guia metodos analiticos

PROBLEMARIO MÉTODOS ANALÍTICOS INSTRUMENTALES NOVIEMBRE 2005

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

ING. MINERVA JUÁREZ e ING. PEDRO MIRANDA REYES

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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


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INDICE

Problemas de la práctica número 1 3










Problemas generales para las practicas 1 a la 5 17

Problemas generales para las practicas 6 a la 10 19


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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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Peso del patrón primario

(g)

Volumen gastado (mL)

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

(g)

Volumen gastado (mL)

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.

pH 4.0 4.4 4.8 5.2 5.8 6.8 9.4 10.5 11 11.6

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 12.3 12.4

Vol (mL) 0.0 2.0 4.0 5.3 5.8 6.8 7.8 9.8 10.8 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 óxido-

reducción.

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) 300 320 330 350 360 380 390 400 530 550 570

Vol (mL) 0.0 1.1 1.5 2.0 2.3 2.7 2.9 3.1 4.0 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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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 19

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) 0.0 7.0 14 17 19 19.5 20 20.5 21.5 23 25

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 ultravioleta-

visible 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



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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


99.- De los siguientes compuestos subraye aquellos que presentarán una Absorción

en la región ultravioleta-visible

a) Benceno, b) acetofenona, c) 1,3 pentadieno, d) Fenilmetilsulfona d)

H2O, e) Cloroformo, f) Acetona, 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?


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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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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


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


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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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?


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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?


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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?


18

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



5.- Se realizó una valoración por el método potenciométrico de ácido acético

comercial con hidróxido de sodio 0.10N; obteniéndose los siguientes datos: Ph 3.2 4 4.4 5.1 5.5 6.15 10 10.6 11 11.2V(ml) 0 2 3.4 6.2 7.4 8.3 8.9 9.1 9.4 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


19

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


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.


20

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



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


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.


21

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

min Area bajo la curva (ABC)

1 0.004 222260.02 2 0.007 351243.02 3 0.009 509743.02

punto Concentración de propilparabeno (mg/mL)

Tr= 7.32min. Area bajo la curva (ABC)

1 0.009 368150.02 2 0.011 432022.02 3 0.013 757150.02

Se analizaron dos muestras cuyas áreas bajo la curva fueron:

Muestra 1 ABC A Tr = 9min 365500.00 ABC a tr= 7.3 403205.00 Muestra 2 ABC a Tr= 7.29 min 756200.00 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.


22

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


23

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?


24

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:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

∆=

211

2 11lnTTR

Hpp vap

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) 3.221 3.905 4.615 5.112 5.908 6.772 h (cm de agua) 5.748 6.815 8.238 9.119 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)


25

Acetato de Etilo 77.2 102.0

Acetona (CH3)CO 56.1 124.5 Benceno C6H6 80.2 94.3

Cloroformo CHCl3 64.5 59.0 Metano CH4 -159.0 138.0

Hacer la gráfica de Kb vs. Mtb. 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 ; b) Ptotal = 81.57 mm Hg c) yT = 0.2064 ; yB = 0.7936 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


26

12.- M2 = 310 g/mol 13.- MB = 4971.66 g/mol 15.- η = 0.28524 cp

16.- MM

A

B

= 0 5263.

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


27

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 = 476x10-

3 N·m-1? 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:

γ /10-3 Nm-1 73 62.8 52.5 45.2 40.0 39.6 39.5 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: ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +−=

ax1log411.01

oγγ

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 γ /x10-3 Nm-1 10.3 16.4 20.4 25.4 34.3 50.0

Evaluar el exceso en la superficie Γ de ácido esteárico, trazar la gráfica de adsorción. Determinar el área molecular del ácido esteárico.


28

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 C= 1 903 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. 3.5 10 16.7 25.7 33.5 39.2 48.6 x, N2 ,g 0.0119 0.0161 0.0181 0.0192 0.0195 0.0196 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

21/ k

pkmx

P += b)

xm

kPn=1

c) mxk

Pmx

=⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ /log

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,

xm

kP n=1

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.


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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 0.352σ 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 γ /10-3(N/m) 0.28 0.16 0.105 0.06 0.035

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) 0.005 0.010 0.015 0.020 0.030 0.050 0.100 0.150 V (cm3) 0.48 0.68 0.83 0.93 1.07 1.20 1.33 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.


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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.; 1a

0.52266 0.031361c

= + ; Para el A.B.; 1a

0.7606 0.0092651c

= +

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


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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


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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:

Conc. γ-globulina, g por 100 mL 19.27 12.35 5.81 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 mol litro-1

CB mol litro-1

% T λ = 400 nm

% T λ = 500 nm

solución 1 0.001 0.0 10 60 solución 2 0.0 0.005 80 20 solución 3 ? ? 40 50

determinar la concentración de A y B en la solución 3. 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

Concentración/g dm-3 1.03 1.46 1.64 1.84 2.06 2.31


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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] = KMi

αi, 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-

1, 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. 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.


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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


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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 Bi j= [A] mol/L [B]mol/L v mol/L s 2.3x10-4 3.1x10-5 5.2x10-4 4.6x10-4 6.2x10-5 4.2x10-3 9.2x10-4 6.2x10-5 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 (226

88Ra), 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 A 0.54 0.46 0.44 0.40 0.36 0.33 0.30 0.27 0.25 0.23 0.21 0.11

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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