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FISICO QUIMICA, Apuntes de Fisicoquímica

Asignatura: Fisico-Química II, Profesor: Matilde Casas Parada, Carrera: Farmacia, Universidad: USC

Tipo: Apuntes

2016/2017

Subido el 26/12/2017

sara_veloso_martinez
sara_veloso_martinez 🇪🇸

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Física Aplicada y Fisicoquímica I
GRUPO C 5-07-2016
TEORIA
1º) Teniendo en cuenta los valores que figuran en la tabla adjunta para las moléculas A y B:
Molécula α.103 U dipolo-dipolo U dipolo-dipolo inducido U dispersión U total
A 10,5 0 0 7,10 7,10
B 3,6 0,023 0,017 0,80 0,84
a) Indicar qué moléculas son polares o apolares, razonando adecuadamente la respuesta.
b) Efectúe una representación gráfica comparativa y aproximada (sobre el mismo sistema de ejes) de cómo varía
la energía potencial de interacción entre dos moléculas A-A y B-B, explicando el comportamiento de cada una de
ellas, y señalando lo que se representa en cada eje.
c) Sobre el mismo gráfico, indique claramente el punto en el que la estabilidad del sistema es máxima para un par
de moléculas (A-A ó B-B).
d) Haga otra representación en la que se observe adecuadamente el efecto que tendría un aumento de la temperatura
en ambos compuestos.
2º) a) ¿Cuál es el significado molecular de la energía interna de un sistema?. ¿Se puede conocer el valor absoluto
de la misma?
b) Justifique desde el punto de vista molecular el hecho de que U=0 en un proceso isotérmico de un gas ideal.
¿Valdría U = 0 si se tratase de un gas real (también proceso isotérmico)?.
3º) Justifique la expresión conocida como “desigualdad de Clauisus” y deduzca a partir de la misma las
condiciones de espontaneidad y de equilibrio de reacciones químicas.
4º) La sustancia A(l) está en equilibrio con A(g) a una determinada presión y temperatura. Haciendo uso del
potencial químico de A, indique razonadamente qué sucederá con el sistema anterior al aumentar la temperatura a
presión constante. ¿Y si lo que aumenta es la presión a temperatura constante?
5º) a) La reacción A + B C, presenta una ecuación de velocidad: r = K [A]1/2 . [B]. Explique un procedimiento
para convertir esta ecuación en una de la forma:
 
1).k'.t(n
A
1
A
1
1n
0
1n , indicando lo que representan n
y k’
b) Defina el concepto de flujo en el caso de la difusión y a partir del mismo, establezca la expresión de la primera
ley de Fick, indicando su significado. Haciendo uso de la 2ª ley de Fick señale la condiciones necesarias para que
el flujo en un determinado punto del sistema se encuentre en estado estacionario.
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Física Aplicada y Fisicoquímica I

GRUPO C 5-07-

TEORIA

1º) Teniendo en cuenta los valores que figuran en la tabla adjunta para las moléculas A y B:

Molécula α.10 3 U dipolo-dipolo U dipolo-dipolo inducido U dispersión U total A 10,5 0 0 7,10 7, B 3,6 0,023 0,017 0,80 0,

a) Indicar qué moléculas son polares o apolares, razonando adecuadamente la respuesta. b) Efectúe una representación gráfica comparativa y aproximada (sobre el mismo sistema de ejes ) de cómo varía la energía potencial de interacción entre dos moléculas A-A y B-B, explicando el comportamiento de cada una de ellas, y señalando lo que se representa en cada eje. c) Sobre el mismo gráfico, indique claramente el punto en el que la estabilidad del sistema es máxima para un par de moléculas (A-A ó B-B). d) Haga otra representación en la que se observe adecuadamente el efecto que tendría un aumento de la temperatura en ambos compuestos.

2º) a) ¿Cuál es el significado molecular de la energía interna de un sistema?. ¿Se puede conocer el valor absoluto de la misma? b) Justifique desde el punto de vista molecular el hecho de que U=0 en un proceso isotérmico de un gas ideal. ¿Valdría U = 0 si se tratase de un gas real (también proceso isotérmico)?.

3º) Justifique la expresión conocida como “desigualdad de Clauisus” y deduzca a partir de la misma las condiciones de espontaneidad y de equilibrio de reacciones químicas.

4º) La sustancia A(l) está en equilibrio con A(g) a una determinada presión y temperatura. Haciendo uso del potencial químico de A, indique razonadamente qué sucederá con el sistema anterior al aumentar la temperatura a presión constante. ¿Y si lo que aumenta es la presión a temperatura constante?

5º) a) La reacción A + B  C, presenta una ecuación de velocidad: r = K [A]1/2^. [B]. Explique un procedimiento

para convertir esta ecuación en una de la forma:

   A (n 1).k'.t

A

n  1 ^0 n 1   , indicando lo que representan n

y k’ b) Defina el concepto de flujo en el caso de la difusión y a partir del mismo, establezca la expresión de la primera ley de Fick, indicando su significado. Haciendo uso de la 2ª ley de Fick señale la condiciones necesarias para que el flujo en un determinado punto del sistema se encuentre en estado estacionario.

PROBLEMAS

1º) Tenemos 2,5 moles de de un gas ideal monoatómico a 2 atm de presión y 293 o^ K. Dicho gas realiza el siguiente ciclo reversible en tres etapas: (1) Una expansión isotérmica hasta que su volumen se triplica. (2) Un enfriamiento isobárico hasta que su volumen alcanza el valor inicial. (3) Vuelve al estado inicial mediante un calentamiento a volumen constante. A) Dibuja en un diagrama P-V el proceso y calcula P , V y T en el estado inicial y en los estados intermedios. B) Calcula W , Q,  U ,  H y  S en cada etapa y en el ciclo total. Resultados: B) ETAPA W (cal) Q (cal) (^)  U (cal)H (cal)S (cal/K) 1ª -1609,5 1609,5 0 0 5, 2ª 975,6 -2443 -1465,8 -2443 -13, 3ª 0 1465,8 1465,8 2443 8, CICLO -633,9 633,9 0 0 0

2º) La tintura de yodo se utiliza como antiséptico dada su eficacia, economía y baja toxicidad. El yodo reacciona con la acetona en disolución acuosa para dar iodoacetona. La ecuación estequiométrica es: I 2 + acetona  iodoacetona + H +^ + I -^. Se ha medido la velocidad de reacción midiendo la desaparición del I 2 con el tiempo a 25 o^ C obteniéndose los datos que se muestran en la Tabla: -d[I 2 ]/dt (mol /L s) [I 2 ] (mol/l) [Acetona ] (mol/l) [H+^ ] (mol/l) 7x10 -5^ 5x10 -4^ 0.2 1x10 - 7x10 -5^ 3x10 -4^ 0.2 1x10 - 1.7x10 -4^ 5x10 -4^ 0.5 1x10 - 5.4x10 -4^ 5x10 -4^ 0.5 3.2x10 -

a) Calcula el orden de reacción y la constante de velocidad b) Cuanto tiempo se necesitará para sintetizar 0.001 moles por litro de iodoacetona empezando con 5 moles por litro de acetona y 0.01 moles por litro de I2, si la concentración de H+ permanece constante a 1 mol por litro. ¿Será más rápida la reacción se se duplica la concentración de acetona?¿y si se duplica la de yodo? ¿Qué pasará si se duplica la concentración de iones H+? c) Se ha calculado una energía de activación de 50 KJ/mol para la reacción. ¿Cuál será la constante de velocidad si aumentamos la temperatura hasta los 40 oC? Resultados: a) n=2; K 298 = 0,0345 l -1^ mol.s - b) t= 5,8x10 -3^ s; será más rápida si aumentamos la concentración de acetona y/o la de H+^ , la de I 2 no influye. c) K 313 = 0,09 l-1^ mol.s -