto
1
2
3
Concentración de propilparabeno (mg/mL) Area bajo la curva (ABC)
Tr= 7.32min.
0.009
368150.02
0.011
432022.02
0.013
757150.02
Se analizaron dos muestras cuyas áreas bajo la curva fueron:
Muestra 1
Muestra 2
ABC A Tr = 9min 365500.00
ABC a Tr= 7.29 min 756200.00
ABC a tr= 7.3 403205.00
ABC a Tr= 3.6 min 305559
a) Calcular la concentración de metil y propilparabeno en las muestras.
b) Analizar los resultados obtenidos
10.- Definir: fase móvil y estacionaria, tiempo de retención, resolución y selectividad.
GUÍA DE ESTUDIO PARA LA ASIGNATURAS DE FISICOQUÍMICA Y
FISICOQUÍMICA DE ALIMENTOS
TEMARIO
I. Fisicoquímica de Soluciones
II Fisicoquímica de Superficies.
III Fisicoquímica de Sistemas Dispersos.
IV Cinética Química.
21
ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE
BIOTECNOLOGÍA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
ACADEMIA DE FISICOQUÍMICA
PROBLEMARIO PARA FISICOQUÍMICA
ELABORADO POR:
IQI MINERVA JUÁREZ JUÁREZ
IBQ PEDRO MIRANDA REYES
JUNIO 2006
22
ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
FISICOQUÍMICA
PROBLEMAS DE SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS
1.- Una porción de 3.63 g de una substancia de peso molecular desconocido, el cual es requisito
indispensable para su análisis, ha producido una elevación del punto de ebullición del benceno 0.104
ºC cuando se disuelve en 100 g de benceno. Encuentra el peso molecular de esa substancia.
2.- Las presiones de vapor del benceno y el tolueno puros a 30 ºC, son 119.6 mm Hg y 36.7 mm Hg,
respectivamente. Para una solución formada a igualdad de peso de ambos componentes, y cuyo
comportamiento es ideal, calcula:
a.) Las presiones parciales del benceno y del tolueno en el sistema.
b.) La presión total del sistema.
c.) La composición del vapor en equilibrio con la solución líquida a esta temperatura.
3.- 5.0 g De soluto (estabilizador de emulsiones alimenticias) son adicionados a 100 g de agua a 25 ºC.
La presión de vapor del agua pura es 23.76 mm Hg; la presión de vapor de la solución es 23.55 mm
Hg.
a.) Calcula el peso molecular del soluto.
b.) ¿Que masa de soluto será necesario en 100 g de agua para reducir la presión de vapor
del agua en 10 % del valor de la presión de vapor del agua pura?
c.) ¿Qué presión osmótica tendrá la solución.
d.) Calcula el aumento y el descenso de la temperatura de la solución.
4.- Se tiene un compuesto nitrogenado no disociable, con el cual se prepara una solución disolviendo
90 mg del compuesto purificado en 12 g de agua destilada. La solución presenta un descenso en el
punto de fusión de -0.233 ºC. Calcula el peso molecular de ese compuesto sabiendo que el descenso de
la presión de vapor del agua a 25 ºC fue de 23.76 mm Hg. Calcula también el aumento de la
temperatura de ebullición y la presión osmótica.
5.- Si el punto de congelación de la sangre es de -0.52 ºC, considerando que es una solución acuosa.
¿Cuál será su presión osmótica a 25 ºC y cuál será el descenso de la presión de vapor de la sangre a
esta misma temperatura?
6.- La constante del descenso del punto de congelación para el alcanfor es 40.27 (K kg alcanfor/mol
soluto). En cierto experimento, 0.0113 g de fenantreno abatieron el punto de fusión de 0.0961 g de
alcanfor en 27 ºC.
(a) ¿Cuál es el peso molecular del fenantreno?
(b) Compáralo con el peso molecular obtenido por la suma de los pesos atómicos.
7.- La presión de vapor de una solución acuosa a 28 ºC es de 27.995 mm Hg. La presión de vapor del
H2O pura a 28 ºC es de 28.065 mm Hg.
¿Cuál será aproximadamente el punto de fusión y el punto de ebullición de la solución a
1 atmósfera?
8.- Calcular la presión de vapor cuando 0.5 mol de sacarosa se disuelven en 1000 g de agua, a 20 ºC.
La presión de vapor del agua a la misma temperatura es 17.54 mm Hg.
9.- Una dilución acuosa 0.2 molal de un emulsificante para alimentos provoca una elevación del punto
de ebullición de 0.103 ºC. Determina la constante ebulloscópica del disolvente. Indicando sus
unidades.
10.- 1 g De sacarosa, se disuelve hasta un volumen de 100 ml de dilución a una temperatura de 25 ºC.
¿Cuál será la presión osmótica de la dilución?
23
ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
11.- Calcular la presión osmótica de una dilución de sacarosa en agua de acuerdo con las ecuaciones
de Morse y Termodinámica, siendo la presión de vapor del agua de 31.824 mm Hg a 30 ºC y de la
dilución a la misma temperatura de 31.207 mm Hg.
12.- 5 g De un compuesto para condimentar alimentos (no electrolito) se disolvió en 250 g de agua, y
la dilución se sometió a un análisis crioscópico para determinar su peso molecular, el descenso del
punto de congelación fue de 0.12 ºC. ¿Cuál es el peso molecular del compuesto?
13.- 10 g De un soluto B se disolvieron en 100 g de un solvente A. El peso molecular de A es 100, su
densidad de 1 g/mL . La presión osmótica observada a 27 ºC es de 0.50 atm. ¿Cuál es el peso
molecular de soluto?
14.- Da una lista de las condiciones, bajo las cuales la siguiente ecuación es válida:
ln
∆ H vap
p2
=
p1
R
⎛ 1
1 ⎞
⎟
⎜⎜
−
T 2 ⎟⎠
⎝ T1
15.- La viscosidad de OF2 (líquido) fue determinada usando el método de Ostwald. El viscosímetro
fue calibrado con agua a 20 ºC y el tiempo de flujo entre las dos marcas es de 363.4 seg. La viscosidad
del agua a la misma temperatura es de 1.005 cp; la densidad es 0.9982 g/ml. El tiempo requerido para
el flujo del líquido OF2 entre las marcas es de 67.6 seg y su densidad es de 1.523 g/ml. ¿Cuál es la
viscosidad absoluta del líquido?
16.- Las substancias A y B forman una solución ideal. La presión de vapor de A puro a 25 ºC es de
100 mm Hg y de B puro es 50 mm Hg. La presión de vapor a 25 ºC de una solución formada por 1 g
de B y 10 g de A es 95 mm Hg. Calcula la razón de los pesos moleculares para la solución.
17.- Se considera que el benceno y el tolueno forman una solución ideal. Si a 27 ºC la presión de
vapor del tolueno es de 32.06 mm Hg y la del benceno es 50.7 mm Hg.
a) Calcula la presión de vapor total de la solución que contiene 0.6 fracción mol de tolueno.
b) Calcula las fracciones molares de tolueno y benceno en el vapor a esta temperatura.
18.- Se tienen 2 litros de leche entera (12.3% de sólidos), se desea conocer la temperatura de
ebullición, el descenso de la presión de vapor, la presión osmótica y el peso molecular promedio de
los sólidos, si se toma en cuenta que la diferencia es agua. La densidad de la leche es de 1.032 g/mL,
la temperatura de congelación es de -0.55 ºC y la presión de vapor del agua a 21.08 ºC es de 2.5 kPa.
19.- El calor de fusión del ácido acético es de 11.72 KJ/mol en el punto de fusión (16.61 ºC). Calcular
Kf para el ácido.
20.- Determinar el peso molecular de una proteína vegetal que al disolverse en agua dio resultados de
presión osmótica de acuerdo a:
C (mg/mL)
h (cm de agua)
3.221
5.748
3.905
6.815
4.615
8.238
5.112
9.119
5.908 6.772
10.540 11.900
21.- El calor de fusión del agua en el punto de congelación es de 6009.5 J/mol. Calcular el punto de
congelación del agua en soluciones con la fracción mol de agua de 1.0, 0.97, 0.95, 0.92, 0.89 y 0.85.
Hacer una gráfica con los resultados (T vs x) y comentar el comportamiento.
22.- La presión osmótica del plasma sanguíneo es de 1.6 atm a 37 ºC. ¿Cuál es la concetración total de
especies disueltas? ¿Cuál es la masa si el peso molecular promedio de la misma es de 1.2 x 103 g/mol?
23.- Calcular la constante ebulloscópica para cada una de las siguientes substancias:
Substancia
tb (ºC)
∆Hvap (cal/g)
24
ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
Acetato de Etilo
Acetona (CH3)CO
Benceno C6H6
Cloroformo CHCl3
Metano CH4
Hacer la gráfica de Kb vs. Mtb.
77.2
56.1
80.2
64.5
-159.0
102.0
124.5
94.3
59.0
138.0
24.- Al agregar 3 g de una substancia a 200 mL de CCl4 (ρ = 1.59 g/cm3, tf = - 22.9 ºC, Kb = 5.03 K
Kg mol -1 y ∆Hf = -0.601 kcal/mol), aumenta la temperatura de ebullición en 0.6 grados. Calcular el
descenso de la temperatura de congelación, la disminución de la presión de vapor, la presión osmótica
de la solución a 25 ºC y el peso molecular de la substancia.
25.- Calcular la elevación del punto de ebullición del agua si se disuelven 6.09 g de un soluto no
volátil de masa molar 187.4 g/mol en 250.0 g de agua, el valor de Kb = 0.541 K Kg mol-1 y el ∆Hvap
= 40.66 KJ mol-1.
26.- Determine la presión osmótica que se desarrolla al disolver 6.0 g de urea (NH2)2CO, en 1 dm3 de
solución a 27 ºC.
27.- El valor aparente de Kf es de 2.17 K Kg mol-1 de una solución acuosa de sacarosa
(C12H22O11) 1.50 molal. La solución no se comporta de manera ideal; determinar su actividad y su
coeficiente de actividad (∆Hfus = 6009.5 J mol-1).
28.- Calcular la fracción molar, la actividad y los coeficientes de actividad para el agua, cuando se
disuelven 11.5 g de NaCl en 100 g de agua a 298 K. La presión de vapor de la solución es de 3.002
kPa. (la presión de vapor del agua pura es de 23.76 mm Hg)
29.- La fracción molar de un soluto no volátil disuelto en agua es 0.010. Si la presión de vapor del
agua pura es de 2.339 kPa a 293 K y del agua en la solución es de 2.269 kPa; calcular la actividad y el
coeficiente de actividad del agua. Calcular la presión osmótica, el descenso de la temperatura de
fusión y el aumento de la temperatura de ebullición.
30.- Se mezclan acetato de etilo y tolueno. Si a 27 ºC la presión de vapor del tolueno es de 32.06 mm
Hg y la del acetato de etilo es 104.2 mm Hg.
a) Calcula la presión de vapor total de la solución líquida que contiene 0.6 fracción mol de
tolueno.
b) Calcula las fracciones molares de tolueno y acetato de etilo en el vapor a esta temperatura.
RESPUESTAS:
1.M2 = 91.8 g/mol
2.- a) PT = 16.84 mm Hg ; PB = 64.73 mmHg ;
c) yT = 0.2064 ; yB = 0.7936
b) Ptotal = 81.57 mm Hg
3.- a) M2 = 101.37 g/mol ; b) w2 = 62.57 g ; c) π = 12.24 atm ; d) θb = 0.255 ºC ; θf = 0.93 ºC
4.- M2 = 59.87 g/mol ; ∆P = 0.053 mm Hg ; θb = 0.064 ºC ; π = 3.058 atm
5.- π = 6.8455 atm ; ∆P = 0.1188 mm Hg
6.- M2 = 175.38 g/mol
7.- tf = -0.2589 ºC ; te = 100.071 ºC
8.- P = 17.362 mm Hg
9.- Kb = 0.515 K·kg/mol
10.- π = 0.714 atm
11.- Morse π = 26.673 atm ; vant’ Hoff π = 22.322 atm
25
ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
12.- M2 = 310 g/mol
13.- MB = 4971.66 g/mol
15.- η = 0.28524 cp
16.-
MA
= 0 .5263
MB
17.- a) Ptotal = 39.516 mm Hg ; b) yB = 0.51321, yT = 0.48679
18.- ∆P = 0.01325 kPa ; tb = 100.151 ºC ; π = 6.455 atm ; M2 = 474.3 g/mol
19.- Kf = 3.55885 K·kg/mol
20.- M2 = 13209.5 g/mol
22.- C = 0.0629 mol/L ; w2 = 75.49 g
24.- ∆P = 2.025 mm Hg ; θf = 3.714 ºC ; π = 4.547 atm ; M2 = 80.68 g/mol
25.- θb = 0.0703 ºC
26.- π = 2.46 atm
27.- a = mapa = 1.2857 mol/kg ; γ = 0.8571
28.- x1 = 0.9658 ; a = 0.948 ; γ = 0.98156
29.- a = 0.97 ; γ = 0.9798
30.- a) Ptotal = 68.13 mmHg ; b) yT = 0.2353 , yAE = 0.7647
26
ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
FISICOQUÍMICA
PROBLEMAS DE FENÓMENOS DE SUPERFICIE
1.- Calcula la presión interna en gotas de agua cuyo radio es 50 Å, 5x104 Å y 5x106 Å, para una
presión externa de 1 atm.
2.- ¿Cuál es la variación de la presión en la superficie de una gota de Hg de radio 10-4 m, γHg = 476x10N·m-1?
3
3.- Calcula el descenso capilar del Hg en un tubo de vidrio de 1 mm de diámetro si el ángulo de
contacto es de 140º. Considerar p >> pº.
4.- ¿Qué vacío se necesita a 293 K de temperatura para extraer toda el agua de un filtro de cristal, sí el
tamaño mínimo de diámetro es 4µm?
5.- El agua hierve a 373 K de temperatura y a una presión de 101.317 kPa, la tensión de la misma es
de 0.058 N/m. ¿Cuál será la presión de vapor del agua en las burbujas de vapor que contienen 50
moléculas de agua, sí el volumen de la burbuja es de 2.54x10-24 m3?
6.- La tensión superficial del Tolueno se mide por el método de ascenso capilar en una atmósfera de
N2 puro a Pº. El diámetro del capilar es de 1.014 mm y el ángulo de contacto es de 0º. Sí la altura en el
capilar es de 5.44 mm. ¿Cuál será el valor de γ? La temperatura del experimento es de 25 ºC.
7.- A 20 ºC el benceno tiene una γ = 28.86x10-3 N/m y una ρ = 0.8788 g/mL. a 40 ºC es de γ =
26.21x10-3 J·m-2 y ρ = 0.8573 g/ml. Calcular los ascensos en el capilar si el ángulo de contacto es de
13º, y el radio es de 2.05x10-2 cm, la atmósfera es de aire Pº.
8.- Considerar un capilar con un extremo sumergido en agua, la cual ha ascendido hasta una altura h.
Describe que sucederá cuando el capilar se meta en el agua hasta que la longitud que sobresale del
líquido sea un medio de h.
9.- Cuando 0.01 mg de albúmina de huevo se difunde sobre la superficie de agua a 25 ºC, una área de
0.2 m2 queda cubierta y la tensión disminuye (∆γ) en 2.86x10-3 N m-1. Determinar la masa molar de la
albúmina.
10.- La tensión superficial de soluciones acuosas de dodecil-sulfato de sodio (SDS) a 25 ºC son:
73
62.8
52.5
45.2
40.0
39.6
39.5
γ /10-3 Nm-1
c/10-3 M
0
2
4
6
8
10
12
Calcular el área por molécula de SDS en la superficie cundo la adsorción es máxima.
11.- La ecuación empírica de Szyszkowski de la tensión superficial de soluciones acuosas diluidas de
los compuestos orgánicos:
⎡ ⎛ x ⎞⎤
γ
= 1 − 0.411⎢log⎜1 + ⎟⎥
γo
⎣ ⎝ a ⎠⎦
donde: γ tensión superficial del agua pura, x fracción mol del soluto, a constante característica del
soluto. Calcular el área promedio ocupada por una molécula de ácido adsorbido de una solución
acuosa a 25 ºC y una fracción mol de 0.01, siendo a = 1.7x10-4.
12.- La tensión superficial entre el Hg y una solución de ácido esteárico en hexano se midió a 30 ºC:
c (mol/L)
0.06
0.09
0.11
0.14
0.17
0.23
-3
-1
10.3
16.4
20.4
25.4
34.3
50.0
γ /x10 Nm
Evaluar el exceso en la superficie Γ de ácido esteárico, trazar la gráfica de adsorción.
Determinar el área molecular del ácido esteárico.
27
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13.- Se tienen los siguientes resultados de adsorción de la substancia sobre carbón activado a 25 ºC:
Solución de ácido acético acuoso;
c (mol/L)
0.018
0.031
0.062
0.26
0.268
0.471
0.882
2.79
x (g adsorbidos) 0.467
0.624
0.801
1.11
1.55
2.04
2.48
3.76
Solución de ácido benzóico en benceno;
c (mol/L)
0.006
0.025
0.053
0.118
x (g adsorbidos)
0.44
0.78
1.04
1.44
Aplicar las distintas ecuaciones de adsorción y definir en base a los resultados cuál es la que mejor
describe la adsorción en cada caso.
14.- La adsorción de cierto tinte sobre carbón activado puede ser expresado por la ecuación:
x = 1.903C 0.7
donde x es gramos de tinte adsorbido por gramo de carbón activado, C es la concentración en gramos
por litro. Sí se desea eliminar en una sola operación un 90 % del tinte de 50 litros de solución que
contiene 0.4 g/L. Calcular el peso del carbón activado que se requiere para la adsorción del tinte.
15.- La adsorción de oxígeno sobre hierro liso a -183 ºC fue investigado por Armbruster y Austin.
Demostrar que la adsorción sigue una cinética de primer orden y evaluar la constante específica. V es
el volumen adsorbido sobre un espécimen particular de hierro a un tiempo t. El volumen adsorbido en
equilibrio (Ve ) fue de 0.451 C.
t (s)
1380
3000
4260
7320
10020
V (C)
0.167
0.272
0.33
0.408
0.432
16.- De acuerdo a Szyszkowski la tensión superficial γ de una solución acuosa de ácido butírico esta
relacionado a 18 ºC con el volumen de concentración c por la ecuación empírica γ0 - γ = 29.8 log (1 +
19.64 c ), donde γ0 es la tensión superficial del agua pura. Aplicando la ecuación de adsorción de
Gibbs: Γ = - c dγ/RTdc , calcular el valor del exceso de concentración de soluto por cm2 de superficie
cuando c = 0.01 M. Sí c puede incrementarse indefinidamente, ¿cuál será el valor límite de Γ cuando c
es muy grande?
17.- McBain y Britton investigaron la adsorción de nitrógeno sobre carbón a -77 ºC y encontraron que
muestras de 0.0946 g de carbón adsorben las siguientes cantidades de nitrógeno a la presión indicada:
P atm.
x, N2 ,g
3.5
0.0119
10
0.0161
16.7
0.0181
25.7
0.0192
33.5
0.0195
39.2
0.0196
48.6
0.0199
De acuerdo con estos datos y las ecuaciones siguientes, obtener el comportamiento de una línea recta y
de ser necesario transformar las ecuaciones para tener la ecuación de línea recta y determinar el valor
de las constantes:
a)
1 + k2 p
P
=
(x / m)
k1
1
b)
x
= kP n
m
⎡ x / m⎤
x
=k
c) log ⎢
m
⎣ P ⎥⎦
18.- Los datos siguientes para la adsorción de ácido acético sobre carbón fueron obtenidos por
Labowitz:
c0 Conc. ác. sin carbón
0.503
0.252
0.126
0.0628 0.0314 0.0157
ce Conc. ác. eq. con carb.
0.434
0.202
0.0899 0.0347 0.0113 0.00333
m, carbón g
3.96
3.94
4.00
4.12
4.04
4.00
En todos los casos el volumen se solución de ácido en contacto con el carbón fue de 200 mL.
Demostrar que los datos cumplen con la ecuación de la isoterma de adsorción de Freundlich,
1
x
= kP n
m
donde x es el número de gramos de ácido adsorbido.
a) Determinar las constantes k, n.
b) Aplicar las ecuaciones de Henry y Langmuir a los datos y determinar las constantes respectivas.
28
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19.- Los calores medios de adsorción del H2 y del Kr sobre wolframio se pueden estimar en 45 y 2
kcal/mol respectivamente. Calcular los tiempos de permanencia a 3 300 y 1 500 K, suponiendo que Ts
= Tg .
20.- La adsorción de N2 sobre gel de sílice dan los siguientes datos:
P/P0 0.055 0.061 0.077 0.094 0.120 0.158 0.177 0.209 0.240 0.270 0.300 0.330 0.352
σ 131.3 134.3 139.9 148.9 153.5 164.0 169.3 176.9 184.5 192.3 200.0 207.0 212.7
σ (cc g-1). Aplicando la ecuación de BET determinar la superficie específica y el parámetro c. El área
molecular del nitrógeno es de 15.2x10-20 m2.
21.- Se han obtenido los siguientes datos de tensión superficial para una monocapa de hemoglobina
extendida sobre una disolución acuosa de HCl 0.01 molar a 25 ºC:
A(m2/mg)
4.0
5.0
6.0
7.5
10.0
0.28
0.16
0.105
0.06
0.035
γ /10-3(N/m)
Calcular la masa molecular de la proteína.
22.- Los siguientes datos se refieren a la adsorción de hidrógeno sobre un catalizador de niquel a 25
ºC:
P/105 (N·m-2)
V (cm3)
0.005
0.48
0.010
0.68
0.015
0.83
0.020
0.93
0.030
1.07
0.050
1.20
0.100
1.33
0.150
1.40
demostrar que los datos se ajustan a la ecuación de la isoterma de adsorción de Langmuir, calculando
las constantes respectivas, así como la superficie de adsorción. El radio del hidrógeno es de 1.2 Å.
23.- La adsorción de nitrógeno sobre una muestra de rutenio a 77 K, ha dado los siguientes resultados:
P/P0
0.02
0.05
0.10
0.20
0.30
0.40
0.60
0.80
0.90
0.95
V (cc/g)
1.7
2.1
3.4
4.2
4.8
5.3
6.7
8.0
11.8
30.5
Representar la isoterma de adsorción y utilizando la ecuación de BET determinar el área específica de
la muestra de rutenio. El área molecular del nitrógeno es de 15.2x10-20 m2.
29
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RESPUESTAS:
1.- Pint = 289.19 atm, Pint = 1.2872 atm, Pint = 1.00287 atm
2.- ∆P = 9520 Pa
3.- h = -11 mm
4.- Pext = - 0.6949 atm
5.- Pint = 13.8 x 106 Pa
6.- γ = 1.5352 x 10-3 N/m
7.- h = 3.16 cm , h = 2.9625 cm
9.- M = 86.57 g/mol
10.- ASDS = 2.2558 x 10-19 m2/ molécula
11.- ASDS = 1.55 x 10-19 m2/ molécula
12.- Γ = 6.051 x 10-6 mol/m2
13.- Freundlich; para el A.A.; x = 2.4978 C 0.4137 , para el A.B. x = 3.3578 C 0.397
Langmuir:
Para el A.A.;
1
1
1
1
= 0.52266 + 0.03136 ; Para el A.B.; = 0.7606 + 0.009265
a
c
a
c
Para Henry; No se aplica a ninguno de los ácidos.
14.- 23.647 g de carbón activado
16.- Para C = 0.01 M, Γ = 8.7768 x 10-8 mol/m2 ; Para C muy grande, Γ = 5.34 x 10-4 mol/m2
17.- a) k1 = 0.0823, k2 = 0.37153; b) k = 0.1042, n = 5.1414; c) k = 2.6273
20.- C = 117.5364, se = 4.6839 x 109 cm2/g
21.- M = 5.2x104 g/mol
22.- S = 5962.5 m2
23.- S = 1365.91 m2/g
30
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FISICOQUÍMICA
PROBLEMAS DE SISTEMAS COLOIDALES
1.- La ligasa DNA. de la Escherichia coli, una enzima que cataliza la formación de un enlace
fosfodiéster a partir de un par de grupos de 3´- hidroxil y 5´- fosforil en una doble banda de DNA,
tiene un peso molecular de 74 000 y un v2 (volumen específico) de 0.737 cm3 g-1 a 20ºC. Su
sedimentación límite en una solución tampón (0.02 M fosfato de potasio,0.01 M NH4Cl y 0.2 M KCl,
pH = 6.5) a 20.6 ºC y una rapidez de rotación de 56 050 r.p.m., dio los siguientes resultados:
t(min)
0
20
40
60
80
100
120
140
x1/2 (cm) 5.9110
6.0217
6.1141
6.2068
6.3040
6.4047
6.5133
6.6141
log x1/2
0.7717
0.7797
0.7863
0.7929
0.7996
0.8065
0.8138
0.8205
a).- calcular s
b).- calcular el factor friccional f en la solución tampón; cuya densidad es de 1.010 g cm-3 a 20.6 ºC.
2.- Calcular el desplazamiento promedio a lo largo de un eje dado producido por el movimiento
browniano en 1 minuto, para una partícula esférica de radio 0.1 micrómetros suspendida en agua a 25
ºC. El coeficiente de viscosidad del agua a esta temperatura es de 8.9x10-4 kg m-1 s-1.
3.- Los coeficientes de sedimentación y difusión de la miogloina en solución acuosa diluida a 20 ºC
son 2.04x10-13 s y 1.13x10-10 m2 s-1 , respectivamente. El volumen específico parcial de la proteína es
0.741 cm3 g-1. La densidad de la solución es de 1.00 g cm-3, y el coeficiente de viscosidad de la misma
es 1.00x10-3 kg m-1 s-1. Calcular :
a).- La masa molecular de la proteína
b).- El cociente de fricción de la proteína.
4.- Se ha observado que unas partículas esféricas de radio 0.4 micrómetros suspendidas en una
solución acuosa de NaCl 0.01 M tiene una movilidad electroforética de 2.5x10-9 m2 s-1 V-1 a 25 ºC, a
esta temperatura la constante dieléctrica del agua es de 78.5 y el coeficiente de viscosidad del agua es
8.9x10-4 kg m-1 s-1. Calcular el valor del potencial zeta.
5.- En un experimento de microelectroforesis una partícula esférica de 0.5 micrómetros de diámetro
dispersa en una solución acuosa de KCl 0.1 M a 25 ºC tarda 0.8 segundos en recorrer una distancia de
12.0 µm a lo largo de uno de los niveles estacionarios de la célula, siendo el gradiente de potencial 10
V cm-1, la constante dieléctrica del agua a la temperatura del experimento es 78.5 y su coeficiente de
viscosidad de 8.9x10-4 kg m-1 s-1. Calcular:
a).- la movilidad electroforética de la partícula;
b).- el valor aproximado del potencial zeta de la partícula;
c).- el valor aproximado de la densidad de carga de la superficie
6.- Calcular la velocidad del flujo electrosmótico del agua a 25 ºC a través de un tubo capilar de 10 cm
de largo y 1 mm de diámetro cuando la diferencia de potencial entre los extremos es de 200 V. El
potencial zeta para la interfase vidrio-agua es de -40 mV, el coeficiente de viscosidad es de 8.9x10-4 kg
m-1 s-1, y la constante dieléctrica es de 78.5.
7.- Durante la floculación de un hidrosol a 25 ºC por exceso de un electrólito 1:1 se obtuvieron por
conteo de partículas los siguientes resultados:
Tiempo/min
0
2
3
5
8
11
15
Part./108 cm-3
114
10.6
7.1
4.4
2.8
2.0
1.5
Calcular la constante de K2 de segundo orden y compararla con el valor de K2º calculada suponiendo
que la floculación es proceso controlado por la difusión, el coeficiente de viscosidad del agua es de
8.9x10-4 kg m-1 s-1.
8.- La ecuación de Stokes puede ser empleada para calcular la rapidez de sedimentación en agua de
partículas de azufre cuyo radio promedio es de 5.5 µ. La densidad del azufre y del agua es de 1.97 y
31
ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
0.997 g cm-3 respectivamente a una temperatura de 25 ºC, la viscosidad del agua a la misma
temperatura es de 0.00895 poises.
a).- Determinar la velocidad de sedimentación
b).- Determinar la distancia recorrida durante 10 minutos.
9.- Calcular el coeficiente de sedimentación del virus del mosaico del tabaco, suponiendo que la
separación se mueve con una velocidad de 0.454 cm/hora en un centrífuga de 10 000 r.p.m., y a una
distancia del eje del motor de 6.5 cm.
10.- Se preparó una serie de emulsiones de aceite mineral utilizando varias combinaciones de Tween
80 y Span 80, para la mejor emulsión se encontró que la razón Span-Tween es de 40/60. Calcula el
HLB de esta mezcla
11.- Para una fracción de metilcelulosa el coeficiente de sedimentación a 20 ºC es 1.7x10-13 s, el de
difusión es 15x10-7 cm2/s, el volumen parcial específico es 0.72 cm3/g y la densidad del agua es 0.998
g/cm3. Calcular el peso molecular de la metilcelulosa.
12.- La velocidad de migración de un sol acuoso de hidróxido férrico, determinada a 20 ºC, observada
en intervalos diferentes de tiempo, el límite de separación del sol coloreado en una célula Burton, se
encontró que es de 16.5x10-5 cm/s. La distancia entre los electrodos es de 20 cm y la fuerza
electromotriz aplicada es de 110 V. ¿Cuál es el potencial zeta del sol?
13.- Una suspensión de 10 g de hemoglobina en 0.1 litro de agua tiene una presión osmótica de
3.6x10-2 atm a 25 ºC. Estimar el peso de la partícula de hemoglobina.
14.- Oncley, Scatchad y Brown midieron la presión osmótica de soluciones de γ-globulina en 0.15 M
NaCl a 37 ºC y obtuvieron los siguientes resultados:
19.27
12.35
5.81
Conc. γ-globulina, g por 100 mL
Presión osmótica, mm H2O
453
253
112
Calcular el peso molecular de la γ-globulina.
15.- Se desea preparar una emulsión con un HLB de 4.6, empleando Span 20 y Renex 30. Qué
cantidad de cada componente debe ser agregada.
16.- Se desea preparar una emulsión con un HLB de 10.8, empleando Span 80 y Brij 58. Qué cantidad
de cada componente debe ser agregada.
17.- En un experimento se determinó la concentración de dos substancias A y B, en forma simultanea
por espectrofotometría obteniéndose los siguientes datos:
CA
CB
mol litro-1
mol litro-1
solución 1
0.001
0.0
solución 2
0.0
0.005
solución 3
?
?
determinar la concentración de A y B en la solución 3.
%T
λ = 400 nm
10
80
40
%T
λ = 500 nm
60
20
50
18.- Se ha centrifugado una disolución acuosa de β-lactoglobulina en presencia de suficiente
electrolito como para eliminar los efectos de carga, hasta alcanzar el equilibrio, a 11 000 rpm y 25 ºC.
Se han medido las siguientes concentraciones de equilibrio:
distancia desde el eje de
rotación/cm
4.9
4.95
5.0
5.05
5.10
5.15
-3
Concentración/g dm
1.03
1.46
1.64
1.84
2.06
2.31
32
ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
El volumen específico parcial de la proteína es de 0.75 cm3 g-1, y la densidad de la disolución que se
supone constante de 1.0 g cm-3. Calcular la masa molecular de la proteína.
19.- Los tiempos de flujo en un viscosímetro de Ostwald para disoluciones de poliestireno en tolueno a
25 ºC son los siguientes:
concentración/(g/100 cm3)
0
0.4
0.8
1.2
Tiempo de flujo/ seg
31.7
38.3
45.0
51.9
K y α en la expresión [η] = KMiαi, son 3.7x10-5 m3 kg-1 y 0.62 respectivamente, para el sistema
polímero-disolvente. Suponer una densidad constante para las disoluciones, calcular la masa molecular
para el poliestireno.
20.- El coeficiente de difusión de la proteína almacenadora de oxígeno mioglobina es 11.3x10-7 cm2 s, a 20 ºC en agua. Determinar el tiempo necesario para que una molécula de mioglobina se mueva 10
µm, que es el tamaño de una célula.
1
21.- Calcular la magnitud del campo eléctrico de la doble capa de la superficie de silice coloidal en
una solución 3.0 M de NaCl si el exceso de carga en la superficie es 105 µC m-2.
33
ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES
RESPUESTAS
1.- a) s = 6.41 x 10-15 min
b) f = 5.261 x 10-11 kg s-1
2.- x = 17 µm
3.- a) M = 16987 g mol-1
b) f = 3.58 x 10-11 kg s-1 ; fº = 3.2233 x 10-11 kg s-1 ; f/fº = 1.11
4.- ζ = 40.2 mV
5.- a) uE = 1.5 x 10-8 m2 s-1 V-1
b) ζ = 241.5 mV
c) σ = 0.01697 C m-2
6.- uE = 2 x 10-9 m2 s-1 V-1
7.- k2 = 6.86 x 10-12 (partículas cm-3)-1 s-1 ; k2º = 6.166 x 10-12 (partículas cm-3)-1 s-1
8.- a) v = 7.17 x 10-5 m s-1
b) x = 4.3 cm
9.- s = 1.15 x 10-12 s
10.- HLB = 10.72
11.- M = 9800 g mol-1
12.- ζ = 48.3 mV
13.- M = 67912 g mol-1
14.- M = 127012.38 g mol-1
15.- Span 20, 83 % ; Renex 30, 17 %
16.- Brij 58, 57 % ; Span 80, 43 %
17.- CA = 9.74 x 10-4 mol L-1 ; CB = 2.15 x 10-3 mol L-1
18.- M = 47492 g mol-1
19.- M = 13359.73 g mol-1
20.- t = 0.443 s
21.- E = 1.4244 V
34
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FISICOQUÍMICA
PROBLEMAS DE CINÉTICA QUÍMICA
1.- La velocidad de reacción de segundo orden es de 4.5x10-7 mol mL-1 s-1 cuando la concentración de
uno de los reactivos es 1.5x10-2 mol/L y el otro de 2.5x10-3 mol L-1. Calcular la constante en:
mL mol-1 s-1, L mol-1 s-1, mL mol-1 min-1, µL mol-1 s-1, L µmol-1 s-1.
2.- Si
v=k A
i
B
j
v mol/L s
[A] mol/L
[B]mol/L
2.3x10-4
3.1x10-5
5.2x10-4
-4
-5
4.6x10
6.2x10
4.2x10-3
-4
-5
9.2x10
6.2x10
1.7x10-2
Calcular los ordenes de reacción y la constante de velocidad de reacción.
3.- Una reacción de primer orden alcanza el 30% en 35 minutos. ¿Cuál es el valor de la constante de
velocidad de reacción?¿Qué porcentaje de reactivo queda después de 5 horas?
4.- Un gas se descompone siguiendo una reacción de orden igual a 3/2 y se parte de una concentración
inicial de 5.2x10-4mol/L. En 50 minutos la reacción alcanza el 55%. ¿Cuál es la constante de
velocidad? (indicar unidades).
5.- Volumenes iguales de dos soluciones de reactivos A y B se mezclan provocando la reacción
A + B → C . al transcurrir 1 hora el reactivo A reaccionó en un 75 %. ¿Qué % del reactivo A quedó
sin reaccionar al transcurrir 2 horas?, si la reacción es de:
a) Primer orden para A y orden cero para B.
b) Primer orden para A para B.
c) Orden cero en ambos reactivos.
d) Primer orden para A y ½ para B.
e) Segundo orden para A y orden cero para B.
f) ½ del orden en ambos reactivos.
6.- Se colocan 100 bacterias en un frasco de 1 litro que contiene un medio de cultivo apropiado a 40
ºC, se obtuvieron los siguientes resultados:
Tiempo (min)
0
30
60
90
120
Nº bacterias
100
200
400
800
1600
a) ¿Cuántas bacterias existirán después de 150 minutos?
b) ¿Cuál es el orden de reacción?
c) ¿En cuánto tiempo se duplica la reacción?
d) ¿Qué tiempo se requiere para alcanzar una población de 106 bacterias?
e) ¿Cuál es la constante de generación?
7.- Calcular la energía de activación que duplica la velocidad de una reacción al aumentar la
temperatura de 25 ºC a 35 ºC.
8.- La vida media del radio (22688Ra), es de 1600 años. ¿Cuántas desintegraciones experimentará 1
gramo de radio?
9.- Una reacción estudiada a las temperaturas de 27 ºC y 37 ºC, las constantes de velocidad de reacción
a esas temperaturas son de 3.4 min-1 y 8.5 min-1 respectivamente. Calcular la energía de activación.
Las constantes de equilibrio de la reacción a las mismas temperaturas fueron determinadas teniendo
los valores de 2.3x10-4 y 5.1x10-4, respectivamente, calcular la entalpía de la reacción.
10.- El mecanismo de una reacción se supone como:
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A + B ⇒ P
con una constante de velocidad de reacción de 105 L mol-1 s-1 a 27 ºC.
a) Calcular la velocidad inicial de formación de P, si 0.1 M de A se mezclan con
0.1 M de B a la misma temperatura.
b) Calcular la velocidad inicial de formación de P, si 10-4 M de A se mezclan con
10-6 M de B a la misma temperatura.
c) ¿Cuántos segundos se requieren para la formación de 0.05 M de producto a
partir de 0.1 M de A y 0.1 M de B a la misma temperatura?
d) a 122 ºC de temperatura la constante de velocidad aumenta por un factor de
103, calcular la energía de activación y el factor de frecuencia.
11.- Una reacción de segundo orden en solución tiene una constante de velocidad de 5.7x10-5 L/mol·s
a 25 ºC y de 1.04x10-4 L/mol·s a 40 ºC. Calcular la energía de activación y el factor preexponencial.
12.- Una especie iónica de carga desconocida experimenta una reacción de segundo orden con la
especie B+ que tiene número de carga de +1. Las constantes de reacción a 25 ºC y a dos fuerzas iónicas
diferentes son:
I/mol dm-3
0.09
0.16
0.25
0.36
k/mol dm-3 s-1
1.5x10-2
2.22x10-2
7.21x10-2
12.25x10-2
Suponer que la ley de Debye-Hückel es aplicable, determinar el valor de carga zA de la especie A.
13.- Una substancia se descompone a 600 K con una constante de velocidad de 3.72x10-5 s-1.
a).- Calcular la vida media de la reacción.
b).- ¿Qué fracción quedará sin descomponer si la substancia se calienta durante 3 horas a 600 K?
14.- La reacción 2NO(g) + Cl2(g) → 2NOCl(g)
es de segundo orden con respecto a NO y de primer orden con respecto a Cl2. En un volumen de 2 dm3
, se pusieron en contacto 5 moles de óxido nítrico y 2 moles de cloro, la velocidad inicial de reacción
fue de 2.4x10-3 mol dm-3 s-1. ¿Cuál será la velocidad de la reacción cuando haya reaccionado la mitad
del cloro?
15.- La constante de reacción a 30 ºC equivale exactamente al doble de su valor a 20 ºC. Calcular la
energía de activación.
16.- La pulga de agua Daphnia lleva a cabo una cantidad constante de latidos cardiacos y después
muere. Esta pulga vive el doble a 15 ºC que a 25 ºC. Calcular la energía de activación para la reacción
que controla su frecuencia cardiaca.
17.- Se observa que una muestra de leche que se conserva a 25 ºC se pone agria 49 veces más rápido
que cuando se mantiene a 4 ºC. Estimar la energía de activación para este proceso.
18.- Se obtuvieron los siguientes resultados para la hidrólisis de trifosfato de adenosina por iones
hidrógeno:
Temperatura/ ºC
Const. de vel. k/ s-1
39.9
4.67x10-6
43.8
7.22x10-6
47.1
10.00x10-6
50.2
13.90x10-6
Calcular: la energía de activación, el factor preexponencial y la entropía de activación.
19.- La vida media de desnaturalización térmica de la hemoglobina, un proceso de primer orden, es de
3460 s a 60 ºC y de 530 s a 65 ºC. Calcular la energía de activación y la entropía de activación a 60 ºC,
suponiendo que es aplicable la ecuación de Arrhenius.
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20.- Una reacción tiene una energía de activación de 20 kcal mol-1. Calcular la relación entre sus
velocidades:
a).- a 20 ºC y 30 ºC
b).- a 40 ºC y 50 ºC.
21.- En la reacción entre isocianato de m-tolilo y alcohol n-butílico se han obtenido las siguientes
constantes de velocidad de reacción de segundo orden:
Temperatura (ºC)
0.0
7.0
15.0
25.0
k (L mol-1 s-1)
4.04x10-5
7.72x10-5
1.29x10-4
2.50x10-4
Calcular la energía de activación, el factor de frecuencia y la entropía de activación.
22.- Dos reacciones bimoleculares en fase gaseosa a 300 ºC tienen factores de frecuencia de 3.2x1010
cm3 mol-1 s-1 y 5.7x107 cm3 mol-1 s-1. Calcular en cada caso la entropía de activación. Transformar las
unidades a L mol-1 s-1, calcular de nuevo las entropías de activación. Explicar las causas de la
diferencia.
23.- A reacciona para formar P. Un gráfico de los recíprocos de la concentración de A vs tiempo, es
una línea recta. A la concentración inicial de A = 10-2 M, su vida media es de 20 minutos.
a) ¿Cuál es el orden de la reacción?
b) ¿Cuál es el orden de la reacción si la concentración es de A = 3x10-3 M?
24.- La población de la tierra en 1977 era de 4 000 millones y se duplica cada 35 años. Suponiendo
que ese tiempo de duplicación se mantiene constante:
a) ¿En que año aproximadamente la población será de 100 000 millones?
b) ¿Cuánto tiempo pasará antes de que cada persona tenga sólo 1 m2 sobre la tierra para moverse?
25.- La reacción en fase gaseosa, CH2ClCH2Cl ⇒ CH2=CHCl + HCl se realizó un experimento a
780 K, comenzando con 1,2-dicloroetano puro, observándose que la presión total p aumentaba como
sigue:
t/s
0
45
90
135
180
225
270
p/Torr
150
176.8
198.8
213.8
231.7
243.9
253.9
Demostrar que la reacción es de primer orden y calcular la constante de velocidad a partir de estos
datos.
26.- La reacción del radical 1,1-difenil-2-picrohidracilo (DFPH) con el ión hierro(II) en una disolución
de agua/etanol se estudio espectrofotométricamente. En un experimento a 293 K se encontró que la
absorbancia A (debida al DFPH) disminuía con el tiempo como se describe:
t/s
0
17
37
55
76
94
114
138
157
178
204
α
0.54 0.46 0.44 0.40 0.36 0.33 0.30 0.27 0.25 0.23 0.21 0.11
A
Sabiendo que a t = 0 las concentraciones de los reactivos eran (DFPH) = 1.14x10-5 mol dm-3 y (Fe2+)
de 2.55x10-4 mol dm-3, calcular la constante de velocidad de segundo orden y el tiempo de vida media
del (DFPH).
RESULTADOS
1.- k = 1.2x104 mL mol-1 s-1 ; k = 12 L mol-1 s-1 ; k = 7.2x105 mL mol-1 min-1 ;
k = 1.2x107 µL mol-1 s-1 ; k = 1.2x10-5 L µmol-1 s-1.
2.- i = 2.5 ; j = 4 ; k = 4.386x1022
3.- k = 10.2x10-3 min-1 ; CA = 4.702 % de CAo
4.- k = 0.611 (L mol-1 s)1/2
5.- a) k = 1.3863 h-1 ; C = 6.25 %
b) k = 0.03 h-1 ; C = 14.286 %
c) k = 75 % h-1 ; C = -50 %
d) k = 0.2 h-1 ; C = 11.11 %
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e) k = 0.03 h-1 ; C = 14.286 %
f) k = 1.3863 h-1 ; C = 6.25 %
6.- a) 3200 bac., b) primer orden, c) 30 min ; d) 398.63 min ; e) 0.01667min-1
7.- Ea = 52945.9151 J mol-1
8.- 72.85 desintegraciones
9.- Ea = 70917.5 J mol-1 ; ∆H = 61633.1 J mol-1
10.- a) v = 103 mol L-1 s-1 ; b) v = 10-3 mol L-1 s-1 ; c) t = 5 x 10-5 s ; d) EA = 71700.75 J mol-1
e) ν = 3.01 x 1017 L mol-1 s-1
11.- Ea = 31121.9 J mol-1 ; ν = 16.162 L mol-1 s-1
12.- zA = -7
13.- a) τ = 5.176 h ; b) C = 66.9 %
14.- v = 4.32 x 10-4 mol dm-3 s-1
15.- Ea = 51213.32 J mol-1
16.- Ea = -28415.77 J mol-1
17.- Ea = 127319 J mol-1
18.- Ea = 1732.85 J mol-1 ; ν = 1211.97 s-1 ; ∆S* = -355.68 J mol-1 K-1
19.- Ea = 352065.51 J mol-1 ; ∆S* = 731.9 J mol-1 K-1
20.- a) kT2 = 3.1 kT1 ; b) kT2 = 2.7 kT1
21.- Ea = 42866.235 J mol-1 ; ν = 8349.9 L mol-1 s-1 ; ∆S* = 2196.671 J mol-1 K-1
22.- Para cm3 : ∆S* = -57.55 J mol-1 K-1 , ∆S* = -110.2 J mol-1 K-1
Para L : ∆S* = -115.02 J mol-1 K-1 , ∆S* = -167.65 J mol-1 K-1
23.- Para las constantes a) k = 5 mol L-1 s-1 ; b) k = 16.67 mol L-1 s-1
24.- a) año 2139.6 ; b) 593.74 años
25.- k = 1.885 x 10-3 s
26.- k = 0.01412 dm3 mol-1 s-1
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