Fisico Qui Mica

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD CARRERA DE BIOQUÍMICA Y FARMACIA

RED NACIONAL UNIVERSITARIA UNIDAD ACADÉMICA DE SANTA CRUZ

FACULTAD DE CIENCIAS CIENCIAS DE LA SALUD

BIOQUÍMICA Y FARMACIA TERCER SEMESTRE

SYLLABUS DE LA ASIGNATURA DE FISICOQUÍMICA

Elaborado por: Dra . MSc. Emiliyn K. Morón Valeriano Gestión Académica 1/2017

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

1

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


UDABOL UNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIA Acreditada como PLENA PLENA mediante R. M. 288/01 288/01

VISIÓN DE LA UNIVERSIDAD Ser la Universidad líder en calidad educativa.

MISIÓN DE LA UNIVERSIDAD Desarrollar la Educación Superior Universitaria con calidad y Competitividad al servicio de la sociedad.

Estimado(a) estudiante: El Syllabus que ponemos en tus manos es el fruto del trabajo intelectual de tus docentes, quienes han puesto sus mejores empeños en la planificación de los procesos de enseñanza para brindarte una educación de la más alta calidad. Este documento te servirá de guía para que organices mejor tus procesos de aprendizaje y los hagas mucho más productivos. Esperamos que sepas apreciarlo y cuidarlo.

Aprobado por:

Fecha: Marzo Marzo de 2013 2013 SELLO Y FIRMA JEFATURA DE CARRERA

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

2

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


SYLLABUS Asignatura: Fisicoquímica Código: BTG -334 Requisito: BQF - 114, BTG -233 Carga Horaria: 100 horas Horas teóricas 60 horas Horas Prácticas 40 horas Créditos: 10 I. OBJETIVOS GENERALES DE LA ASIGNATURA ASIGNATURA 

Estudiar los elementos teóricos necesarios para la comprensión de la física y su aplicación en la bioquímica



Describir los diferentes estados de la materia.



Determinar los cambios de estado, trayectoria y tipos de procesos en termodinámica. termodinámi ca.

II. PROGRAMA ANALÍTICO DE LA ASIGNATURA UNIDAD I

ESTADOS DE AGREGACIÓN

TEMA 1. GASES IDEALES. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8

Ley de Boyle. Ley de Charles. Ley de Gay Lussac. Ley Combinada de los Gases. Ecuación General de Los Gases. Densidad de Un Gas Ideal Peso Molecular Ley de Dalton y Las Propiedades Parciales.

TEMA 2. GASES REALES 2.1 2.2 2.3 2.4

Desviación del Comportamiento Comportamient o Ideal. Ecuación de Van Der Waals. Las Isotermas de La Ecuación De Van Der Waals. Ley de Los Estados Correspondientes. Correspondientes .

TEMA 3. ESTADO LÍQUIDO 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.1.6 3.1.7 3.1.8

Líquidos Fases Condensadas. Cristales Liquidas Coeficiente de Expansión Térmica y Compresibilidad. Compresibili dad. Cambios de Estado de Sustancias Puras Estado Fase Diagrama de Equilíbrio o de Fases U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

3

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


3.1.9 Regla de Las Fases 3.1.10 Presión de Vapor. 3.1.11 Viscosidad. 3.1.12 Ecuación de Poiseuille 3.1.13 Ecuación de Stokes 3.1.14 Viscosímetros 3.1.15 Tensión Superficial 3.1.16 Determinación Determinaci ón de la Tensión Superficial. Superficial . UNIDAD II TERMODINÁMICA. TERMODINÁMICA. TEMA 4. LEYES DE LA TERMODINÁMICA TERMODINÁMICA 4.1 Conceptos Fundamentales 4.2 Ley Cero de la Termodinámica 4.3 Temperatura 4.4 Sistema 4.5 Calor 4.6 Trabajo y Energía TEMA 5. ENERGÍA Y LA PRIMERA LEY DE LA LA TERMODINÁMICA TERMODINÁMICA 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11

Energía Interna Entalpía de Un Sistema Relación Entre Cp y Cv. Efecto de Joule Thompson Cambios Adiabáticos de Estado. Trabajo de Expansión. Trabajo de Compresión. Cambios de Estado a Volumen Constante. Cambio de Estado a Presión Constante. Entalpía. Cambios Adiabáticos De Estado.

TEMA 6. INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓ N A LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA TERMODINÁMIC A 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 TEMA 7.

Aspectos Generales. Cambios Espontáneos Y No Espontáneos Ciclo de Carnot. Segunda Ley de la Termodinámica. Termodinámic a. Entropía. Procesos Adiabáticos Reversibles. Procesos Isotérmicos Reversibles. PROPIEDADES DE LA TERCERA LEY DE LA TERMODINÁMICA TERMODINÁMICA

7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6

Propiedades de la Entropía. Cambios de Entropía en Transformaciones Transformaci ones Isotérmicas. La Entropía como Función de La Temperatura y El Volumen. La Entropía como Función de La Temperatura y La Presión. Tercera Ley de La Termodinámica. Termodinámica . Cambio de Entropía en Reacciones Químicas.

UNIDAD III

TERMOQUÍMICA TERMOQUÍMIC A

TEMA 8. TERMOQUÍMICA Y CALORIMETRÍA 8.1 Calor de Reacción. 8.2 Calor de Reacción a Volumen Constante. U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

4

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


8.3 Calor de Reacción a Presión Constante. 8.4 Ecuaciones Termoquímicas. 8.5 Entalpía de Formación. 8.6 Entalpía de Combustión. 8.7 Entalpías y Energía De Enlace. 8.8 Calorimetría. 8.9 Valor Energético de Los Alimentos UNIDAD IV SOLUCIONES TEMA 9. PROPIEDADES COLIGATIVAS 9.1 Clases de Soluciones. 9.2 Definición de la Solución Ideal. 9.3 Propiedades Coligativas. 9.3.1 Disminución de La Temperatura de Congelación. 9.3.2 Aumento de La Temperatura de Ebullición. 9.4 Presión Osmótica. 9.5 Soluciones Binarias 9.6 Ley de Raoult UNIDAD V ENERGÍA TEMA 10. ENERGÍA LIBRE Y DE EQUILIBRIO 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9

Energía Libre de Gibbs. Energía Libre de Helmholtz. Energía Libre Estándar de Gibbs Equilibrio Químico En Mezclas de Gases Ideales. Fugacidad. Actividad o Fugacidad Relativa. Relación entre la Energía Libre y La Constante de Equilibrio. Principio de Le Chatelier-Braun Termorregulación De Los Seres Vivos

TEMA 11. CINÉTICA QUÍMICA 11.1 Velocidades de Reacciones Químicas. 11.2 Orden de Reacción. 11.3 Tipos de Órdenes en Reacciones Químicas. 11.4 Reacciones de Orden Cero. 11.5 Reacciones de Primer Orden. 11.5.1 Crecimiento Bacteriano 11.5.2 Desintegración Radioactiva 11.6 Reacciones de Segundo Orden. 11.7 Cinética Enzimática 11.8 Efectos de La Temperatura Sobre La Velocidad de Reacción. III. ACTIVIDADES A REALIZAR DIRECTAMENTE EN LA COMUNIDAD. i. Tipo de asignatura para el trabajo social. Asignatura de apoyo ii. Resumen de los resultados del diagnóstico realizado para la detección de los problemas a resolver en la comunidad. El consumo de alimentos adulterados por parte de la población, es un problema que va en aumento y que podría desencadenar severas consecuencia a la población en general.

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

5

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


Por cuanto un proyecto “Inspección y análisis de cualitativo y cuantitativo de los productos químicos con tenidos en los alimentos” tratará de dar soluciones integrales a mediano plazo a esta problemática. iii. Nombre del proyecto al que tributa la asignatura. Control fisicoquímico de productos farmacéuticos, cosméticos y productos de limpieza de uso corporal, dispensados en mercados públicos de nuestra ciudad (contrabando), iv. Contribución de la asignatura al proyecto. De acuerdo al contenido programático de la asignatura y su vinculación con el proyecto la contribución consistirá en analizar las propiedades fisicoquímicas de shampoo, suspensiones, jarabes para la tos en niños que se expenden en los mercados de nuestra ciudad de Santa Cruz de la Sierra. v.

Actividades a realizar durante el semestre para la implementación del proyecto.

Trabajo a realizar por los estudiantes

Localidad, aula o laboratorio

Organización de actividades del proyecto Capacitación sobre los controles fisicoquímicos a realizar

Aula

Promoción de las actividades de capacitación por alumnos del tercer semestre de la materia de biotecnología

Mercados de la ciudad

Análisis del producto: Densidad, viscosidad y tensión superficial mediante método del viscosímetro de Stockes Capacitación y socialización sobre temas de productos inocuos de precedencia conocidas vs. Productos farmacéuticos de dudosa precedencia y su impacto en la salud.

Laboratorios

Aula

Incidencia social

Fecha.

Mejora de la interrelación de los alumnos. Capacitación de los alumnos del tercer semestre. Concienciación sobre la necesidad de expender productos certificados y no de dudosa procedencia

25al 30 de marzo Entre el 22al 27 de abril Entre el 20 al 25 de mayo

Entre 10 y 15 de junio

Lugares asignados previamente por las autoridades de los mercados

Conocer a cuantas personas se logro capacitar, cual fue la aceptación de las personas.

Entre el 01 y 06 de julio

IV. EVALUACIÓN DE LA ASIGNATURA 

PROCESUAL O FORMATIVA

A lo largo del semestre se realizarán exposiciones, repasos cortos, presentación del WORK PAPER, presentación del GIP y otras actividades de aula; además de los trabajos de brigadas realizados en las áreas rurales, independientemente de la cantidad, cada una se tomará como evaluación procesual calificándola entre 0 y 50 puntos. 

DE RESULTADOS DE LOS PROCESOS DE APRENDIZAJE O SUMATIVA (examen parcial o final)

Se realizarán dos evaluaciones parciales con contenido teórico y práctico, incluido el examen de laboratorio 0 y 50 puntos. Se realizara un examen final con contenido teórico y práctico.

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

6

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


CALENDARIO ACADÉMICO 1/2013 UNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIA Universidad plena por resolución ministerial 288/01

Nro

SEMANAS

DEL

AL

EVALUACIONES

1ra. 2da. 3ra. 4ta. 5ta. 6ta. 7ma. 8va. 9na. 10ma. 11ra. 12da. 13ra. 14ta. 15va. 16ta. 17ma. 18va. 19na.

SEMANA 1 DE MARZO 4 DE MARZO AVANCE DE MATERIA SEMANA 6 DE MARZO 11 DE MARZO AVANCE DE MATERIA SEMANA 13 DE MARZO 18 DE MARZO AVANCE DE MATERIA SEMANA 20 DE MARZO 25 DE MARZO AVANCE DE MATERIA SEMANA 27 DE MARZO 1 DE ABRIL AVANCE DE MATERIA SEMANA 3 DE ABRIL 8 DE ABRIL PRIMER PARCIAL SEMANA 10 DE ABRIL 15 DE ABRIL AVANCE DE MATERIA SEMANA 17 DE ABRIL 22 DE ABRIL AVANCE DE MATERIA SEMANA 24 DE ABRIL 29 DE ABRIL AVANCE DE MATERIA SEMANA 1 DE MAYO 6 DE MAYO AVANCE DE MATERIA SEMANA 8 DE MAYO 13 DE MAYO AVANCE DE MATERIA SEMANA 15 DE MAYO 20 DE MAYO SEGUNDO PARCIAL SEMANA 22 DE MAYO 27 DE MAYO AVANCE DE MATERIA SEMANA 29 DE MAYO 3 DE JUNIO AVANCE DE MATERIA SEMANA 5 DE JUNIO 10 DE JUNIO AVANCE DE MATERIA SEMANA 12 DE JUNIO 17 DE JUNIO AVANCE DE MATERIA SEMANA 19 DE JUNIO 24 DE JUNIO AVANCE DE MATERIA SEMANA 26 DE JUNIO 1 DE JULIO DEFENSA INVESTIGACIÓN SEMANA EXAMEN FINAL SEMANA3 DE JULIO 16 DE JULIO 8 DE JULIO21 DE JULIO EXAMEN FINAL

V. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA    

Chang Raymond, “ Química” , 7ma Edición, Ed. McGraw-Hill, México, 2003 (Signatura Topográfica 540 Ch 36) Castellán Gilbert “ Fisicoquímica” 1998 (Signatura Topográfica 539 C 27). Jiménez J “Fisicoquímica Fisiológica” 1971 ( Signatura Topográfica 539 J 56 ) Maron, Samuel “Fundamentos de Fisicoquímica” 1968 ( Signatura Topográfica 539 M 34 )

BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA  Arenas Henry “ Fundamentos de Fisicoquímica” 1968 ( Signatura Topográfica 539 Ar 33 )

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

7

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


VI. PLAN CALENDARIO SEMANA

ACTIVIDADES ACADÉMICAS

ACTIVIDADES EVALUATIVAS

1ra. Avance de materia UNIDAD I Tema 1 2da. Avance de materia UNIDAD I Tema 2

Previo 1, Work paper, GIP, Lab.

3ra. Avance de materia UNIDAD I Tema 3

Previo 2, Work paper, GIP, Lab.

4ta. Avance de materia Trabajo de investigación Previo 3, Work paper, GIP, Lab. 5ta. Avance de materia UNIDAD I TEMA 4 6ta. Avance de materia 7ma. Avance de materia 8va. Avance de materia 9na. Avance de materia 10ma. Avance de materia 11ra. Avance de materia 12da. Avance de materia 13ra. Avance de materia 14ta. Avance de materia

GIP , Lab. GIP, Resolución de casos Primera UNIDAD II TEMA 4 Evaluación UNIDAD II TEMA 5 Previo 4, Work paper, GIP, Lab GIP y Lab. UNIDAD II TEMA 6 EXAMEN EXTEMPORÁNEO Actividades de Brigadas Previo 5, Work paper,GIP y Lab. 2da. Incursión GIP, Lab. UNIDAD II TEMA 6 Resolución de casos Actividades de Brigadas 3ra. Incursión Previo 6, Work paper, GIP, Lab. UNIDAD II TEMA 7 Segunda Evaluación UNIDAD III TEMA 8 Previo 7, Work paper, GIP, Lab 4ta. Incursión Actividades de Brigadas EXAMEN EXTEMPORÁNEO (10,11,12)

15ta. Avance de materia UNIDAD IV TEMA 9

Previo 8, Work paper, GIP, Lab Previo 9, Work paper, GIP, Lab

16ta. Avance de materia UNIDAD V TEMA 10 17ma. Avance de materia UNIDAD V TEMA 11

Previo 10, Work paper, GIP, Lab

18va. Avance de materia UNIDAD V TEMA 11

Previo 11, Work paper, GIP, Lab Presentación del proyecto EVALUACION FINAL Informe final Presentación de notas a Dirección Académica

19na. Avance de materia Evaluación final Examen de segunda instancia

20ma

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

8

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


WORK PAPER # 1 UNIDAD I:

TEMA N°1

TÍTULO:

GASES IDEALES

FECHA DE ENTREGA: 1ra semana de clases PERÍODO DE EVALUACIÓN: 2ª Semana de Clases

OBJETIVO GENERAL Resolver problemas relacionados con gases ideales. FUNDAMENTO TEÓRICO Los gases se caracterizan porque sus átomos o moléculas componentes tienen una gran actividad cinética, mostrando poca resistencia a fluir se difunden con gran facilidad ocupando todo el volumen del recipiente que los contiene La mayor parte son incoloros e inodoros, sin embargo algunos son perceptibles por su olor característico Los gases son en diversos aspectos, muchos más sencillos que los líquidos y sólidos, el movimiento molecular de los gases resulta muy aleatorio y las fuerzas de atracción de sus moléculas son tan pequeñas que cada una se mueve en forma libre y fundamentalmente independiente de las otras y están sujetas a cambio de temperatura y presión De los gases solamente el O 2 es esencial para la vida el H 2S y el HCN son muy venenosos, en tantos otros como el CO, NO 2, O3 y SO2 son menos tóxicos, los gases He, Ne y Ar son químicamente inertes es decir no reaccionan con ninguna otra sustancia por lo que es muy utilizado como gases auxiliares en instrumentos por las industrias farmacéutica en el control de procesos y control de calidad de las formas farmacéuticas Al estudiar los gases usualmente se dividen en: gases reales y gases ideales. GASES IDEALES Se considera que:     

Las moléculas no ocupan un volumen en el espacio Tienen masas puntuales No presentan fuerzas de atracción o repulsión entre si o con otras moléculas No pierden energía cinética cuando chocan entre si Las moléculas solo tienen movimientos de rotación y vibración U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

9

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


LEYES DE LOS GASES IDEALES LEY DE BOYLE-MARIOTTE. “A una temperatura constante, el volumen de una masa fija de un gas varia inversamente proporcional con la presión”, es decir, a mayor presión menor volumen o viceversa

Su expresión matemática es: P V 1 1



P 2V 2

LEY DE CHARLES. “A presión constante, el volumen de la masa de un gas varia directamente proporcional con la temperatura absoluta” , es decir que el volumen aumenta a medida que se incrementa la

temperatura. Su expresión matemática es V 1



T 1

V 2 T 2

LEY DE GAY-LUSSAC. A volumen constante, la presión de una determinada masa de gas, es directamente proporcional a la temperatura absoluta, matemáticamente es expresa por: P 1



T 1

P 2 T 2

LEY COMBINADA DE LOS GASES IDEALES. Esta ley se deduce combinando las leyes anteriores y se puede enunciar de la sig manera Para una masa fija de gas el volumen de esta varia en forma directamente proporcional con la temperatura absoluta e inversamente proporcional con la presión. P *V 1 1



P 2 *V 2

T 1

T 2

ECUACIÓN GENERAL DE LOS GASES IDEALES Aplicando La ley combinada de los gases y tomando en cuenta la hipótesis de Avogadro, que establece que: “Volúmenes iguales de diferentes gases contiene cantidades iguales de moléculas a la misma temperatura y presión”

Esto quiere decir que el volumen de un mol de un gas es el mismo para todos los gases, en condiciones normales de presión y temperatura (1 atm. 0°C). Si se cambia las condiciones de presión y temperatura, se obtiene un nuevo volumen, que también seria el mismo para todos los gases ideales. U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

10

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


Estas relaciones matemáticamente están expresadas con la ecuación general de los gases ideales PV = nRT

Donde: P V n R T

= = = = =

Presión del gas Volumen que ocupa el gas. Numero de moles de gas. Constante universal de los gases. Temperatura a la que se encuentra el gas.

LEY DE DALTON DE LAS PRESIONES PARCIALES. “ La presión total ejercida por una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de los gases constituyentes” Pt = P1 + P2 + P3 + ..........Pn

CUESTIONARIO N°1(A)

1.- El volumen de un gas es de 60 ml. a 800 mm Hg. de presión, calcular el volumen del mismo gas a 2000 mm Hg, si el proceso se desarrolla a temperatura constante. 2.- Una masa de oxigeno ocupa un volumen de 10 lts. Sometido a una presión de 190 mm Hg , determinar el volumen del mismo gas a la presión atmosférica, si la temperatura se mantiene constante a 30 °C. 3.- Un gas ocupa un volumen de 60 litros a una presión de 200 mm Hg. ¿Qué volumen ocupará la presión de 400 cm Hg. manteniendo constante la temperatura? 4.- A temperatura constante , un gas ocupa un volumen de 200 litros a la presión de 95 mm Hg. ¿ Que volumen ocupará dicho gas a la presión de 2 atm.?. 5.- A una presión de 60 cm Hg. una masa gaseosa ocupa un volumen de 100 ml. , Calcular a que presión tenemos que someter el gas para que su volumen se reduzca a 20 ml., manteniendo su temperatura constante. 6.- Una masa de Neón ocupa un volumen de 50 ml, a 400 °K, si se baja la temperatura a 200 °K , determinar el nuevo volumen, siendo que permanece constante la presión durante todo el proceso. 7.-Una muestra de gas ocupa 900 ml. A 27ºC. ¿ Cuál será su volumen a -20 ºC , si se mantiene constante la presión ? 8.-Un gas ocupa un volumen de 600 ml. A 300 °K, ¿ Cuál será su volumen a 32 ºF , si se mantiene constante la presión ?

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

11

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


9.- A presión constante , un gas ocupa un volumen de 0.8 m 3 y una temperatura 300 °K, ¿ Que volumen ocupará dicho gas si se baja la temperatura a -23 ºC ?. 10.- A presión atmosférica constante , el nitrógeno ocupa un volumen de 80 litros y una temperatura 1200 °K, ¿ Cuál será su temperatura final del nitrógeno si se disminuye su volumen a 20 litros ?. 11.-Si la presión de una muestra gaseosa se eleva de 3040 mm Hg. a 8 atm. , siendo la temperatura inicial de 27 ºC. ¿ Cuál será la temperatura final si no hay variación del volumen ? 12.- Se tiene un tanque de hidrógeno a 41 °C y 2026 bar, determinar la presión interna del gas, cuando el tanque se calienta a 100 °C. manteniendo constante su volumen. 13.- Una cierta cantidad de gas contenida en un recipiente a una temperatura de –23 °C , y presión de 50 cm Hg. , si el gas se calienta a 10 °C. calcular su nueva presión (en atmósfera). Siendo que el volumen permanece constante durante todo el proceso. 14.- Manteniendo constante el volumen se tiene un tanque de oxígeno a 41 °F y 556 mm Hg, determinar la nueva presión del gas, cuando el tanque se calienta a 127 °C. . 15.- Un Botellón de oxígeno(cilindro de acero) , puede resistir la presión máxima de 600 atmósfera , Se llena con la cantidad de oxígeno suficiente para que tenga la presión de 586 atmósfera a 20 ºC ¿ Hasta que temperatura se podrá calentar este botellón sin riesgo de explosión .?

CUESTIONARIO N°1(B)

1.- Se tienen 1000 litros de un gas ideal a presión atmosférica y 400 °K. ¿Cuál será su presión final si se reduce su volumen hasta 100 litros y se aumenta su temperatura a 227 ºC ? 2.- El volumen de la espiración humana normal es de 480ml. a 760 mm Hg. De presión y 37°C de temperatura. Si con este aire espirado, se llena un globo, hasta un volumen de 240 ml. ¿ A que presión se encuentra el aire dentro del globo. Si la temperatura ambiente es de 27ºC? 3.- Un gas ocupa un volumen de 60 lts. A 546°K de temperatura y 8 atm. De presión, determinar el nuevo volumen que ocuparía en condiciones normales. 4.- El oxígeno ocupa inicialmente un volumen de150 litros a presión atmosférica y una temperatura ambiente de 27 °C . U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

12

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


¿Cuál será su temperatura final si se modifican sus condiciones finales hasta llegar un volumen de 50 litros y una presión de 1520 mm Hg ? 5.- En un globo aerostático de hidrogeno, las lecturas de sus instrumentos de aeronavegación son las siguientes : Presion igual a 6 atm, Temperatura igual a 37 °C , Volumen de hidrogeno igual a 4m3 . ¿Cuál será su presión final del globo si se comprime su volumen a 2000 litros y se aumenta su temperatura a 620 °K.? 6.- Que volumen ocupara 4 gramos de dióxido de carbono a 22 °C , y 3 atm. De presión. 7.- Calcular la densidad del metano a 20 °C , y 4 atm. De presión. 8.- Calcular la densidad de un gas desconocido, teniendo como datos su peso molecular de 28gr/mol, la presión de 4 atm y 27 °C de temperatura. 9.- La densidad del monóxido de carbono es de 3.17 gr/lts. A -20 °C . y 2.35 atm. De presión, ¿ cuál será su peso molecular aproximado? . 10.- Si 200 ml. De un gas pesan 0.20 gr. En condiciones normales, ¿cuál es su peso molecular ?. 11.- Calcular el volumen de 12 gramos de oxido nitroso en condiciones normales. 12.- Que volumen ocupará 4 gr. De dióxido de azufre a 27°C y 2280 mm Hg. 13.- Las presiones parciales del aire humedecido que se encuentra en los bronquios de una persona a nivel del mar son: P1..............N2 ...........563.4 mm Hg. P2………..O 2 ………149.3mm Hg . P3………..CO 2 ……..…0.3mm Hg. P4………..H 2O …….…47.0mm Hg.

¿Cuál será la presión total del aire humedecido de los bronquios ? . Expresar el resultado en atmósfera, Kg/cm 2 y en Kg/m 2 . 14.- Un cilindro de acero de 4m 3 .de capacidad contiene 2 kgr. De aire seco a 27°C. basándose en la composición en peso siguiente del aire seco: Oxigeno .......21.5%. Nitrogeno.........78.5%. Calcular: a) Las presiones parciales de todos los componentes. b) La presión total del aire. 15.- Una estudiante de la UDABOL tiene en su cocina una garrafa cuyo contenido es: 70% P/P de propano y 30% de butano, estos gases pesan un total de 20 lbs. El volumen de la garrafa es de 22 lts. Y la temperatura del gas es de 27°C. suponiendo que los gases no están licuados, ¿ cual es la presión de los gases dentro de la garrafa?

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

13

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


WORK PAPER # 2 UNIDAD I: TEMA No2 TITULO:

GASES REALES

FECHA DE ENTREGA: 3ta semana de clases PERIODO DE EVALUACIÓN: 4Ta Semana

OBJETIVO GENERAL Reconocer las leyes que rigen el comportamiento de los gases reales. FUNDAMENTO TEÓRICO Una de las características principales de los gases reales es:   

Sus moléculas ocupan un lugar en el espacio. Tienen fuerza de atracción y repulsión Los choques de la s moléculas son inelásticos, es decir va acompañado con perdida de energía en cada choque.

Ya que la ley del gas ideal no representa en forma precisa el comportamiento de gases reales, entonces tenemos: PV = ZnRT Si las mediciones de presión volumen molar y temperatura de un gas no confirman la relación de PV= nRT, dentro de la precisión de las mediciones, se dice que el gas se desvía de la idealidad. Y debido a la desviación de los gases reales de las ideales, se ha hecho muchos intentos de establecer ecuaciones de estado, que reproduzcan las relaciones presión, volumen y temperatura de una manera más satisfactoria, una de estas ecuaciones es la de Van Der Waals 2  n a   P  2 V  nb  nRT V  

P= Presión del gas V= Volumen del gas n= Numero de moles del gas U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

14

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


a=Constante de de corrección de la presión y de la atracción mutua de de las moléculas de un gas. b=Constante de de corrección del volumen de las moléculas de un gas y las fuerzas de repulsión a pequeñas distancias que existen entre ellas

ISOTERMAS DE UN GAS REAL. Si las relaciones de presión y volumen par aun gas real se miden a varias temperaturas se obtiene un conjunto de isotermas, a altas temperaturas las isotermas se parecen mucho a la de los gases ideales, pero mientras bajan de temperatura las curvas tienen una apariencia bastante distinta LEY DE LOS ESTADOS CORRESPONDIENTES. Si la presión, volumen molar y la temperatura de un gas se expresa en función de la presión, volumen molar y temperaturas críticas, e introduciéndolas en la ecuación de Van der Waals se tendrá de que un mol de gas se encuentra que:  3   P r  2 3V r  1  8T r V r  

La propiedad más importante de esta ecuación es que resulta completamente general, ya que no incluye ni a a a ni a b y por lo tanto no contiene referencia a ninguna sustancia específica. Por consiguiente si cantidades equimolares de dos gases cuales quiera cuyo comportamiento P-V-T se pueden representar por una expresión de la forma de la ecuación de Van Der Waals, se encuentra a la misma P r y tiene el mismo V r , debería hallarse a la misma T r , se dice entonces que los dos gases se encuentran en estado correspondiente CUESTIONARIO N°2 1.- Hallar el volumen de 200 gr. De gas Metano a 300 atm. De presión y 5°C , sabiendo que su factor de compresibilidad Z es igual a 0.78 2.- Hallar el volumen de 40 gr. De dióxido de carbono a 400 atm. De presión y -3°C , sabiendo que su factor de compresibilidad Z es igual a 0.79 3.- Hallar la densidad de 50 gr de dióxido de carbono , sometidos a una presión de 420 atm. Y una temperatura de 5ºC , sabiendo que Z=0.80 4.- Una cierta cantidad de metano ocupa un volumen de 0.80 lts, bajo una presión de 400 atm. Y 200 ºC de temperatura , deseamos conocer su volumen a 800 atm. Y 0ºC, los valores de Z inicial son:1.05 y los valores de Z final son:1.38 . 5.- Mediante la ecuación de Van der Waals , determinar la presión a que se encuentran 1 mol de un gas real, que ocupan un volumen de 4 lts a 100ºK. las constantes del gas son: a= 10 atm L 2/mol2 b= 0.8 L/mol. 6.- Mediante la ecuación de Van der Waals , determinar la presión a que se encuentran 2 moles de amoniaco, que ocupan un volumen de 4 lts a 27ºC. a= 4.17 atm L 2/mol2 b= 0.0371 L/mol U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

15

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


7.- Utilizando la ecuación de Van der Waals , calcule la presión ejercida por 2 mol de dióxido de carbono en los pulmones a 37°C. El volumen de los pulmones es de 5.8 lts. Las constante para el dióxido de carbono tiene los siguientes valores: a= 3.6 atm L2/mol2 b= 0.0428 L/mol 8.- Utilizando la ecuación de Van der Waals , calcular él numero de moles que hay en un litro de un gas, que se encuentra a una presión de 10 atm. Y en el cero absoluto de temperatura. las constantes del gas son: a= 10 atm L2/mol2 b= 0.1L/mol. 9.- 1m3 de aire a 27°C y 1atm.de presión se comprime hasta un volumen de 50 lts. a temperatura constante . calcular la presión final empleando la ecuación de Van der Waals. a= 1.33 atm L2/mol2 b= 0.0366 L/mol 10.- Mediante la ecuación de Van der Waals , determinar la presión a que se encuentran 4 moles de amoniaco, que ocupan un volumen de 10 lts a 0ºC. a= 4.17 atm L2/mol2 b= 0.0371 L/mol 11.- Usando la ecuación de Van Der Waals. Calcular la presión producida por 44gramos de CO2 contenidos en un volumen de 6 litros a 30°C. Compare este resultado con el valor obtenido con la ecuación de gases ideales, las constantes para el CO 2 son: a= 3.6 atm L2/mol2 b= 0.0428 L/mol 12.- Comparar las presiones calculadas por la ecuación de gases ideales y de Van Der Waals para 4 mol de CO 2 que ocupa un volumen de 3 litros, a una temperatura de 27ºC. a= 3.6 atm L 2/mol2

b= 0.0428 L/mol

13.- Mediante la ecuación de Van Der Waals hállese la temperatura a la que 8 moles de HCl ocupan un volumen de 10 litros a la presión de 20 atm. Datos de la constantes: a= 3.6 atm L 2/mol2

b= 0.0428 L/mol

14.- Mediante la ecuación de Van Der Waals hállese la temperatura a la que 2 moles de CO 2 ocupan un volumen de 6 litros a la presión de 40 atm. Datos de la constantes: a= 3.6 atm L 2/mol2

b= 0.0428 L/mol

15.- Mediante la ecuación de Van Der Waals hállese la temperatura a la que 5 moles de NH ocupan un volumen de 18 litros a la presión de 30 atm. Datos de la constantes: a= 4.17 atm L 2/mol2

3

b= 0.0371 L/mol

16.- Mediante la ecuación de Van Der Waals hállese la temperatura a la que 4 moles de HCl ocupan un volumen de 8 litros a la presión de 36 atm. Datos de la constantes: a= 3.67 atm L 2/mol2

U

N

I

V

E

b= 40.8x10 -3 L/mol

R

S

I

D

A

D

D

E

A

16

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


WORK PAPER # 3 UNIDAD I: TEMA No 3 TITULO:

ESTADO LÍQUIDO

FECHA DE ENTREGA: 4Ta semana de clases PERIODO DE EVALUACIÓN: 5ta semana OBJETIVO GENERAL Definir las propiedades de los líquidos: presión de vapor, viscosidad tensión superficial además de resolver problemas relacionados con estos factores FUNDAMENTO TEÓRICO Desde el punto de vista teórico un líquido se considera como una continuación de la fase gaseosa en una región de volúmenes pequeños y atracciones moleculares muy grandes. Las fuerzas cohesivas de un líquido deben ser más fuertes que la de un gas incluso a presiones viables Algunos líquidos poseen propiedades intermedias entre el estado sólido y líquido, entre otros podemos mencionar a los vidrios y cristales líquidos. VIDRIOS. Los vidrios aparentemente son sólidos, pero su estructura es la del alto grado de desorden de un liquido, debido a inmensa fuerza de interacción, presenta una viscosidad considerable, y por ello queda restringida la movilidad de sus constituyentes, esta viscosidad disminuye con la temperatura y se llega a alcanzare una situación en la que el vidrio se hace pastoso y es moldeable. Es característico este tipo de comportamientos en ciertos silicatos de composición intermedia es decir los vidrios corrientes y especiales. CRISTALES LÍQUIDOS. Son sustancias formadas por moléculas alargadas y rígidas, a consecuencia de presentar un alto grado de conjugación que por su conformación molecular han de ordenarse paralelas unas a otras, con lo que teniendo movilidad, aunque restringida en algunos de los sentidos, son cuerpos líquidos, que se caracterizan por tener una apariencia translucido, muy utilizados actualmente en pantallas de instrumentos digitales (calculadoras, reloj, etc.). COEFICIENTE DE EXPANSIÓN TÉRMICA DE LOS LÍQUIDOS ( ). La dependencia del volumen de un líquido con la temperatura a presión constante puede expresarse matemáticamente por la ecuación:





V 2  V 1 1   T

Donde:

 T

V 2  V 1e

)

V2 = Volumen final del líquido T2 =Temperatura final T1 = Temperatura inicial U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

17

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


V1 = Volumen inicial del líquido .  = Coeficiente de expansión térmica. El valor de  es característico para cada líquido, mientras que para los gases casi tiene el mismo valor. Para los gases y sólidos  es siempre positivo, mientras que para los líquidos generalmente es positivo, existen algunos líquidos para los cuales  es negativo en un intervalo pequeño de temperatura. El valor de  es constante en intervalos limitados de temperatura. Si los datos deben presentarse con precisión en un amplio intervalo de temperatura, se emplea la siguiente ecuación. V







V 0 1  aT  bT  ........

Donde a y b son constantes. COEFICIENTE DE COMPRESIBILIDAD DE LOS LÍQUIDOS (

)

Se ha demostrado por experimentación que la relación entre volumen y presión esta dada por:





V 2  V 1 1   T

V 2  V 1e

   P

Donde: V2 = Volumen final del líquido. T = Temperatura °C V1 = Volumen inicial del líquido . P2 = Presión final del líquido . P1= Presión inicial del líquido  = Es el coeficiente de compresibilidad. El valor de  es una constante para cada sustancia en intervalos de presión bastante amplia. PRESIÓN DE VAPOR. es la presión del vapor del líquido, que es una propiedad característica de todos los líquidos y aumenta rápidamente con la temperatura. Si se coloca cierta cantidad de un líquido puro en un recipiente evacuado que tiene un volumen mayor que el del líquido, una porción del líquido sé evaporar hasta llenar de vapor el volumen restante. Suponiendo que queda cierta cantidad de líquido una vez establecido el equilibrio. La presión del vapor en el recipiente es solo una función de la temperatura del sistema. La presión desarrollada es la pres ión del vapor del líquido, La Temperatura a la cual la presión de vapor del líquido se hace igual a una atmósfera es la temperatura de ebullici ón normal del mismo. La ecuación de Clausius Clapeyron: Expresa la variación de presión con la temperatura.

dP

Hv =

dT

T(Vg-Vl)

Donde: U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

18

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


dP/dT = Es la pendiente de la curva de presión de vapor. Hv =Calor latente de vaporización o entalpía de vaporización . T = Temperatura a la que se produce la vaporización . Vg = Volumen del gas. Vl = Volumen del líquido . La presente ecuación es útil para la representación gráfica de la presión de vapor con la temperatura. VISCOSIDAD DE LOS LÍQUIDOS. La viscosidad de los líquidos es la resistencia que una capa de fluido ofrece al desplazamiento de una capa contigua del mismo fluido, debido a las fuerzas internas de fricción. Los factores que alteran a la viscosidad son:     

Presión externa. Temperatura externa. Esfuerzo de corte o velocidad de corte. Tiempo. Densidad de los líquidos.

Para la determinación de la viscosidad se utilizan viscosímetros, diseñados por distintos fabricantes, en laboratorio se puede medir por dos métodos: Stockes y Oswald. Y las unidades a utilizar son el poise. t1 * ρ1 ----- = ------------μ2 t2 * ρ2 μ1

Donde:

μ 1 = Viscosidad de la muestra patrón. μ 2 = Viscosidad de la muestra problema. t 1 = Tiempo de la muestra patrón. t 2 = Tiempo de la muestra problema. ρ1 = Densidad de la muestra patrón. ρ2 = Densidad de la muestra problema.

APLICACIONES FARMACÉUTICAS DE LA VISCOSIDAD. Las propiedades reológicas de las suspensiones dependen de gran medida del grado de floculación, esto se debe a que poseen una fase continua libre muy reducida, ya que quedan atrapada en los flóculos difusos, por consiguiente la viscosidad de una suspensión floculada suele ser mayor que la de una suspensión similar en todos sus aspectos . Muchos productos farmacéuticos, especialmente los pediátricos, se presentan en forma de suspensión y sus propiedades reológicas tienen una gran importancia. En general hay que ajustar estas propiedades para que:   

El producto pueda administrarse fácilmente (es decir, se pueda verter fácilmente del frasco. Evitar o retrazar su sedimentación, y si se produce, sea fácil de volver a dispersar el producto (agítese antes de usar) El producto tenga un aspecto elegante. U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

19

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


TENSIÓN SUPERFICIAL. Una de las características de todo líquido es la resistencia que se opone a cualquier fuerza que tiende a expandir su superficie, por ello la tensión superficial se define: “La fuerza que actúa a

lo largo de la distancia de un centímetro en el plano de la superficie y que se opone a la expansión de la misma y matemáticamente se expresa como: 

F





L

1 *  *



g

*

h

*

r

2

Donde: = Tensión superficial F = Fuerza. L = Longitud. = Densidad g = Gravedad. h = Altura. r = Radio. 

APLICACIONES FARMACÉUTICAS DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL. En muchos procesos farmacéuticos, se producen interacciones en las superficie de contacto; la preparación de emulsiones, suspensiones, implican una serie de interacciones en la superficie de contacto líquido/líquido y líquido/sólido respectivamente. Las interacciones entre líquido/sólido son muy frecuentes entre ellos podemos citar a: 

La granulación previa a la fabricación de un comprimido, implica la mezcla de un polvo con un líquido aglutinante; el éxito del proceso depende en parte de una extensión del líquido sobre el sólido.



Para que un comprimido o una cápsula se disuelva adecuadamente, el líquido debe penetrar en los poros del preparado. CUESTIONARIO N°3

1.- El coeficiente térmico de expansión del benceno liquido es α =1.24*10 -3 ºK-1 ( a 20 ºC y 1atm. De presión ). Hallar el cambio de volumen expresado en porcentaje , de 24 litros de benceno , que se calientan desde 20ºC a 80ºC. 2.- Para el benceno líquido α = 1.24x10 -3 K -1 a 20°C y 1 atm de presión. ¿Hallar el porcentaje de cambio de volumen, de una muestra de 40 litrosde benceno que se calienta desde20ºC hasta 60 °C, sabiendo que se parte de un litro de volumen? 3.- A 20°C el agua líquido posee un coeficiente de térmico de expansión de 2.07x10 -4 K-1 a una atm de presión. ¿Calcular el cambio de volumen expresado en porcentaje de 40 litros de agua que se calienta a 1 atm de presión desde 20°C hasta 85°C? 4.- El coeficiente d e compresibilidad del benceno liquido es β =9.30*10 -5 atm-1 ( a 20 ºC y 1atm. De presión ). Hallar el cambio de volumen expresado en porcentaje , de 20 litros de benceno , que se comprimen de 1atm. a 22 atm.

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

20

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


5.- Si el calor latente de vaporización del agua a 80°C es 10050 cal/mol y la pendiente de su curva de presión de vapor es 0.01893 atm/K. Calcular la presión de vapor del agua a 80 °C. 6.- La temperatura de ebullición del tolueno en Cochabamba es de 102 °C. El calor latente de vaporización del tolueno C6H5 CH3 es de 7980 cal/mol. Sabiendo que la presión atmosférica en Cochabamba es de 750 mm de Hg. Hallar la presión de vapor del tolueno a 84 °C. la constante universal de los gases R=1.987cal/mol K 7.- La viscosidad del agua a 37 oC es de 6.8 milipoises. Calcular la viscosidad del plasma sanguíneo, sabiendo su viscosidad es 2.5 veces la del agua 8.- Los factores de resistencia periférica para la sangre son: el diámetro del vaso, el largo del vaso sanguíneo y la viscosidad de la sangre. Si la viscosidad de la sangre normal es de 27.7 milipoises. ¿Cuál será la viscosidad de la sangre poliglobúlica, si el tiempo de flujo por el viscosímetro de Oswald el doble de tiempo de la sangre normal? La densidad de la sangre normal es de 1.04 g/cc y la densidad de la sangre poliglobúlica es de 1.26 g/cc 9.- El tiempo de flujo del agua en un viscosímetro de Oswald es de un minuto. Para el mismo volumen de líquido cefalorraquídeo, la densidad es de 146.86 onzas/galón (USA), el tiempo de flujo por el viscosímetro de Oswald de 45 segundos. Si la viscosidad del agua es de 3.6 Kg./m.hr. y su densidad es de 1Kg/L. Calcular la viscosidad del liquido cefalorraquídeo 10.- Cuál es el diámetro de un capilar de hematocrito, en el que la sangre asciende hasta una altura de 26 mm, si la tensión superficial de la sangre es de 71.4 din/cm a 37°C. La densidad de la sangre a esta temperatura es de 1.06g/ml. 11.- Calcular el diámetro de un tubo capilar en la cual el benceno asciende hasta una altura de 24 mm, si ta tensión superficial del benceno es de 28.9 Dinas/cm. A 20°C. la densidad a esta temperatura es de 0.87 g/ml. 12.- En un tubo de vidrio cuyo diámetro interno es 2.7 mm el agua presenta una elevación capilar de 28 mm, a 20°C la densidad del agua es 0.998 g/ml ¿Calcular la tensión superficial en dinas/cm? 13.- En un tubo de vidrio cuyo diámetro interno es 2.4 mm el agua presenta una elevación capilar de 60 mm, a 20°C la densidad del agua es 0.998 g/ml ¿Calcular la tensión superficial en dinas/cm? 14.. En un capilar de hematocrito, la sangre presenta una elevación capilar de 18.2 mm, si la tensión superficial de la sangre es de 71.4 dina/cm a 37°C, la densidad a esta temperatura es de 1.05 g/ml. ¿Cual es el diámetro del tubo de hematocrito? 15.- En un tubo de vidrio cuyo diámetro interno es 1.5 mm el agua presenta una elevación capilar de 80 mm, a 20°C la densidad del agua es 0.9982 g/ml ¿Calcular la tensión superficial en dinas/cm? 16.- Un alcohol líquido tiene 3 veces la tensión superficial y 1.5 veces la densidad de una cetona líquida a 20°C . Si el alcohol líquido sube por un capilar de hematocrito 30 mm. A que altura subirá en el capilar el líquido cetónico . 17.- Un alcohol líquido tiene 8 veces la tensión superficial y 2 veces la densidad de una cetona líquida a 20°C . Si el alcohol líquido sube por un capilar de hematocrito 80 mm. A que altura subirá en el capilar el líquido cetónico. .

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

21

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


WORK PAPER # 4 UNIDAD II: TEMA No4 TITULO:

LEYES DE LA TERMODINÁMICA

FECHA DE ENTREGA: 6ta semana de clases PERIODO DE EVALUACIÓN: 7ma Semana OBJETIVO GENERAL Definir trabajo, calor, sistema, temperatura, clases de sistema, energía y procesos termodinámicos FUNDAMENTO TEÓRICO La palabra termodinámica deriva de las voces griegas: = Calor

Termo

Dhinamos = Potencia.

Un sistema físico puede poseer energía de diversas formas, entre ellas tenemos: 1) 2) 3) 4)

Energía cinética. Energía potencial. Energía térmica. Energía química.

La termodinámica es el estudio del flujo de energía en un sistema, se fundamenta en cuatro principios o leyes. Estas 4 leyes de la termodinámica proporcionan una base para el estudio de las máquinas, motores, refrigeradores, compresores, pilas y las reacciones químicas. La primera ley de la termodinámica es el enunciado más general de esta ley de la conservación de la energía; no se conoce ninguna excepción a esta ley. La ley de la conservación de la energía es una generalización de la experiencia y no es posible obtener a partir de otros principios. La segunda ley de la termodinámica trata de la dirección de los procesos naturales. En combinación con la primera ley de la termodinámica, permiten predecir la dirección natural de cualquier proceso, y como resultado pronosticar la situación de equilibrio. La Tercera ley de la termodinámica nos dice que ”La entropía de una sustancia perfecta mente cristalina y pura es cero en el cero absoluto de temperatura”. La ley del equilibrio térmico, ley cero de la termodinámica, es otro principio importante. La importancia de esta ley para el concepto de temperatura no se comprendió hasta que otros aspectos de la termodinámica alcanzaron un estado bastante avanzado de desarrollo, de allí su peculiar nombre de ley cero. La presente ley se anuncia de la siguiente manera: “Dos sistemas que están en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí”. Los que están en equilibrio térmico entre sí, mantienen la misma temperatura, y los sistemas que no están en equilibrio térmico entre sí mantienen distintas temperaturas. U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

22

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


CUESTIONARIO N°4 1.- El punto de congelación del agua en la escala Kelvin es de 273 K . y el punto de ebullición es de 373 K. Deducir una formula que relacione la escala Kelvin con la escala Centígrada . 2.- En la escala de Reaumur la temperatura del punto de congelación del agua es Cero grados Reaumur y el punto de ebullición del agua es de 80 grados Reaumur. Deducir una formula que relacione los grados Reaumur (°r) con los grados Fahrenheit.(°F). 3.- El punto de congelación del agua en la escala Kelvin es de 273 K . y el punto de ebullición es de 373 K. Deducir una formula que relacione la escala Kelvin con la escala Fahrenheit. 4.- En la clase de Fisicoquímica una estudiante determino que el equilibrio térmico entre el termómetro y un baño maría se encuentra a 32°C . Esta alumna utilizando un termómetro con una escala en grados Padilla (°P) , lee que el baño maría marca 0°P . Si con este mismo termómetro la temperatura de fusión del hielo e –20°P . Hallar la formula que relacione la escala Celsius con la escala Padilla. 5.- En la escala de Reaumur la temperatura del punto de congelación del agua es Cero grados Reaumur y el punto de ebullición del agua es de 80 grados Reaumur. Deducir una formula que relacione los grados Reaumur (°r) con los grados Centígrados .(°C). 6.- El punto de ebullición del agua en la escala Rankine es de 672 R y el punto de congelación del agua es de 492 R. Deducir una formula que relacione la escala Centígrada con la escala Rankine. 7.- En la escala de Reaumur la temperatura del punto de congelación del agua es Cero grados Reaumur y el punto de ebullición del agua es de 80 grados Reaumur. Deducir una formula que relacione los grados Reaumur (°r) con los grados Rankine.( R). 8.- El punto de ebullición del agua en la escala Rankine es de 672 R y el punto de congelación del agua es de 492 R. Deducir una formula que relacione la escala Kelvin con la escala Rankine.

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

23

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


WORK PAPER # 5 TEMA No5

UNIDAD II: TITULO:

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

FECHA DE ENTREGA: 7ma semana de clases PERIODO DE EVALUACIÓN : 8va semana de Clases OBJETIVO GENERAL Definir las distintas propiedades fisicoquímicas de la primera ley de la termodinámica y de esta manera aplicar los conocimientos en la conservación de la materia FUNDAMENTO TEÓRICO PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA .Esta ley establece la conservación de la energía es decir que “la E nerg ía no s e crea ni s e destruye solo se transforma ”, matemáticamente se expresa de la siguiente manera: ΔU =Q-W Al comenzar el estudio de la termodinámica, es importante comprender el sentido preciso de los términos termodinámicos que se emplearán. lSistema fisicoquímico .Desde el punto de vista fisicoquímico , un sistema es una parte del universo físico que esta en estudio. El sistema esta separado de los alrededores ( exterior), por un limite o frontera. Clasificación de sistemas fisicoquímico .Son varios los criterios que se usan para clasificar losl sistema, en resumen se tienen : Sistema homogéneo.- no tiene superficie de separación entre las partes del sistema. Todo sistema homogéneo consta de una sola fase. Ej: el agua salada. Sistema heterogéneo.- tienen superficie de separación o interfase, debe tener por lo menos dos fases. Ejemplo :el agua con hielo Sistema uniforme.- Es aquel en el cual todas las regiones tienen las mismas propiedades químicas y también las mismas propiedades físicas. Sistema no uniforme.- cuando hay diferencia de composición y propiedades físicas en varias zonas o regiones del sistema. Sistema aislado.- Es un sistema que no realiza intercambio de energía o masa con el medio exterior. No produce por lo tanto efectos observables sobre el medio exterior. Sistema cerrado.- En este sistema la frontera permite un intercambio de energía con el medio exterior, pero no permite el intercambio de masa. Sistema abierto.- en este sistema él limite del sistema permite el intercambio de masa y energía con el medio exterior. Otros términos Termodinámicos muy empleados son: Trabajo,El trabajo es una forma de transferencia de energía de un sistema que realiza trabajo hacia otro que recibe el trabajo o sobre el que se efectúa el trabajo. En termodinámica se define como cualquier cantidad que fluye a través de la frontera de un sistema durante un cambio de estado y que puede usarse por completo para elevar un cuerpo en el entorno. U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

24

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


Calor , explicamos como el alcance del equilibrio térmico de dos sistemas afirmando que una cantidad de calor Q es una forma de energía de transito , o una forma de transmisión de energía , que fluye de mayor a menor temperatura. Trabajo Irreversible, es cuando se altera en un sistema el volumen contra la acción de una presión, entonces se produce un efecto de trabajo en el entorno. Matemáticamente s expresa de la siguiente manera: Wi = Pop (V2 –V1)

Trabajo Reversible, es el trabajo máximo que puede efectuar un sistema , o recibe un sistema, su expresión matemática es la siguiente: Wr = n.R.T.ln (V2 / V1) PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA.

U = Q -W

Cambios de estado a volumen constante. Si el volumen se encuentra constante, entonces:

U = Qv

ENTALPÍA. Los cambios térmicos a presión constante se expresan más adecuadamente mediante otra función H, llamada entalpía o contenido calórico de un sistema, esta función se define por la relación: H = U + PV Como H, P y V son funciones de estado, la entalpía también es función de estado. Para un proceso a presión constante, la primera ley de la termodinámica puede formularse:

U = q + w

Para procesos a volumen constante la primera ley viene expresada de la siguiente manera U

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

= qv A

25

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


CUESTIONARIO N°5 1.- Hallar el trabajo realizado cuando dos moles de hidrógeno se expanden isotérmicamente de 15 a 25 litros, contra una presión constante de una atmósfera a la temperatura de 25°C. 2.- Hallar el trabajo realizado cuando cuatro moles de hidrógeno se expanden isotérmica y reversiblemente a 27°C de 20 a 60 litros. 3.- Un émbolo de una jeringa de 8 cm de diámetro sube a una distancia de 2 cm por la acción de la expansión del aire contenido en su interior. La expansión se realiza en contra de la presión atmosférica de Cochabamba que corresponde a 0.74 atm, Calcular el trabajo realizado en la expansión . (1 atm L=24.2 cal) 4.- Un gas se expande contra una presión de 5 atm, desde 10 L a 15 L y absorbe 900 cal . cuál será el cambio de energía interna del gas?

¿

5.- Suponiendo que el dióxido de carbono es un gas ideal . a) calcular el trabajo hecho por 44 g. Del mismo en una expansión isotérmica y reversible desde un volumen de 2 L hasta un volumen de 6 lts. a 37°C. b) Calcular el calor , absorbido o desprendido. c) Calcular la variación de energía interna d) Calcular la variación de entalpía 6.- Un mol de gas ideal monoatómico se guarda bajo una presión constante de 2atm. La temperatura se cambia de 120 a 40°C , Calcular el valor del trabajo realizado. 7.- Calcular el trabajo máximo en cal, efectuado por la expansión reversible e isotérmica de 12 moles de gas nitrógeno de 22 atm a 8 atm. Y a 27°C. 8.-En la compresión isotérmica y reversible de 4.8 metros cúbicos de un gas ideal a 20°C y 1 atm, hasta reducir su volumen a 2.4 metros cúbicos, calcular el calor y la energía interna en kilocalorías 9.- Cuatro moles de un gas ideal monoatómico a 38 oC se expanden isotérmica y reversiblemente desde 4 hasta 16 litros. Calcular W, Q, ΔU y ΔH 10.- Un pistón cuya área es de 60 cm 2 se desplaza una distancia de 20 cm contra una presión de 2 atm. Calcular el trabajo hecho en: a) Joule y b) Calorías 11.- 20 gramos de un gas ideal (dióxido de azufre) a 27°C se expande isotérmica y reversiblemente desde 8 litros hasta 32 litros. Determine el W, Q, ΔU y ΔH. 12.- Un gas se expande contra una presión de 2 atmósferas desde 10 a 24 litros y absorbe 600 calorías. ¿Cuál es el cambio de la energía interna del gas? 13.- Suponiendo el CO2 un gas ideal. Calcular el trabajo hecho por 18 gramos del mismo en la expansión isotérmica y reversible desde 5 litros a otro de 20 litros, a una temperatura de 27°C, ¿Cuales son los valores de calor, energía y entalpía en este proceso? 14.- Dos moles de un gas ideal a 37 °C se expanden isotérmicamente y reversiblemente desde 20 litros hasta 80 litros. Calcular W, Q, ΔU y ΔH

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

26

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

27

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


WORK PAPER # 6 UNIDAD II:

TEMA 6

TITULO:

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA

FECHA DE ENTREGA: 8Va semana de clases PERIODO DE EVALUACIÓN: 8 va semana de clases

OBJETIVO GENERAL Describir propiedades fisicoquímicas de la segunda ley de la termodinámica. FUNDAMENTO TEÓRICO Esta ley indica las limitaciones existentes en las transformaciones energéticas. En un sistema aislado, es decir, que no intercambia materia ni energía con su entorno, la entropía (desorden en un sistema) siempre habrá aumentado (nunca disminuido, como mucho se mantiene) desde que ésta se mide por primera vez hasta otra segunda vez en un momento distinto. En otras palabras: El flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde una temperatura más alta a una más baja. Existen numerosos enunciados, destacándose también el de Carnot y el de Clausius. El hecho de que todos los cambios reales tienen una dirección que consideramos natural, la transformación en el sentido opuesto no seria natural, seria irreal. En la naturaleza los ríos corren de las montañas hacia el mar, nunca en el sentido opuesto. Un árbol florece, da frutos y luego cambia sus hojas. Pensar en las hojas secas levantándose, uniéndose por sí misma al árbol y después convirtiéndose en brotes, resulta irreal. Sin embargo la primera ley de la termodinámica no dice nada sobre esta preferencia de una dirección por la contraria. Solo exige que la energía del universo permanezca igual, antes y después del proceso. La segunda ley de la termodinámica o ley del sentido del cambio energético, nos permite:  

Predecir el sentido de un cambio energético. Predecir la facilidad de interconversión de una forma de energía a otra.

CICLO DE CARNOT. En 1824, el ingeniero francés, Sadi Carnot, investigaba los principios que regían la transformación de energía térmica, “calor”, en energía mecánica, “trabajo”. Sus estudios se basaban en una transformación cíclica conocido en la actualidad como ciclo de Carnot. El ciclo de Carnot se compone de 4 etapas reversibles y, en consecuencia, es un ciclo reversible. Un sistema es sometido consecutivamente a los siguientes cambios reversibles de estado:

1)

Etapa 1..... Expansión isotérmica. U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

28

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


2) 3) 4)

Etapa 2.... .Expansión adiabática. Etapa 3.... .Compresión isotérmica. Etapa 4..... Compresión adiabática.

APLICACIÓN DE LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA. La segunda ley de la termodinámica, es el conjunto de muchas experiencias que lamentablemente no se pueden probar. Se tiene que considerar como un postulado que se debe juzgar atendiéndose a los resultaos obtenidos. Podríamos imaginar un proceso cíclico complicado que incluya varias reservas de calor a diferentes temperaturas, o sea Wciclo = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 +....... CICLO DE CARNOT EN UN GAS IDEAL. Si en la máquina de Carnot se utiliza como sustancia de trabajo un gas ideal, la aplicación de la primera ley a cada una de las etapas del ciclo puede expresarse de la siguiente manera:

U

N

I

V

E

Etapas

Caso general

1 2 3 4

U1 = Q1 – W1 U2 = – W2 U3 = Q2 – W3 U4 = – W4

R

S

I

D

A

D

D

E

A

29

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


Proceso de un sistema .Son los métodos de operación que se utilizan para realizar un cambio de estado. Proceso cíclico.- Sucede cuando el sistema vuelve al estado inicial, La trayectoria de esta transformación se llama cíclica. En este proceso el cambio del o los parámetros es cero. -

proceso reversible.- En este proceso el sistema vuelve a su estado inicial sin Producir ningún cambio en el medio ambiente que los rodea. - proceso irreversible.- En este tipo de proceso el sistema puede volver a esta do inicial, pero produciendo cambios en el medio ambiente. -

En algunos casos el sistema no puede volver al estado inicial, por que las condiciones no pueden alcanzarse o no son controlables por el hombre, por ejemplo, la muerte es un proceso irreversible. - proceso isotérmico.- Es el que se produce a temperatura constante sin cambi os de temperatura entre los estados inicial y final. - proceso isobarico.- Es el que se produce a presión constante, muchos proc esos vitales en varios organismos se producen a presión constante, exceptuando a los organismos del fondo del mar. - proceso adiabático.- En este proceso el sistema no recibe ni da calor,

CUESTIONARIO N°6 1.

A que se denomina ciclo de Carnot.

2.

Cuales son las características del ciclo de carnot

3.

Que enuncia la segunda ley de la termodinámica.

4.

En que consiste la etapa de expansión adiabática del ciclo de Carnot.

5.

En que consiste la etapa de comprensión exotérmica del ciclo de Carnot.

6.

En que consiste la etapa de comprensión adiabática del ciclo de Carnot.

7.

Investigue en que consiste un ciclo reversible.

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

30

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


WORK PAPER # 7 UNIDAD II: TEMA 7 TITULO:

TERCERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

FECHA DE ENTREGA: 10ma semana de clases PERIODO DE EVALUACIÓN: 11va semana OBJETIVO GENERAL Definir las distintas propiedades que intervienen en la tercera ley de la termodinámica. FUNDAMENTO TEÓRICO La Tercera ley de la termodinámica, propuesto por Walter Nernst, afirma que es imposible alcanzar una temperatura igual al cero absoluto mediante un número finito de procesos físicos. Puede formularse también como que a medida que un sistema dado se aproxima al cero absoluto, su entropía tiende a un valor constante específico. La entropía de los sólidos cristalinos puros puede considerarse cero bajo temperaturas iguales al cero absoluto. La entropía termodinámicamente se puede definir como: ”La entropía es una medida de desorden de un estado”, de igual manera “Una magnitud termodinámica que es una función de estado, que mide el grado en que una forma de energía de alta calidad pueda ser degradada a una forma de energía de baja ca lidad” La entropía permite establecer si un estado es accesible a partir de otro mediante el cambio espontáneo, si la variación de la entropía S es: 

S



S



S

positivo, el proceso tendrá a producirse espontáneamente.

negativo, el proceso no se puede realizar naturalmente y solo es posible la realización espontánea del proceso inverso. cero, el sistema se encuentra en equilibrio.

Matemáticamente la entropía desde el punto de vista termodinámico es: d Qr

d S =---------

T

Sin embargo las definiciones mas utilizadas por la tercera ley son: 

La entropía de una sustancia pura perfectamente cristalina y pura es cero en el cero absoluto de la temperatura.



Es imposible alcanzar el cero absoluto en un número finito de pasos.

Esto nos explica que la tercera ley solo se aplica a sustancias cristalinas puras. Se debe aclarar que en la vida real aún no se ha podido alcanzar la temperatura del cero absoluto. SISTEMAS ADIABÁTICOS.U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

31

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


P2

V1

T2

()

V1

( -1)

=

=

P1

T1

V2

V2

= Cp/Cv

R= Cp -Cv

CUESTIONARIO N°7 1.- Cuatro gramos de oxígeno, a 27°C se comprimen reversiblemente y adiabáticamente desde 16 a 4 litros. Calcular el cambio de energía interna en el proceso, sabiendo que Cp=7/2 R. 2.- Un mol de gas metano a condiciones normales, se comprime adiabáticamente hasta reducir su volumen a un 4 litro. calcular el valor de la presión final, siendo que gama es igual a 1.3 3.- Un mol de gas Hidrógeno a 37°C y 1atm, se comprimen adiabáticamente y en forma reversible, hasta un volumen de 2.46 lts. Siendo que gama es igual a 1.42 calcular a) La presión final. b) La Temperatura final. c) El trabajo efectuado sobre el gas. 4.- 22 gr . De oxigeno que se encuentran a 37°C y 10 atm de presión, se expanden reversible y adiabáticamente hasta un volumen de 210 lts. Si se tiene que Cv=5/2R. Calcular: a) La temperatura en el estado final. b) El calor intercambiado. c) El trabajo realizado. d) La variación de Energía interna. 5.- Calcular la variación de entropía, cuando dos moles de dióxido de carbono, aumentan su temperatura de 27°C a 77°C. para este gas Cv=5/2R y Cp=7/2R. Considere en los cálculos los siguientes casos: a) Un proceso a volumen constante. b) Un proceso a presión constante. 6.-La Temperatura limite a la que se puede manejarse una maquina de vapor es de 120°C ,si la temperatura del condensador es de 20°C , calcular el rendimiento termodinámico máximo esperado de la maquina de vapor, considerada como maquina ideal. 7.- Calcular la Entropía de la siguiente reacción química: metano + oxigeno = dióxido de carbono + agua

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

32

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


WORK PAPER # 8 UNIDAD III:

TEMA 8

TITULO:

TERMOQUÍMICA Y CALORIMETRÍA

FECHA DE ENTREGA: 12va semana de clases PERIODO DE EVALUACIÓN: 13va semana OBJETIVO GENERAL Reconocer las propiedades termoquímicas de las sustancias y aplicar sus leyes para determinar el calor de reacción. FUNDAMENTO TEÓRICO “La termoquímica se ocupa del estudio de los efector energéticos, principalmente caloríficos, que se presentan en los cambios químicos y físicos de sistemas reaccionantes ”.

La termodinámica se justifica, fundamentalmente, como aplicación del primer principio de la termodinámica a las reacciones químicas, su importancia es también significativa para él calculo de las energías y entalpías relativas de sustancias químicas y par ala evaluación e interpretación de las energías de enlace de los átomos dentro de las moléculas. El calor de reacción es el calor intercambiado con el ambiente circundante en la transformación de los reactivos a la misma temperatura y presión de los productos. CALOR DE REACCIÓN A VOLUMEN CONSTANTE. Es el caso de mantener constante el volumen del sistema, matemáticamente se expresa de la siguiente manera: Qv = U CALOR DE REACCIÓN A PRESIÓN CONSTANTE. Es el caso de mantener la presión constante del sistema, como es el caso de las experiencias realizadas en los laboratorios de enseñanza, por tanto el calor transferido desde el entorno es igual al cambio de la entalpía del sistema: H

= U + PV ECUACIONES TERMOQUÍMICAS.

Qp = Qv + PV

En el trabajo termoquímico se acostumbra emplear las llamadas ecuaciones termoquímicas, para la expresión de estas es preciso indicar: 

Además de la ecuación estequiométrica igualada.



Los estados físicos de los reactivos y de los productos.



Las condiciones de temperatura y de presión.



Y el balance energético en forma de cambio entálpico.

Las letras s, l o g se escriben entre paréntesis a continuación de la formula CALORIMETRÍA. 

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

33

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


Es el conjunto de procedimientos empleados para medir las cantidades de calor absorbido o

desprendido por un sistema. Para medir el calor desprendido o absorbido se utilizan los calorímetros. Existe una variedad de calorímetros, en el laboratorio de enseñanza se utiliza un calorímetro que consiste en una envoltura metálica que contiene un aislante, otro recipiente de plástico en el interior sumergido en una cantidad de agua conocida, y dentro de este el tubo de reacción, el recipiente con agua esta completamente aislado del medio exterior para evitar cambios de calor con el medio exterior. Para el balance de calor se supone que no hay pérdidas hacia el medio exterior, de manera que aplicando la ley de la conservación de la energía se tiene: Calor perdido por las sustancias = Calor ganado por las sustancias Donde calor viene definido por la expresión matemática: m x C ( T 1 – Tf ) de allí la siguiente formula : m x C ( T 1 – Tf ) = m x C ( Tf – T2) CUESTIONARIO N°8 1.- Calcular la Entalpía estándar de formación del dióxido de carbono. 2.- Calcular la Entalpía de reacción de la siguiente reacción a 25°C NA OH (s) + HCL (g)

NACL(s) + H2O(l)

3.- Calcular la Entalpía de reacción y también calcular los valores de su variación de la energía interna en la reacción , suponiendo un comportamiento ideal de la siguiente reacción. CO(g) +

H2(g)

CH3OH(l)

4.- Calcular la Entalpía de reacción y también calcular los valores de su variación de la energía interna en la reacción , suponiendo un comportamiento ideal de la siguiente reacción. H2S (g) + O2 (g)

SO2(g) + H2O(l)

5.- Calcular la Entalpía de la siguiente reacción: C(grafito) +

H2(g) + O2 (g)

CH3- CH2-COOH(l)

En base a las siguientes reacciones: 1) C(grafito)

+ O2 (g)

CO2(g)

2) H2(g) + 1/2 O2 (g)

H2O(g)

3) CH3- CH2-COOH(l) + 7/2 O2 (g)

3 CO2(g)

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

34

Q

H= H=

U

+ 3H2O(g) H=-1619. 2 KJ I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


6.- Calcular la Entalpía de la siguiente reacción: 7H2O(g)

7 H2(g) + 7/2 O2 (g)

En base a las siguientes reacciones: 1)

5H(g)

5/2 H2(g)

2) 4H(g) + 2 O (g)

2H2O(g)

3)

3O

3/2 O 2 ( G)

H=

-260.445Kcal

H=-442.274Kcal  H=

( G)

177.477 K CAL

7.- Una hoja de oro que pesa 10 gramos y se encuentra a una temperatura de 18°C, se coloca sobre una hoja de hierro que pesa 20 gramos y que esta a una temperatura de 55.6°C. Cual es la temperatura final de la combinación de los 2 metales. 8.- Determinar la temperatura resultante cuando cuarto litro de agua a 80 ºC, se vacían a un calorímetro que tiene 150cc. De agua a 15 ºC. La constante térmica del calorímetro es de 10cal/ºC. 9.- Determinar la temperatura resultante cuando 150cc de agua a 75 ºC, se vacían a un calorímetro que tiene 0.1 litros de agua a 20 ºC. La constante térmica del calorímetro es de 10cal/ºC.

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

35

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


WORK PAPER # 9 UNIDAD IV: TEMA 9 TITULO:

PROPIEDADES COLIGATIVAS

FECHA DE ENTREGA: 13Va semana de clases PERIODO DE EVALUACIÓN: 14va semana de clases OBJETIVO GENERAL Identificar las propiedades Coligativas que presentan las soluciones FUNDAMENTO TEÓRICO Una solución es una mezcla homogénea de especies químicas dispersas a escala molecular. Según esta definición una solución es una fase simple, una solución puede ser gaseosa, sólida o líquida, de acuerdo a la cantidad de constituyentes se pueden clasificar en: soluciones binarias, terciarias, cuaternarias, etc. El constituyente que se encuentra en mayor cantidad se conoce comúnmente como disolvente, mientras que los dos o más constituyentes que se encuentran relativamente en pequeñas proporciones se denominan solutos. La composición de las soluciones se expresa mediante la variable concentración, la cual se puede definir de varias formas: 1)

Fracción molar. Es la manera más racional y cómoda para expresar la composición. Se define como el cociente entre el número de moles del componente cuya concentración se desea especificar y él numero total de moles que constituyen la disolución.

2)

Molaridad: Es él numero de moles de soluto que se encuentran en un litro de disolución.

3)

Normalidad: Son los equivalentes gramos de soluto que se encuentran disueltos en un litro de disolución. DISOLUCIÓN IDEAL. En el estudio del estado gaseoso, se establece el concepto de gas ideal y se observa que los gases reales cumplen con la ley PV= nRT en el límite de presión cero; En lo que se refiere a las disoluciones ideales, es muy útil establecer una ley límite similar que defina las llamadas disoluciones ideales. Hay diversas formas de establecer una disolución ideal, la más sencilla se define como aquella en la que todos sus componentes cumplen con la ley de Raoult, en el intervalo completo de concentración Esta ley empírica, enunciada en 1886 por Raoult, establece que la presión parcial e vapor de cualquier componente de una disolución de una disolución es igual al producto de su fracción molar por la presión de vapor en estado puro es decir: PROPIEDADES COLIGATIVAS. Son aquellas que dependen del número de partículas (moléculas, átomos o iones) disueltas en una cantidad fija de solvente. Las cuales son: 1)

Descenso de la presión de vapor.

2)

Aumento del punto de ebullición.

3)

Descenso del punto de congelación

4)

Presión osmótica. U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

36

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


1) Descenso de la presión de vapor vapor Un soluto no volátil que se añade al líquido, reduce la capacidad de las moléculas del solvente a pasar de la fase líquida a la fase vapor, debido a que se generan nuevas fuerzas de interacción. Por ello se produce un desplazamiento del equilibrio, lo que se traduce en una reducción de la presión de vapor sobre la solución. La expresión cuantitativa del descenso de la presión de vapor de las soluciones que contienen solutos no volátiles esta dada por la Ley de Raoult (Francois Marie Raoult 1885 ). Este científico demostró que “a una temperatura constante, el descenso de la Presión de Vapor es proporcional a la concentración de soluto presente en la solución”. Este principio queda

establecido matemáticamente por las siguientes ecuaciones: P= X Pº DPV = Pº - P DPV = Pº Xs Pº - P =Pº Xs Donde: P = Presión de Vapor de la solución. Pº = Presión de vapor del solvente puro. X = Fracción molar del solvente X = fracción molar del soluto DPV = Variación de la presión de vapor .

Ecuación 1 Ecuación 2 Ecuación 3 Ecuación 4

En realidad todas estas propiedades derivan teóricamente del descenso de la presión del vapor de un disolvente por la presencia de un soluto, cuya disminución viene vienen regulada por la ley de Raoult. 2) La presión osmótica es la presión requerida para detener la osmosis; esta presión depende de la temperatura y de la concentración de la solución . La presión osmótica obedece a una ley similar a la de los gases ideales. Van’t Hoff fue fue el primer

científico que analizó estos hechos, los cuales se expresan en la siguiente ecuación, conocida como ecuación de Van’t Hoff :  V



nRT







cRT cRT

m s RT 

M sV

Donde p=presión

osmótica V= volumen de la solución n= moles de soluto R= constante universal de los gases ideales C= concentración de la solución 3) Aumento del punto de ebullición Ya hemos visto que la presión de vapor de un líquido aumenta al aumentar la temperatura y que el líquido hierve cuando su presión de vapor iguala a la presión externa o atmosférica que se ejerce sobre su superficie. Debido a que los solutos No volátiles disminuyen volátiles disminuyen la presión de vapor de la solución, se requiere una temperatura más elevada para que la solución hierva. Formulas para el Asenso del punto de ebullición T e   e m

T e   e

Donde: Te =

m s * 1000 M s * m

Elevación del punto de ebullición

m = Molalidad. U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

37

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


Ke = Constante de proporcionalidad del punto de de ebullición 0.52°C/mol ms

= Masa del soluto

m = Masa del disolvente Ms

= Peso molecular del soluto

4) Descenso del punto de congelación La transformación de un líquido a sólido se llama Congelación, y el proceso inverso se llama Fusión.

Si se disuelve un soluto no volátil en un líquido (solvente), se observa experimentalmente un descenso en el punto de congelación, congelación, este hecho es una consecuencia de la disminución de la presión de vapor ocasionado por dicho soluto, esto se explica mediante el hecho que en el punto de congelación de la solución la presión de vapor del sólido debe ser igual a la presión de vapor del líquido con el que está en equilibrio, pero como la solución a bajado su presión de vapor (con respecto al líquido puro) el sólido deberá formarse a una temperatura inferior La diferencia entre los puntos de congelación del solvente puro y la solución se designa por Tc y se conoce con el nombre de DESCENSO DEL PUNTO DE CONGELACIÓN o DESCENSO CRIOSCÓPICO CRIOSCÓPICO. Formulas para el Descenso del punto de fusión T f   f m

T f   f

m s *1000 M s * m

Donde: Tf = = Descenso del punto de fusión

m = Molalidad. Kf = Constante de proporcionalidad del punto de fusión 1.86°C/mol ms = Masa del soluto m = Masa del disolvente Ms = Peso molecular del soluto Tf = Temperatura absoluta de fusión del líquido IMPORTANCIA DE LAS PROPIEDADES COLIGATIVAS Las propiedades coligativas tienen tanta importancia en la vida común como en las disciplinas científicas y tecnológicas, y su correcta aplicación permite: A. Separar los componentes componentes de una solución por un método llamado destilación destilación fraccionada. B. Formular y crear mezclas frigoríficas frigorífi cas y anticongelantes. C. Determinar masas molares de solutos desconocidos. D. Formular sueros o soluciones fisiológicas fisiológica s que no provoquen desequilibrio hidrosalino en los organismos animales o que permitan corregir una anomalía del mismo. E. Formular caldos de cultivos adecuados para microorganismos microorganis mos específicos. F. Formular soluciones de nutrientes especiales para regadíos de vegetales en general.

CUESTIONARIO CUESTIONARIO N°9

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

38

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


1)

El plasma de la sangre humana se congela a -0.56 oC cual es su presión osmótica a 37 oC medida solamente con una membrana permeable solamente par a el agua

2)

¿Que cantidad de glucosa habrá habrá que utilizar para obtener 50cc de una solución acuosa isotónica con el suero sanguíneo? (la isofonía permite a ambas soluciones congelar a la misma temperatura). Punto de congelación del suero suero sanguíneo - 0.52 oC, densidad de la solución de glucosa 1.562 g/cc Kf= 1.86

3)

Una solución de un gramo de aspirina (C11H12N2O9) en 100cc de solución dio una presión osmótica de 1.18 atm a 0 oC. calcular el peso molecular del compuesto y comparar el resultado con el que cabe esperar en la formula dada

4)

La presión osmótica de la sangre es de 7.7 atm a 40 oC 

Cual es la concentración total de solutos en sangre



Suponiendo que la concentración es igual a la molalidad hallar el punto de congelación de la sangre

5)

Un gramo de hemoglobina en 100 cc de solución dio una presión osmótica de 35.4 mm de agua a 0 oC. calcular el peso molecular aproximado de la hemoglobina

6)

La presión de vapor de agua a 25 °C es igual a 23,76 mmHg. Calcular la presión de vapor de una disolución supuesta ideal formada al agregar 1 mol de urea a 24 moles de agua.

7)

Se disuelven 24,63 gramos de glucosa en 150 gramos de agua a 23°C la presión de vapor de la disolución es de 20,73 mmHg, y la del agua pura es de 21.07 mmHg Hallar el peso molecular de la glucosa.

8)

A 20°C la presión de vapor de éter, C 4H10O, es igual a 440 mmHg, calcular la presión de vapor de una disolución que contiene 5.42 g de anilina en 10 g de éter.

9)

A 50 °C la presión de vapor del agua y del alcohol etílico son 92.5 mmHg y 219.9 mmHg respectivamente. Si se disuelven 6 g de soluto no volátil cuyo peso molecular es de 120 en 150 g de cada uno de aquellos solventes. ¿Cuál es la disminución de presión de vapor en los 2 solventes)

10) Se disuelven 0.572 g de resorcina en 19.31 g de agua, y la disolución hierve a 100.14 °C. ¿Cual es el peso molecular de la resorcina? Kb= 0.52°C/mol. 11) Una disolución de glicocola preparada al disolver 1.62 g de sustancia en 19.62 g de agua, hierve a 100.96 °C Hallar el peso molecular de la glicocola. 12) El ácido acético acético puro solidifica solidific a a 16.6 °C, y su constante molar del punto de congelación es de 3.90°C/mol. Calcular cual debe ser el punto de congelación de un ácido acético que contiene un 2.8% de agua. 13) Una solución acuosa contiene 20 g de glucosa por litro. Suponiendo que la solución es ideal, Calcular la presión osmótica a 25 °C

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

39

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


WORK PAPER # 10 UNIDAD V: TEMA 10 TITULO:

ENERGÍA LIBRE Y EQUILIBRIO

FECHA DE ENTREGA: ENTREGA: 15ta semana de clases PERIODO DE EVALUACIÓN: 16Va semana de clases OBJETIVO GENERAL Reconocer y explicar el estudio de energía libre y equilibrio. Definir y diferenciar las clases de energía libre de Helmholtz y de Gibbs. FUNDAMENTO TEÓRICO La energía libre es una función de estado que mide la tendencia de un sistema a realizar un cambio. Esta función es mas apropiada que la entropía para predecir la espontaneidad de una reacción, porque es más fácilmente medible y tiene un significado físico más claro, desde el punto de vista termodinámico se tiene dos formas de energía libre, por un lado la energía de Gibbs, Gibbs, que caracteriza los procesos a presión constante, y por otro lado la energía de Helmholtz, Helmholtz, que trabaja en procesos a volumen constante. Las expresiones matemáticas que reúnen ambos principios son: Energía de Gibbs G = H - TS

Energía de Helmholtz A = U + TS

La energía libre de formación de un compuesto químico es el cambio de la energía libre de gibbs para la reacción en la cual se forma la sustancia de su estado tipo a partir de sus elementos en su estado tipo a 25°C y a 1 atm de presión. Se supone arbitrariamente que las energías libres de formación de los elementos en su estado tipo a 25 °C y 1 atm de presión es cero. La energía libre ( G°) de las tablas se pueden usar para calcular la variación de emergía libre en una reacción química, mediante la siguiente expresión matemática:

G° = G°productos – G°

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

40

Q

reactantes

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


Para comprender la relación que existe entre la energía libre y el equilibrio (constante de equilibrio), es necesario considerar la siguiente ecuación matemática de una reacción:

aA + bB

cC +dD

Conociendo las actividades de los productos y reactivos a A, a B, a C y aD. Las energías libres en relación con el equilibrio de una reacción química viene expresada por la siguiente formula: acC * adD G = G° + RT ln ------------aa A * abB Para un gas real a altas presiones no son aplicables las relaciones anteriores, por esta razón surgió la necesidad de trabajar con otras cantidades termodinámicas nuevas. La fugacidad y la actividad. La fugacidad es una medida de tendencia al escape de una fase a otra de las moléculas de un líquido o de su vapor. La fugacidad esta relacionada con la energía libre por medio de la siguiente expresión matemática: G = RT ln f + B Donde: G

= Energía libre de un mol de sustancia.

R

= Constante de los gases

T

= Temperatura.

f

= Fugacidad

B

= Constante que depende del tipo de sustancia y de la temperatura.

La actividad o fugacidad relativa , es la relación de la fugacidad de una sustancia en un estado determinado (f) entre la fugacidad en el estado estándar (f°)

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

41

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


CUESTIONARIO N°10 1.

Calcular la diferencia en calorías entre G Y  A 25°C de la reacción: H2(g) + 1/2 O2(g)

H2O(l)

2.

El volumen molar del C6H6 es 88.9 cc a 20°C y 1 atm de presión suponiendo que el volumen es constante. Hallar G y  A en la compresión de un líquido desde 1 a 100 atm.

3.

Tres moles de un gas ideal se expanden libremente a 300°K desde un volumen de 100 litros a 1000 litros Calcular:

4.

a)

Cuales son los valores de G y  A en este proceso.

b)

Cuales son los valores de E, H, S, q y w.

Un mol de gas ideal se comprime desde una presión de 760 mmHg a 7.5 atm a una temperatura constante de 27 oC. si el volumen del gas en función de la presión viene dado por: V=aP+bP 2 Donde a=2.5L/atm y b=3.5L/atm 2 Calcular DG en este proceso de compresión

5.

Dos moles de un gas ideal se comprimen isotérmicamente y reversiblemente a 100°C desde una presión de 10 a 25atm. Calcular: 

Cuales son los valores de G y  A en este proceso.



Cuales son los valores de U, H, DS, Q, W.

6.

Formular las constantes de equilibrio para cada una de las sig reacciones 

2 HI



N2(g) + 3H2(g) ====2NH3(g)



2NO(g) + O2(g) ======2NO2(g)

U

 H 2 

N

I

V

E

I 2

R

S

I

D

A

D

D

E

A

42

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


WORK PAPER # 11 UNIDAD V:

TEMA 11

TITULO:

CINÉTICA QUÍMICA

FECHA DE ENTREGA: 17va semana de clases PERIODO DE EVALUACIÓN: 18va semana de Clases OBJETIVO GENERAL Establecer las bases de la cinética química y aplicar sus propiedades para conocer la velocidad de reacción. FUNDAMENTO TEÓRICO La cinética química es el área de la química que tiene relación con la rapidez o velocidad, con que ocurre una reacción química, la palabra cinética sugiere movimiento o cambio. La cinética química es el estudio de la velocidad con la que reaccionan los compuestos llamados reactantes, para conseguir un producto, la velocidad de cada reacción, dependen de la naturaleza y de la concentración de las sustancias, de la presión y por ende de la temperatura, generalmente los incrementos de la temperatura aceleran la velocidad de reacción, no se debe hacer de lado a la sustancia llamadas catalizadores, estos tiene funciones específicas par acelerar la reacción o retardar la misma, estos catalizadores pueden se r químicos como el ácido sulfúrico para la deshidratación de los alcoholes en la obtención de éteres o enzimáticos que catalizan reacciones biológica generalmente. La velocidad de la reacción se calcula midiendo el valor de cualquier propiedad adecuada que pueda relacionarse con la composición del sistema como una función del tiempo, la propiedad escogida debe ser de fácil medición; debe variar lo suficiente en el curso de la reacción como para permitir hacer una distinción precisa entre las diversas composiciones del sistema a medida que transcurre el tiempo. Existen muchos métodos para evaluar la reacción en función al tiempo, algunos son cambios en la presión, cambios en el pH, en el índice de refracción, en la conductividad térmica, en el volumen, es mucho más sencillo utilizar estos tipos de parámetros físicos para realizar e identificar el cambio de la reacción en función al tiempo. La velocidad de las reacciones químicas representa generalmente: 1)

La cantidad de uno de los reactivos que se transforman en producto por unidad de tiempo.

2)

La cantidad de uno de los productos que se forman por unidad de tiempo.

El orden de reacción química de los reactantes, es la suma de todos los exponentes a las que se encuentran elevadas las concentraciones en la ecuación de la velocidad.

aA + bB

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

43

Q

rR

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


La expresión matemática que relaciona las velocidades con las concentraciones de las sustancias es: V = K (A) (B)

Donde (A) y (B) son las concentraciones de los reactantes. K = Constante de velocidad o velocidad específica.  =

Orden de reacción con referencia a A

 = Orden de reacción con referencia a B  +  = Orden total de la reacción.

Las reacciones químicas en los que la ecuación corresponde a la ecuación estequiométrica, es decir los exponentes  y  coinciden con los coeficientes estequiométricos, se llaman reacciones elementales y las que no corresponden se llaman no elementales. De acuerdo a las diferentes reacciones presentes en la cinética química las órdenes de reacción pueden ser: 1)

Orden cero.

2)

Primer orden.

3)

Segundo orden.

4)

Tercer orden.

Una reacción de primer orden, es una reacción cuya velocidad depende de la concentración de los reactivos elevada a la primera potencia. Una reacción de segundo orden es una reacción cuya velocidad depende de la concentración de uno de los reactivos, elevada a la segunda potencia. Una reacción de tercer orden es una reacción cuya velocidad depende de la concentración de uno de los reactivos, elevada a potencia superiores a 2, esta reacción de tercer orden también es conocido como reacción de orden superior

CUESTIONARIO N°11 U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

44

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


1.- El ácido pirúvico por la acción de la lacto-deshidrogenasa, se convierte en ácido láctico, mediante una reacción de primer orden. Si la constante de velocidad es: K= 3.01x10 -3 s-1. Calcular el tiempo de vida media del ácido pirúvico. 2.- La descomposición de un fármaco se ajusta a un proceso cinético de primer orden. Medidas experimentales ponen de manifiesto que, en una preparación, la concentración inicial del fármaco se reduce basta el 65% al cabo de 140 días a la temperatura de 25°C. Sabiendo que el preparado es ineficaz para concentraciones inferiores al 55% de su valor inicial.  ¿Cuánto

tiempo podrá tenerse almacenado el preparado a la temperatura de 25°C?

 Si

la energía de activación es 20 Kcal./mol ¿cuál será el tiempo de caducidad si se almacena 12oC

3.- El ácido pirúvico, en un ambiente anaerobio se reduce a ácido láctico por la acción de la lacto-deshidrogenasa de acuerdo a la reacción: H+ CH3-C-OH-COOH + NAD

CH3-C=O-COOH + NADH

La constante de velocidad de la reacción es K = 1.61x10 -3 s-1. Si la concentración inicial de ácido pirúvico en un hepatocito es de 30 milimoles por litro. ¿Calcular en que tiempo la célula tendrá una concentración de 15 milimoles por litro de ácido pirúvico?

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

45

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD GUÍA DE INVESTIGACIÓN PRACTICA - GIP’s # 1 TEMA:

I.

GASES IDEALES

TITULO:

Ley de Boyle

FECHA DE ENTREGA:

1er semana de clases

FUNDAMENTO TEÓRICO

Los gases son en diversos aspectos, mucho más sencillos que los líquidos y sólidos, el movimiento molecular de los gases resulta totalmente aleatorio y las fuerzas de atracción entre sus moléculas son tan pequeñas que cada una se mueve en forma libre y fundamentalmente independiente de las otras y están sujetas a cambio de variables como la temperatura y presión. Las 2 propiedades más importantes de los gases son:  La capacidad de expandirse y de ocupar todo el espacio del recinto en que están contenidos, por lo que necesariamente deben medirse en recipientes cerrados.  Su densidad es muy pequeña si se compara con sólidos y líquidos, por lo que su masa es despreciable frente a recipientes que los contiene. Un gas ideal es un gas hipotético, puesto que cualquier gas debe tener moléculas y un volumen definido que ejercen atracción entre sus moléculas. LEY DE BOYLE. Esta ley enuncia que: El volumen ocupado por una misma masa gaseosa, a temperatura constante es inversamente proporcional a la presión que lo soporta. Es decir que a mayor presión menor volumen o a menor presión mayor volumen. Matemáticamente Se expresa d la siguiente manera P1V1 = P2V2

Donde: P1 = Presión inicial del gas. P2 = Presión final. V1 = Volumen inicial. V2 = Volumen final. II. PRÁCTICA OBJETIVOS

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

46

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


  

Analizar la dependencia entre las variaciones de estado de un gas que se puede medir manteniendo la temperatura constante Verificar la ley de Boyle. Realizar comparaciones entre los resultados obtenidos en la práctica y los obtenidos teóricamente mediante formulas

MATERIAL         

Jeringa de 20ml. Termómetro Manómetro de Mercurio Tapón de goma Manguera no porosa Soporte Universal Vaso de precipitado de 50 ml Trípode Mercurio metálico

MÉTODOS Y PROCEDIMIENTOS 

Conecte la Jeringa mediante una manguera no porosa a la columna de Mercurio, tape lo mejor posible y asegúrese de que el sistema no tenga fugas.



En caso de constar con un manómetro, construirlo con material de laboratorio, utilizando Mercurio metálico, mangueras y escalas milimétricas.



Fijar la jeringa a una cierta altura mediante pinzas y soportes, asegúrese de que la jeringa contenga 20ml de aire (V1). Observe que, no exista diferencia de alturas entre los meniscos del manómetro de Hg. (los niveles de mercurio estén a la misma altura).



Registre la temperatura (T) y presión manométrica (P1), la presión manométrica estará en equilibrio con la presión atmosférica, cualquier variación de esta deberá sumarse o restarse directamente a la presión atmosférica.



Presione el embolo de la jeringa, de tal manera que disminuya el volumen en 1 ml (V 2), registre la variación de alturas con la ayuda de una regla graduada en el manómetro de Hg. (P2 ). Realizar comparaciones entre los resultados obtenidos en la práctica y los obtenidos teóricamente mediante formulas.



Continuar presionando el embolo de la jeringa, disminuyendo cada vez en 1 ml, Hasta llegar a 15 ml de aire.



Con los datos obtenidos realice una grafica de presión versus volumen.

RESULTADOS. U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

47

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


Con los resultados obtenidos construya la grafica en papel milimetrado.

CUESTIONARIO 1. Comente acerca de la graficas experimentales y compare con aquellas que se obtienen teóricamente. 2. ¿Cuál es la variable que permanece constante durante la demostración de la ley de Boyle?. 3. Describa el funcionamiento de un barómetro. 4. ¿Seria conveniente un utilizar un barómetro de agua ? Justifique sus respuestas. 5. Indique la fórmula para calcular la presión absoluta. 6. ¿Qué densidad tiene el Mercurio?. 7. ¿Qué cuidados se debe tener con el Mercurio? 8. Explique la diferencia que existe entre el GAS NATURAL Y EL GAS LICUADO DE PETRÓLEO. 9. En la ley de Boyle si aumentamos la presión que ocurre con el volumen del gas. 10. ¿Cuál es la formula del gas hilarante?

CONCLUSIONES

…………………………………..

…………………………………..

Firma y sello del catedrático

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

Firma del estudiante

D

E

A

48

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD GUÍA DE INVESTIGACIÓN PRACTICA - GIP’s # 2 UNIDAD :

I.

GASES IDEALES

TITULO:

LEY DE GAY LUSSAC

FECHA DE ENTREGA:

2da semana de clases

FUNDAMENTO TEÓRICO

Los gases se caracterizan porque sus moléculas y átomos componentes, tienen una gran movilidad, mostrando muy poca resistencia a fluir, difunden con gran facilidad, ocupando todo el volumen del recipiente que los contiene. En comparación con los estados sólidos y líquidos, los gases se expanden con gran facilidad al calentarse o al disminuir la presión en la que se encuentran. La mayor parte de los gases son trasparentes, muchos no tienen olor, sin embargo, algunos gases son perceptibles por su color o olor característico, por ejemplo, el bromo que es de color café rojizo, el dióxido de nitrógeno es rojizo y el H2S tienen un olor fuerte a huevo podrido. Un gas ideal es un gas hipotético, puesto que cualquier gas debe tener moléculas y un volumen definido que ejercen atracción entre sus moléculas. LEY DE GAY LUSSAC. Esta ley enuncia en 1802 por Joseph Gay – Lussac y se formula de la siguiente manera: A volumen constante, la presión de una masa fija de un gas, es directamente proporcional a la temperatura absoluta. Esto quiere decir a mayor temperatura mayor presión y a menor

temperatura menor presión. Matemáticamente Se expresa d la siguiente manera

P1

Donde: P 1 = Presión inicial del gas. P 2 = Presión final. T 1 = Temperatura inicial. T 2 = Temperatura final.

II.

P2 =

T1

T2

PRÁCTICA

Objetivos  Verificar la ley de Gay Lussac.  Realizar comparaciones entre los resultados obtenidos en la práctica y los valores teóricos de tablas. Material  Termómetro  Manómetro de mercurio  Matraz Kitasato  Vaso de precipitado de 1000 ml  Soporte Universal  Pinzas del soporte Universal  Mechero de Bunsen U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

49

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


   

Trípode Malla de amianto Tapón de goma Baño maria

Métodos y procedimientos  Registre la temperatura del gas en el matraz y tape lo mejor posible asegurándose de que no existan fugas. 

Conecte el matraz mediante una manguera no porosa a la columna de Mercurio(manómetro), tape lo mejor posible y asegúrese de que el sistema no tenga fugas



En caso de constar con un manómetro, construirlo con material de laboratorio, utilizando Mercurio metálico, mangueras y escalas milimétricas.



Antes de ajustar la tapa del matraz, asegúrese hasta que los niveles de mercurio estén a la misma altura.



Caliente el baño de tal manera que el gas en el matraz se mantenga 5 grados Celsius por encima de la temperatura inicial (observará una diferencia de nivel en las columnas) y luego continúe el calentamiento.



Registre la presión manométrica cada 10ºC,Con los datos de presión y temperatura construya una planilla.

Resultados Determine la presión ejercida por el gas a las diferentes temperaturas alcanzadas y represente gráficamente. CUESTIONARIO 1.

investigue cuales son, las dos causas fundamentales de la desviación de los gases de su comportamiento ideal.

2.

¿Cuál el la variable que permanece constante en la ley Gay Lussac?

3.

Porque el mercurio es mas adecuada que el agua para utilizar en el barómetro.

4.

Indique y explique la utilidad de 5 distintos tipos de termómetros que existen.

5.

¿Cuál es el gas indispensable para la vida ?

6.

Nombrar 3 gases nocivos para la salud.

CONCLUSIONES

…………………………………..

…………………………………..


U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D


D

E

A

50

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A



I.

GASES IDEALES

TITULO:

LEY DE CHARLES

FECHA DE ENTREGA:

3er semana de clases

FUNDAMENTO TEÓRICO

Los gases son en diversos aspectos, mucho más sencillos que los líquidos y sólidos, el movimiento molecular de los gases resulta totalmente aleatorio y las fuerzas de atracción entre sus moléculas son tan pequeñas que cada una se mueve en forma libre y fundamentalmente independiente de las otras y están sujetas a cambio de variables como la temperatura y presión. Las 2 propiedades más importantes de los gases son:  La capacidad de expandirse y de ocupar todo el espacio del recinto en que están contenidos, por lo que necesariamente deben medirse en recipientes cerrados.  Su densidad es muy pequeña si se compara con sólidos y líquidos, por lo que su masa es despreciable frente a recipientes que los contiene. Un gas ideal es un gas hipotético, puesto que cualquier gas debe tener moléculas y un volumen definido que ejercen atracción entre sus moléculas. LEY DE CHARLES. Esta ley fue enuncia por Jacques Charles en 1787 y se formula de la siguiente manera: A una presión constante en volumen de una masa fija de un gas, es directamente proporcional a la temperatura absoluta . Es decir que a mayor temperatura mayor volumen del gas y a menor

temperatura menor volumen. Matemáticamente Se expresa d la siguiente manera V 1 T 1



V 2 T 2

Donde: T 1 = Temperatura inicial del gas. T 2 = Temperatura final. V 1 = Volumen inicial. V 2 = Volumen final.

II.

PRÁCTICA

Objetivos  Verificar la ley de Charles. U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

51

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


Demostrar los cambios de volumen que sufren los gases cuando varía la temperatura.



Material  Jeringa de 10 o 20 ml de vidrio o descartable  Aguja para la jeringa  Tapón de goma  Soporte Universal  Pinzas del soporte Universal  Vasos de precipitado de 500 ml (largo)  Trípode  Malla de amianto  Mechero de Bunsen  Pesas de madera u otro material  Balanza  Baño maria Métodos y procedimientos a) Variación del volumen por la disminución de la temperatura Procedimiento      

Colocar el embolo de la jeringa a la mitad de su volumen. Se introduce la aguja de la jeringa en un tapón de goma (para que tape la abertura del bisel). Se introduce la jeringa en agua destilada y registre la temperatura. Agregue trozos de hielo y agite constantemente, anotar el volumen a medida que disminuyes la temperatura. Comparar el volumen experimental con el volumen teórico. Calcular el error absoluto y error relativo.

b) Variación del volumen por el aumento de la temperatura Procedimiento     

Colocar el embolo de la jeringa a la mitad de su volumen. Se introduce la aguja a la jeringa en un tapón de goma (Para que tape la abertura del bisel). Se calienta el sistema, desde la temperatura ambiente, hasta una temperatura de 60°C, anotando la variación del volumen con la temperatura, cada 5°C. Comparar el volumen experimental con el volumen teórico. Calcular el error absoluto y error relativo.

Resultados

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

52

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


Determine

los volúmenes obtenidos a diferentes temperaturas alcanzadas y represente

gráficamente en un papel milimetrado.

CUESTIONARIO 1 .Justifique la teoría de la variación de temperatura en función del volumen. 2. Indique las principales fuentes de error y dar sugerencias para mejorar los resultados. 3

Indique los valores de “R” para los gases en 3 diferentes unidades.

4. Compare los resultados experimentales y compare con los calculados teóricamente. 5

Indique en la práctica(Ley de Charles) cual es la variable de los gases que se mantiene

constante. 6 Nombrar 4 gases nobles. Conclusiones

…………………………………..

…………………………………..


U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D


D

E

A

53

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A



GASES REALES

TITULO:

DETERMINACIÓN DEL PESO MOLECULAR 4ta semana de clases

FECHA DE ENTREGA: I.

FUNDAMENTO TEÓRICO

En la realidad, los gases no se comportan de manera ideal en todas las condiciones de presión y temperatura y las desviaciones al comportamiento ideal Una de las características principales de los gases reales es:    

Sus moléculas ocupan un lugar en el espacio. Tienen fuerza de atracción. Tienen fuerza de repulsión. Los choques de la s moléculas son inelásticos, es decir va acompañado con perdida de energía en cada choque.

Por lo tanto los pesos moleculares calculados mediante la ley de los gases ideales, son aproximados incluso cuando los datos son precisos y la razón es que aun a la presión atmosférica, dicha ley no representa con exactitud la conducta de los valores. Por ese motivo, si deseamos un valor exacto del peso molecular, debe efectuarse un tratamiento especial de la ley de los gases ideales o usar una ecuación de los gases más precisa. La hipótesis de Abogador establece que. “a volúmenes iguales de gases diferentes a la misma temperatura y a la misma presión, contienen el mismo numero de moléculas .”

II.

PRÁCTICA

Objetivos  

Determinar el peso molecular de un gas. Comparar con el peso molecular teórico

Material     

Balón fondo redondo 100 ml Tapón de goma mono-perforado Trípode Malla de amianto Balanza de precisión U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

54

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


Tubo de vidrio acodado Termómetro 100°C Vaso de precipitados de 600 ml Manguera de caucho. Pinza de Mohr. Probeta graduada de 50 ml. Soporte universal y pinzas correspondientes.

      

Reactivos  

Acetona Agua destilada

Métodos y procedimientos 

 

    

En un balón fondo redondo de 250 ml con un tapón de goma atravesado por un tubo de vidrio acodado en forma de “L” y que lleva en la parte superior un empalme de goma y se cierra con una pinza de mohr. Coloque en el Balón 5 ml de acetona. Tapar el balón con el tapón que tiene el tubo de vidrio acodado (verificar el orificio del tubo de vidrio por donde saldrá el vapor, para evitar fuertes presiones en el balón, que pudieran provocar un accidente). Caliente hasta ebullición del liquido, una vez se ha vaporando toda la acetona, cierre inmediatamente la goma de caucho con la pinza de mohr. Registre la temperatura del baño de agua. Enfríe el balón con el vapor y registre su peso. Determine el volumen del balón llenando con agua destilada. Realice los cálculos correspondientes para determinar el peso molecular del vapor, y compare con el vapor teórico.

Resultados Calcule el peso molecular de la acetona y verifique con el peso molecular teórico de la acetona.

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

55

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


CUESTIONARIO.-

1.

Que función desempeñan la goma de caucho .

2.

Indique la formula del peso molecular.

3.

Que significa presión crítica y temperatura crítica

4.

Explique porque se utiliza acetona en la práctica, cuales son sus ventajas.

5.

Cual es la finalidad de utilizar un baño María en la presente práctica.

6.

Cual es la temperatura que se toma en cuenta para fines de cálculos en la presente practica.

7.

Explique las principales diferencias entre gas ideal y gas real.

8.

En la ecuación de Van der Waals que significan las constantes a y b, y en que unidades están expresadas.

CONCLUSIÓN.

…………………………………..

…………………………………..


U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D


D

E

A

56

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A



LÍQUIDOS

TITULO:

VISCOSIDAD POR EL MÉTODO DE OSWALD 5ta semana de clases


FUNDAMENTO TEÓRICO

Una de las propiedades de las formas farmacéuticas líquidas como es el caso de las emulsiones dependen de gran medida del grado de floculación, esto se debe a que poseen una fase continua libre muy reducida, ya que quedan atrapada en los flóculos difusos, por consiguiente la viscosidad de una emulsión es muy importante en especial para evitar la precipitación de algún principio activo en suspensión. Muchos productos farmacéuticos, especialmente los pediátricos, se presentan en forma de suspensión y sus propiedades reológicas tienen una gran importancia. En general hay que ajustar estas propiedades para que:   

El producto pueda administrarse fácilmente (es decir, se pueda verter fácilmente del frasco. Evitar o retrazar su sedimentación, y si se produce, sea fácil de volver a dispersar el producto (agítese antes de usar) El producto tenga un aspecto elegante.

La viscosidad de los líquidos es la resistencia que una capa de fluido ofrece al desplazamiento de una capa contigua del mismo fluido, debido a las fuerzas internas de fricción Viscosímetro de Oswald.- Se basa en el principio de flujo de fluidos y es utilizado para medir la viscosidad de líquidos no muy viscosos. Consistente en comparar el tiempo de fluido de un líquido (cuya densidad y viscosidad son conocidas), con el tiempo de flujo de otro líquido cuya densidad es conocida, la viscosidad se calcula con la siguiente ecuación: matemáticamente se expresa de la siguiente manera: t1 * ρ1 ----- = ------------μ2 t2 * ρ2 μ1

Donde:

μ 1 = Viscosidad de la muestra patrón. μ 2 = Viscosidad de la muestra problema. t 1 = Tiempo de la muestra patrón. t 2 = Tiempo de la muestra problema. ρ1 = Densidad de la muestra patrón. ρ2 = Densidad de la muestra problema.

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

57

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


II.

PRÁCTICA

Objetivos  

Determinar la viscosidad por el método de Oswald. Adquirir habilidad y destreza en la determinación de densidad.

Material              

Matraz erlenmeyer de 250 ml Soporte universal. Pinza para bureta. Probeta de 50 ml. Goma de caucho 20 cm. Pinza de mohr. Pipeta volumétrica de 30 ml. Vaso de precipitado de 500 ml Cronómetro. Embudo pequeño de plástico. Cinta masquen. Balanza semianalítica. Picnómetro. Termómetro.

Materia prima  Jarabe para la tos  Jarabe antipirético Opcionales Parafina líquida. Aceite de almendra dulce. Aceite de ricino. Glicerina. Propilenglicol

    

Métodos y procedimientos           

Lavar el material. Preparación de la muestra a 20°C. Llenar la muestra hasta el nivel de aforo. Con agua destilada. Cierre la manguera con la pinza de mohr. Deje escurrir libremente el agua hasta el nivel inferior. Registre el tiempo transcurrido desde el nivel superior al inferior y registre como t 1. Determine la densidad del agua a la misma temperatura y registre como ρ 1

Realice la misma operación con las materia primas. Todas las pruebas se realizara por triplicado. Registre los resultados en las planillas correspondientes. Realice los cálculos con los promedios obtenidos. U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

58

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


Resultados Con los promedios de los resultados por triplicado se debe calcular la viscosidad de cada materia prima utilizada y comparar los resultados con los valores indicados en las farmacopeas. Elaborar una ficha técnica de los jarabes utilizados. Elaborar una ficha técnica de las materias primas utilizadas indicando:  Su nombre IUPAC,  Nombre comercial.  Formula  Utilización en las industrias farmacéutica y cosmética.

CUESTIONARIO.-

1. Justifique por que se utiliza en la práctica el agua como líquido patrón. 2. Investigue, que otros métodos existen para medir la viscosidad de los líquidos y en que consisten. 3. Cuales son los factores que influyen en la determinación de la viscosidad en la presente práctica. 4. Indique cual es la temperatura a la que se debe medir la densidad en la presente práctica 5. Indique cual es la temperatura correcta de medir la viscosidad presente práctica. 6. Indicar la forma para determinar la densidad de la glicerina . 7. Describa a que se refiere propiedades reológicas. 8. Indicar la fórmula para determinar la viscosidad por el método de OSWALD. Conclusiones

…………………………………..

…………………………………..


U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D


D

E

A

59

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A



LÍQUIDOS

TITULO:

VISCOSIDAD POR EL MÉTODO DE STOCKES 6ta semana de clases

FECHA DE ENTREGA:

I.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Las propiedades de las formas farmacéuticas líquidas como es el caso de las emulsiones dependen de gran medida del grado de floculación, esto se debe a que poseen una fase continua libre muy reducida, ya que quedan atrapada en los flóculos difusos, por consiguiente la viscosidad de una emulsión es muy importante en especial para evitar la precipitación de algún principio activo en suspensión. Muchos productos farmacéuticos, especialmente los pediátricos, se presentan en forma de suspensión y sus propiedades reológicas tienen una gran importancia. En general hay que ajustar estas propiedades para que:   

El producto pueda administrarse fácilmente (es decir, se pueda verter fácilmente del frasco. Evitar o retrazar su sedimentación, y si se produce, sea fácil de volver a dispersar el producto (agítese antes de usar) El producto tenga un aspecto elegante.

Este método se fundamenta en la caída libre de esferas a través de un liquido viscoso en reposo, básicamente consiste en un tubo de vidrio lleno de liquido que se quiere determinar su viscosidad, se deja caer la esfera en una altura determinada y con el tiempo que tarda en recorrer la esfera, dicha altura y conocimiento de la densidad tanto del liquido como del sólido se calcula al viscosidad, matemáticamente se expresa de la siguiente manera: 2 * r 2 * g (ρe- ρliq) μ1

= --------------------------------------

9 * Donde: μ 1 = Viscosidad del líquido problema. r = radio de la esfera. ρe = Densidad de la esfera. ρliq = Densidad del líquido.  = velocidad e la esfera. g = Gravedad en cm/seg. 2

II.

PRÁCTICA U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

60

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


Objetivos  Determinar la viscosidad por el método de Stockes.  Adquirir habilidad y destreza en la determinación de densidad. Material Matraz erlenmeyer de 250 ml Soporte universal. Pinza para bureta. Probeta de 50 ml. Bureta de 50 ml. Vaso de precipitado de 500 ml Cronómetro. Embudo pequeño de plástico. Cinta masquen. Balanza semianalítica. Picnómetro. Termómetro. Esfera metálica y de plástico

            

Materia prima  Jarabe para la tos  Jarabe antipirético Opcionales Parafina líquida. Aceite de almendra dulce. Aceite de ricino. Glicerina. Propilenglicol

    

Métodos y procedimientos          

Lave el material. Pese la esfera y registre como “W”. Mida el diámetro de la esfera y registre como “D” y calcule el radio.

Determine la densidad de la esfera. Señale el nivel superior e inferior a una distancia de 30 cm en el viscosímetro. Acondicione la muestra a 20°C. Llene el viscosímetro de Stockes con la muestra en estudio. Deje caer libremente la esfera en la muestra y registre el tiempo transcurrido. Esta operación (punto 8) debe realizarse por triplicado. Registre los resultados en la planilla correspondiente.

Resultados

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

61

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


Con los promedios de los resultados por triplicado se debe calcular la viscosidad de cada materia prima utilizada y comparar los resultados con los valores indicados en las farmacopeas.

CUESTIONARIO 1. Indique porque es importante determinar la viscosidad en jarabes o emulsiones. 2. Cual es la finalidad de usar esferas en la presente práctica . 3. Indique cual es fundamento de la viscosidad de Stockes. 4. Indique cuales son los errores presentes en la práctica y como se lo minimizará. 5. Porque en este método solo se utiliza el líquido problema. 6. Indique cual es la finalidad de realizar por triplicado la determinación. 7.

Indique otros métodos para determinar la densidad.

8.

Cuales son las unidades de viscosidad.

Conclusiones …………………………………..

…………………………………..


U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D


D

E

A

62

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A



LÍQUIDOS

TITULO: VARIACIÓN E LA VISCOSIDAD CON LA TEMPERATURA 7ma semana de clases

FECHA DE ENTREGA:

I.

FUNDAMENTO TEÓRICO

A diferencia del estado gaseoso, donde la molécula y los átomos componentes tienen una posición poco definida, los líquidos, tienen sus moléculas que están dispuestas con un grado de orden muy limitado. Los líquidos son cuerpos condensados, que no tienen la capacidad de expansión espontánea propia de los gases, porque en estado líquido se mantiene las interacciones interatómicas e intermoleculares aun bastante relajadas, que son la razón de existencia del estado líquido. Desde este punto de vista cabe recordar al estado líquido como un estado de la materia y de transición, entre el estado sólido y gaseoso o viceversa. La viscosidad de los líquidos es la resistencia que una capa de fluido ofrece al desplazamiento de una capa contigua del mismo fluido, debido a las fuerzas internas de fricción: matemáticamente se expresa de la siguiente manera, entre los factores que interviene a la viscosidad esta la temperatura, el tiempo, Presión externa y el esfuerzo de corte o velocidad de corte. La temperatura actúa inversamente proporcional a la viscosidad, es decir a mayor temperatura menor viscosidad y a menor temperatura mayor viscosidad.

II.

PRÁCTICA

Objetivos  Determinar la variación de la viscosidad por el método de Stockes.  Representar gráficamente los resultados de variación. Material         

Matraz erlenmeyer de 250 ml Soporte universal. Pinza para bureta. Probeta de 50 ml. Bureta de 50 ml. Vaso de precipitado de 500 ml Cronómetro. Embudo pequeño de plástico. Cinta masquen. U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

63

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


   

Balanza semianalítica. Picnómetro. Termómetro. Esfera metálica y de plástico

Materia prima      

Parafina líquida. Aceite de almendra dulce. Aceite de ricino. Glicerina. Propilenglicol. Etanol

Métodos y procedimientos           

Lave el material. Pese la esfera y registre como “W”.

Mida el diámetro de la esfera y registre como “D” y calcule el radio. Determine la densidad de la esfera. Señale el nivel superior e inferior a una distancia de 30 cm en el viscosímetro. Acondicione la muestra a diferentes temperaturas. Llene el viscosímetro de Stockes con la muestra en estudio. Deje caer libremente la esfera en la muestra y registre el tiempo transcurrido. Esta operación debe realizarse por triplicado. Registre los resultados en la planilla correspondiente. Repita la operación a temperaturas 25, 40, 60 y 80 °C

Resultados Con los promedios de los resultados por triplicado se debe calcular la viscosidad de cada materia prima utilizada y comparar los resultados con los valores indicados en las farmacopeas. Elaborar una ficha técnica de las materias primas utilizadas indicando:    

Su nombre IUPAC. Nombre comercial. Formula Utilización en las industrias farmacéutica y cosmética.

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

64

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


CUESTIONARIO 1. Indique, en la práctica porque no se utilizaron temperaturas mayores a 100°C. 2. Justifique la variación de la viscosidad con la temperatura. 3. Indique en que unidades se expresan los resultados de la presente práctica. 4. De cuerdo a la grafica indique si la temperatura es directamente o inversamente proporcional a la viscosidad. 5. Influye la temperatura en la densidad de los líquidos. 6. Para tener resultados confiables, estadísticamente cuantas pruebas se deben realizar. 7. .De que variables fundamentales depende la viscosidad de los fluidos.

Conclusiones

…………………………………..

…………………………………..


U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D


D

E

A

65

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A



LÍQUIDOS

TITULO:

DETERMINACIÓN DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL 9na semana de clases


FUNDAMENTO TEÓRICO

La tensión superficial es una de las propiedades muy importantes de los productos farmacéuticos fluidos. En muchos procesos farmacéuticos, se producen interacciones en las superficie de contacto; la preparación de emulsiones, suspensiones, implican una serie de interacciones en la superficie de contacto líquido/líquido y líquido/sólido respectivamente. Las interacciones entre líquido/sólido son muy frecuentes entre ellos podemos citar a: La granulación previa a la fabricación de un comprimido, implica la mezcla de un polvo con un líquido aglutinante; el éxito del proceso depende en parte de una extensión del líquido sobre el sólido. Para que un comprimido o una cápsula se disuelva adecuadamente, el líquido debe penetrar en los poros del preparado





La tensión superficial se define: como la fuerza de las estiramiento necesario para formas un superficie de película estable del líquido, esta proviene de las fuerzas de atracción molecular, se origina en la superficie del liquido, donde las moléculas se encuentran sometidos a intensas fuerzas de atracción por parte de las moléculas interiores y matemáticamente se expresa de la siguiente manera:  ghr



II.



2

PRÁCTICA

Objetivos  

Determinar la tensión superficial. Adquirir habilidad y destreza en la determinación de la tensión superficial

Material    

Tubo de ensayo de 80 ml de capacidad. Soporte de plástico de 1 cm x 8 cm. Papel milimetrado. Probeta de 50 ml U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

66

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


  

Soporte Universal Vaso de precipitado de 500 ml Tubo capilar.


Arme el sistema como indica el docente.



Coloque agua destilada en el vaso precipitado.



Coloque en el tubo de ensayo la muestra problema.



Coloque el material de plástico con el tubo capilar al tubo de ensayo.



Medir con la ayuda de un calibrador el diámetro del tubo capilar.



Determinar la densidad del líquido problema.



Ayude a que el líquido entre sal tubo capilar mediante una succión suave.



Deje que caiga libremente el liquido hasta que consiga su estabilización o equilibrio



Una ves estabilizado la altura, medir esta altura.



Medir la temperatura del baño de agua y considerar como la temperatura del sistema.



Repetir la operación tres veces.



Repetir la operación con glicerina, aceite de almendra, alcohol etílico.

Resultados Con los resultados obtenidos calcule la tensión superficial de cada materia prima utilizada. Elabore una ficha técnica de cada materia prima utilizada, indicando su nombre químico, comercial, su función en las formas farmacéuticas y/o cosméticas

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

67

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


C UESTIONARIO 1.

Indique cuales son las unidades de la tensión superficial en la presente práctica.

2.

Indique si la tensión superficial influye con la temperatura y de que manera.

3.

Investigue como influye el diámetro interno del tubo capilar en la determinación de la tensión superficial.

4.

Investigue otros tipos de métodos para medir la tensión superficial de los líquidos.

5.

escribir 2 formulas de tensión superficial

6.

Cual es la finalidad de medir la tensión superficial en el área de control de Calidad.

7.

Explique porque los líquidos forman en las superficies meniscos cóncavos y convexos

8.

Investigue si es posible que una aguja pueda flotar en el agua.

9.

Cual es la causa de que las gotas de agua tengan forma esféricas.

Conclusiones

…………………………………..

…………………………………..


U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D


D

E

A

68

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A



TERMODINÁMICA

TITULO:

LEY CERO DE LA TERMODINAMICA 10ma semana de clases


FUNDAMENTO TEÓRICO

La termodinámica es la ciencia que trata del calor y del trabajo y de aquellas propiedades de las sustancias que guardan alguna relación con el calor y el trabajo. Realizaremos prácticas para la determinación del trabajo, de expansión y comprensión, en los procesos reversibles e irreversibles. Verificaremos, La ley del equilibrio térmico, ley cero de la termodinámica, es otro principio importante. La importancia de esta ley para el concepto de temperatura no se comprendió hasta que otros aspectos de la termodinámica alcanzaron un estado bastante avanzado de desarrollo, de allí su peculiar nombre de ley cero. La presente ley se anuncia de la siguiente manera: “Dos sistemas que están en equilibrio t érmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí”. Los que están en equilibrio térmico entre sí, mantienen la misma temperatura,

y los sistemas que no están en equilibrio térmico entre sí mantienen distintas temperaturas.

II.

PRÁCTICA

Objetivos  Verificar la ley del equilibrio térmico(ley cero de la termodinámica).  Despertar la creatividad del estudiante en la construcción de su propio termómetro. Material     

Varilla de vidrio (capilar) longitud 40 cm. Balón de 250ml o matraz erlenmeyerl Mechero Bunsen Baño Maria Termómetro



Vaso de precipitado de 1000 m.l



Soporte universal



Pinzas



Colorante vegetal



Hielo U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

69

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A




Agua

Métodos y procedimientos       

Introducir la varilla de vidrio(capilar) de 40 cm. en el tapón de goma. Llenar el balón con agua coloreada . Colocar el tapón de goma y varilla al balón, asegurándose que no existan fugas y el nivel del agua en la varilla se encuentre 5 cm, por encima del nivel del balón Todo el conjunto colocar en un vaso de precipitado de 100ml,. Inicialmente colocar hielo al vaso de precipitado, hasta que el líquido en el interior de la varilla deje de contraerse, marcar como “0ºC”. Calentar el vaso con el balón hasta que empiece a hervir el agua y marcar como” 100ºC “

De esta manera se obtendrá un termómetro de agua. Resultados Comparar el tamaño de un termómetro de agua con un termómetro de mercurio.

C UESTIONARIO

1. Nombrar las escalas absolutas de temperatura. 2. Nombrar las escalas relativas de temperatura. 3. Explicar por que reciben el nombre de escalas relativas de temperatura 4. Cual es el nombre correcto escala Celsius o Centígrado. 5. Explicar por que reciben el nombre de escalas absolutas de temperatura. 6. Que significa el “0” absoluto de temperatura . Conclusiones

…………………………………..

…………………………………..


U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D


D

E

A

70

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A



TERMODINÁMICA

TITULO:

TRABAJO DE COMPRESIÓN 11ra semana de clases


FUNDAMENTO TEÓRICO

La termodinámica es la ciencia que trata del calor y del trabajo y de aquellas propiedades de las sustancias que guardan alguna relación con el calor y el trabajo. Realizaremos prácticas para la determinación del trabajo, de expansión y comprensión, en los procesos reversibles e irreversibles. Verificaremos, la primera ley de la termodinámica, que nos dice que la energía no se crea ni se destruye solo se trasforma, ya que es prácticamente imposible determinar la energía absoluta de un sistema, por lo tanto determinaremos la variación de la energía interna de un sistema, que es igual al calor que gana o pierde el sistema monos el trabajo que realiza el sistema o que se realiza contra el sistema. En termodinámica se define cualquier cantidad que fluye a través de la frontera de un sistema, durante un cambio de estado, y puede usarse por completo para elevar un cuerpo en el entorno. Las leyes de la termodinámica rigen la transformación de un tipo de energía en otro

II.

PRÁCTICA

Objetivos  Determinar el trabajo realizado en un proceso de comprensión para los casos reversibles e irreversibles  Calcular en un sistema gaseoso de laboratorio el trabajo irreversible realizando comprensiones en una sola etapa Material    

Manómetro Jeringa de vidrio de 10 o 20 ml Manguera de conexión Termómetro

Métodos y procedimientos   

Conectar una manguera de goma al manómetro y a la jeringa. Medir al temperatura a la cual se esta realizando al practica. Anote la lectura del volumen (volumen del aire contenido en la jeringa) antes de realizar la compresión (volumen inicial). U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

71

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


    

Anote la lectura de la presión inicial, puesto que es la presión existente antes de la compresión esta será igual a la presión atmosférica. Realice la comprensión del aire, comprimiendo el embolo de la jeringa con la mano hasta un volumen determinado (volumen final). Lea la presión alcanzada por el sistema (presión final) en el volumen final (tomar en cuenta la presión absoluta, que es al presión de manómetro más la presión atmosférica). Con los datos obtenidos determine el trabajo de compresión irreversible. Para los cálculos del trabajo de comprensión reversible, el estudiante debe tomar en cuenta, que se hará la suposición de que la presión que se opone a la comprensión varia en una forma diferencial, es decir en pequeñísima proporción.

Resultados Con los resultados obtenidos construya

la grafica en papel milimetrado

correspondiente al trabajo de compresión realizado.

C UESTIONARIO

1. Indicar por lo menos dos unidades de trabajo. 2. Indicar si el trabajo obtenido en la práctica es positiva o negativa. 3. Cuando el trabajo máximo ¿Por qué? 4. porque existe diferencia entre los valores de trabajo reversibles e irreversibles.

Conclusiones …………………………………..

…………………………………..


U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D


D

E

A

72

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A



TERMODINÁMICA

TITULO:

Trabajo de expansión

FECHA DE ENTREGA:

12da semana de clases

La termodinámica es la ciencia que trata del calor y del trabajo y de aquellas propiedades de las sustancias que guardan alguna relación con el calor y el trabajo. Realizaremos prácticas para la determinación del trabajo, de expansión y comprensión, en los procesos reversibles e irreversibles. Verificaremos, la primera ley de la termodinámica, que nos dice que la energía no se crea ni se destruye solo se trasforma, ya que es prácticamente imposible determinar la energía absoluta de un sistema, por lo tanto determinaremos la variación de la energía interna de un sistema, que es igual al calor que gana o pierde el sistema monos el trabajo que realiza el sistema o que se realiza contra el sistema. En termodinámica se define cualquier cantidad que fluye a través de la frontera de un sistema, durante un cambio de estado, y puede usarse por completo para elevar un cuerpo en el entorno. Las leyes de la termodinámica rigen la transformación de un tipo de energía en otro

II.

PRÁCTICA

Objetivos  Determinar el trabajo realizado para un proceso de expansión para los casos irreversibles y reversibles.  Graficar el trabajo de expansión reversible e irreversible Material  Jeringa de vidrio de 10 o 20 ml.  Manómetro  Manguera de conexión  Termómetro Métodos y procedimientos     

Mida la temperatura a la cual se esta realizando la practica (temperatura ambiental) Comprima él embolo de la jeringa (puede ser el 50 % del volumen de la jeringa) Tome lectura del volumen y la presión absoluta (estado inicial). Suelte el embolo de la jeringa y deje que el aire se expanda libremente contra la presión atmosférica (el paso 3 y 4 debe ser realizado en el menor tiempo posible). Lea cuidadosamente el volumen del aire y la presión alcanzada (estado final). La presión seguramente, alcanzara el equilibrio con la presión atmosférica. U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

73

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A




Con los datos obtenidos realice los cálculos necesarios, para determinar el trabajo de expansión reversible e irreversible utilizando las siguientes ecuaciones:

IRREVERSIBLE W



P op (V 2



REVERSIBLE W

V 1 )

V   nRT 1n    V  2

1

Resultados Con los resultados obtenidos construya

la grafica en papel milimetrado

correspondiente al trabajo de expansión realizado.

C UESTIONARIO 1. Indique las unidades del trabajo de expansión que se obtiene en la presente práctica. 2. Indique por lo menos dos unidades de calor. 3. .Que significa proceso adiabático. 4. Que significa entropía de un sistema. 5. Indique como se calcula la energía interna en la presente práctica.

Conclusiones

…………………………………..

…………………………………..


U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D


D

E

A

74

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A



PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

TITULO:

DETERMINACIÓN DE LA ENERGÍA INTERNA 13ra semana de clases


FUNDAMENTO TEÓRICO

Primera ley de la Termodinámica: establece que la Energía no se gana ni se pierde, solo se trasforma, establece la conservación de la energía, ósea esta no se crea ni se destruye, “Si un

sistema se somete a cualquier transformación cíclica, el trabajo producido en el entorno es el calor que fluye desde en entorno” puesto que una transformación cíclica significa que el proceso vuelve o regresa al inicio o estado original, pasando por varias etapas, entonces no existe variación de energía interna, ya que la variación de energía interna no es más que el calor que gana o pierde un sistema menos el trabajo que realiza el sistema, al ser estos iguales en un proceso cíclico se tiene que la variación de energía interna es igual al cero. Matemáticamente s expresa de la siguiente manera: U 

Q  W

Donde: U =

Q W

II.

Variación de la energía interna = Calor que gana o pierde el sistema = Trabajo que realiza el sistema

PRÁCTICA

Objetivos   

Calcular la variación de energía interna de un sistema gaseoso, utilizando la primera ley de la termodinámica. Determinar el trabajo de un proceso. Determinar el calor de un proceso

Material  Jeringa de vidrio de 10 o 20 ml.  Termómetro  Vaso de precipitado de 500 ml (largo)  Mechero de Bunsen  Malla de amianto  Trípode  Tapón de goma

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

75

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A



Se coloca él embolo de la jeringa, de tal manera que el volumen inicial sea 10 ml.



Determine la temperatura del aire (temperatura inicial).



Calienta agua hasta la temperatura de 70° C.



Traslade la jeringa hasta el vaso de precipitados que contiene el agua a 70° C (temperatura final), usted notara una pequeña expansión del aire de la jeringa, tome nota del volumen alcanzado (volumen final).



Con los datos obtenidos calcule la variación de la energía interna utilizando las siguientes ecuaciones: Q

Donde:



mC p (T 2



T 1 )

Q = Calor que recibe el sistema M = Masa de aire, contenido dentro de la jeringa C p = Calor específico del aire (se busca en tablas) T 2 =

Temperatura final T 1 = Temperatura inicial W

Donde:



P (V 2



V 1 )

W = Trabajo de expansión irreversible, que realiza la jeringa P = Presión que se opone a la expansión V 2 = Volumen final V 1 = Volumen inicial U 

Donde:

Q

 W

U =

Variación de la energía interna del sistema Q = Calor que gana o pierde el sistema W = Trabajo que realiza el sistema o que se realiza contra el sistema

Resultados 

El calor que recibe el sistema.



El trabajo del proceso.



La variación de energía interna

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

76

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


C UESTIONARIO 1. A que se refiere cuando el proceso es isocórico. 2. Cuales son las etapas del ciclo de Carnot. 3. ¿Cuál es el valor de la variación de la energía interna para un proceso cíclico? 4. ¿En un proceso adiabático, el valor de la variación de la energía interna es igual o diferente al trabajo? Explique por qué. 5. Cual es la diferencia entre energía y calor. 6. Que es la entalpía.

Conclusiones

…………………………………..

…………………………………..


U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D


D

E

A

77

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A



TERMOQUÍMICA

TITULO:

DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE TÉRMICA 14ta semana de clases


FUNDAMENTO TEÓRICO

Los calorímetros se usan para medir los cambios de calor que acompañan a las reacciones químicas. En los casos más comunes la reacción se desarrolla en una cámara de reacción rodeada por una cantidad determinada de agua en un recipiente aislado, y la elevación de temperatura se mide con un termómetro muy sensible. El producto de la elevación de la temperatura por la capacidad calorífica total del agua más la del calorímetro, es igual al calor desprendido. La capacidad calorífica del agua que forma el baño se obtiene pesando la cantidad de agua (m), y multiplicando por su calor especifico conocido (C p), la capacidad calorífica del calorímetro (K) se determina efectuando una reacción en el calorímetro que desprenda una cantidad de calor conocida, a la cual se divide el cambio de temperatura del calorímetro. También es necesario indicar, que las reacciones rápidas y completas son las más adecuadas para las medidas termoquímicas, los calores de combustión comprenden los datos más importantes de la termoquímica. Si tiene lugar una reacción química en un sistema, la temperatura del sistema inmediatamente después de la reacción química, es por lo general diferente a la temperatura antes de la reacción. Para que el sistema recupere su temperatura inicial, debe fluir calor desde o hacia el entorno. Si el sistema esta más caliente después de la reacción, la reacción es exotérmica y el calor de reacción es negativo. Si el sistema esta más frió después de la reacción, la reacción es endotérmica y el calor de reacción es positivo. Utilizando la siguiente expresión matemática calcular la constante del calorímetro. mcCc (Tf - Tc) = - Cp m (Tf - Ta) Donde:

mc = Masa del calorímetro Tf = Temperatura final o de equilibrio Cc = Calor especifico del calorímetro y todo sus aditamentos Tc = Temperatura inicial del calorímetro vacío Ta = Temperatura inicial del agua caliente Cp = Calor especifico del agua m = Masa del agua caliente que se vacía al calorímetro Para determinar el calor específico del calorímetro, tendríamos que saber, el calor específico de cada uno de los materiales de los que está constituido y también deberíamos pesar el calorímetro. La constante térmica es el producto del calor específico del calorímetro por su masa. Por lo tanto la anterior ecuación podemos escribir como: U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

78

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


K (Tf -Tc) = Cp m (Ta-Tf ) Donde: II.

K = Constante térmica del calorímetro

PRÁCTICA

Objetivos  Conocer las características cuantitativo de la transmisión de calor en un calorímetro  Determinar la constante térmica de un calorímetro. Material     

Calorímetro de 300 ml. Termómetros Mechero de Bunsen Probetas de 100 ml. Vasos de precipitación de 250 y 500 ml.

Métodos y procedimientos     



Vierta agua común a la temperatura ambiente al espacio anular del calorímetro hasta que este lleno. Tome la temperatura del calorímetro vació (temperatura inicial del calorímetro vació). Llenar agua en el tubo reactor, tapar con la tapa de goma, medir en una probeta. Calentar esta agua hasta una temperatura de 60° C (temperatura inicial del agua caliente). Vierta el agua caliente en el calorímetro. Leer las temperaturas cada cinco segundos (si la variación entre temperatura y temperatura es mínima se puede leer las temperaturas a un intervalo mayor) hasta que la temperatura se estuviese, es decir se repita varias veces la misma temperatura (temperatura final o de equilibrio). Con los datos de temperatura construir una grafica de temperatura en función del tiempo.

Resultados 

Calcular la constante térmica del calorímetro



Realice un grafico de temperatura en función del tiempo y determine por medio de este grafico la temperatura final o de equilibrio.

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

79

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


C UESTIONARIO 1. Que es calor de fusión. 2. Que es calor especifico, y en que unidades esta expresado. 3. Que pasa con el volumen del agua cuando este se congela. 4. Que son procesos adiabáticos y que entiende por pared adiabática. 5. En que caso la constante térmica de un calorímetro es cero. 6. ¿En que caso la constante térmica del calorímetro es muy grande? 7. para hacer un adecuado trabajo en calorimetría, es mejor utilizar un calorímetro con una constante térmica de cero, o con una constante térmica muy grande. Justifique sus respuestas.

Conclusiones

…………………………………..

…………………………………..


U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D


D

E

A

80

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A



PROPIEDADES COLIGATIVAS

TITULO:

DESCENSO DEL PUNTO DE EBULLICIÓN 15ta semana de clases


FUNDAMENTO TEÓRICO

Las propiedades Coligativas (o propiedades colectivas) son propiedades que dependen solo del numero de partículas de soluto en la disolución y no de las naturalezaza de las partículas del soluto. Todas estas propiedades tienen un mismo origen, todas dependen del número de partículas de soluto presente, independiente de que sean átomos, iones o moléculas. Las propiedades Coligativas son: la disminución de presión de vapor, la elevación del punto de ebullición, el descenso del punto de congelación y la presión osmótica Disminución del punto de congelación. La disminución del punto de congelación (ΔT f ) se define como el punto de congelación del

disolvente puro (T° f ) menos el punto de congelación de la disolución (T f ) ( ΔTf ) = (T°f ) - (Tf )

La temperatura de fusión y congelación de una disolución es ligeramente inferior a la del disolvente puro, esto se explica por las fuerzas intermoleculares del soluto y el disolvente II. PRÁCTICA Objetivos  Determinar el punto de congelación de una solución.  Adquirir habilidad en la determinación de las propiedades Coligativas. Material          

Termómetro –10°C a 110°C Tubos de ensayo Agitador de alambre. Balanza semianalítica. Pinza de madera para tubo de ensayo Soporte Universal Vaso de precipitado de 500 ml Trípode Malla de amianto Mechero de Bunsen


En una balanza semianalítica pesar 5 gramos de naftaleno.

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

81

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A




Transfiera a un tubo de ensayo.



En un baño María funda el naftaleno.



Coloque el termómetro al la naftaleno disuelto y retire del baño maría.



Registre la temperatura cada 5 segundos.



Registre la temperatura a la que solidifica el naftaleno.



Coloque en una relación 2:1 con alcanfor.



Coloque en un tubo de ensayo.



Repita la misma operación que se realiza con el naftaleno puro.



Registre el punto de congelación de la solución y compare con el del naftaleno puro.



Coloque en un tubo de ensayo en relación 2:1 con naftaleno y otra muestra desconocida y determine su punto de congelación de la muestra.



Determine el peso molecular de la muestra desconocida.

Resultados. Represente Gráficamente en un papel milimetrado, los resultados obtenidos de temperatura versus el tiempo empleado entre el naftaleno y el alcanfor y el naftaleno puro.

U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

82

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A


C UESTIONARIO 1

Indique el significado de descenso crioscópico.

2. Por que una solución presenta el punto de ebullición mayor que

el del

solvente puro. 3. Que entiende por molalidad. 4. Cuales son los errores que se presentar en la presente práctica y como se minimizaría. 5. Indique la formula del naftaleno y el alcanfor. 6. Describa su función de las materia primas en la elaboración de medicamentos.

Conclusiones

…………………………………..

…………………………………..


U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D


D

E

A

83

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A



CINÉTICA QUÍMICA

TITULO :EFECTOS DE LA TEMPERATURA SOBRE LA VELOCIDAD DE REACCIÓN 16ta semana de clases


FUNDAMENTO TEÓRICO

La cinética química estudia la velocidad de las reacciones químicas, los factores que afectan a la velocidad de reacción y los mecanismos mediante los cuales se produce una reacción. La velocidad de una reacción dependen de la naturaleza y concentración de las sustancias, de la presión y también de la temperatura, incrementos de temperatura generalmente aumentan la velocidad de reacción. Por tanto la cinética química estudia la velocidad de reacción, expresada en términos de la concentración de las sustancias involucradas en una reacción química, la velocidad de la reacción se define como el índice del cambio de la concentración con el tiempo Los factores que influyen en la velocidad de una reacción decir que acelera la reacción o retarda la reacción son. La temperatura, presencia de catalizadores, superficie de contacto, concentración y presión. II.

PRÁCTICA

Objetivos  Evaluar el efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción. Material            

Probeta graduada de 250 ml. Matraz Erlenmeyer de 50 ml. Pipeta Pasteur. Cronómetro. Tubos de ensayo. Termómetro de –10°C a 110°C Vaso de precipitado de 500 ml. Soporte Universal Agitador de alambre. Trípode Malla de amianto Mechero de Bunsen

Reactivos U

N

I

V

E

R

S

I

D

A

D

D

E

A

84

Q

U

I

N

O

B

O

L

I

V

I

A

Fisico Qui Mica

Recommend Documents