lunes, 4 de agosto de 2008

SEGUNDO TERCIO

1. SOLUCIONES. EXPRESIONES DE CONCENTRACIÓN.

TAREA de autoevaluación Nº 1 Ejercicios de soluciones. expresiones de concentración.

1.1. Ejercicios de molaridad.

Expresa la concentración de una solución en moles de soluto contenidas en 1 litro de solución.
En esta expresión lo que se hace simplemente es hallar las moles de soluto que se encuentran en un litro de solución.

1. Se tienen de una solución 0.1M de yoduro de potasio. Qué volumen de esta solución debe tomarse para tener 1.5g (gramos) de yoduro de potasio ?
Yoduro de potasio KI : 165.9g/mol

2. Qué cantidad de NaOH se requiere para preparar 3L de una solución 0,5M ?

3. Se tienen 2L de una solución 0,2 M de NaOH. Si se adicionan 2g de NaOH, ¿ cuál es la concentración molar final de la solución ?
NaOH = 40g/mol.

1.2 Ejercicios de dilución relacionados con molaridad.

4. De la solución anterior se tomó un volumen de 50ml y se llevó a un volumen final de 1L. ¿ cuál es la concentración final de la solución ?

Procedimiento mediante ecuación: V1M1 = V2M2
50ml x 0,225M = 1000ml x M2 Luego M2 = 0,011M.

La concentración es mucho menor puesto que en la alícuota de 50ml tomé solo una pequeña porción de soluto.

Procedimiento mediante la cantidad de soluto.
Se halla el soluto contenido en 50ml y luego se divide en el volumen total.:0,225M x 50ml = 11,25 mmoles/ 1000ml = 0,011N

1.3 Ejercicios de normalidad.

Expresa la concentración de una solución en equivalentes- gramo de soluto por litro de solución.
Definición de equivalente gramo:
El número de equivalentes gramo de una sustancia depende de si ésta corresponde a un ácido, un hidróxido o una sal.

Particularmente en los ácidos, el número de equivalentes-gramo depende del número de hidrógenos que contengan, pues un peso equivalente de un ácido libera 1 mol de hidrogeniones (H+), en los hidróxidos del número de hidroxilos (grupos OH), porque un peso equivalente de una base libera 1 mol de hidroxilos y en las sales del número total de cargas. En este curso no se trabajará con pesos equivalentes de sales. Únicamente con ácidos, y en el caso de las bases únicamente con hidróxido de sodio.

Pesos equivalentes de algunos ácidos y de la base principal.
Compuesto masa molecular Nº de eq-g Peso equivalente.
HCl 36,5g 1 36,5/1 = 36,5
H2SO4 98,0g 2 98,0/2 = 49,0
H3PO4 98,0g 3 98,0/3 = 32,67g
NaOH 40,0g 1 40,0/1 = 40,0g

1. Se tienen 2,4g de NaOH en 4 litros de solución. Calcular la normalidad de la solución.
NaOH: 40g/mol

2 Qué volumen de una solución 0.64 N de ácido sulfúrico contendrán 13g de ácido sulfúrico ?
H2SO4 : 98g/mol
Recordar el concepto de peso equivalente.

3 Qué volumen de una disolución 0.64 N de ácido sulfúrico contendrán 0.25 moles de ácido
sulfúrico ? H2SO4 : 98g/mol

4 Calcular la normalidad de una solución acuosa de H2SO4, formada por 20ml de ácido disueltos en 70ml de solución. La densidad del ácido sulfúrico es de 1,102g/ml.
Se calculan los gramos de ácido para luego pasarlos a equivalentes:
20ml H2SO4 x 1,102g/ml = 22,04g H2SO4 x 1eq/49g = 0,45eq/0,071L = 6,43 N

5. Calcular el volumen de solución requerido para que 15g de NaOH se encuentren a una concentración 4N.

1.4 Ejercicios de molalidad.

Expresa la concentración de una solución en número de moles de soluto, contenidos en 1Kg de solvente. La ecuación que representa la molalidad (simbolizada como m) es: m = nsto / Kg ste.

1. Se disuelven 10g de úrea ((CO(NH2)2) EN 150ml de etanol a 20ºC; si la densidad del etanol a esa temperatura es de 0,789g/ml, calcular la concentración molal de la solución.
Úrea = 60g/mol

Moles de úrea : 10g CO(NH2)2 x 1mol/60g =0,17 mol de úrea
Kilogramos de solvente : 150ml C2H6O x 0,789g/ml = 118,35g = 0,12Kg

m = 0,17 mol CO(NH2)2 / 0,12 Kg =1,42m

1.5 Ejercicios de formalidad.

Expresa la concentración de una solución en “moles fórmula” de soluto, contenida en un litro de solución. En el concepto moles fórmula del soluto, se considera una molécula de soluto sin disociar. La ecuación se simboliza como:

F = n sto / Vsln

Ejemplo 1. Calcular la cantidad en gramos de ácido fosfórico (H3PO4), requeridos para preparar 400ml de solución acuosa de este ácido de concentración 2F

Se calcula como en la molaridad, lo único que cambia es el concepto. En la molaridad se expresa la concentración de una solución en moles de una fórmula iónica de soluto contenida en 1 litro de solución. En el concepto moles de una fórmula iónica de soluto se considera una molécula disociada y se puede calcular la molaridad de cada uno de los iones.

M = F x coeficiente estequiométrico.

1.6 Ejercicios de partes por millon.

Corresponde a la cantidad en miligramos de soluto disueltos en 1 litro de solución o a la cantidad de miligramos de soluto disueltos en 1Kg de solución. Esta unidad de expresión de la concentración de una solución se emplea, preferiblemente, para soluciones en que la cantidad de soluto es muy baja.

Ppm = mg. Sto = mg. sto
L Sln Kg Sln

Ejemplo1. Una solución acuosa de sulfato de potasio (K2SO4) se prepara disolviendo 12g del sulfato en 650ml de solución. Calcular la concentración en ppm, para cada uno de los iones de la solución, presumiendo que esta sal se disocia en un 100%.
El sulfato de potasio es un compuesto iónico, de forma que, al disolverse en agua cada uno de sus iones se pueden separar, según la reacción:

K2(SO4) → 2K+ + (SO4)2-
1 mol 2 moles 1 mol

La masa molar del sulfato de potasio es 174 uma. Se hallan las moles de sulfato de potasio y por relación estequiométrica se hallan las moles de cada ión, las cuales por último se dividen en el volumen de la solución, expresado en litros.


2. TERMODINÁMICA.

Reacciones endotérmicas : valores positivos de ∆H..
Reacciones exotérmicas : valores negativos de ∆H.
El calor que se emite o se absorbe en un sistema a presión constante se llama entalpía .
Es una medida del cambio de energía del sistema más cualquier trabajo efectuado sobre o por el sistema.


Tema de análisis :Dos cuerpos pueden tener la misma temperatura, pero diferente cantidad de energía, porqué ?

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Cuando los cuerpos alcanzan la misma temperatura, el calor es cero, porque no hay diferencias de temperatura y, por tanto, no hay flujo de calor.


TRANFERENCIAS DE ENERGÍA EN LOSCAMBIOS DE ESTADO DE LA MATERIA.




TAREA de autoevaluación Nº2. ejercicios de termodinámica.

Resolver los ejercicios aplicando esta ecuación. Q = m. Ce ( Tf – Ti)Donde :
m = masa o cantidad de sustancia.
Ce : el calor específico de la sustancia
Tf: temperatura mayor
Ti: temperatura menor
1. 250 cal elevarán la temperatura de 50g de hierro hasta 47,0ºC. ¿ cuál es el calor específico del hierro? Redactar de otra manera los cambios de calor y temperatura.
2. El calor específico del agua es 1,00 cal/ gºC. ¿ cuántas calorías se necesitan para elevar la temperatura a 20g de agua en 15ºC ?

3. Determinar el calor necesario para llevar 50 gramos de hielo desde -30ºC hasta estado líquido a de agua a 50ºC, a presión constante de 1 atmósfera , en la cual:
Temperatura de fusión del agua es 0ºC,
Temperatura de ebullición es 100ºC,
Calor específico para el hielo : 0,5cal/gºC.
Calor específico para el agua en estado líquido : 1 cal/gºC,
Calor de fusión del agua : 80cal/g

4. Determinar el calor necesario para llevar 50 gramos de hielo desde -30ºC hasta vapor de agua a 150ºC, a presión constante de 1 atmósfera (para presión de 1 atmósfera la temperatura de fusión del agua es 0ºC, la temperatura de ebullición es 100ºC,
Calor específico para el hielo : 0,5cal/gºC.
Calor específico para el agua en estado líquido : 1 cal/gºC,
Calor específico para el vapor de agua : 0,5 cal/gºC
Calor de fusión del agua : 80cal/g
Calor de vaporización del agua: 540cal/g

La expresión resume el hecho experimental de que ambos, calor y trabajo, son maneras de transferir la energía y cambiar la energía interna de un sistema ( su contenido de energía total). Con la siguiente ecuación realizar los siguientes ejercicios.
∆U = q + w (1)


1. Un motor de automóvil realiza 520Kj de trabajo y pierde 220 Kj de energía como calor ¿ cuál es el cambio en la energía interna del motor ?

2. Un sistema se calentó mediante el uso de 300 J de calor; sin embargo, se encontró que su energía interna disminuyó 150J ( así, ∆U = -150J) Calcule w

Determinación del cambio de energía interna de una reacción.
En un calorímetro a volumen constante que contiene 0,1L de solución tiene lugar una reacción que se sabe libera 1,78 KJ de calor y la temperatura se eleva 3,65ºC. A continuación se agrega 50ml de una solución de NaOH(aq) 0,2M y 50 ml de una solución de HCl(aq) 0,2M en el mismo calorímetro y la temperatura se eleva 1,26ºC ¿ cuál es el cambio en la energía interna de la reacción de neutralización?
2.En un calorímetro se colocó un trozo pequeño de carbonato de calcio y sobre él se virtió 0,1L de ácido clorhídrico diluído. La temperatura del calorímetro se elevó 3,57ºC. ¿ cuál es el valor de q ?
Se considera la capacidad calorífica del ejercicio anterior:

3. Se calibró un calorímetro mezclando dos soluciones acuosas, cada una en un volumen de 0,1L. El rendimiento de calor de la reacción que tuvo lugar fue de 4,16Kj y la temperatura del calorímetro subió 3,24ºC. Calcule la capacidad calorífica de este calorímetro cuando contiene 0,2L de agua.

Cambio en la energía interna.

El cambio en la entalpía de un sistema es igual al calor liberado o absorbido a presión constante. Un calorímetro con presión constante mide el cambio en la entalpía.
Si una reacción libera 1,25KJ de calor en este tipo de calorímetro, entonces podemos escribir :
∆H = q = - 1,25KJ

Capacidades caloríficas a volumen y presión constantes.

Puesto que a presión constante ∆H = q ; la anterior ecuación queda: Ccal = ∆H ∆T
La capacidad calorífia a volumen constante puede escribirse como el cambio en ∆U ; por lo cual la capacidad calorífica a volumen constante es:
Ccal = ∆U ∆T

1. En una determinada reacción exotérmica a presión constante, 50KJ abandonan el sistema como calor, y 20KJ lo abandonan como trabajo de expansión para dejar espacio para los productos. ¿ cuáles son los valores de a) ∆H y b) ∆U para este proceso ?

2. En una determinada reacción exotérmica a presión constante, 30KJ de energía ingresan en el sistema como calor. Los productos ocupan menos volumen que los reactivos e ingresan 40KJ de energía en forma de trabajo a medida que la atmósfera externa presiona sobre él. ¿ cuáles son los valores de a) ∆H y b) ∆U para este proceso ?
El cambio de entalpía de un sistema es igual al calor proporcionado al sistema a presión constante.

Para un proceso endotérmico ∆H> 0; para un proceso exotérmico ∆H < u =" q" w =" 864kj" u =" q" 982j =" 492J" w =" 490" velocidad =" K" ph =" -" poh =" -" poh =" 14">

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