Consideremos una solución formada por 1 mol de Benceno y 2 moles de Tolueno. El Benceno presenta una presión de vapor (P°) de 75 mmHg y el Tolueno una de 22 mmHg a 20°C. Calcule la presión de parcial de cada componente y la presión de vapor de la solución,indique cual de los dos componentes se encuentra en mayor proporción en la fase de vapor Calculemos la fracción molar de Benceno y Tolueno: X benceno benceno =
1 XTolueno = 2 = 0,333 = 0,667 1+2 1+2 Calculemos la presión presión de parcial de cada componente y la presión de vapor de la solución:
P benceno benceno = X benceno benceno Pº benceno benceno
Ptolueno =
Xtolueno Pºtolueno
P benceno benceno = ( 0,333 ) ( 75 mmHg )
Ptolueno =
( 0,667 ) ( 22 mmHg
P benceno benceno = 25 mmHg
Ptolueno = 14,667 mmHg
PTOTAL PTOTAL PTOTAL
= P benceno benceno = 25 mmHg = 39,667 mmHg
+ +
Ptolueno 14,667 mmHg
Si calculamos el porcentaje que aporta, a la presión de vapor, cada componente tendremos Benceno:
39,667 mmHg ----- 100 % Tolueno:39,667 mmHg ----- 100 % 25 mmHg ----- X 14,667 mmHg ----- X X = 63.025 % X = 36,975 % Cuál es el punto de ebullición de 100 g de una solución acuosa de urea al 20 % en peso, si la masa molar de urea es 60 g/mol. (K eb °C/molal) eb = 0,52 °C/molal)
Soluto urea
:
Solvente agua
: Tºeb = 100 °C masa molar = 18 g/mol K eb = 0,52 °C/molal °C/molal eb
Solución
masa masa molar = 60 g/mol
: concentración concentración = 20 % p/p masa = 100 g
Calculo de la molalidad (m). 20 % p/p ⇒ que 20 g de soluto hay en 100 g de solución o 20 g de soluto están disueltos en 80 g de solvente, entonces: Moles de soluto:
Molalidad:
60 g ------ 1 mol 20 g ------ X X = 0,333 moles de soluto 0,333 moles moles de soluto ------- 80 g de solvente solvente X ------- 1000 g de solvente X = 4,167 molal
Se midió la presión osmótica de una solución acuosa de cierta proteína a fin de determinar su masa molar. La solución contenía 3,50 mg de proteína disueltos en agua suficiente para formar 500 mL de solución. Se encontró que la presión osmótica de la solución a 25 °C es 1,54 mmHg. Calcular la masa molar de la proteína. Soluto proteína : masa = 3,50 mg
Solución
Temperatura
Volumen
Presión masa
:
volumen temperatura presión osmótica
= 500 mL = 25 °C = 1,54 mmHg
⇒
T(°K) = T(°C) + 273,15 T(°K) = 25 + 273,15 T(°K) = 298,15 ⇒ 1000 mL ------- 1 L 500 mL ------- X X = 0,5 L ⇒ 760 mmHg ------- 1 atm 1,54 mmHg ------- X X = 0,002 atm ⇒ 1000 mg ------ 1 g 3,5 mg ------- X -3 X = 3,5 x 10 g nRT π
= V n (0,082 atm L/mol °K) (298,15 °K)
0,002 atm = 0,5 L
n
=
-5
4,140 x 10 moles
Para la reacción: PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) a 250 °C, la constante de equilibrio vale -2 4,145.10 . En una bomba de 2 litros en la que se ha hecho el vacío se introduce mol de pentacloruro de fósforo y se calienta a 250°C. Calcula: a) La constante de equilibrio Kp a esa temperatura. ↔
K p = ( RT)+ K c
+ = ∆n
=1
K p = ( 0.082atmL/molK)(250+273.15)K (4,145.10-2) K p = 1.778 b) El grado de disociación y la presión total cuando se alcanza el equilibrio a 250°C PCl5(g) 1-α
↔
PCl3(g) + Cl2(g) α
nt=1+α
α
K c 1 + α
K c = 4,145.10-2
-4,145.10-2α -4,145.10-2=0 α=
0.225
α=-0.180
En la reaccion siguiente K p =4 a 325°C.Si inicialmente la presión parcial de es de 2
1
Paso 6: Transformando los moles a masa (g) masa molar ⇒ gramos de sustancia por un mol -3
-6
3,5 x 10 g ------- 41 x 10 moles X g ------ 1 mol X = 85,37 g RESPUESTA: La masa molar de la proteína es 85,37.
La energía de activación
es un término que introdujo Arrhenius en 1889 y se define
matemáticamente como:
. es decir, la derivada del logaritmo con base e de la constante de reacción respecto a la temperatura, multiplicada por la constante de los gases y por la temperatura al cuadrado. Pudiendo ser la energía de activación un número positivo o negativo. La energía de activación
en química y biología es la energíamínima que necesita
un sistema antes de poder iniciar un determinado proceso. La energía de activación suele utilizarse para denominar la energía mínima necesaria para que se produzca una reacción químicadada. Para que ocurra una reacción entre dos moléculas, éstas deben colisionar en la orientación correcta y poseer una cantidad de energía mínima. A medida que las moléculas se aproximan, sus nubes de electrones se repelen. Esto requiere energía (energía de activación) y proviene de la energía térmica del sistema, es decir la suma de la energía traslacional, vibracional, etcétera de cada molécula. Si la energía es suficiente, se vence la repulsión y las moléculas se aproximan lo suficiente para que se produzca una reordenación de los enlaces de las moléculas. La ecuación de Arrhenius proporciona la base cuantitativa de la relación entre la energía de activación y la velocidad a la que se produce la reacción. El estudio de las velocidades de reacción se denomina cinética química. Un ejemplo particular es el que se da en la combustión de una sustancia. Por sí solos el combustible y el comburente no producen fuego, es necesario un primer aporte de energía para iniciar la combustión autosostenida. Una pequeña cantidad de calor aportada puede bastar para que se desencadene una combustión, haciendo la energía calórica aportada el papel de energía de activación y por eso a veces a la energía de activación se la llama entalpía de activación . Según el origen de este primer aporte de energía se clasifica como:
químico: La energía química exotérmica desprende calor, que puede ser empleado como fuente de ignición.
eléctrico: El paso de una corriente eléctrica o un chispazo produce calor.
nuclear: La fusión y la fisión nuclear producen calor.
mecánico: Por compresión o fricción, la fuerza mecánica de dos cuerpos puede producir calor.
Las siguientes representaciones gráficas manifiestan diferencias acerca de cómo la presencia de un catalizador (ejemplo una enzima en un proceso biológico) disminuye la energía de
activación debido a su complementariedad y por tanto provoca una disminución en el tiempo requerido para que se forme el producto, o sea, aumenta la velocidad.
