Preguntas Lab. Fisicoquimica 3

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PREGUNTAS A. CALOR DE COMBUSTIÓN 1. Si se define “el equivalente en agua del calorímetro” como la cantidad en gramos de agua que se deben calentar para obtener el mismo aumento de temperatura con la energía liberada por la pastilla del ácido benzóico. ¿Cual es “el equivalente en agua” del calorímetro? El equivalente del agua seria igual al producto de los pesos de las diversas partes de la bomba calorimétrica por sus respectivos calores específicos sumando el peso del agua de la vasija y el resultado se multiplica por la elevación de temperatura dando así el calor desarrollado. 2. ¿Que partes comprenden el calorímetro? Tapa del autoclave Camisa de agua Autoclave Tuerca para cierre del autoclave Termómetro Agitador Camisa adiabática Válvula de alivio Empaque de caucho Empaque metálico Banda de polea y botón para agitador Sistema agitador Soporte con aro Aparato de ignición 3. ¿Que suposición debe hacerse con respecto al trabajo del agitador de la bomba? El agitador lo que hace es homogenizar el agua de todo el calorímetro para que esté a la misma temperatura en todo punto del sistema, se supone que el calor producido por el trabajo del agitador es despreciable con respecto al calor

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PREGUNTAS

A. CALOR DE COMBUSTIÓN

1. Si se define “el equivalente en agua del calorímetro” como la cantidad en gramos de agua que se deben calentar para obtener el mismo aumento de temperatura con la energía liberada por la pastilla del ácido benzóico. ¿Cual es “el equivalente en agua” del calorímetro?

El equivalente del agua seria igual al producto de los pesos de las diversas partes de la bomba calorimétrica por sus respectivos calores específicos sumando el peso del agua de la vasija y el resultado se multiplica por la elevación de temperatura dando así el calor desarrollado.

2. ¿Que partes comprenden el calorímetro?

Tapa del autoclave Camisa de aguaAutoclaveTuerca para cierre del autoclaveTermómetroAgitadorCamisa adiabáticaVálvula de alivioEmpaque de cauchoEmpaque metálicoBanda de polea y botón para agitadorSistema agitadorSoporte con aroAparato de ignición

3. ¿Que suposición debe hacerse con respecto al trabajo del agitador de la bomba?

El agitador lo que hace es homogenizar el agua de todo el calorímetro para que esté a la misma temperatura en todo punto del sistema, se supone que el calor producido por el trabajo del agitador es despreciable con respecto al calor de los otros elementos del sistema, pero si puede incluirse en la capacidad calorimétrica de la bomba.

4. ¿Cual es la diferencia entre entalpía de combustión y entalpia de formación para el compuesto?

Entalpía de formación: es la cantidad de calor que se absorbe en la formación de una mol de compuesto a partir de sus elementos en su estado de agregación más estable.

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Entalpía de combustión: es la diferencia de contenido calórico entre los productos de combustión y el contenido calórico del combustible por mol.

La diferencia entre estos dos términos para una reacción depende de la variación de volumen que se produce cuando la reacción se da a presión constante.

Si tanto los reactivos como los productos finales son sustancias sólidas o líquidas la variación de volumen durante la reacción ha de ser muy pequeña, puesto que una mol de cualquier sustancia en estado condensado viene a tener un volumen no superior a 100 cc.

También como diferencia puede decirse que la entalpía de formación me hace referencia a una cantidad de calor que depende sólo de los productos considerados estos como la unión de varios elementos, en tanto que la entalpía de combustión es una cantidad de calor que depende de los productos y de los reactivos.

5. ¿Como se afectan cualitativamente los resultados si la muestra problema tiene impurezas combustibles a la temperatura de reacción?

Las impurezas se pueden corregir ya que al no ser combustibles quedan contenidas en la bomba, bien sea en forma sólida o en solución diluidas en el agua y por factores de corrección cuantitativa se pueden descartar al hacer la diferencia con la medida inicial de la muestra.

6. Consultar las reacciones de formación del ácido nítrico en la bomba calorimétrica.

N2(g) + 2O2(g) → 2NO2(g)

2NO2(g) + O2(g) → 3NO2(g)

3NO2(g) + H2O → 2HNO3(l) + NO(g)

4H2O(l) + N2(g) + O2(g) → 2NO2(g) + 4H2O(l) → HNO3(l)

B. DETERMINACIÓN DEL PESO MOLECULAR POR EL METODO DE DUMAS

1. ¿Por qué debe sumergirse el bulbo completamente dentro del baño?

Se debe sumergir para mantener constante la temperatura del bulbo y evitar que el vapor se condense.

2. Para calcular la densidad del vapor, ¿Cuál temperatura debe emplear, la final del baño o la ambiente? ¿Cuál se debe emplear para calcular la densidad del aire. Explicar.

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Se debe emplear la temperatura final del baño, pues está es la temperatura a la cual un peso de vapor W ocupa el volumen V a una presión P dada.

3. Si al retirar el bulbo del baño, permanece algo del líquido sin evaporar, ¿se afectan o no los resultados? Explicar.

Si se afectan, el líquido a no evaporarse no está ocupando el volumen total, y esto altera los resultados aumentando el peso molecular.

4. Si al pesar el bulbo con el vapor, parte de este se encuentra condensado en el tubo exterior de la llave, ¿se afectan o no los resultados?

Si se afectan, ya que el vapor condensado en el exterior va a generar un error de peso, el cual no será el real, aumentando la medida tomada.

5. ¿Por qué el peso de un cuerpo es la suma del peso aparente más el empuje?

Porque el cuerpo sumergido dentro del líquido en equilibrio, experimenta una pérdida de peso igual al peso del volumen del líquido desalojado (empuje) y el peso dentro del líquido es el peso aparente.

El peso aparente de un objeto es equivalente al peso de un cuerpo menos el empuje (fuerza de magnitud = volumen de desplazamiento del fuido, en este caso el aire).

Principio de Arquímedes: “El peso real del cuerpo es el peso aparente más el empuje”.

6. Enunciar otro método experimental para determinar el peso molecular de un vapor condensable.

Se puede hallar por el método de Regnault que se usa para determinar los pesos moleculares de sustancias gaseosas a temperatura ambiente, y se realiza: un matraz de vidrio de unos 300 a 500 cc de capacidad provisto de llave, se evacua y pesa llenándolo a continuación con el gas cuyo peso molecular se busca a una temperatura y presión, procediendo a pesarlo de nuevo. La diferencia de pesos representa el de gas W en el matraz cuyo volumen se determina llenándolo con agua o mercurio, cuyas densidades se conocen. Datos así obtenidos, se deducen el peso molecular buscando mediante la siguiente ecuación: M = ρ x RT/P.

C. DETERMINACIÓN DEL PESO MOLECULAR POR EL METODO DE VICTOR MEYER

1. Explicar si se afectan o no los resultados y de que manera:

a. Si la muestra no logra evaporarse completamente.Si se afectan, ya que al no evaporarse la muestra el volumen del gas que se empuja o desplaza el líquido de la bureta sería equivalente a los gramos de la

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muestra que se pesaron en la ampolla. El volumen del líquido desplazado en la bureta sería menor y se presentaría. b. Si el vapor del líquido es algo soluble en agua.Si se afecta, ya el vapor se mezclaría con el agua teniéndose un aumento en el volumen del líquido y una disminución en el volumen del gas. No va haber empuje pero si va ha ver aumento del líquido. c. Si el aire desplazado tiene una temperatura mayor que la ambiente.No se afecta, ya que el sistema tiene una temperatura mayor que el del ambiente, porque es sometido a calentamiento. d. Si hay vapor de agua en la fase de vaporSi se afecta, debido a que el agua no se evapora totalmente, disminuye la cantidad de vapor del gas que asciende, alterando los resultados correspondientes. Hace el empuje.

2. ¿Se podrá emplear como líquido problema, uno que tenga su temperatura de ebullición mayor que la del agua a presión atmosférica? Explicar.

No ya que el agua no proporcionaría el calor suficiente para que el líquido se evapore, por lo tanto no se obtendría los resultados deseados, pues en si el líquido problema sólo podría calentarse quedando en ese mismo estado.

No ya que el agua, se formaria vapor de agua y necesitaríamos el vapor de la muestra problema para hallar el peso molecular.

3. ¿Qué temperatura se debe emplear para calcular el peso molecular: la ambiente o la del vapor de agua que calienta el sistema. Explicar.

Se debe emplear la temperatura que rodea el ambiente que en este caso es la temperatura reportada por el termómetro adherido a la bureta , la cual es donde se alcanza el equilibrio final.

D. CALOR DE NEUTRALIZACIÓN Y DE SOLUCIÓN

1. ¿Que es un proceso adiabático, isobárico, isocórico e isotérmico?

Proceso adiabático: No hay intercambio de calor entre el sistema y sus alrededores.

Proceso isobárico: Proceso que se verifica a presión constante.

Proceso isocórico: Proceso que se verifica a volumen constante.

Proceso isotérmico: Proceso que se verifica a temperatura constante.

2. ¿En los términos anteriores como clasificaría los procesos en esta práctica?

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Adiabático, isocórico e isobárico.

3. ¿Cuales son las partes que componen el sistema calorimétrico? ¿Incluye las soluciones?

Vaso dejarEmbudo de separación Termómetro Agitador magnéticoTapón de caucho Soporte

No se incluyen las soluciones, ya que ha estas se les haya su capacidad calorífica por separado.

4. ¿Cuál es la diferencia entre calor de solución y calor de disolución?

El calor de solución depende de la cantidad de soluto añadido al solvente a temperatura y presión constante. Mientras que el calor de disolución depende de la concentración inicial de la solución y de la cantidad de solvente añadido.

5. ¿Qué es calor integral de solución y calor diferencial de solución?

Calor integral de solución: Es el efecto térmico dado por la absorción o desprendimiento de calor que acompaña la solución de una sustancia en otra, depende de la cantidad de solvente que hay en la solución.

Calor diferencial de solución: Cuando n moles de un solido puro (i) con una entalpía molar de, Hi, se añade a una solución a temperatura y presión constantes, entonces:

dg = dH = (Hi – Hidn), donde Hi corresponde a la entalpía molar parcial

6. ¿Cómo determinaría en el laboratorio la densidad de las mezclas resultantes de las reacciones de neutralización y solución?

Se determina colocando el peso del líquido que ocupa un recipiente de volumen conocido.

E. DESCENSO CRIOSCOPICO

1.¿Como se define el punto de congelación de una solución?

El punto de congelación de una solución es aquella temperatura a la cual la solución se halla en equilibrio con el solvente sólido.

2. Se tiene dos soluciones acuosas: una de glucosa (PM = 180) 0.1 molar y otra de sacarosa (PM = 342) 0.1 molar. ¿Cuál de las dos presenta mayor descenso crioscópico?. Explique.

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∆T = Kf x m

Para la solución 1 (glucosa) → ∆T = 1.86 °K x Kg/mol x 0.1 molar = 0.186 °K

Para la solución 2 (sacarosa) → ∆T = 1.86 °K x Kg/mol x 0.1 molar = 0.186 °K

Según lo anterior, podemos concluir que ambas soluciones poseen el mismo descenso crioscópico debido a que poseen la misma cantidad de particulas disueltas (concentración) y además estan evaluadas bajo igual solvente.

3. Las propiedades coligativas resultan como consecuencia de la disminución de la presión de vapor de una solución con respecto al solvente puro. Consultar y mostrar en un diagrama presión vs temperatura como se ilustra la disminución del punto de congelación. (Observar grafica presión de vapor vs temperatura)

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4. consultar cual es el calor de fusión del fenol a su temperatura de fusión y determinar su constante crioscópica.

T°fusión = 25.37°C∆Hfusión = 28.67 cl/gr PM = 94 g/molKf = (RTf

2 x M)/(∆Hf x 1000) = 7.209 °K x Kg/mol

5. Para solutos electrólitos y disociables la ecuación para el descenso crioscópico se escribe así : ∆T = i Kf m ¿Qué expresa i en esta ecuación?

Cuando un soluto electrólito se encuentra en solución este se disocia en sus iones, los cuales se encuentran en determinada porción. La i en esta ecuación representa el número de iones que proporciona la especie a disociarse.

6. Mencionar tres aplicaciones prácticas de las propiedades coligativas.

La determinación de pesos moleculares de sustancias desconocidas.

La presión osmótica posee gran aplicación a nivel de la investigación científica, ya que esta es sumamente importante en el funcionamiento de los seres vivos.

Es posible utilizar el descenso del punto de congelación para determinar la pureza de un solvente, además para hacer un completo estudio termodinámico del sistema.

F. PRESIÓN DE VAPOR DE UN LIQUIDO

1. Explicar, con este mismo equipo, de que otra forma se podría hallar la presión de vapor del líquido problema.

En lugar de reducir la presión del sistema, se aumenta suministrando el aire suficiente que incremente la presión a 100 mmHg o que aumente el ascenso de temperatura a cinco grados, se cierra la llave y se deja al sistema alcanzar un vapor constante. El proceso se continua hasta que la presión iguale la atmosférica, se registran la temperatura y diferentes columnas de P mmHg.

2. ¿Cómo se define el punto de ebullición de un liquido?

El punto de ebullición se define como la temperatura a la cual se establece un equilibrio líquido vapor en virtud de que la presión de vapor es igual a la presión externa. Como ya sabemos la presión de vapor de un líquido aumenta con la temperatura; cuando se alcanza una temperatura a la cual la presión de vapor es igual a la presión a la presión externa, mediante un suministro permanente de calor, el líquido ebullirá, es decir en todo su seno del líquido pasa a la fase de vapor, la temperatura permanece constante hasta que todo el líquido haya pasado a la fase de vapor. Esta temperatura de equilibrio líquido vapor se llama PUNTO DE EBULLICIÓN.

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3. ¿Por qué en una olla a presión los alimentos se cuecen más rapidamente que en una olla corriente.

Porque en la olla a presión la presión, la presión de vapor es mucho mayor que la presión atmosférica, esto permite que un aumento de la temperatura y por lo tanto una disminución en el tiempo de cocción de los alimentos.

4. Relacione los hechos observados en esta práctica, con la necesidad que tiene los astronautas de presurisar sus trajes espaciales.

En el espacio la presión atmosférica no existe o es demasiado baja, lo que ocasiona en el ser humano una disminución en el punto de ebullición de los líquidos corporales (aproximadamente 30°C), por lo tanto se da una perdida de dichos líquidos por evaporación y en consecuencia deshidratación del cuerpo, por esto es necesario la utilización de un traje que ejerza una presión específica en las diferentes partes del cuerpo, de tal manera que se mantenga constante la temperatura de ebullición de los líquidos corporales.

5. Asumiendo que el calor de vaporización del etanol es constante con la temperatura entre 30 y 75°C., calcular su calor de vaporización. Consultar datos requeridos en un Handbook.

P1 = 135.3 mmHg T1 = 313 °KP2 = 352.7 mmHg T2 = 333 °K

ln P2/P1 = ∆Hvap/R[(1/T1) – (1/T2)]

ln 352.7/135.3 = ∆Hvap/2 cal x mol-1 x °K-1 [(1/313) – (1/333)] °K

∆Hvap = 10099 cal/mol

6. Explicar en que consiste la destilación a presión reducida.

Consiste en igualar la presión de vapor a la presión del entorno (esta ultima puede disminuirse por vacío), así el vapor alcanza la presión del entorno más rapidamente y por lo tanto se disminuye su temperatura de ebullición normal. Este método se emplea en quimica organica para purificar sustancias que se descomponen en el punto normal.

La destilación a presión reducida se usa en química orgánica para la purificación de sustancias que se descomponen en el punto de ebullición normal. Basta que la presión de vapor sea igual a la presión del entorno; Si esta ultima es baja o se hace baja por medio de vacío el vapor alcanzará la presión del entorno más rapido y ebullirá a una temperatura menor que la de su punto de ebullición normal.

En todo esto, debe notarse que la conversión de un líquido a vapor en el punto de ebullición, sea afectada por el calentamiento continuo del líquido después de alcanzar la temperatura de ebullición; en otras palabras se debe suministrar

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energía no solamente para lograr que el líquido ebulla sino tambien para lograr el cambio de estado.

G. CONDUCTANCIA ELECTROLITICA Y TITULACION CONDUCTIMETRICA

1. ¿Cómo varía la conductividad de una solución con la temperatura. Explicar.

Varía de manera directamente proporcional, es decir a mayor temperatura mayor conductividad, puesto que el aumento de la temperatura genera una mayor disociación de el electrólito presente en la solución en sus iones respectivos. La variación se puede expresar como:

Λαm (t) = Λα

m (25°C) [t + B (t – 25)] donde:Λα

m = conductancia equivalente al limite de temperatura °CΛα

m (25°C) = conductancia equivalente a 25°CB = constante (sales 0.22 – 0.25 y ácidos 0.016 – 0.019)

En los electrólitos débiles la variación Λαm no es tan regular, porque ellos no

solo cubren las velocidades de las fuerzas, sino también el grado de disociación.

2. ¿Cómo se expresa la conductividad molar de un electrólito a partir de la conductividad molar de sus iones?

La conductividad molar Λαm a dilución infinita (Λ0) puede considerarse como la

suma de las contribuciones molares de los iones individuales (λ0, i).

Λ0 = v + λ0, i + v - λ0, i

Es válida para electrólitos débiles y fuertes.

3. ¿Cuáles es le significado de Λαm para cualquier electrólito?

Es el valor de la conductividad molar a dilución infinita.

4. ¿Por qué la conductancia aumenta con la temperatura. Explicar.

Las conductividades iónicas aumentan marcadamente con el aumento de la temperatura. Para los iones diferentes de H+ y OH- este aumento se debe principalmente a la disminución de la viscosidad del medio, lo que lleva a que se disminuya la resistencia para que los iones de la solución se muevan transportando la corriente y produzcan una mayor conductancia. En soluciones acuosas en el intervalo de 0 a 100°C, el cambio de las conductividades molares de iones diferentes de H+ y OH- tienen un promedio aproximado del 2% por grado. Las conductividades de H+ y OH- tienen coeficientes de temperatura más grandes (alrededor de 14% y 16% respectivamente) debido a la diferencia en el mecanismo de conducción. La disminución en las conductividades molares iónicas con el aumento de la presión también se deben principalmente al aumento de la viscosidad con la presión.

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5. Las medidas de conductancia ¿Qué aplicación pueden tener en otro tipo de sistema?

En la industria química para obtener información sobre la conductancia de los electrólitos en el análisis y el control de la concentración, solubilidad de las sales poco solubles, determinación del grado de ionización y titulaciones conductimétricas de soluciones que por ser coloreadas (tipo refrescos) no permiten observar un viraje de color con indicadores empleados en la titulación colorimétrica.

Las medidas de conductividad se pueden usar para seguir los cambios de concentración durante una reacción química entre los iones d una disolución, la cual permite seguir la velocidad de reacción.

H. SISTEMAS TERNARIOS LIQUIDO-LIQUIDO

1. Mencione aplicaciones prácticas de este tipo de sistemas ternarios?

Para separar mezclas por medio de extracción liquido-liquido.Para determinar la miscibilidad de una sustancia en otra.

2. Qué efecto puede causar la temperatura en este tipo de diagrama?

Se presenta una alteración de la extensión y la forma de la región bifásica.

3. Qué efecto puede causar la presión en estos sistemas?

No causa ningún efecto, porque es un sistema en el cual solo intervienen liquidos.

4. Como aplicar la regla de la palanca en una línea de enlace conociendo la composición original de la mezcla?

Si conozco la composición de la mezcla original puedo determinar el porcentaje por peso del componente a relacionado con b y c en el punto dentro de la curva.

5. Reportar un sistema ternario con: a y b parcialmente miscible y b y c parcialmente miscibles. Mostrar la forma de las curvas.

Si dos de los pares a-b y b-c son parcialmente miscibles, la situación se vuelve más compleja, pueden aparecer dos curvas binodales como en la figura (a, a temperaturas bajas pueden sobreponerse las dos curvas binodales de la figura (a, si lo hacen en forma tal que se unen entre si los puntos de pliegue, entonces la región bifásica se transforma en una banda, figura (b, si las curvas binodales no se unen en los puntos de pliegue, el diagrama resultante tiene la forma ilustrada en la figura (c, los puntos interiores del triangulo abc representan estados del sistema en los cuales coexisten tres capas liquidas de composición a, b, c, un sistema tal es isotérmicamnete invariable.

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I. CINETICA DE LA DESCOMPOSICIÓN DE PEROXIDO DE HIDROGENO

1. Como varia la constante de velocidad de una reacción con la temperatura. Cual es la ecuación que relaciona esta variación? Explicar los términos de esta ecuación.

La energía cinética promedio aumenta proporcionalmente con la temperatura, el efecto de la temperatura sobre una constante de velocidad se expresa mediante la ecuación de Arrhenius:

K = A E (E/RT)

Donde:

K : Constante de velocidad o coeficientre de velocidad A : Es esl factor preexponencialE : Energia de activación E : Base del sistema de LNR : Constante de los gasesT : temperatura absoluta a la que se realiza la reacción

2. Calcular estequiometricamente la concentración inicial de H2O2. Suponer la presión del gas como la atmosferica.

2H2O2 2H2O2 + O2

Exp. 1:

[A]O = VA – VO

[A]O = (49.6 – 0) ml = 49.6 ml n = PV/RT = 0.844 atm x 0.049 lt = 1.645 x 10-3 mol 0.082 atm x lt/mol x 306.65 °Kn = 2 x 1.645 x 10-3 mol/0.01 lt[ ] = 0.329 mol/lt

Exp. 2:

[ ] = 0.3264 mol/lt

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3. Cuál es la concentración de H2O2 a los 8 minutos de iniciado el cronometraje de su descomposición?

Exp. 1:

[AT] = 8 min[A] = (49.6 – 22.2) ml = 27.4 mln = PV/RT = 0.844 atm x 0.0274 lt = 9.2 x 10-4 mol 0.082 atm x lt/mol x 306.15 °Kn = 2 x 9.2 x 10-4 mol/0.01 lt[ ] = 0.1842 mol/lt

Exp. 2:

[ ] = 0.0916 mol/lt

J. ABSORCIÓN DE SOLUCIONES POR MEDIO DEL CARBON ACTIVADO

PAGINA 901. Cuales son los postulados de Langmuir sobre la adsorción de un adsorbato en la superficie de un adsorbente?

Langmuir, propuso una teoria que supone que las fuerzas que acytuan en la adsorción son de clase semejante a las que intervienen en la combinación quimica. Las fuerzas que actuan en la combinación quimica ordinaria resultan de fuertes desviaciones de las orbitas de los electrones exteriores de la estructura atomica, mientras las que actuan en la adsorción se deben a pequeñas desviaciones. Cuando se aplica la formula de Langmuir a la adsorción de gases a presiones elevadas, se encuentra una divergencia considerable entre los valores experimentales y los calculados. Langmuir supone que existen espacios elementales o puntos de valencia residual en la superficie de un cristal. Las fuerzas de adsorción estan concetradas en esos puntos, y la adsorción consiste en la fijación de los atomos adsorbidos en los espacios elementales durante un cierto tiempo. Admite que esos espacios o puntos de valencia residual sólo pueden retener un atomo o molécula; por consiguiente, la capa adsorbida solo puede tener el espesor de una molécula. Así, pues, la fuerza entre los atomos de la superficie del adsorbente y de los atomos de la sustancia adsorbida disminuye rapidamente con la distancia entre los atomos . Langmuir propone una formula entre la concentración de la solución y la cantidad adsorbida basandose en el supuesto de que establece en equilibrio entre la intensidad de la desorción.

2. Explicar tres usos prácticos de adsorción de un soluto líquido o gaseoso sobre un adsorbente.

Sabiendo que la adsorción es la atracción y deposición de un gas o un líquido sobre un sólido debido a fuerzas de atracción intermoleculares, este fenómeno de superficie es empleado en:

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a. Mascaras de gases, para atrapar en el solido al interior de estas cierto tipos de gases.b. Extracción de olores.c. Purificación de sustancias.

3. Establecer las diferencias entre adsorción física y adsorción química, con base a los siguientes parámetros en la adsorción de un gas (adsorbato) sobre un sólido (adsorbente).

PARAMETRO ADSORCIÓN FÍSICA ADSORCIÓN QUÍMICAADSORBENTE Todos los solidos sirven

como adsorbentesSolo sirven solidos químicamente activos

ADSORBATO Se favorece a bajas temperaturas

Se favorece a altas temperaturas

TIPOS DE ENLACE Son fuerzas debiles o de van der walls

Son fuerzas covalentes, enlaces fuertes

CAMBIOS DE ENTALPIA Es bajo Es altoCUBRIMIENTO Monocapas o multicapas MonocapasREVERSIBILIDAD Reversible Irreversible

4. Que tipo de adsorción se presenta en esta experiencia? Explicar

Adsorción física y química: Primero ocurre fisisorción, toda la molécula se une débilmente a la superficie por fuerzas de dispersión y puede darse origen a capas adicionales que pueden ser aportadas por la quemisorción, que corresponde a un enlace mas fuerte, si no hubiera fisisorción, habría una energía de de activación muy grande para la quemisorción; por consiguiente siempre se favorece el proceso que pasa por la etapa de fisisorción.

K. TENSIÓN SUPERFICIAL

1. Mencione tres fenómenos en los cuales se manifiesta la existencia de la tensión superficial.

a. Resistencia de un liquido a la penetración de su superficie.b. Forma esférica de las particulas de mercurio situadas en una superficie.c. Flotación de hojas de metal en superficiesliquidas. d. El caminar de los insectos sobre el agua.

2. Que diferencia existe entre tensión superficial y viscosidad (desde el punto de vista fisicoquimico?

Tensión superficial: Energía requerida para aumentar la superficie de un líquido.

Viscosidad: Resistencia que una parte del fluido ofrece al desplazamiento de otra.

3. Como varía la tensión superficial con la temperatura?

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La tensión superficial de los líquidos disminuye con el aumento de temperatura, por lo cual la temperatura, es un factor importante cuando se trabaja con medidas de tensión superficial.

4. Cuando se dice que un líquido moja o no moja una superficie?

En los líquidos puede presentarse dos tipos de fuerza de atracción intermoleculares: fuerzas atractivas de cohesión que son fuerzas que operan entre moléculas semejantes y fuerzas atractivas de cohesión que son fuerzas que operan entre moléculas no semejantes como el agua-vidrio, agua-superficie metalica, como resultado de estas ultimas fuerzas el agua forma una película sobre el vidrioy el metal lo cual se llama mojar.

Un liquido moja el vidrio cuando se adhiere a el. El agua no moja una superficie cerosa a mientras no haya fuerzas de adhesión entre la cera y el agua.

El mojar se explica con que “la tendencia de un líquido a contraer su superficie causa que la gota de un liquido tome un tamaño o forma esferica; esta forma esferica es la minima superficie para cualquier volumen dado.

El mojar explica tambien el hecho de que la superficie interna de un capilar se humedezca y el líquido ascienda por el tubo capilar y lo sigue mojando hasta cierto nivel.

Un líquido moja una superficie cuando se adhiere a ella por medio de fuerzas intermoleculares entre moléculas no semejantes.

Un líquido no moja una superficie cuando intervienen fuerzas intermoleculares cohesivas que se dan entre moléculas semejantes.

5. Explicar la diferencia en la tensión superficial de los líquidos empleados en ésta práctica de acuerdo a su estructura molecualr.

a. Soluciones jabonosas: La adición de estas sustancias producen en el agua soluciones de más baja tensión superficial que la del agua sola o sea que la disminuyen.b. El agua: Tiene posibilidades de formar grandes asociaciones de puentes de hidrógeno, por lo cual posee un valor alto de tensión superficial.c. Alcoholes con estructuras similares y que tengan un solo grupo hidroxilo, poseen tensiones superficiales similares.

6. Que conclusión puede inferir del grafico de tensión vs concentración de las soluciones de jabón?

Que a medida que se diluyen las soluciones jabonosas, se aumenta la tensión superficial, o a medida que se aumenta la adición de jabón, las soluciones jabonosas son de mas baja tensión superficial.

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7. Como podría emplearse, desde un punto de vista cuantitativo, los resultados de la tensión superficial obtenidos para las soluciones de jabón, en la valoración de una solución de jabón de concentración desconocida. Que restricciones tendría este procedimiento?

Serían muy útiles, ya que su grafica nos permitiría hacer una interpolación de la tensión superficial y así calcularíamos la concentración aproximada de la solución desconocida. La restricción sería la obtención de una concentración poco exacta.

8. Que son agentes tensoactivos? Mencione 5 de ellos.

Son aquellas sustancias que al ser adicionadas producen en el agua soluciones de mas baja tensión superficial que la del agua sola, es decir que la disminuyen. Ejemplos de estas sustancias son: jabones, alcoholes, ácidos, detergentes, gliceroles.

9. Mencione tres empleos prácticos del fenómeno de la tensión superficial.

a. La acción de limpieza de los jabones radica en este hecho: disminuye la tensión superficial del agua ya que el jabón hace posible el estiramiento de la película de agua en la formación de la burbuja de jabón.b. La forma esferica de las gotas de lluvia se debe a la tensión superficial.c. El calculo de las concentraciones desconocidas por interpolación de la grafica de concentración vs tensión superficial. Conociendo la tensión superficial y la concentración de dos o más soluciones diluidas en agua es posible calcular la concentración de una solución acuosa desconocida a partir de el conocimiento previo de su tensión superficial.

L. VISCOSIDAD

1. Como se define un fluido newtoniano y uno no newtoniano?

Fluido newtoniano: Es aquel en que la viscosidad es independiente de dvy/dx. Los gases y la mayoría de los líquidos puros no poliméricos son newtonianos.

Fluido no newtoniano: Es aquel en que la viscosidad varía a medida que lo hace dvy/dx. Las soluciones de polímeros, los líquidos poliméricos y las suspensiones coloidales generalmente son no newtonianos.

2. Cual es a expresión matemática de la ley de Newton sobre la viscosidad para un líquido newtoniano.

dPy/dt = -η A dvy/dx

dPy/dt: Es la variación del componente y del momento lineal a un lado de una superficie en el interior del fluido debido a su interacción con el fluido que está al otro lado.

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-η A dvy/dx: Fuerza que ejerce el fluido que se mueve más rápido en la dirección positiva de y sobre el fluido que se mueve más lento.

3. Explicar como la temperatura, el peso molecular y/o la estructura afectan la viscosidad de un liquido.

En general la viscosidad de un liquido depende del tamaño, forma y naturaleza química de sus moléculas. En líquidos que tienden a asociarse la viscosidad es anormalmente alta. Este hecho lo ilustra el agua que a pesar de su bajo peso molecular tiene una comparativamente alta viscosidad, debida la mayor parte al efecto de los puentes de hidrogeno. Para liquidos de la misma clase un aumento en el peso molecular aumenta la viscosidad. Esto está ilustrado por los hidrocarburos tipo parafinas que cambian desde líquidos de baja viscosidad como la gasolina, a líquidos altamente viscosos como los aceites lubricantes.

La viscosidad en general disminuye rápidamente con un aumento en la temperatura, en agua, por ejemplo, es cerca del 2% cuando se pasa de 20°C a 30°C.

4. Consultar una ecuación que exprese la variación de la viscosidad con la temperatura en un líquido. Cual es el significado de cada termino?

Ln η = ln A E/RT Donde A y E son las constantes.A: Factor de frecuencia o preexponencial dependiendo de los líquidos.R: Constante universal de los gases. T: Temperatura a la cual se encuentra el líquido.E: Energía de flujo.

5. Como medir la viscosidad de un líquido no newtoniano, por ejemplo, la de un coloide.

El gran tamaño de las moléculas de soluto hace que una disolución de polímero se parezca a una disolución coloidal de particulas polimoleculares en muchas de sus propiedades como:

Dispersión de la luz, sedimentación en una centrifugación, por esto las dispersiones de polímeros se clasifican como sistemas coloidales.

Podemos esperar que la viscosidad de una disolución de polímeros dependa del tamaño y la forma, el grado de compactación de las moléculas del polímero en la disolución.

La viscosidad relativa se puede definir como:

ηr = η/ηADonde η/ηA son viscosidades de la disolución y del disolvente.

[η] = Lim ηr – 1 ρs0 ρb

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Donde:Ρb = mb/V Es la concentración de unidades de polímeros.Mb = Es la masa de polímero en la disolución.Se halla que [η] depende del disolvente tanto como del polímero