Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD UNAD
FISICO QUIMICA AMBIENTAL
Fase 2 Fisicoquímica Aire
Presentado a: María Yolanda Páez Tutora
Presentado por: Eduardo Salas. Código Luisa Fernanda Morales: Código Fernando Alberto Mesa: Código: 17421265 Andres Fernando Aguirre: Código: 1.104.674.398 Luz Estella Molano G. Código: 40.189.010
Grupo: 358115_66
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD ESCUELA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE
MARZO 2017
Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD UNAD
Desarrollo de ejercicios con análisis
1. Una fuente natural de formación de monóxido de carbono (CO) es la oxidación del metano (CH4) generado en la descomposición anaeróbica de la materia orgánica. Si se ha estimado que hay 9 .5 lb de CO en un recinto cerrado de 2 ft3 a -87°F, determine la presión ejercida empleando a) la ecuación de gases ideales, b) la ecuación de van der Waals, y c) la ecuación de Redlich y Kwong. RTA: a. La ecuación de gases ideales:
= 9,5 = 2 ³ °= 87° = ?
:: = = . . ₄ + ₂ → + ₂ ₂ → → 12 / → 16 / /
= . . = = . . = = 9,5 , = , , Ahora hallamos la temperatura T
. =. . . . =
= 8 87 ° = = ° 1,832 +273,15= 87 ° 32 +273,15 = 87 1,8 =, → = 2 ³ , ³
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=, . → 0,082 82 207,04 = = , . = 154,044 56, 64
. . . = =
RTA: Según la ecuación de gases ideales, la presión ( P ) ejercida por el CO es de 46,17 atm. b. La ecuación de Van der Waals:
+ = + = = ²
. =1,505 / 1 == 0,9999 . .
. = 0,0399 / /
Decimos entonces que:
1,505 0, 154, 0 4 4 0, 0 82 82 207, 0 4 154, 0 4 4 = 56,644 154,04 0,0399 56,64² 18 35711,12 = = 2615, 50,49 3196,8 =51,79611,284= → = , . . ( ) . = . ² = .. = = 11,171 , = 11,284 Entonces:
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= Según la ecuación de Van der Waals, la presión ejercida por el CO es:
=,,= , . c. La ecuación de Redlich y Kwong:
= + + √ 56,64 = , / = = 154, 154, 04 , =0,4278
=0,0867 132,85, 0, 4 278 278 0 , 0 82 82 = = 35,288 88
278 0,00672 0672203424, 203424,800 = 0,4278 35,288 = , . .√ . √ , .² . , . . = . ² = . . .√ = ². √
= = 132, 132,8585 = 34, 34,935 34,935 ,, = 35,288 35, 288
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82 132,85 = = 0,026 .0,0867 0,082 0268 / / 35,288 . . . = = = 82 82207, 207,044 16,58 = 0,0,30680, 0268 14,389 890,0,368 68[0,368+0,0268] = = 16,0,3948 16,2,0598 = 49,94 7,93 = = 42,007 . . √ . .. = . √ . . +
. =
. .
. = ² ² ² . = ² 1 ²
= . = == = Según la ecuación de Redlich y Kwong la presión ejercida por el CO es
=,
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2. Un ingeniero requiere almacenar durante 12 días CH4 gaseoso generado de un proceso de digestión de la empresa en la que trabaja. Si la producción diaria de CH4 gaseoso es de 250 kg y se ha establecido que tiene una temperatura promedio de 24°C a una presión de 130 kPa. Determine el volumen del tanque que debe emplear para dicho almacenamiento.
= 250 250 ₄ ₄ °= 24° = 130 =? 12 í
= = 12 . = 4 . 16 /
= =250 ₄ 0,0116₄₄ = = ,, ₄₄ ° = 24° + 273,15 = ,, 099 . = ,, . = 130000 0,01000 . = = = = 250,0,082 82297,15 = = 15,625 1,28 = , .. . . . = = =. . Usando =
Cada día se producen 297,44 L. de CH₄ , como se necesita un Volumen para contener la producción de 12 días, entonces= necesario.
,
= 3568,28 L. → Es el volumen del tanque
3. El formaldehído, CH2O, es un componente de smog y es el causante de la irritación ocular. La reacción de formación del formaldehído es:
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+ ↔ + 12 Velocidad de formación de
[C2H4] M
[O3] M
0.5 x 10-7
1.0 x 10-8
1.0 x 10-12
1.5 x 10-7
1.0 x 10-8
3.0 x 10-12
1.0 x 10-7
2.0 x 10-8
4.0 x 10-12
CH2O (M/s)
De acuerdo con la información presentada en la tabla, determine la velocidad de reacción y constante de velocidad. Si en un momento dado los reactivos presentan la misma concentración, de 3.0 x 10-7 M, indique el desplazamiento de la reacción. RTA:
= [ ₂₄] [₃] =
Exp. 1:
= [ ₂ ₄] [0₃] → 1.0 10− = 0,5 10−1 10− Exp. 2:
= [ ₂₄] [0₃] → 3,0 10− = 1,5 10− 1 10− − 1,5 10− 1 10− ₂ = 3,0 10− ₁ 1,0 10 = 0,5 10− 1 10− 3 = 3 ; 3 = 3 → = ₂₄ La reacción será del orden 1 respecto al
Exp. 1=
= [ ₂₄] [₃] = 1 10− = [0,[0,5 10−] [1 10] Exp. 3=
= [[₂₄] [0₃] = 4 10 − = [1 10−] [2 10] −] [2 10−] . = 4 10− [ 1 10 . 1 10− = [0,5 10−] [ 1 10−]
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4 = [ 2][2]: 4 = 2 .2 : 42 = 2 ∶ = →
2= 2
La reacción será de orden 1 respecto al O ₃
Análisis: El Análisis: El desplazamiento de la reacción no se daría, pues hacia ninguno de los extremos extr emos de la reacción química; además al estimar la constante de equilibrio da un valor igual a 1.
4. Determine la gráficamente la energía de activación para la reacción de descomposición del óxido nitroso en una molécula de nitrógeno y un átomo de oxígeno. Considerando las constantes de velocidad de segundo orden medidas a diferentes temperaturas que se presentan a continuación.
T (°C)
K (1/M. s)
600 650
1.87 x 10-3 0.011
700
0.057
750
0.244
ln=ln ∗ = /
RTA:
Se realiza el cálculo de la ordenada ln A y la pendiente esto se añadirán las columnas columnas 1/T y ln K. Tenemos:
. Donde Y es es ln K y X es 1/T. Para
Energía de activación T (K)
K (1/M. s)
1/T
ln K
874,1500
0,0019
0,00114
-6,2818
924,1500
0,0110
0,00108
-4,5099
974,1500
0,0570
0,00103
-2,8647
1024,1500
0,2440
0,00098
-1,4106
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Gráfica ln K vs 1/T 0,0000
6 9 0 0 0 , 0
8 9 0 0 0 , 0
0 0 1 0 0 , 0
2 0 1 0 0 , 0
4 0 1 0 0 , 0
6 0 1 0 0 , 0
8 0 1 0 0 , 0
0 1 1 0 0 , 0
2 1 1 0 0 , 0
4 1 1 0 0 , 0
6 1 1 0 0 , 0
1/T
-1,0000 -2,0000
Energía de…
-3,0000
y = -29123x + 27,024 R² = 1
-4,0000 -5,0000 -6,0000 -7,0000 ln K
Puesto que K varía de acuerdo con T de acuerdo con la ecuación de Arrhenius, ln K varia frente a 1/T según la línea recta. La pendiente de esta es –Ea/R. Despejamos Ea. Tenemos que:
Donde el valor
= , de acuerdo con la ecuación lineal es -29123, despejamos
.
= 2912 291233 ∗ 8,314 314 ∗ =242,12 ∗
Análisis: Gráficamente Análisis: Gráficamente la Energía de activación para la reacción de descomposición de del óxido nitroso en una molécula de nitrógeno y un átomo de oxígeno es de 242,12 J/(K*mol)
5. Determine el orden de la reacción y la velocidad inicial de desaparición de X cuando su concentración es 0.50M y la de Y es 0.20M. Asumiendo la reacción X + Y ↔ Z, a partir de los siguientes datos tomados a 420 K.
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[X]
[Y]
1.10 2.20 4.40 2.20 4.40
0.50 0.30 0.60 0.60 0.30
Velocidad inicial de desaparición de X (M/s) 0.053 0.127 1.020 0.254 0.509
RTA: 2
1 X
y
Vx
4,40
0,60
1,020
2,20
0,60
0,254
4,40
0,30
0,509
=0,087 = [] []
= [][]
1,020 = [ 4,40 ] [0,60] 0,254 [2,20] [0,60]
= [,], [,] = [19,1,36]60]20[0,60]
4,016=[2] ∶ . 4= [2] ∶ . =2
= ,,
1,020 = [ 4,40] [0,60] 0,509 [4,40] [0,30]
=,
2,003= [2] ∶ . 2=[2] ∶ . =1
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Indicar su posición sobre el cambio climático con base fisicoquímica
Luz Estella Molano G. Desde que se formó la tierra la fisicoquímica hace parte de su composición dando un equilibrio que posibilita la vida debido a que hay una correlación armónica que permite la vida, al verse alterada la atmosfera debido a los contaminantes puede llegar a ocurrir un desequilibrio generando calentamiento global, afectando los ecosistemas, la salud humana y las condiciones climáticas
Fernando Mesa Rendon. El sistema descontrolado del crecimiento de la población humana y el consumismo; además el uso de los combustibles y la tala de los árboles que cada día se incrementa más, han generado contaminantes tales como (CO2), (CH4), (O3) y otros, donde es necesario realizar estudios ficoquimicos en nuestra atmosfera, para tener los valores reales de la contaminación de nuestro planeta para empezar realizar campañas que nos lleven a mejorar nuestro sistema.
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Referencia Bibliográfica
Web:
[1] http://www.quimicafi http://www.quimicafisica.com/ec sica.com/ecuacion-general-gas-id uacion-general-gas-ideal.html eal.html [2] http://www.unet.ed http://www.unet.edu.ve/~fenomen u.ve/~fenomeno/F_DE_T-50.htm o/F_DE_T-50.htm [3] http://www.quimicas. http://www.quimicas.net/2015/05/eje net/2015/05/ejemplos-de-la-ley-de-lo mplos-de-la-ley-de-los-gases-ideales.ht s-gases-ideales.html ml [4] http://fisica.la http://fisica.laguia2000.com/comple guia2000.com/complementos-matematicos/ec mentos-matematicos/ecuacion-de-van-de uacion-de-van-der-waals r-waals [5] [5] https://es.wikip https://es.wikipedia.org/wiki/Ec edia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_ uaci%C3%B3n_de_estado_Redlich%E2%80%93Kwong estado_Redlich%E2%80%93Kwong
Videos you tube:
[1] https://www.youtube https://www.youtube.com/watch?v=7Ep .com/watch?v=7Ep9d_EnATk&t=10s 9d_EnATk&t=10s [2] https://www.youtube.com/watch?v=MmE3HauQvBM [3] https://www.youtube.com/watch?v=lKVyn7BSZ8g
Recursos Unad:
[1]Entorno de Conocimiento: Unidad 1 Fisicoquímica Atmosférica: Chang, Raymond (2006). Principios esenciales de química general (4a. ed.). Capítulo 14: Cinética Química, pp. 438-463. Madrid, McGraw-Hill España. Recuperado de: http://bibliotec http://bibliotecavirtual.unad.e avirtual.unad.edu.co:2077/lib/una du.co:2077/lib/unadsp/detail.action?d dsp/detail.action?docID=10491292 ocID=10491292 Cabildo Miranda, M. P., Cornago Ramírez, M. P., and Escolástico León, C. (2013). Bases químicas del medio ambiente. Tema 9: Química de la atmósfera, pp. 365-379. Madrid, UNED - Universidad Nacional de Educación a Distancia. Recuperado de: http://bibliotec http://bibliotecavirtual.unad.e avirtual.unad.edu.co:2077/lib/una du.co:2077/lib/unadsp/detail.action?d dsp/detail.action?docID=10832247 ocID=10832247 Wark, Kenneth (1991). Termodinámica (5a. ed.). Capítulo 12, pp 457-470. México, D.F., McGraw-Hill Interamericana. Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu http://biblioteca virtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/ .co:2077/lib/unadsp/detail.action?doc detail.action?docID=10552257 ID=10552257
Documentos web
[1]CINÉTICA [1]CINÉTICA Y DINÁMICA MOLECULAR QUÍMICA. Ángel Gómez Ureña. Ed. Eudema Universidad. 2001.
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[2] [2] Energía de activación y ecuaciones de Arrhenius. Química general general I; Vaca L.S. URL Disponle en: https://es.scribd.com/doc/101495927/Ene https://es.scribd. com/doc/101495927/Energia-de-Activacion-y-Ecuac rgia-de-Activacion-y-Ecuacion-de-Arrhenius ion-de-Arrhenius [3] [3] Fundamentos de cinética http://gratislibrospdf.com/
química.
S.R.
Logan.
Madrid
2000.
URL
Disponible
en:
[4] reacciones [4] reacciones químicas II. URL Disponible en: http://www.uv.es/tunon/pdf_doc/QAIBtema5.pdf [5] [5] Problemas básicos de cinética química: Ley de Arrhenius.Universidad. Atarés Huerta L. Politécnica de Valencia. URL Disponible en: https://riunet.upv.es/bitstream/handl https://riunet.upv. es/bitstream/handle/10251/6753/Articulo%20doce e/10251/6753/Articulo%20docente%20Problema%20CQ%20Arrhe nte%20Problema%20CQ%20Arrhe nius.pdf