Fiscoquimica raymond chang

Octubre de 2010

Examen Unidad I
Parte II

Valdez Guzmán Blanca Estela Miramontes Parra J. Horacio Instituto Tecnológico de Tepic Fisicoquímica Ing. Bioquímica; 5to Semestre

7-10 Calcula los cambios de entropía de los siguientes procesos:
a) Mesclado de un 1 mol denitrógeno y 1 mol de de oxigeno.
b) Mescla de 2 mol s de argón, 1 mol de helio y 3 moles de hidrogeno
Tanto a) como b) se efectúan en condiciones de temperatura constante (298 K°) y presión constante. Suponga un comportamiento ideal.
Donde;
na= Numero de moles del primer compuesto.
nb=Numero de moles del segundo compuesto
Según con la ley de Boyle se despeja;
naRlnvva+nbRlnvvb ; paraformar
La mescla de dos compuestos a T y P constante para un comportamiento ideal está dada por;
∆S=naRln(na+nb)na+nbRln(na+nb)nb ;
Donde; R=8.3144kJmol
a) Para nitrógeno y oxigeno 1:1
∆S=8.3144kJmolln(1 mol+1mol)1mol+8.3144kJmolln(1 mol+1mol)1mol
∆S=5.76331JK+5.76313JK
∆S=11.5263JK
b) Para el argón, helio e hidrogeno;
Primero para argón y helio;
∆S=28.3144kJmolln(2 mol+1mol)2mol+8.3144kJmolln(2 mol+1 mol)1 mol
∆S=15.8768JK
Después se comparan esto dos con el hidrogeno, por lo que se suman los moles y se expresa;
∆S=38.3144kJmolln(3 mol+3 mol)3 mol+38.3144kJmolln(3 mol+3 mol)3 mol
∆S=34.5722JK
Al sumar las ΔS parciales queda;
∆S=15.8768JK+34.5722JK
∆S=50.4481JK
7-12 Demuestre el enunciado de una forma alternativa de expresar la ley de Henry sobre lasolubilidad de los gases es decir que el volumen de un gas que de disuelve a volumen fijo de una solución independiente de la presión a una temperatura dada.
Para condiciones del soluto tenemos que;
k´=N2P2
La constante está en función de la presión del soluto por tanto es independiente de la presión y temperatura constante; por lo que un cambio en el volumen no se ve afectado por la presión.
7-14La constante de la ley de Henry para oxigeno en el agua a 25°C es de 773 atm mol-1kg de agua. Calcule la Molalidad del oxigeno en el agua a una presión parcial de 0.20 atm. Suponiendo que la solubilidad del oxigeno en la sangre a 37°C es aproximadamente la misma que en el agua a 25°C, comente la esperanza de supervivencia humana sin molécula de hemoglobina. (El volumen total de sangre en el cuerpohumano es aproximadamente de 5 L.
La constante de la ley de Henry está dada por;
Sabiendo que las condiciones son para el H2O;
P2=0.20 atm
k´=773atmkgmol
P2=k´m
Despejando m;
m=P2k´
Entonces;
m=0.20 atm773atmkgmol=2.58X10-4molkg

7-16 ¿Cuál de los siguientes compuestos tiene el mayor potencial químico? Si ninguno de ellos lo tiene, responda “igual”.
A condiciones ideales tenemos que;μ1=dGdn1T,P,n..
a) H2O(s) o H2O(l) al punto normal de fusión del agua.
b) H2O(s) a -5°C y 1 bar o H2O(l) a -5°C y 1 bar.
Debido a que la ΔS es diferente en una fase liquida a una solida por el desorden de la moléculas se estableció para cada fase;

Para sólidos;
μi=μi°+RTlnP+RTlnx1
μi=μi°+RTlnP
Para líquidos;
μ2=μ2°+RTlnx2
μ2=μi°
Entonces;
μi=μ2

Por lo tanto lospotenciales químicos son iguales para ambos incisos.
c) Benceno a 25°C y 1 bar, o benceno en una solución de 0.1 M de tolueno en benceno a 25°C y 1 bar.

Para sólidos;
μi=μi°+RTlnP+RTlnx1
μi=μi°+RTlnP
Para líquidos;
μ2=μi°+RTlnx2
x2=xsoluto+xdisolvente
Entonces;
μi≠μ2

Por lo tanto el potencial químico es mayor para la solución.

7-18 Derive la regla de fases (ecuación 6.23) en términosde los potenciales químicos.
f=c-p+2
Donde;
f=Grados de libertad
p=numero de fases
c=componentes

Bajo condiciones;
fase 1=μαT,P
fase 2=μβT,P
Si nuestras dos fases están en equilibrio;
μαT,P=μβT,P
Por lo tanto;
f=pc+2-p+cp-1
f=c-p+2

7-20 Se produce una solución al disolver 73 g de glucosa (C6H12O6; masa molar de 180.2 g)...