Problemas de fisicoqumica para ingeniera biolgica

CINTICA QUMICA Y ADSORCIN

Fecha de entrega mircoles 31 de Marzo del 2015

CINTICA QUMICA

1.- El compuesto A se desintegra mediante una reaccin de 1er orden. Despus de 540 s queda el 32.5% del

compuesto inicial.

a) Calcule k.

b) Qu tiempo se requerir para que se descomponga el 25%?

2.- El 32P es muy usado como trazador radiactivo en estudios bioqumicos y genticos. Se desintegra por emisin

con una vida media de 14.2 das. Se van a desechar hidrolizados celulares que contengan 0.8 curies de 32P como residuo, una vez que haya descendido su radiactividad total a un nivel aceptable de 1x10-5 curies. Calcular

el perodo que debern almacenarse estos hidrolizados para que su radiactividad haya descendido a este nivel.

Las reacciones de desintegracin experimentan una cintica de 1er orden.

3.- Una reaccin unidireccional entre los compuestos A y B tiene lugar con una cintica global de segundo orden

(k = 5x10-2 l/mols a 310 K). Calcular las concentraciones de A y B que quedarn despus de 30 s de reaccin,

si las concentraciones iniciales eran de 0.2 mol/l para A y 0.1 mol/l para B.

4.- Cuando se sigui la descomposicin del compuesto A en una disolucin acuosa de 1 mol/l a

303 K, se encontr que su concentracin descenda en un 20% en 10 minutos. Calcular la constante de velocidad

de la reaccin considerando que obedece a una cintica de:

a) Orden cero.

b) 1 er orden

c) 2 orden con respecto a A.

5.- La constante de velocidad relativa al proceso monomolecular de la descomposicin del cido acetona-

propanodioico, tiene un valor de 2.46x10-5 a 0 C y 576x10-5 a 40 C. Calcular la Eact en cal/mol.

6.- A una temperatura cercana a la ambiental (300K) una antigua regla qumica dice que la velocidad de la

reaccin se duplica si la temperatura aumenta 10C. Suponiendo que la que se duplica es la constante de

velocidad, calcule el valor que debera tener la Eact si esta regla fuese exacta.

7.- La reaccin gaseosa, A2 2A, es de primer orden en A2. Despus de 751 s, permanence el 64.7% de A2 sin descomponerse. Calcular:

a) La vida media

b) El tiempo requerido para que se descomponga el 90 % de A2.

Resp. a) 1200 s; b)3970 s.

8.- Wig obtuvo las siguientes constantes de velocidad para la descomposicin del cido dicarboxlico (n=1) en

acetona en solucin acuosa.

T (C) 0 20 40 60

k (x10-5) (s-1) 2.46 47.5 576 5480

a) Encuentre la ecuacin de Arrhenius.

b) Cul es la vida media de esta reaccin a 80C?

Resp. a) RTexk

23139

13101.8

T

k5.11645

02.32ln ; b) t(1/2) = 1.76 s.

9.- A 378 C el perodo medio para la descomposicin trmica de primer orden de xido de etileno es de 363 min

y la Eact tiene un valor de 52000 cal/mol. Con base en estos datos estime el tiempo requerido para que el xido de

etileno se descomponga en un 75% a 450 C.

Resp. t = 13.33 min.

2

ADSORCIN

10.-La adsorcin de cloruro de etilo en una muestra de carbn a 0C y diferentes presiones son:

P (cmHg) 2 5 10 20 30

a (g/g) 3.0 3.8 4.3 4.7 4.8

a) Empleando la ecuacin de Langmuir, determinar la fraccin de superficie cubierta () para cada presin. b) S el rea de la molcula de cloruro de etilo es de 10 2 Cul es el rea total del carbono?

11.-Los resultados que a continuacin se muestran se refieren a la adsorcin por carbn activado de cido actico

disuelto en agua, siendo C la concentracin de cido en el equilibrio y a la cantidad de cido adsorbido por

gramo de adsorbente.

C (% cido peso/volumen) 0.806 0.570 0.396 0.210 0.078 0.023

a (g ac./g carbn) 0.814 0.726 0.576 0.438 0.246 0.139

Demostrar que se cumple la isoterma de Freundlich y encontrar el valor de las constantes de la ecuacin.

12.-A 0 C la cantidad de nitrgeno a (medida como volumen en cm3/g) adsorbida a distintas presiones (P) sobre

un gramo de carbn fueron las siguientes:

P (kN/m2) 14.90 28.90 38.50 52.80 63.70

a (cm3/g) 2.45 4.41 5.58 7.13 8.22

Demostrar que se satisface la isoterma de Langmuir y determinar las constantes de la ecuacin.

13.- Ward estudi la quimisorcin de hidrgeno en cobre pulverizado y encontr que el calor de adsorcin era

independiente de la cantidad de superficie cubierta. Los datos de equilibrio de los experimentos a 25C son

como sigue: Presin de hidrgeno,

mm de Hg

1.05 2.95 5.40 10.65 21.5 45.1 95.8 204.8

Volumen adsorbido,

cm3 a 0C y 1 atm

0.239 0.564 0.659 0.800 0.995 1.160 1.300 1.471

Qu clase de isoterma concuerda con estos resultados?

14.-Dados los siguientes datos para la adsorcin de naftaleno sobre carbn Filtersorb 400: Dosis de carbn (mg/l) Concentracin en el efluente (mg/l) a (mg/mg)

0 9.94

11.2 5.3

22.3 3.0

56.1 0.71

168.3 0.17

224.4 0.06

Hallar la ecuacin de Freundlich.

15.-Se tienen los siguientes datos para la adsorcin del CO sobre negro de humo vegetal a 0C. V est dado

como los cm3 de gas, medidos en condiciones estndar a la presin P, adsorbidos por 2.964 g de adsorbente. P (mmHg) 73 180 309 540 882

V (cm3) 7.5 16.5 25.1 38.1 52.3

a (cm3/g)

a) Encontrar las constantes de la ecuacin de Freundlich.

b) Hallar la ecuacin linealizada de Langmuir.