Fisicoquimica

Físico-Química Juan Chamorro G.

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Guía de Ejercicios: Físico-Química “El Comportamiento de las Soluciones”

Ejercicio 1) Un mol de cromo sólido a 1600 ºC se agrega a una gran cantidad de una solución líquida de Fe-Cr (en la cual XFe = 0.8) que también se encuentra a 1600 ºC. Si el Fe y el Cr forman una solución Raoultiana, calcule los cambios de calor y de entropía de lasolución resultante. Asuma que la diferencia de capacidades calóricas entre el Cr sólido y líquido es despreciable.

Respuesta: Cambio de calor = calor de fusión del Cr +  MCr = 5000 + 0 = H 5000 calorías; cambio de entropía = entropía de fusión del Cr + MCr = S 5000/2173 –R ln XCr = 5,498 unidades de entropía.

Ejercicio 2) Las energías libres de formación,  M, de una aleación líquida G Sn-Cu a1320 ºC, en función de la composición, se entregan en la tabla de más abajo. A partir de éstos datos calcule las actividades del Sn (aSn) y del Cu (aCu) en función de la composición a 1320 ºC.
XSn M  ,cal./mol G 0
0

0,1
-1777

0,2
-2739

0,3
-3187

0,4
-3322

0,5
-3257

0,6
-3025

0,7
-2618

0,8
-2025

0,9
-1264

1,0
0

Respuesta: 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,70,8 0,9 XSn 0 0,015 0,077 0,201 0,333 0,457 0,577 0,692 0,799 0,900 aSn 1 0,853 0,644 0,472 0,362 0,279 0,210 0,150 0,097 0,048 aCu

1,0 1 0

Ejercicio 3) La aleación sólida Au-Cu se comporta termodinámicamente como una solución regular.  M en función de la composición ( a 500 ºC) está H dado por:
0,1 XCu  ,cal./mo -355 H l
M

0,2 -655

0,3 -910

0,4

0,5

0,6

0,7

0,80,9

-1120 -1230

-1130 -860 -460 1240

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Calcule: b)  M para X Cu = 0,3 G c) Las presiones parciales del Cu y del Au ejercidas por la aleación X Cu = 0,3 a 500 ºC.
M a) Δ Cu yΔHAu paraX Cu = 0,3 HM

Respuesta: (a)  MCu = -2600 calorías,  MAu = - 200 calorías (b) aCu = H H M 0,055, aAu = 0,614,  = -1860 calorías (c) p Cu = aCu . po Cu =4,63 . 10 -18 atm, G o pAu = aAu . p Au = 1,17 . 10 -19 atm.

Ejercicio 4) Las presiones de vapor ejercidas por el sistema A –B a 1000 ºK están dadas por: XA P A *10 6 Determine: a) El rango de composición sobre el cual el soluto A obedece la ley de Henry. b) El valor de la constante de Henry a 1000 ºC. c) Si la constante de la ley de Henry varía con la temperatura según la siguiente ecuación :log KA = -109,3 / T – 0,2886 calcule  MA en el H rango de composición sobre el cual el soluto A obedece la ley de Henry. d) Escriba una ecuación para la variación de  M con la composición para el H mismo rango de composiciones.
1,0 5 0,9 4,4 0,8 3,75 0,7 2,9 0,6 1,8 0,5 1,1 0,4 0,8 0,3 0,6 0,2 0,4

Respuesta: (a) 0 < XA < 0,4; (b) kA = 0,4; (c)  MA = - 500 calorías; (d)  M = H H - 500* X Acalorías.

Ejercicio 5) Las actividades del cobre en una aleación líquida Fe – Cu a 1550 ºC están dadas por: XCu aCu
1 1 0,88 3 0,92 3 0,79 2 0,88 8 0,62 6 0,87 0 0,46 7 0,82 1 0,32 8 0,78 6 0,21 7 0,72 9 0,17 1 0,68 7 0,14 2 0,66 0 0,08 8 0,52 1 0,06 1 0,42 4 0,044 0,0265 2 0,325 0,216

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Determine la variación de la actividad del Fe ( aFe) con la composición a 1550 ºC.

Respuesta : hacer las gráficas correspondientes.

Ejercicio 6) Las actividades del Ni en una aleación líquida Fe – Ni a 1600 ºC están dadas por: XNi aNi
1,0 1 0,9 0,89 0,766 0,8 0,7 0,62 0,485 0,37 4 0,28 3 0,20 7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,13 6 0,1 0,06 7

Calcule la variación de la actividad del fierro (aFe) con la composición para dicho sistema a 1600 ºC.Respuesta: hacer las gráficas correspondientes.

Ejercicio 7) A 473 ºC el coeficiente de actividad del plomo en una aleación líquida Pb-Bi varía con la composición según la ecuación log  = - 0,32 (1 Pb 2 – XPb) . Escriba la correspondiente ecuación para la variación de  con la Bi composición a 473 ºC. Si un mol de plomo a 25 ºC se agrega a una gran cantidad de aleación líquida de composición...