FISICOQUMICA FARMACUTICA.

CLAVE 1447

MANUAL DE LABORATORIO

2004-1

DEPARTAMENTO DE FISICOQUMICA.

M. en C Josefina Viades Trejo.Q.F.B. Isabel Torreblanca Sentes.Dr. P. Carlos Gonzlez Hernndez.Dra. Carmen Ponciano.Quim. Carmen Vzquez.Q.F.B. Emma Gonzlez Chimeo.Q.F.B. Rosa Ma. Hernndez Garibay.Q.F.B. Silvia Kawasaki Watanabe.Q F.B. Alicia Posada Maya.Dra. Irma Susana Rojas Tom.Q.F.B. Maricarmen Quirasco Baruch.

Responsable de la edicin:M. en C. Josefina Viades Trejo

JULIO 2003

LABORATORIO DE FISICOQUMICA FARMACUTICA.

CALENDARIO DE ACTIVIDADES. SEMESTRE 2004-1

MES SEMANA

DA ACTIVIDAD

L M M J V1 18 19 20 21 22 Bienvenida al curso. Cambios grupo

AGOSTO 2 25 26 27 28 29 Determinacin del orden.3 01 02 03 04 05 Efecto de temperatura.4 08 09 10 11 12 Efecto cintico salino primario Parte

I.SEPTIEMBRE 5 15 16 17 18 19 Parte II. Efecto del pH

6 22 23 24 25 26 Examen primer ciclo.7 29 30 01 02 03 Tensin superficial.8 06 07 08 09 10 Isoterma de adsorcin.9 13 14 15 16 18 Examen segundo ciclo

OCTUBRE 10 20 21 22 23 24 Preparacin de sistemas coloidales11 27 28 29 30 31 Equilibrio Donnan de membrana12 03 04 05 06 07 vh y []del glicerol .13 10 11 12 13 14 Propiedades reolgicas.

NOVIEMBRE 14 17 18 19 20 21 Examen tercer ciclo15 24 25 26 27 28 Entrega calificaciones a los alumnos.

DICIEMBRE 16 01 02 03 04 05 Entrega califis Jefatura Asignatura.

SEMANA 5: Los grupos de lunes y martes trabajarn en una sola sesin las prcticas de Efecto cintico salino primario partes I y II, los das 08 y 09 de septiembre respectivamente.

SEMANA 14; Los grupos del jueves, trabajarn juntas las prcticas de Volumen de hidratacin y viscosidad intrnseca y la de Propiedades reolgicas el 06 de noviembre, para realizar el examen del tercer ciclo el 13 de noviembre.

Cd. Universitaria a 14 de julio de 2003

_________________________________

M. en C. Josefina Viades Trejo.Jefe de Fisicoqumica Farmacutica.

FACULTAD DE QUMICA.UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO.

DEPARTAMENTO DE FISICOQUMICA.FISICOQUMICA FARMACUTICA (1447)

CARRERA: QUMICA FARMACUTICO BIOLGICA.

OBJETIVOS GENERALES DE APRENDIZAJE.

Al finalizar el curso los alumnos sern capaces de:

Definir los conceptos fundamentales de la cintica qumica, para el estudio de la influencia de las variables que afectan al comportamiento de un sistema reactivo, y su aplicacin en el estudio de la estabilidad de formulaciones farmacuticas.

Explicar los principios fisicoqumicos que se aplican en el estudio de la naturaleza, comportamiento y estabilidad de sistemas coloidales (emulsiones y dispersiones farmacuticas)

CONTENIDO DEL CURSO TERICO.

UNIDAD 1. CINTICA QUMICA.

OBJETIVOS:Al finalizar la unidad los alumnos sern capaces de:

Definir y explicar con sus palabras los conceptos fundamentales de la cintica qumica. Obtener experimentalmente e interpretar datos cinticos, para el estudio de la influencia

de las variables que afectan al comportamiento de un sistema reactivo. Citar algunos ejemplos de la aplicacin de la cintica qumica en el campo de las

ciencias farmacuticas.

TEMA 1. CONCEPTOS BSICOS Y LEYES EMPRICAS DE LA CINTICA QUMICA.1.1 Interpretacin y definicin de los trminos: rapidez de reaccin, constante de rapidez,

orden de reaccin, molecularidad, reaccin elemental, mecanismo de reaccin, etapa determinante de rapidez, tiempo de vida media y ley experimental de rapidez.

1.2 Determinacin de la ley experimental de rapidez. Determinacin del orden de reaccin: efecto de la concentracin de los reactivos sobre la rapidez de reaccin:a) Ecuaciones integradas de orden cero, primero, segundo y n orden. Manejo del

mtodo integral para obtener el orden respecto al tiempo (nt)b) Mtodo diferencial: obtencin de los rdenes respecto al tiempo (nt) y a la

concentracin (nc)c) Determinacin del orden por el mtodo de la vida media.

d) Comparacin de mtodos. Ventajas y desventajas de cada uno.e) Ejemplos de reacciones de importancia en el campo farmacutico.

Bibliografa *: 2, 3, 4, 5, 7, 8, 10, 11, 12 (vol 1) al 16 (vol 2), 17 al 21 y 25.

TEMA 2. INTRODUCCIN AL ESTUDIO TERICO O MOLECULAR DE LA CINTICA DE LAS REACCIONES QUMICAS.

2.1 Efecto de la temperatura sobre la rapidez de reaccin:a) Teora de Arrhenius. Determinacin de la energa de activacin y el factor de

frecuencia. Su aplicacin en el estudio de la estabilidad de formulaciones farmacuticas y en la determinacin de la fecha de caducidad de frmacos.

b) Teora de las colisiones. Nmero de colisiones y factor de probabilidad.c) Teora de la rapidez absoluta. Factor universal de frecuencia, entalpa, entropa y

energa libre en el estado de transicin.d) Comparacin de las tres teoras.

2.2 Reacciones en solucin. Efecto cintico salino primario.

Bibliografa: 2, 3, 4 al 8, 10, 11, 12 (vol 1 y 2) al 16 (vol 2), 17 al 21 y 25.

TEMA 3. REACCIONES CATALTICAS.3.1 Reacciones catalticas.

a) Interpretacin de los trminos: catlisis, catalizador, inhibicin, inhibidor, catlisis homognea, heterognea y enzimtica.

b) Comparacin de reacciones catalticas con reacciones en ausencia del catalizador.c) Determinacin del orden respecto al catalizador.

3.2 Catlisis homognea. Efecto de pH (farmacocintica)3.3 Catlisis heterognea.3.4 Catlisis enzimtica.

a) Ecuacin de Michaelis-Menten y correccin de Briggs y Haldane.b) Enzimas alostricas y modelos de Monod-Wyman y Changeux (MWC) y de

Koshland-Nemethy y Filmer (KNF)

Bibliografa: 2, 3, 4 al 8, 10, 11, 12 (vol 1 y 2) al 16 (vol 2), 17 al 21 y 25.

UNIDAD 2. QUMICA DE SUPERFICIES.

OBJETIVOS:Al finalizar la unidad los alumnos sern capaces de:

Enlistar y definir los fenmenos superficiales. Ejemplos de aplicaciones farmacuticas. Explicar con sus palabras en qu consisten los fenmenos superficiales y qu factores

los afectan.

TEMA 1. TERMODINMICA DE SISTEMAS CON INTERFASE.

1.1 Fenmenos de intercara. Definicin, tipos de superficies e importancia.1.2 Tensin superficial. Definicin. Energa libre de superficie y trabajo superficial.

Ecuaciones de estado en superficies. Variables que la afectan. Medicin de la tensin superficial. Ecuacin de Young-Laplace. ngulos de contacto. Ecuacin de Gibbs-Duhem.

1 3 Trabajos de adhesin, y de cohesin. Coeficiente de extensin (esparcimiento)1.3 Adsorcin. Definicin. Factores que afectan a la cantidad adsorbida. Tipos de

adsorcin (qumica y fsica) Isotermas de adsorcin (Langmuir, Freundlich y B.E.T.)1.4 Determinacin del rea superficial especfica del adsorbente y del rea molecular del

adsorbato.

Bibliografa: 1, 3, 5, 9, 10, 13 al 16 (vol 1), 18, 20, 22, 24 y 26.

TEMA 2. AGENTES TENSOACTIVOS.2.1 Agentes tensoactivos. Aplicaciones. Importancia industrial del B.H.L. Clculos de

B.H.L de mezclas de tensoactivos.2.2 Propiedades de soluciones de tensoactivos. Formacin de micelas, concentracin

micelar crtica (CMC).2.3 Emulsiones y suspensiones. Teora general y mtodos de preparacin.

Bibliografa: 1, 9, 15, 16 (vol 2), 18, 19, 22 al 24 y 26.

UNIDAD 3. INTRODUCCIN A LA QUMICA DE LOS COLOIDES.

OBJETIVOS:Al finalizar la unidad los alumnos sern capaces de:

Explicar la naturaleza y comportamiento de los sistemas coloidales con base a sus caractersticas fsicas, propiedades cinticas, superficiales y pticas.

Explicar los principios fisicoqumicos que se aplican en el estudio de la estabilidad de sistemas coloidales (emulsiones y dispersiones farmacuticas)

TEMA 1. DESCRIPCIN, PREPARACIN Y CLASIFICACIN DE SISTEMAS COLOIDALES.1.1 Descripcin de los sistemas coloidales: forma, tamao, afinidad con el medio de

dispersin, flexibilidad, relacin rea/volumen.1.2 Clasificacin de sistemas coloidales.1.3 Preparacin de sistemas coloidales: a) Mtodos de agregacin (condensacin) b) Mtodos de disgregacin (dispersin)1.4 Mtodos de purificacin.1.5 Polidispersin y promedios (pesos moleculares promedio)

Bibliografa: 3, 4, 8, 10,15, 16 (vol 1), 18, 19, 24 y 26.

TEMA 2. PROPIEDADES ELCTRICAS.

2.1 Teoras de la doble capa elctrica.2.2 Estabilidad de coloides. Regla de Schulze-Hardy. Series liotrpica y liofbica.2.3 Potencial zeta () y fenmenos electrocinticos.2.4 Equilibrio Donnan de membrana. Definicin y casos de Donnan.

Bibliografa: 3, 4, 8, 10, 15, 16 (vol 1), 18, 19, 24, y 26.

TEMA 3. PROPIEDADES CINTICAS Y PTICAS.3.1 smosis y presin osmtica. Determinacin de pesos moleculares. Efecto Donnan

sobre presin osmtica, su influencia sobre la determinacin del peso molecular y formas de reducirlo al mnimo.

3.2 Difusin. Leyes de Fick y de Einstein. Determinacin del coeficiente de difusin y obtencin del peso molecular. Relacin entre el movimiento browniano y la difusin.

3.3 Sedimentacin. Ley de Stokes. Determinacin de pesos moleculares por los mtodos de equilibrio de sedimentacin y velocidad de sedimentacin.

3.4 Transporte de momentum. Determinacin de viscosidades relativa, especfica e intrnseca. Ecuacin de Poiseuille. Determinacin de peso molecular.

3.5 Propiedades pticas. Dispersin de la luz. Efecto de Tyndall. Determinacin de pesos moleculares.

Bibliografa: 2 al 5, 7, 8, 13, 15, 16 (vol 2), 18, 24 y 25.

BIBLIOGRAFA.

1. Adamson, A.W., Physical Chemistry of Surfaces, John Wiley & Sons Inc., 1990.2. Alberty, R.A.& Silbey R.J., Physical Chemistry, John Wiley & Sons, 1992.3. Atkins, P.W., "Fisicoqumica", Addison Wesley Iberoamericana, 3 edicin, 1991.4. Barrante, J.R., "Physical Chemistry for the Life Sciences", Prentice Hall, 1977.5. Barrow, G.M., "Physical Chemistry for the Life Sciences", 2 vol. N.Y., 1977.6. Boudart, M., Kinetics of Chemical Processes, Butterworth-Heinemann, 1996.7. Castellan, G.W., "Fisicoqumica", Addison Wesley, 2 edicin, 1987.8. Chang. R.W., "Fisicoqumica con aplicaciones a sistemas biolgicos", CECSA, Mxico,

1987.9. Christmann, K., Introduction to Surface Physical Chemistry, Steinkopff Verlag

Darmstadt, 1991.10. Crockford, H.D. & Knight, S.B., Fundamentos de Fisicoqumica, Cia. Editorial

Continental, 1989.11. Frost and Pearson., "Kinetics and Mechanisms", Wiley and Sons, 1971.12. Laidler, K.J., "Cintica de Reacciones", 2 vols, Ed. Alhambra, 1966.13. Laidler, K.J., "Physical Chemistry with Biological Applications", Benjamin

Cummings, 1978.14. Laidler, K.J., The World of Physical Chemistry, Oxford University Press, 1995.15. Laidler, K.J. & Meiser, J.M., Fisicoqumica, CECSA, 1 edicin espaol, 1998.16. Levine, I.N., "Fisicoqumica", 2 vols, Mc. Graw Hill Interamericana de Espaa, 3

edicin, 1997.17. Logan, S.R., Fundamentos de Cintica Qumica, Addison Wesley, 2000

18. Martin, A.N., "Physical Pharmacy (Physical Chemical Principles in the Pharmaceutical Sciences)", Ed. Lea & Febiger, 1993.

19. Moore, "Fisicoqumica Bsica", Prentice Hall, 1986.20. Morris, J.G., Fisicoqumica para Bilogos (Conceptos Bsicos para las Facultades

de Medicina, Farmacia y Biologa), Editorial Revert S.A., 1993.21. Mortimer, R.G., Physical Chemistry, Benjamin/Cummings Pub. Co., 1993.22. Mysels, K.J., "Introduction to Colloid and Surface Chemistry", Interscience

Publications, N.Y., 1967.23. Rosen, M.J., Surfactants and Interfacial Phenomena, John Wiley & Sons, 2 ed.,

1989.24. Shaw, D.J., "Introduccin a la Qumica de Coloides y Superficies, Ed. Alhambra,

1977.25. Tinoco, I., Sauer, K., Wang, J.C., "Fisicoqumica. Principios y Aplicaciones en las

Ciencias Biolgicas", Ed. Prentice Hall International, 1980.26. Van Holde, K.E., "Bioqumica Fsica", Ed. Exedra, 1979.

INDICACIONES DE SEGURIDAD.

1. Prohibido fumar, comer o beber en el laboratorio.2. Uso obligatorio de bata en el laboratorio.3. PRECAUCIN por ningn motivo debe tomarse los volmenes de los reactivos

con pipeta, para ello se proporcionan buretas o en su defecto probetas.4. En el ciclo de prcticas de cintica se manejan soluciones de ferricianuro de potasio

muy diluidas, es muy importante seguir las recomendaciones del punto 3.5. Los residuos de las prcticas que se realizan en los 3 ciclos, pueden desecharse en la

tarja ya que:i) Los residuos de las mezclas de reaccin en el ciclo de cintica, son

volmenes muy pequeos (menores a 1 mL) de soluciones aproximadamente 10-6 M de ferrocianuro de potasio y de cido ntrico entre 10-1 y 10-2 M.

ii) En el ciclo de qumica de superficies, en la prctica de tensin superficial se usan soluciones acuosas de etanol y en la prctica de adsorcin soluciones de cido actico; en ninguno de los dos casos son sustancias txicas. El carbn activado usado para la adsorcin se desecha en el cubo de la basura y tampoco presenta peligro de toxicidad.

iii) En cuanto al ciclo de qumica de los coloides, se preparan coloides como el de azul de Prusia y geles de almidn y gelatina. Para la prctica de equilibrio de Donan se usa una solucin acidulada de grenetina con HCl 0.1 N. Para el volumen de hidratacin se usan soluciones de glicerol. En ninguno de los casos mencionados existe ningn peligro de toxicidad si se arrojan al desague.

PRIMER CICLO: CINTICA QUMICA

Prctica # 1.

Estudio de la cintica de oxidacin de la vitamina C con ferricianuro de potasio. Determinacin de la ley experimental de rapidez.

Objetivo Principal.

Determinar la ley experimental de rapidez de la reaccin de oxidacin de vitamina C con ferricianuro de potasio

Objetivos Secundarios.

1 Utilizar el mtodo de aislamiento de Ostwald para el diseo del experimento.1 Determinar los rdenes parciales, aplicando el mtodo integral para el anlisis de los

datos cinticos.

Prelaboratorio.

1. Investigue cul es el fundamento de la espectrofotometra y de la ley de Lambert-Beer.2. Qu es una curva patrn y para qu se utiliza en esta prctica? Porqu se construye la

curva patrn en funcin de la concentracin de ferricianuro de potasio?3. Defina los siguientes trminos: a) Rapidez, b) Ecuacin experimental de rapidez. c)

Orden de reaccin d) Constante de rapidez y e) Reactivo limitante.4. Escriba la ecuacin de la reaccin que se efecta entre la vitamina C y el ferricianuro de

potasio.5. Qu proporcionalidad guarda la rapidez respecto a la concentracin en una reaccin de

0, 1 y 2 orden?6. Escriba las ecuaciones de rapidez integradas de 0, 1 y 2 orden en la forma de la

ecuacin de la lnea recta.7. Diga cul es la metodologa seguida para establecer una ley experimental de rapidez.8. Mencione los fundamentos, ventajas y desventajas del mtodo integral.9. Calcule las concentraciones iniciales de la vitamina C y del ferricianuro de potasio en

las mezclas de reaccin e indica cul es el reactivo aislado y cul el desbordado en este experimento.

10. En qu consiste y cul es la utilidad del mtodo de aislamiento de Ostwald?.11. Lea la tcnica experimental y analcela. Haga una lista del material que utilizars en

esta prctica.

Bibliografa*: 2, 3, 4, 5, 7, 8, 10, 11, 12 (vol 1) al 16 (vol 2), 17 al 19 y 25.

Tcnica experimental.

Calibre el espectrofotmetro de acuerdo a las instrucciones, utilice agua destilada como blanco.

Etiquete, para cada corrida, 3 vasos de precipitados, limpios y secos, de la siguiente manera: H2A, K3Fe(CN)6 y M.

Realiza 4 corridas como se indica en la siguiente tabla:

Vaso K3Fe(CN)6 Vaso H2ACorrida Num.

ml K3Fe(CN)6 0.0025 M

ml HNO3 0.1M

ml H2O (destil)

ml Vit C 0.004M

ml H2O (destil)

1 8 2.0 0 5 52 6.4 2.0 1.6 4 63 4 2.0 4 2.5 7.54 3.2 2.0 4.8 2 8

Una vez que tenga sus vasos de ferricianuro (K3Fe(CN)6) y vitamina (H2A), preparados segn la corrida que vaya a trabajar (ver tabla superior), vacelos SIMULTNEAMENTE en el vaso M y al mismo tiempo dispare el cronmetro.

Vace cuidadosamente en la celda del espectrofotmetro un volumen ligeramente arriba de la mitad, nunca completamente llena y tome 10 lecturas de concentracin a 418 nm a intervalos de 2 minutos.

Mida el pH de cada mezcla.NOTA: El tiempo entre lecturas, puede variar segn avanza la reaccin.

Informe.

I. OBJETIVOS.II.RESULTADOS.1) MTODO INTEGRAL. Determinacin del orden respecto al ferricianuro de potasio.

a) Forma analtica del mtodo integral: Construya una tabla de datos para cada corrida. Calcule los promedios de cada una de las constantes de seudo orden y sus respectivas desviaciones estandar.

b) Forma grfica del mtodo integral: Trace para cada corrida las grficas correspondientes a cero, primero y segundo orden.

c) Analice sus tablas de datos y las grficas anteriores y determine a cul de los seudo rdenes corresponde el orden parcial del fericianuro.

d) Obtenga para cada corrida, la constante de rapidez (kps) del seudo orden del ferricianuro determinado en el inciso anterior.

2) Determinacin del orden respecto a la vitamina C:a) Con los valores de kps y el de concentracin de la vitamina, de cada corrida, construya la tabla de log kps y log de [H2A].

b) Trace la grfica de log kps vs log [H2A].III DISCUSIN DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES.IV. CUESTIONARIO.

1. En el pH de trabajo, en qu forma se encuentra predominantemente la vitamina C?2. Indique cul es la forma reactiva de la vitamina C.3. Explique el significado de los siguientes trminos: orden respecto al tiempo y orden respecto a la concentracin. Indique cul de ellos se obtuvo en esta prctica.4. Escriba la ley (ecuacin) experimental de rapidez que obtuvo en su prctica.

Prctica #. 2.

Estudio de la cintica de oxidacin de la vitamina C con ferricianuro de potasio. Influencia de la temperatura sobre la rapidez de reaccin.

Objetivo Principal.

Estudiar el efecto de la temperatura sobre la rapidez de la reaccin de oxidacin de la vitamina C con ferricianuro de potasio.

Objetivo Secundario.

Determinar los parmetros: energa de activacin, factor pre-exponencial, entropa, entalpa y energa libre de transicin, involucrados en las teoras de Arrhenius y de la rapidez absoluta..

Prelaboratorio.

1. Mencione brevemente qu establecen las teoras de: a) Arrhenius, y b) del estado de transicin.

2. Explica qu informacin proporciona cada uno de los parmetros de las teoras mencionadas, indicando sus unidades.

3. Qu significa una energa de activacin pequea y qu nos dice acerca de la reaccin?4. La rapidez de reaccin es dependiente o independiente de la magnitud de la energa de

activacin?5. Qu significan a) una entropa de activacin (S*) negativa en una reaccin y b) una

energa libre de activacin(G*) positiva?6. Qu diferencia hay entre el factor pre-exponencial de Arrhenius (A), el nmero de

colisiones (Z) y el factor universal de frecuencia (RT/Nh)?7. El factor universal de frecuencia es dependiente o independiente de la naturaleza de

las especies reaccionantes?8. Por qu es necesario que los reactivos estn a la temperatura de trabajo antes de

mezclarse y mantenerse a la misma temperatura durante todo el experimento?9. Indica como se calcula G*10. Explica por qu son diferentes los intervalos entre lecturas de concentracin para cada

una de las 4 corridas.

Bibliografa: 2, 3, 4 al 8, 10, 11, 12 (vol 1 y 2) al 16 (vol 2), 17 al 21 y 25.

Tcnica experimental.

Calibre el espectrofotmetro de acuerdo a las instrucciones, utilice agua destilada como blanco.

Para la obtencin de los datos cinticos (t y Concentracin) se procede de igual manera que en la sesin anterior.

Se trabajan 4 corridas a diferentes temperaturas de la siguiente manera:

Vaso K3Fe(CN)6 Vaso H2ACorrida Num.

Lecturas (min)

ml K3Fe(CN)6 0.0025 M

ml HNO3 0.1M

ml H2O (destil)

T(oC)

ml Vit C 0.004M

ml H2O (destil)

1 7 5 10 10 4 6.3 18.72 5 5 10 10 20 6.3 18.73 1 5 10 10 30 6.3 18.74 0.5 5 10 10 40 6.3 18.7

ANTES DE MEZCLAR LOS CONTENIDOS DE LOS VASOS K3Fe(CN)6 Y H2A, pngalos en el bao de temperatura correspondiente a la corrida que vaya a trabajar hasta que adquieran la T deseada y mantenga el vaso M en dicho bao.

Muestreo: Tome mnimo 10 lecturas a los intervalos sealados en la tabla anterior. Lea de inmediato y tire el contenido de la celda despus de cada lectura.

RECUERDE que el intervalo entre lecturas debe variar segn el avance de reaccin.

Informe.

I. OBJETIVOS.II. RESULTADOS.1. Con sus datos construya una tabla para cada corrida.2. Para cada corrida construya una grfica de 1/(a-x) vs t y obtenga k.3. Con los valores de k de cada corrida construya una tabla de datos.4. Trace la grfica de Arrhenius: ln k vs 1/T. Obtenga la Ea y A.5. Trace la grfica de Eyring: ln [(kNh)/(RT)] vs 1/T. Obtenga el H* y el S*6. Calcule el G* a cada temperatura.III DISCUSIN DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES.IV. CUESTIONARIO.1. Calcule la k a 0 y 50oC, para la reaccin estudiada.2. Calcule la temperatura a la cual la reaccin estudiada tiene una k2= 30 M-1 s-1.3. Calcule el t0.5 a cada temperatura, incluyendo las calculadas en las preguntas 1 y 2.4. Es posible modificar el metabolismo de los sistemas biolgicos variando la temperatura

de los mismos?5. Desde el punto de vista de la termodinmica qu representan los trminos H*, S* y

G*?

Prctica #. 3.

Estudio de la cintica de oxidacin de la vitamina C con ferricianuro de potasio. Efecto cintico salino primario y de pH sobre la rapidez.

Problema.Establece las condiciones de pH y fuerza inica a la temperatura de trabajo, para las cuales se tiene el mayor valor de constante de rapidez de la reaccin:

H2 A + 2 K3Fe(CN)6 A2- + 2 K4Fe(CN)6 + 2 H+

Procedimiento experimental.

1. Se trabajan las corridas 1 a 6 indicadas en la siguiente tabla:Vaso K3FE(CN)6 Vaso H2A

mezcla num.

(mL) F.C. 0.004 M

(mL) HNO3 1 M

(mL) H2O (destil)

(mL) Vit C 0.004 M

(mL) NaCl 1 M

(mL)H2O (destil)

1 5 0 5 2.5 5 2.52 4 3.53 3 4.54 2 5.55 5 1 4 2.5 4 3.56 3 4.57 2 5.58 1 6.59 5 2 3 2.5 3 4.5

10 2 5.511 1 6.512 0 7.5

2. Mida el pH de las mezclas .3. Tome 9 lecturas a intervalos de 2 minutos.4. Calcule: k = (1/t)[ 1/Ct 1/Co ] y trace la grfica de 1/Ct) vs t5. Anote los resultados en una tabla que incluya T, pH, I y k de cada mezcla de reaccin.6. Trace la grfica de log k vs I para cada pH de trabajo.7. Trace la grfica de log k vs pH para cada fuerza inica (I) de trabajo.

Cuestionario.1. Cul es el mecanismo de reaccin propuesto para la oxidacin de la vitamina C con

ferricianuro de potasio?2. Cmo se calcula la fuerza inica?3. Cules de las sustancias involucradas en la mezcla de reaccin contribuyen de manera

significativa a la fuerza inica de la mezcla?4. De acuerdo a la respuesta a la pregunta anterior, Es necesario considerar a todas las

especies presentes en la mezcla de reaccin, para el clculo de I?

5. Cul es la funcin del NaCl en las mezclas de reaccin trabajadas?6. Analizando la tabla de mezclas de reaccin, diga cules mezclas van a tener el mismo

valor de pH y cules van a tener el mismo valor de fuerza inica.7. Qu tipo de efecto cintico salino primario se obtuvo? A partir de que datos

experimentales obtuvo esta informacin?8. De acuerdo con el tipo de efecto cintico salino primario obtenido, Cules son los iones

reaccionantes en la oxidacin de la vitamina C?9. Explica porqu encontraste diferencias en la rapidez de reaccin de las mezclas

estudiadas a diferentes fuerzas inicas y pH constante.10. Cul es la forma reactiva de la vitamina C?11. Cmo afecta el pH a la disociacin de la vitamina C?12. Qu papel desempea el HNO3 en la reaccin en estudio?13. Hubo diferencia en el comportamiento de las mezclas trabajadas a diferente pH y

fuerza inica constante? En caso afirmativo diga usted cul fue el comportamiento observado y a qu lo atribuye usted.

14. De acuerdo con su respuesta a la pregunta anterior deber aparecer la concentracin del cido ntrico en la ecuacin de rapidez que usted encontr en la prctica 1 de esta serie? En caso afirmativo escriba la ecuacin experimental de rapidez.

15. Cules son las condiciones de pH y fuerza inica a la temperatura de trabajo, para las cuales se tiene la mayor rapidez para la reaccin estudiada a la temperatura de trabajo?

Bibliografa: 2, 3, 4 al 8, 10, 11, 12 (vol 1 y 2) al 16 (vol2), 17 al 21 y 25

SEGUNDO CICLO: QUMICA DE SUPERFICIES.

Prctica #. 4.

Medicin de la tensin superficial de soluciones acuosas de etanol.

Objetivo Principal.

Determinar el efecto de la concentracin de etanol en soluciones acuosas, sobre la tensin superficial del agua.

Objetivos Secundarios.1. Aprender a medir la tensin superficial con el tensimetro capilar.2. Aplicar la isoterma de Gibbs para calcular la cantidad de etanol adsorbido en la

interfase agua/aire.

Prelaboratorio.

1. Defina los siguientes trminos: interfase, tensin superficial, tensin interfacial, capilaridad, fuerzas de cohesin, fuerzas de adhesin y ngulo de contacto.

2. Explique el fundamento del tensimetro capilar.3. Mencione 2 ejemplos de sustancias que al colocarse en una superficie de vidrio,

presenten un ngulo de contacto menor a 90o y 2 que presenten un ngulo de contacto mayor a 90o.

4. Indique cmo se clasifican los solutos de acuerdo a la forma en que afectan a la tensin superficial del agua? Use diagramas y grficas. Proporcione 2 ejemplos de cada uno de ellos.

5. Escriba y explique la isoterma de Gibbs. Defina exceso de concentracin en la superficie ()

6. Realice los clculos correspondientes para preparar 50 mL de cada una de las disoluciones acuosas de etanol mencionadas en la tabla incluida en la tcnica experimental de esta prctica.

7. Investigue la densidad del etanol a 20, 22 y 25oC.8. Investigue cmo se calculan la concentracin molar y la fraccin mol del etanol en las

soluciones acuosas mencionadas en la tabla incluida en la tcnica experimental de esta prctica.

Bibliografa: 1, 3, 5, 9, 10, 13 al 16 (vol 1), 18, 20, 22, 24 y 26.

Tcnica experimental.

Usa las soluciones acuosas de etanol de diferentes concentraciones en % m/v, que se te proporcionan.

Determina las densidades de las soluciones y del agua pura a la temperatura de trabajo. Coloca aproximadamente 15 mL de las disoluciones en el tensimetro, empezando por

la ms diluida y mide (por triplicado) la altura alcanzada en el capilar. Registra la temperatura de trabajo.

Solucin nmero [EtOH] (%m/v)1 102 203 304 405 506 60

Informe.

I. OBJETIVO.II. RESULTADOS.1. Anote sus resultados en una tabla.2. Construya la grfica de: Vs C (M)3. Construya la grfica de: Vs ln X (donde X es la fraccin mol del etanol en las

soluciones)4. Determine el exceso de superficie () con las dos ecuaciones siguientes: a) = -(C/RT)(d/dC)

b) = -(1/RT)(ddlnX)III DISCUSIN DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES.IV. CUESTIONARIO.

1. Explica si es importante mantener la temperatura constante durante la realizacin de esta prctica..

2. Si en lugar de usar volmenes de 15 mL de las disoluciones, se hubieran usado 20 mL para las determinaciones, los valores de tensin superficial hubieran sido los mismos o diferentes, explica tu respuesta.

3. Indica cules son las interfases que se encuentran presentes en las disoluciones acuosas de etanol.

4. Explica a qu se debe el efecto del etanol sobre la tensin superficial del agua.5. Explica a qu se debe la tendencia que presentan los valores de exceso de superficie

que calculaste..6. Explica en qu casos es posible utilizar el tensimetro capilar para determinar la

tensin superficial de un fluido.

Prctica #. 5.

Determinacin de la isoterma de adsorcin del cido actico sobre carbn activado.

Objetivo Principal.

Determinar la isoterma de adsorcin del cido actico sobre carbn activado.

Objetivos Secundarios.

1. Estudiar el efecto de concentracin y de la masa del adsorbente sobre la cantidad adsorbida a temperatura constante.

2. Calcular el rea superficial especfica del carbn activado.

Prelaboratorio.

1. Define los siguientes trminos: adsorcin, adsorbente, adsorbato, x, m, Y, Ym, , , e isoterma de adsorcin.

2. Menciona la clasificacin de los tipos de adsorcin y explica en qu se basa la clasificacin y las diferencias entre ellos.

3. Cules son los perfiles grficos de isotermas qu se conocen? Use las grficas y explquelas.

4. Escribe la ecuacin de la isoterma de Langmuir y mustrala en una grfica.

Bibliografa: 1, 3, 5, 9, 10, 13 al 16 (vol 1), 18, 20, 22, 24 y 26.

Tcnica experimental.

De la estufa tome 5 frascos que contienen una cantidad conocida de carbn activado pesado en una balanza analtica; anote en una etiqueta el peso del carbn. Numere los frascos del 1 al 5.

Agregar a cada frasco 25 mL. de una solucin de cido actico (titulada) de diferente concentracin. Cuide que todo el carbn se moje con la solucin.

Tape los frascos, colquelos en un bao de agua a temperatura ambiente y DJELOS EN REPOSO DURANTE 2 HORAS.

Filtre las soluciones y de los filtrados tome 3 alcuotas de 5 ml, titlelas con NaOH 0.25 M. Anote la temperatura de trabajo.

Informe.

I. OBJETIVO.II. RESULTADOS.1. Anote sus datos en la siguiente tabla.

[HOAc]i (M)

g. carbn mi (mol)

[HOAc]e (M)

me (moles) Y (moles/g)

C/Y (g/L)

2. Trace la grfica de C/y vs C.3. Calcule el rea superficial especfica del adsorbente, considerando que el rea molecular

del actico es = 21 x 10 -19 m2/molcula, use la ecuacin: = YmNo.III DISCUSIN DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES.IV. CUESTIONARIO.

1. Explica si es importante mantener la temperatura constante durante este experimento.

2. Explica por qu se utilizan soluciones valoradas de cido actico.3. Explica por qu es necesario colocar y mantener el carbn activado en una estufa a

100oC antes de usarlo para efectuar el experimento.4. Explica cmo se podra mejorar el proceso de adsorcin del cido actico sobre

carbn activado.5. Explica a qu se debe la tendencia que presentan los valores de fraccin de

superficie cubierta que calculaste.

TERCER CICLO. INTRODUCCIN A LA QUMICA DE LOS COLOIDES.

Prctica #. 6.

Preparacin de sistemas coloidales. Propiedades elctricas y estabilidad.

Objetivo Principal.

Preparar dispersiones coloidales por mtodos de agregacin y disgregacin para aprender la diferencia entre ambos y aprovechar los coloides preparados para estudiar las propiedades elctricas y su relacin con la estabilidad de los mismos.

Prelaboratorio.

1. Defina coloide, fase interna y fase externa.2. Indica cmo se clasifican los coloides con base en el estado de agregacin de las fases

interna y externa, as como de acuerdo a su afinidad por el medio de dispersin. Explica a qu grupo corresponde cada uno de los sistemas que se prepararn en esta prctica

3. Explica en qu consisten los mtodos de agregacin y de disgregacin para la preparacin de sistemas coloidales. Proporciona 3 ejemplos de cada uno de ellos y explica cules de ellos usars para preparar los sistemas coloidales correspondientes a esta prctica.

4. Qu establece la Regla de Schulze-Hardy?5. Qu se entiende por doble capa elctrica? Cmo un coloide puede adquirir carga?6. Investiga la serie liotrpica de Hoffmaister.7. Escribe las reacciones o procesos que se efectuarn en la prctica para preparar los

sistemas coloidales.

Bibliografa: 3, 4, 8, 10, 15, 16 (vol 1), 18, 19, 24 y 26.

Tcnica experimental.

PRIMERA PARTE: MTODOS DE PREPARACIN.

Sol de Yoduro de Plata. Matraz 1: colocar 8 ml de KI 0.1 N y diluir con agua destilada a 25 mL. Matraz 2: colocar 4 ml de AgNO3 0.1 N y diluir con agua destilada a 25 mL. Poco a poco y agitando, se vierte la solucin de AgNO3 sobre la de KI se deja reposar 10

minutos y se observa.

Sol de Azul de Prusia.

Prepare 6 soluciones de K4Fe(CN)6 y de FeCl3 de las siguientes concentraciones segn se indica en la tabla siguiente:

Tubo Num. K4Fe(CN)6 (%) 5 ml FeCl3 (%) 5 ml1 0.0002 0.00010242 0.002 0.0010243 0.02 0.010244 0.2 0.10245 2 1.246 4 2.05

Deje reposar 5 minutos y anote todas sus observaciones. Filtre los 3 ltimos tubos recibiendo el filtrado en tubos limpios y secos y lavando el

precipitado con agua. Observe los filtrados. Se apartan los tubos donde se haya formado el coloide incluyendo los filtrados.

Gel de Gelatina.A 0.5 g de gelatina se le agrega un poco de agua destilada (aproximadamente 5 ml) y se deja reposar para que se hidrate, se agrega agua hirviendo (aproximadamente 10 ml) y se agita hasta disolucin. Se completa el volumen a 20 ml.

Gel de Almidn.A 25 ml de agua destilada se agregan 0.25 g de almidn y se agita. Se calienta la mezcla lentamente y agitando continuamente para evitar la formacin de grumos, hasta que se forme el gel.

SEGUNDA PARTE: ESTABILIDAD.Yoduro de plata. Prepare una serie de 5 tubos con 5 ml del sol de AgI y agrgueles los volmenes de las

soluciones indicadas en la siguiente tabla.

Tubo Num. CaCl2 1 M Na2SO4 1M AgNO3 0.1 M KI 0.1 M1 0.4 ml ----- ----- -----2 ----- 0.4 ml ----- -----3 ----- ----- 0.4 ml -----4 ----- ----- ----- 0.4 ml5 ----- ----- ----- -----

Registra tus observaciones.

Azul de Prusia. En 3 tubos ponga 5 ml de sol de azul de Prusia y agrgueles los volmenes de las

soluciones indicadas en la siguiente tabla.

Tubo Num. Ca Cl2 1 M Na2SO4 1 M1 0.4 ml -----2 ----- 0.4 ml3 ----- -----

Gelatina. Preparar 1 serie de 5 tubos con 5 ml del gel de gelatina de la siguiente manera:

Tubo Num CaCl2 1 M Na2SO4 1 M1 0.4 ml -----2 1 ml -----3 ----- 0.4 ml4 ----- 1 ml5 ----- -----

Deje reposar los 8 tubos 24 horas y observe.

Almidn. Repita la operacin anterior con una serie de 5 tubos con 5 ml del gel de almidn.

Informe.

I. OBJETIVOS.II. RESULTADOS.1. Anote sus observaciones durante la preparacin de los sistemas coloidales.2. Anote en una tabla los resultados de la adicin de electrolitos a los sistemas preparados.III DISCUSIN DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES.IV. CUESTIONARIO.1. Qu diferencias fundamentales se observaron en los mtodos de preparacin utilizados?2. Escribe la reaccin o mecanismo de formacin del coloide preparados.3. Pueden formarse coloides a cualquier concentracin de las sustancias en los mtodos de

agregacin? Por qu?4. Es caracterstico de los sistemas coloidales ser retenidos por el papel filtro?. Explica tu

respuesta.5. Di en cules coloides hubo peptizacin y cul fue el agente peptizante.6. Explica qu efecto tiene el agua sobre los precipitados que lavaste? Puede suceder lo

mismo con un gel?7. Cul es el objeto del calentamiento en la preparacin de un gel? Podra prepararse sin

calentamiento?8. Cmo relacionas los efectos de repulsin entre partculas con la estabilidad de las

dispersiones coloidales?

9. De acuerdo a la valencia de los aniones y cationes de los electrolitos agregados Qu signo tienen las partculas cargadas de los diferentes coloides?

Prctica #. 7.

Determinacin de las concentraciones de las especies difusibles en el equilibrio. Equilibrio de Donnan.

Objetivo Principal.

Determinar la forma en que se distribuyen los iones difusibles en el equilibrio de Donnan.

Objetivos Secundarios.1. Calcular las concentraciones de los iones difusibles a cada lado de la mebrana en el

equilibrio.2. Contrastar el modelo terico de Donnan con el modelo experimental propuesto.

Prelaboratorio.

1. En qu consiste el fenmeno de smosis?2. Defina equilibrio Donnan de membrana.3. Cules son los casos de Donnan?. Explique usando un esquema.4. Cules son las leyes que rigen el fenmeno de Donnan?5. Cul es el punto isoelctrico de la grenetina y qu carga posee en medio cido?6. Define presin osmtica y presin onctica.

Bibliografa: 3, 4, 8, 10, 15, 16 (vol 1), 18, 19, 24 y 26.

Tcnica experimental.

Nota: el saco dializador se prepar hirvindolo en agua 20 minutos. Preparacin de la solucin acidulada: tome 50 ml de una solucin acuosa de grenetina al

2.5% y agregue HCl 0.1 M (su maestra(o) le indicar cuntos mililitros), aada 5 gotas de fenolftaleina.

Transfiera al saco dializador 25 ml de la solucin acidulada y cierre el saco. (Fase ). En una probeta de 100 ml mida 25 ml de H2O destilada a la que se le agregan 5 gotas de

fenolftaleina, (Fase ). Mida el pH del agua con un potencimetro (pHi). Suspenda el saco con la grenetina dentro de la probeta y tpela. Deje dializar 48 horas. Con los 25 ml restantes de la solucin acidulada de grenetina, proceda de la siguiente

forma: mida el pH con un potencimetro (pHi), tome dos alcuotas de 10 ml cada una y titlelas con NaOH 0.01 N (Ni).

Transcuridas las 48 horas, retire el saco sin abrirlo y djelo escurrir unos minutos sobre la probeta. a) Mida el volumen de la fase (Vf) b) Mida el pH con un potencimetro (pHf) y c)Tome dos alcuotas de 10 ml cada una y titlelas con NaOH 0.01 N (Nf).

Abra el saco dializador recibiendo su contenido en otra probeta de 100 ml. limpia y seca, escurra el saco unos minutos para recuperar todo el contenido. a)Mida el volumen de la fase (Vf), b) Mida el pH con un potencimetro (pHf) y c) Tome dos alcuotas de 10 ml y titlelas con NaOH 0.01 N. (Nf).

Informe.

I. OBJETIVOS.II. RESULTADOS.1. Anote sus resultados en una tabla.2. Calcule las concentraciones de los iones difusibles en el equilibrio con la ecuacin

propuesta por Donnan para el caso que se presenta en su experimento.III DISCUSIN DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES.IV. CUESTIONARIO.1. A qu atribuye el cambio de volumen en ambas fases?2. Qu relacin hay entre el fenmeno de smosis y el equilibrio de Donnan?

Prctica #. 8.

Determinacin del volumen de hidratacin y de la viscosidad intrnseca de la molcula de glicerol.

ObjetivoPrincipal.

Determinar la viscosidad intrnseca y el volumen de hidratacin de la molcula de glicerol a partir de la medicin de la viscosidad de soluciones de diferente concentracin

Objetivos Secundarios.Conocer el fundamento de operacin y el manejo del viscosmetro de Ostwald.Estudiar el efecto sobre la viscosidad de una solucin, de los factores: concentracin de la solucin, forma y tamao de la molcula.

Prelaboratorio.

1. Escriba y explique la ecuacin de Poiseuille.2. Cul es el fundamento del viscosmetro de Ostwald?3. Qu significan los trminos: viscosidad, viscosidad relativa, viscosidad especfica y

viscosidad intrnseca?4. Qu relacin hay entre la viscosidad intrnseca y el peso molecular? Escriba la ecuacin

que los relaciona.

Bibliografa: 2, 3, 4, 5, 7, 8, 13, 15, 16 (vol 2), 18, 24 y 25.

Tcnica experimental.

Se mide la densidad de las soluciones de glicerol preparadas a diferentes concentraciones en % (p/v)y la del agua a la temperatura de trabajo.

Coloca un volumen conocido de agua (entre 15 y 20 ml) en el viscosmetro y mide el tiempo de flujo. Repite la operacin 3 veces manteniendo la temperatura constante.

A la misma temperatura y usando volmenes iguales al del agua, se trabajan las muestras de glicerol empezando por la ms diluida, se miden por triplicado los tiempos de flujo de cada una de ellas en el mismo viscosmetro usado para el agua.

Busca la viscosidad del agua en tablas para la temperatura de trabajo. Registra la temperatura de trabajo

Informe.

I. OBJETIVO.II.RESULTADOS.1. Agrupe sus datos en una tabla como la siguiente:

T____ oC agua________ g/cm3 agua__________ cp tagua______ s

C (M) sol (g/cm3)

t sol (s) rel sp sp / C (L/mol)

vh L/molec

2. Determine el volumen fraccionario de la fase dispersa.3. Calcule el volumen de hidratacin.4. Construya una grfica de sp / C vs C y determine la [].III DISCUSIN DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES.IV. CUESTIONARIO.

1. Indica qu factores afectan a la viscosidad de una disolucin.2. Explica si la viscosidad es una propiedad extensiva o intensiva.3. Explica por qu el tiempo de flujo de las distintas disoluciones tiene que

determinarse usando el mismo viscosmetro que para el agua.4. Explica por qu el tiempo de flujo de las distintas disoluciones tiene que

determinarse usando el mismo volumen que el empleado para el caso del agua.5. Explica por qu la viscosidad de as disoluciones vara con la concentracin del

glicerol.

6. Indica en qu casos puede emplearse el viscosmetro de Ostwald para determinar la viscosidad de un fluido.

Prctica #. 9.

Determinacin de la viscosidad de un producto farmacutico con el viscosmetro Brookfield.

Problema.Determina el intervalo de respuesta con el viscosmetro Brookfield, para el producto que se te proporciona y calcula su viscosidad.

Procedimiento experimental.Parte 1. Determinacin del intervalo de respuesta del viscosmetro1. Vierte el producto en un vaso de precipitados.2. Usando como gua el instructivo de manejo del aparato que se te proporciona con este

guin, coloca el huso # 7 en el equipo y efecta lecturas por triplicado a cada una de las 4 velocidades de rotacin del viscosmetro.

3. Repite la operacin del paso anterior con cada uno de los husos restantes.4. Anota tus lecturas en una tabla, indicando con qu huso y a qu r.p.m. se obtuvieron.Parte 2. Clculo de la viscosidad del fluido.1. En el instructivo que se te proporciona, se indica la forma en que se pueden calcular las

viscosidades a partir de las lecturas obtenidas con el aparato.2. Anota tus datos en una tabla, indicando # de huso y r.p.m.

Cuestionario.1. Fue posible obtener lecturas con todos los husos y a todas las velocidades de rotacin

(rpm)?2. Qu mide el viscosmetro Brookfield y en qu unidades se expresa?3. Hubo lecturas fuera de la escala (inferior o superior) del aparato? En caso afirmativo a

qu se debe?4. Dependen los valores de las lecturas obtenidas con el viscosmetro, de la combinacin

huso/velocidad de rotacin?5. Cmo calculaste la viscosidad a partir de la lectura del aparato?6. Es posible que varen los valores de viscosidad calculados si se modifica la

combinacin huso / velocidad de rotacin? Si o No, explica tu respuesta.7. Con los datos obtenidos en tu experimento, es posible decir si el fluido estudiado es

newtoniano o no newtoniano? S o no. En caso afirmativo, Cmo usaras tus datos para decirlo? Qu tipo de fluido es?

8. Cmo estableciste el intervalo de respuesta del aparato?9. Cul es el intervalo de respuesta del aparato?

Bibliografa: 2, 3, 4, 5, 7, 8, 13, 15, 16 (vol 2), 18, 24 y 25.

SERIES DE PROBLEMAS.

PROBLEMAS DE CINTICA QUMICA.

1. Por polarimetra se estudia la hidrlisis de la sacarosa, que se descompone en glucosa y fructosa. La sacarosa es dextro rotatoria y se obtiene una mezcla levgira de glucosa y fructosa. Las medidas del ngulo de rotacin ptica () de la luz polarizada a varios intervalos de tiempo, permiten seguir el desarrollo de la reaccin. Lewis reporta los siguientes datos para una inversin trabajada a 25oC en HCl 0.9 N:

t (min) 0 7.18 18 27.05 36.80 56.07 101.70 (oA) +24.09 +21.405 +17.735 +15.0 +12.40 +7.80 +0.30 -10.74

Determine el orden y la k. Deduzca las ecuaciones integradas en funcin del ngulo de rotacin ptica, justificando cada paso.

2. Una reaccin en solucin entre los compuestos A y B, se sigui durante 1 hora a una temperatura de 37 oC. Se midi la concentracin residual de lso reactivos a diferentes intervalos de tiempo.

t (min) o 10 20 30 60[A] (M) 0.200 0.166 0.146 0.134 0.114[B] (M) 0.100 0.066 0.046 0.034 0.014

Determine el orden de reaccin y el tiempo de vida media.3. Algunos de los resultados obtenidos al estudiar la relacin entre A y B, se

proporcionan a continuacin:[A] (M) 1.4 x 10-2 2.8 x 10-2 2.8 x 10-1

[B] (M) 2.3 x 10-2 4.6 x 10-2 4.6 x 10-2

ro (M/s) 7.4 x 10-9 5.9 x 10-8 5.9 x 10-6Calcule el orden x respecto a A y el orden y respecto a B, as como la k.

4. El cido frmico se descompone sobre cido sulfrico dando monxido de carbono y agua. Los siguientes datos se obtuvieron a 25oC, determine el orden de reaccin y la k.

t (s) 0 25 50 75 100 200 250 V (cm3) 0 6.3 11.6 16.3 20.2 30.4 33.5 41.5

5. Los tiempos de vida media para la reaccin: A = B, a diferentes concentraciones iniciales se proporcionan en la siguiente tabla, obtenga el orden de reaccin y la constante de rapidez.

t0.5 (s) 200 67 40Co (mol/L) 0.01 0.03 0.05

6. Se aisl una cepa de S. aureus de un producto lcteo contaminado, se resembr en un medio de Baird Parker e incub a 35oC durante 48 hrs., despus de este tiempo se contaron 500 colonias, en ese momento se le agreg un antibitico efectivo contra este microorganismo y se observ una disminucin en el nmero de colonias.En las 24 hrs. posteriores a la adicin de antibitico la muerte microbiana present una constante de rapidez de 0.0077 hrs-1. Despus de este tiempo se observ un cambio en el comportamiento cintico del fenmeno y para el mismo cultivo se

determin una constante de rapidez de 25 colonias/hr hasta la total eliminacin de los microorganismos. Calcule el tiempo en que se eliminaron todos los microorganismos de este cultivo.

7. El yodo reacciona con la acetona en solucin acuosa para dar yodoacetona. La reaccin estequiomtrica es:

I2 + Acetona + H+ = Yodoacetona + I-Se midi la rapidez de reaccin por la desaparicin del I2, a continuacin se proporcionan algunos datos de concentracin y rapidez iniciales,:

-(d[I2]/dt)o (mol/Ls) [I2]o (mol/L) [Acetona]o (mol/L) [H+]o (mol/L)7 x 10-5 5 x 10-4 0.2 10-27 x 10-5 3 x 10-4 0.2 10-2

1.7 x 10-4 5 x 10-4 0.5 10-25.4 x 10-4 5 x 10-4 0.5 3.2 x 10-2

a) Determine el orden respecto a cada uno de los reactivos.b) Escriba la ecuacin diferencial de rapidez y calcule la constante de rapidez de la

reaccin.c) En cunto tiempo se sintetizarn 10-4 M de yodoacetona si se tiene una

concentracin inicial de 0.5 M de acetona y 10-3 M de yodo y se mantiene constante la [H+] a 0.1M?

8. En la descomposicin del NH3 sobre un alambre de Tungsteno a 856oC, se obtienen los siguientes datos:

Ptotal (mm Hg) 228 250 273 318t (s) 200 400 600 1000

Considerando un volumen de 1 litro diga: a) El orden de la reaccin.b) El mecanismo de la descomposicin.c) Si se trabaja a presiones menores a las dadas cul ser el comportamiento?d) Calcule la constante de rapidez en moles/Ls.

9. Se observ que la descomposicin de un metabolito inestable sigue una cintica de primer orden, se obtuvieron los valores de la constante de rapidez a diferentes temperaturas:

T (oC) 15 20 25 30 37k x 10-5 (s-1) 0.418 0.762 1.370 2.41 5.15

Calcule: Ea, A, H*, S*, G*, Z y P.10. Calcule el nmero de colisiones entre las molculas contenidas en 1 cm3 de oxgeno a

100 atm y 500oC. El dimetro efectivo de colisin () es 3.39 x 10-8 cm.11. Calcule la constante de rapidez para una reaccin que se lleva a cabo a 300K cuando

su Ea = 0.2 Kcal/mol y cuando es de 50 kcal/mol, si en ambos casos A = 10 11 min-1. Qu comentarios puede hacer al comparar los dos valores de k?

12. Para la dimerizacin del butadieno, la variacin de la k con la temperatura cumple con la ecuacin:

k = 9.20 x 109 e -(23690/RT) (mol/lt \ s).Qu fraccin de molculas de butadieno presentes en la mezcla de reaccin tiene una energa suficiente para reaccionar a 300 y a 450oC?

13. Dos reacciones bimoleculares en fase gaseosa a 300oC, tienen factores de frecuencia de 3.2 x 1010 y 5.7 x 107 cm3/mol s. Calcule en cada caso la entropia de activacin y el factor de probabilidad.

14. Swintowsky y col. (J. Am. Pharm. Assoc. Sci., 44, 521, 1955), obtuvieron los siguientes datos en la descomposicin de primer rden de la penicilina:

T (oC) 37 43 54k (h-1) 0.0216 0.043 0.119

Calcule la Ea, A, H*, S*, G*, P y Z, as como la k a 60oC.15. La k para la descomposicin del cido dibrosuccnico, a 50 y 100oC es 1.8 x 10-6 y

2.08 x 10-4 min-1 respectivamente. Calcule la Ea, A, H*, S*, G*, P, Z, el fator universal de frecuencia y los t1/2 a ambas temperaturas.

16. Los dimetros moleculares del oxgeno y del hidrgeno son respectivamente: 3.39 x 10-8 y 2.47 x 10-8 cm. Cuando 1 g de oxgeno y 0.1 g de hidrgeno se mezclan en un matraz de 1 L a 27oC Cul ser el nmero de colisiones / cm3s?

17. La rapidez de lactonizacin del cido hidroxivalrico por una catlisis cida se representa por la siguiente ley de rapidez:

r = -(d[HVA] / dt) = k [HVA][HCl] donde k = 4 min-1

CH3CHOCH2 CH3 CH CH2 CH2 CO + H2O(HVA) O

a) Despreciando la reaccin inversa, calcule el t1/2 si a = 0.01 M, b) Si a = 0.01 M y Ea = 20 Kcal a qu temperatura se tendr la mitad de la vida

media?18. La hidrlisis bacteriana del msculo de pescado es dos veces ms rpida a 2.2oC que

a -1.1oC. Calcule la Ea, A y diga cul ser el valor de la k a 25oC.19. A continuacin se presentan los datos de la reaccin de la enzima fumarato-hidratasa,

a pH de 7.29. Diga cul es el efecto de la [S]o sobre la rapidez de la reaccin.[S]o (M) 0.40 0.20 0.10 0.05 0.025 0.0125

-(d[F]/dt)o x 107 (M/s) 5.0 6.0 5.9 5.6 5.4 6.0(d[M]/dt)o x 107 (M/s) 2.8 3.2 3.2 4.0 2.5 3.0

Determine el orden respecto a la concentracin y calcule la constante de Michaelis-Menten y la rmax . F = fumarato y M = malato.

20. Se obtuvo la constante de Michaelis-Menten para la enzima citrato deshidrogenasa a dos diferentes temperaturas. Dann obtuvo los siguientes datos en 5 determinaciones hechas a cada temperatura:

Km (25oC) (mmol/L) 142 281 137 130 137Km (35oC) (mmol/L) 65 71 70 115 78

Determine el H* para la formacin del complejo enzima sustrato.21. La hidrlisis del p-nitro aniluro de N-glutaril-L-fenilalanina (GPNA) a p-nitro anilina

y N-glutaril-L-fenilalanina, catalizada por la quimotripsina , di los siguientes valores a una concentracin de la enzima igual a 2.707 x 10-7 M:

[S]o x 104 (M) 2.5 5.0 10 15ro x 106 (M/min) 2.2 3.8 5.9 7.1

Calcule: a) Km, b) rmax y c) k2.

22. En una reaccin catalizada por el ion H+, se obtuvieron los siguientes valores de la k: 2.24 x 10-5 y 4.48 x 10-5 para las siguientes concentraciones del ion: 0.05 y 0.10 M respectivamente. Calcule el coeficiente cataltico del ion H+.

23. A 25oC se determinaron los valores de k a diferentes concentraciones de catalizador:a = 0.015M b = 0.030M T = 25oCCcat (M) 0.001 0.002 0.004 0.008

k x 102 (L/mol min) 2.55 4.25 7.03 10.5Determine el orden respecto al catalizador y la k de la reaccin cataltica.

24. La siguiente reaccin es catalizada por una enzima a pH 8 y 30oC:isocitrato glioxilato + succinato

Se obtuvieron los siguientes datos manteniendo la concentracin de enzima constante. Calcule la Km y la rmax.

[Isocit.] (mol/dm3) 18 24 30 40 100ro (nmol/dm3) 4.08 4.64 5.10 5.62 6.90

25. Los siguientes datos se refieren a la descomposicin de la diacetona alcohol, catalizada por los -OH a 25oC.

[-OH] x 103 (g in/L) 5 10 20 40 100k x 105 (s-1) 3.87 7.78 15.7 32.0 79.9

Determine el coeficiente cataltico del ion -OH.26. La velocidad de la hidrlisis de un nuevo medicamento depende de la fuerza inica

de la siguiente manera:I (M) 0.005 0.01 0.015 0.020 0.025 0.030k / ko 0.718 0.631 0.562 0.515 0.475 0.447

a) Diga qu tipo de efecto salino primario se presenta,,b) Calcule el valor de ZA ZB considerando agua a 25oC. c) Trabaje con (I1/2) y g(I) compare los valores obtenidos en cada caso y explique

su respuesta.27. La desnaturalizacin cida de la carboxihemoglobina a pH, sigue una cintica de

primer orden y se estudi en una solucin de cido frmico/formiatode sodio, como una funcin del formiato de sodio. Los tiempos de vida media de la carboxihemoglobina fueron:

t0.5 (min) 20.2 13.6 8.1 5.9C (M) 0.007 0.01 0.015 0.020

Diga que tipo de efecto salino primario se presenta y el valor de la ko.28. Para una reaccin a 20oC y diferentes fuerza inicas, se obtuvieron los siguientes

datos:k x 104 (M-1 min-1) 7.5 1.2 0.87

I 0.293 0.540 0.830a) Diga qu efecto salino primario se presenta.b) Cul es el signo de las cargas de los iones reaccionantes? c) Calcule el valor de ko.29. En un extracto celular se identifica la presencia de cido glutmico mediante la

reaccin:

HOOC(CH2)2CHCOOH + CON- + H+ HOOC(CH2)2CHCOOH NH2 NHCONH2

La reaccin se lleva a cabo a pH 3:a) Considerando que el cido glutmico es un amino cido, Qu especies inicas se

tienen en solucin?b) Qu efecto cintico salino primario se esperara si esta reaccin se efectuara en las

siguientes soluciones salinas?i). Suero fisiolgico (NaCl 9.5 g/l)ii). Solucin Ringer (0.7 g NaCl, 2.6 x 10-3 g CaCl2, 0.035 g KCl y aforar a 100

ml con agua).iii). Suero glucosado (glucosa 52.5 g/l).

30. La desnaturalizacin cida de la carboxihemoglobina a pH, sigue una cintica de primer rden y se estudi en una solucin de cido frmico/formiato de sodio, como una funcin del formiato de sodio. Los tiempos de vida media de la carboxihemoglobina fueron:

t0.5 (min) 20.2 13.6 8.1 5.9C (M) 0.007 0.01 0.015 0.020

Diga que tipo de efecto salino primario se presenta y el valor de la ko.31. Para una reaccin a 20oC y diferentes fuerza inicas, se obtuvieron los siguientes

datos:k x 104 (M-1 min-1) 7.5 1.2 0.87

I 0.293 0.540 0.830a) Diga qu efecto salino primario se presenta.b) Cul es el signo de las cargas de los iones reaccionantes?c) Calcule el valor de ko.

PROBLEMAS DE QUMICA DE SUPERFICIES.

1. Un capilar de 0.1 cm de dimetro, se introduce en agua ( = 10o) y despus en mercurio (( = 170o). Calcule el nivel al que asciende ambos.

2. En un tensimetro Du Nouy se midi la fuerza necesaria para separar el anillo de la superficie de un lquido, si el dimetro del anillo es 1 cm y la fuerza es de 677 dinas, calcule la tensin superficial del lquido.

3. La tensin superficial del lquido A es 35.7 din/cm, este lquido ascendi en un tubo capilar hasta una altura de 2.3 cm, si su densidad es 0.8074 g/cm3 cul es el radio del capilar? Se prepararon dos soluciones del soluto X en dicho lquido, si las soluciones se hacen ascender en el mismo capilar, diga cul sera la altura alcanzada por cada una si sus densidades son 0.8530 y 0.9003 g/cm3 y sus tensiones superficiales relativas son: 1.0832 y 1.126 din/cm respectivamente.

4. En un tensimetro capilar se midi el ascenso del agua, siendo de 1 cm a 20oC ( = 72.75 din/cm y = 0o). En el mismo capilar y a la misma temperatura, se midi la altura alcanzada por un lquido de tensin superficial desconocida cuyo = 20o, dando una altura de 0.38 cm, calcule si su densidad es 0.790 g/cm3.

5. Del brazo de una balanza cuelga una mica de longitud = 5 cm y anchura = 2 cm, que se desprende de la superficie del agua ( = 72.75 din/cm), anotndose un peso de despegue de 1019.2 g. La misma mica presenta un peso de despegue de 305.9 g cuando se desprende de la superficie de n-octano cul ser la tensin sueprficial de ste?

6. Un anillo de platino de 1.5 cm de dimetro se coloca sobre una superficie acuosa de NaCl, cuya tensin superficial se desea determinar. Se necesita una fuerza de 690 din para retirar el anillo de la superficie fin de que se rompa la pelcula que se adhiere a l. a) Calcule la tensin superficial, b9 calcule la fuerza que se necesita para desprender el anillo de una superficie de agua pura ( = 72.75 din/cm) y c) compare ambas fuerzas y haga los comentarios pertinentes.

7. Calcule el trabajo que se realiza al crear una superficie a 20oC para una pelcula de a) agua y b) etanol en un bastidor si la barrera mvil tiene 5 cm de longitud y se retira una distancia de 2 cm. agua = 72.8 din/cm y etanol = 22.3 din/cm.

8. Un aceite mineral se disperso en glbulos en una emulsin o/w, dando lugar a una superficie total de 108 cm2. Si mediante la adicin de un tensoactivo resulta que la tensin interfacial es 5 erg/cm2 cul es la energa libre superficial total del sistema en joules?

9. La tensin sueprficial para mezlcas de metanol/agua est dada por: = o + aC + bC2 + dC3

donde: o = tensin superficial del disolvente puro, a = -0.4, b = 0.3 d = 0.2 y C = concentracin en M. a) establezca la expresin matemtica para el exceso de concentracin en la superficie () y b) calcule para una solucin acuosa de metanol 0.4 M a 25oC.

10. Se han medido las siguientes a 25oC para disoluciones acuosas de dodecilsulfato sdico:

C x 103 (mol/dm3) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 (mN/m) 72.7 67.9 62.3 56.7 52.5 48.8 45.6 42.8 40.5

Calcule el exceso de superficie ().11. Las tensiones superficiales de la paratoluidina, determinadas a diferentes

concentraciones y a 25oC, se representaron grficamente obtenindose una pendiente de - 32800 cm3 /s para una concentracin de 5 x 10-3 g/cm3. Calcule el exceso de concentracin superficial () en mol/cm2 y en g/cm2 sabiendo que el peso molecular de la paratoluidina es 107.15 g/mol.

12. A 19oC la variacin de la tensin superficial respecto a la concentracin, de soluciones de cido butrico en agua, se puede representar por la ecuacin:

(d/dC) = - [(ab)/(1 + bC)]donde a y b son constantes cuyos valores son: 13.1 y 19.62 respectivamente. Calcule el exceso de concentracin en la superficie para una concentracin de 0.2M. Diga cul ser el valor lmite para este exceso cuando la concentracin C tiende a .

13. En la formulacin de una emulsin, se requiere usar 5% en peso de una mezcla de Span 80 BHL 4.3 a partes iguales con Tween 80 BHL 15. Determine el BHL de la mezcla. Si el BHL ptimo para la emulsin es de 12, cmo cambiara la formulacin de la mezcla de tensoactivos? Exprese las cantidades de ambos tensoactivos en % y en g.

14. En una formulacin alimenticia se usa un 10% en peso de una mezcla de tensoactivos cuyos BHL son 4.7 y 14.9. Diga los porcentajes de ambos en la mezcla si el BHL ptimo es de 10. Exprese las cantidades de ambos tensoactivos en % y en gr.

15. Se dispone de Span 60 con un BHL de 4.7 y de Tween 60 con un BHL de 14.9. Se requiere preparar una mezcla con un BHL de 9.5 Qu % se necesita de cada uno de estos tensoactivos?

16. Se prepar un agente tensoactivo mezclando Tween 80 BHL 15 y Arlacel 80 BHL 4.3. La mezcla contiene 75% del primero, calcule el BHL de la mezcla obtenida.

17. Por el mtodo ingls se prepar una emulsin usando al siguiente formulacin:ingrediente cantidad

petrolato lquido 25 gagente tensoactivo

a) Span 80 BHL 4.3b) Tween 80 BHL 15

5 %??

H2O destilada cbp 100 mLSabiendo que el petrolato requiere de un BHL de 12, calcule la cantidad de ambos tensoactivos en la mezcla en % y en gramos.

18. Se requiere un BHL de 6 para preparar una emulsin w/o, se tiene una mezcla de tensoactivos en una proporcin del 25.6 % al 74.8 %, el BHL de la mezcla es el requerido para la emulsin. Si el BHL del primer tensoactivo (al 25.6%) es 4.3, cul ser el del segundo tensoactivo).

19. La tensin superficial de un lquido orgnico es de 25 erg/cm2, la del agua 72.8 erg/cm2 y la interfacial es de 130 erg/cm2 a 20oC. Calcule los trabajos de cohesin y de adhesin y los coeficientes de extensin de ambos lquidos y diga si hay extensin o no.

20. A 20oC las tensiones superficiales del agua y del mercurio son 72.8 y 483 din/cm respectivamente y la de la interfase 375 din/cm. Calcule los trabajos de cohesin, el de adhesin y los coeficientes de extensin del agua sobre mercurio y viceversa.

21. El coeficiente de extensin de un lquido A sobre un lquido B es de -44.8 din/cm, mientras que el coeficiente de extensin de B sobre C es de -27.2 din/cm. Calcule las tensiones superficiales de A y B, sabiendo que las tensiones interfaciales A/B B/C son 12.7 36 din/cm respectivamente, C es 50 din/cm.

22. Cul ser el Wc de un lquido orgnico, si su = 25 erg7cm2, la agua = 72.8 erg/cm2 y la o/w = 30 erg/cm2? Calcule S para el lquido orgnico sobre agua y diga si hay extensin.

23. En la adsorcin de un gas sobre 15 gr de carbn a 20oC, se determin con la isoterma de Langmuir el volumen de gas absorbido en la monocapa, siendo igual a 0.3067703, el rea superficial del carbn es 760 m2 / g y la presin de trabajo 1 atm. Cul es el rea molecular del gas adsorbido? Diga qu volumen del gas se necesitara para formar una monocapa completa sobre 1 g. de un adsorbente cuya rea superficial especfica fuera 1200 m2 / g en las mismas condiciones de P y T y usando el mismo gas.

24. Se obtuvieron los siguientes datos de cantidad adsorbida de un soluto sobre cierto material adsorbente a 25oC, se sabe que el rea molecular () es igual a 21 A / molcula:

C (M) 1 3 5 7 10Y (mol/g) 1.9895 3.3370 3.8600 4.1380 4.3740

a) Calcule en m2 / g.b) Calcule a cada concentracin.c) Calcule el valor de Y si la concentracin es 10.5 M y diga qu valor de tendr el

adsorbente a esa concentracin.25. El nmero de centmetros cbicos de un gas adsorbidos por 2 g de carbn, a 0oC y

diferentes presiones se tabula a continuacin:P (cm Hg) 30 60 90 120

X (cm3) 29.25 43.50 54.60 64.20Calcule las constantes de la isoterma de Freundlich.

26. Se trabaj la adsorcin de una sustancia sobre carbn a 0oC, a continuacin se reportan los datos obtenidos:

C (M) 0.5 3 4 6 8Y (mol/g) 1.23899 2.83380 3.65577 4.01738 4.23310

Calcule sabiendo que es 3037.73 m2 /g y a cada concentracin. Diga qu cantidad de adsorbato se necesitara para una monocapa completa sobre la superficie mencionada si el adsorbato tuviera una rea molecular de 10-19 m2 /molcula.

27. Se adsorbi un gas sobre muestras de 2 g de un adsorbente cuya rea especfica se desea determinar. Trabajando a -183oC y P = 76 cm Hg, se obtuvieron los siguientes datos:

P (cm Hg) 4.10 7.64 11.70 17.50 23.70 30.60X (cm3) 1308.58 1409.92 1483.34 1791.76 1968.00 2232.40

Considerando que = 16.2 m2 /molcula, calcular y la diferencia entre el calor de adsorcin y el calor de licuefaccin del gas adsorbido.

28. Se obtuvieron los siguientes datos para la adsorcin de acetona en solucin acuosa sobre carbn a 18oC. Determine cul de las isotermas se cumple y calcule las constantes la misma:

Y (mmol/g) 0.208 0.618 1.075 1.500 2.080 2.880C (mmol/L) 2.34 14.65 41.03 88.62 177.69 268.97

29. Se adsorbi un gas cuya rea molecular se quiere determinar, sobre un adsorbente a 20oC y 1 atm. Utilizando el mismo adsorbente y en las mismas condiciones, se adsorbi otro gas para el cual la cantidad adsorbida en la monocapa fue 0.5 L/g y cuya rea molecular es 8.87 x 10-20 m2 /molcula. Si para el primer gas la cantidad adsorbida en la monocapa fue 0.3 L/g cul es su rea molecular?

30. Mc Bain y Britton investigaron la adsorcin de nitrgeno sobre carbn -77oC y encontraron que muestras de 0.0946 g de carbn adsorbieron los siguientes pesos de nitrgeno a las presiones indicadas a continuacin:

P (atm) 3.5 10 16.7 25.7 33.5 39.2 48.6N2 (g) 0.0119 0.0161 0.0181 0.0192 0.0195 0.0196 0.0199

Diga cul de las isotermas se cumple.31. La adsorcin de nitrgeno sobre una muestra de rutilio a 77K, ha dado los siguientes

resultados:P/Po 0.02 0.05 0.10 0.20 0.30 0.60 0.80 0.90 0.95

v (cm3/g) 2.1 1.7 3.4 4.2 4.8 6.7 8.0 11.8 20.5

Considerando que = 16.2 m2/molcula, calcular y la diferencia entre el calor de adsorcin y el calor de licuefaccin del gas adsorbido, si Po = 1 atm.

32. Los siguientes datos corresponden a la adsorcin de n-butano a 273K y Po = 1 atm, por una muestra de polvo de wolframio que tiene un rea especfica de 65 m2 /g:

P/Po 0.04 0.10 0.16 0.25 0.30Y (cm3/g) 0.33 0.46 0.45 0.64 0.70

Use la isoterma BET para calcular el rea molecular del butano adsorbido para el recubrimiento de la monocapa.

33. Se obtuvieron los siguientes datos en la adsorcin de dodecanol disuelto en tolueno sobre una muestra de negro de carbn:

C (mol/dm3) 0.012 0.035 0.062 0.105 0.148X/m (mol/g) 24.1 50.4 69.8 81.6 90.7

Demuestre que los datos se ajustan a la ecuacin de Langmuir y calcule y Ym.34. Se midi la adsorcin de vapores de butano sobre 1.876 g de un catalizador a 350oC y

se obtuvieron lossiguientes valores:P (mm Hg) 56.39 89.47 125.22 156.61 179.30 187.46

v (mL) 17.09 20.62 23.74 26.09 27.77 28.30Calcule el rea superficial especfica del catalizador en m2/g. Po = 774.4 mm Hg, To = 0oC, rea molecular del adsorbato 44.6 A2/molcula.

35. En la adsorcin de soluciones de actico sobre carbn result:Ci (M) 0.503 0.252 0.126 0.0627 0.0314 0.0157Ceq (M) 0.434 0.202 0.0899 0.0347 0.0113 0.0033m (g) 3.96 3.94 4.00 4.12 4.04 4.00

En todos los casos el volumen de solucin fue de 200 mL. Pruebe las isotermas de Freundlich y Langmuir y calcule las constantes de la que se cumpla. En caso de ser posible calcule para cada solucin.

PROBLEMAS DE SISTEMAS DISPERSOS.

1. Se tienen dos electrolitos coloidales, uno con carga positiva y el otro con carga negativa; se agregan a porciones de ambos columenes diferentes de los siguientes electrolitos de iguales concentraciones: KNO3, FeCl3, K2HPO4 , Al(OH)3 y Na2SO4. Diga para cada uno de los coloides que comportamiento espera al agregar estos electrolitos.

2. La composicin de un sistema polidisperso corresponde a: a) 50 moles de peso molecular 10,000 g/mol, 30 de peso molecular 40,000 g/mol y 20 de peso molecular 68,000 g/mol., b) 10, 7, 24 y 16 moles de peso molecular 25,000, 17,000, 31,000 y 49,000 g/mol respectivamente. Determine para estos sistemas los pesos moleculares promedio en nmero y en peso.

3. Una macromolcula P4 se disocia en monmeros P a bajas concentraciones. Se estudi el sistema a 25oC a una concentracin de macromolcula de 1 g / L una vez alcanzado el equilibrio de disociacin, determinndose los pesos moleculares por presin osmtica y por dispersin de la luz, obtenindose los siguientes valores: 16,000 y 25,000 g/mol respectivamente. Calcule el G de disociacin.

4. Determine los valores de los pesos moleculares promedio en nmero y promedio en peso, para las siguientes dispersiones: a) Una muestra que contiene igual nmero de partculas de masas 10000 y 20000 g/mol y b) Una muestra que contiene iguales masas de partculas de masas 10000 y 20000 g/mol.

5. El coeficiente de difusin del oxgeno disuelto en agua es 200 x 10-7 cm2 /s a 25oC. Diga cunto tardar en promedio la molcula de oxgeno en recorrer una distancia de 1 mm en una direccin particular.

6. El dimetro medio de las partculas de una suspensin acuosa coloidal, es de 42 A. Suponiendo que la viscosidad de la suspensin es la misma que la del agua a esa temperatura: 0.01009 p. Calcule el valor de D a 25oC y diga cul ser el desplazamiento promedio por el movimiento browniano en 1 seg.

7. Se determinaron experimentalmente los valores de D de las protenas globulares "X" y "Y". Encontrndose a 20oC que eran 11.3 x 10-7 y 6.9 x 10-7 cm2 /s respectivamente. La viscosidad del agua a esa temperatura es de 0.010 p. Qu radio tiene cada una de las molculas? Podra usted suponer usando los datos con los que cuenta y el que va a determinar, si una de ellas es una forma polimrica de la otra? Cul sera el nmero de polimerizacin? Calcule los volmenes de ambas molculas.

8. Se determin el coeficiente de difusin de la glucosa a 250C en una serie de soluciones de diferente concentracin. Se obtuvieron los siguientes datos:

D (cm2/da) 0.566 0.556 0.552 0.550 0.546 0.543 0.539C (mol/L) 0.1 0.2 0.250 0.3 0.355 0.4 0.5

Usando estos datos, obtenga el coeficiente de difusin a dilucin infinita y el peso molecular de la glucosa. La viscosidad del disolvente es 0.008937 p y la densidad es 1.548 g/cm3.

9. Anson llev a cabo un experimento para determinar el coeficiente de difusin de la hemoglobina a 50C, por el mtodo del disco poroso. Se dej difundir una solucin durante 2.06 das y se determin a diferentes intervalos de tiempo por colorimetra la cantidad de hemoglobina que atraves el disco. La constante de membrana se haba determinado previamente con HCl, lactosa y otras sales, encontrndose un valor de 0.150 cm-1. Los resultados obtenidos son:

t (das) 0.75 0.92 2.06mL difundidos 0.202 0.264 0.558

Calcule el coeficiente de difusin de la hemoglobina.10. En un experimento realizado para determinar el coeficiente de difusin de la tripsina

cristalina, se obtuvieron los resultados siguientes por el mtodo del disco poroso:cantidad de solucin difundida (mL)

t (das) por actividad por nitrgeno0.156 0.062 -------0.708 0.281 0.2742.000 0.565 0.806

La difusin se investig mediante valoraciones de la actividad de la tripsina y por determinacin de nitrgeno. La solucin original contena 3.45 mg/mL de N2. el disolvente tena una = 0.0303 erg s /cm3, T = 50C, h/A = 0.054 cm-1. a) Calcule D en cm2/da y compare los resultados obtenidos por actividad con los obtenidos por nitrgeno. b) Cul es el radio de la tripsina hidratada en solucin? c) Determine el volumen molar medio de la proteina.

11. Los coeficientes de sedimentacin y difusin de la miglobina en disolucin acuosa diluida a 20oC son: 2.04 x 10-13 s y 1.13 x 10-10 m2 /s respectivamente. El volumen parcial especfico es 0.741 cm3 /g, la sol es 1.0 g/cm3, la es 1 x 10-3 kg/m s. Calcule: a) M, b) , c) coeficiente de disimetra (en trminos de coeficientes friccionales) y d) diga cul es la forma de la mioglobina en solucin.

12. El peso molecular del Planorbis se calcul por medio del equilibrio de sedimentacin. El experimento se llev a cabo a 30oC usando un disolvente con un densidad de 0.990 g/cm3. La velocidad angular era de 2500 r.p.m., las determinaciones se hicieron a las 12, 24 y 48 hrs. El volumen parcial especfico es 0.745 cm3 /g. A continuacin se tabulan algunos de los datos obtenidos:

Distancia al eje de rotacin Relacin de concentraciones.X2 X1 C2 /C1

5.85 5.80 1.2895.70 5.65 1.1955.60 5.55 1.2375.55 5.50 1.223

Calcule el peso molecular promedio.13. Una partcula de densidad 2.81 g/cm3, se suspende en un lquido de densidad 1.08

g/cm3 y = 1.704 x 10-3 kg/ms, alcanza una velocidad de sedimentacin de 1 cm/s. a) cul es su radio? b) Calcule su "D" en agua a 25oC, c) cul ser su "s" a la misma temperatura si se considera que es 0.008937 p y para el agua 1 g/cm3?

14. Se encontr que el coeficiente de difusin de una sustancia a 200C fue 6.5 x 10-7 cm2/s, la o era 0.01 p, el volumen parcial especfico es 0.75 cm3/g y el peso molecular 25000 g/mol. Calcule: , o, r, ro, Do y diga si la partcula es esfrica o no.

15. Una solucin que contiene una proteina al 0.6, se somete a ultracentrifugacin a una velocidad angular de 60000 rpm. Se observa un pico que se desplaza a razn de 0.3 mm cada 4 min., cuando la distancia del pico al eje de rotacin es de 5.8 cm. Calcule el coeficiente de sedimentacin.

16. Se encontr que los valores de s y D de la toxina de la difteria a 200C son 4.6 Svedbergs y 5.96 x 10-7 cm2/s respectivamente. el volumen parcial especfico es 0.736 cm3/g y agua es 0.998 g/cm3. Calcule el peso molecular de la toxina.

17. Calcular la velocidad terminal de la caida bajo la influencia d la gravedad, de una partcula en una suspensin acuosa, si la densidad de la partcula es de 6.5 g/cm3, su radio = 50m, la viscosidad del agua es 0.01009 p u su densidad0.9982 g/cm2 a 200C.

18. El grado en que una molcula proteica se comporta como una esfera, puede determinarse por el coeficiente de disimetra el cual es igual a la unidad para partculas esfricas. Qu puede decir de las molculas del fibringeno humano sabiendo que: M = 339700 g/mol, s = 7.63 x 10-13 s, D = 1.98 x 10-7 cm2/s y su volumen parcial especfico 0.725 cm3/g a T = 200C, considere o = 0.01 p y o = 1 g/cm3.

19. En el interior de una membrana dializadora, se coloca una disolucin 0.035 M de la sal sdica de una macromolcula y se suspende la membrana en el interior de un recipiente con agua destilada, teniendo cuidado de que Vi =Vf. Calcule la distribucin de los iones difusibles en el equilibrio y la presin osmtica efectiva sobre la

membrana una vez alcanzado el equilibrio considere que la carga de la macromolcula es de 18(-).T=25oC.

20. Se tiene una membrana dialtica conteniendo una solucin de una macromolcula acidulada, suspendida en un volumen igual de agua destilada. Las condiciones iniciales son las siguientes:

interior [R+] = 5 % [Cl-] = 0.0246 M pH = 2.9exterior ------------- ------------------- pH = 7.5

En el equilibrio se titularon ambas fases con NaOH 0.01N gastndose los siguientes volmenes: fase interna 9.5 mL, fase externa 1.8 mL, alcuota en ambos casos de 5 mL. Se midieron tambin los pHs: dando el interior = 3.1 y el exterior 2.9. Calcule los valores experimentales de las concentraciones de las especies difusibles en el equilibrio y compare con los valores esperados segn el modelo terico de Donnan.

21. En el interior de un saco dializador se tiene un volumen dado de una solucin de P(SO4)20 de concentracin 0.033 M y en el exterior un volumen igual de Na2SO4 0.025 M. Calcule la distribucin de los iones difusibles en el equilibrio y el incremento de presin osmtica causado por el efecto de Donnan.

22. En el interior de un saco dializador se coloca una solucin 0.05 M de la sal potsica de una macromolcula R y en el exterior una solucin 0.025 M de Na2SO4. Calcule la distribucin de los iones difusibles en el equilibrio y el incremento de presin osmtica considerando la carga de R como -10.

23. El proceso de smosis inversa, ocupado en la desalinizacin del agua de mar, depende de la aplicacin de una presin mayor a la presin osmtica del agua de mar; de esta manera se obliga al soluto a pasar de la solucin de elevada concentracin al disolvente puro. La concentracin en mol/Kg de agua de mar se proporcionan a continuacin: [Cl-] = 0.010, [Na+] = 0.456, [Mg2+], [SO42-] = 0.028 y [Ca2+] = 0.010. Qu presin se tendra que aplicar a una muestra de agua de mar, colocada en una membrana semipermeable, de modo que se llevara a cabo el fenmeno de smosis inversa?

24. Determine las cantidades de lactato sdico (C3H5O3Na), Kcl, NaCl y glucosa, que habr que disolver en 2500 g de agua para preparar un suero glucosado que sea: 0.05 osmolal en lactato, 0.02 osmolal en Kcl, 0.18 osmolal en NaCl y 0.2 osmolal en glucosa. Determine la presin osmtica del suero a 250C. (osmolalidad = g/M, donde g = g de soluto/Kg de agua).

25. Los rboles ms altos conocidos hasta ahora, son las secuoyas de Clifornia. Asumiendo que la altura promedio es de 105.4 m, estime la presin osmtica requerida para llevar el agua hasta la punta, considere la densidad del agua igual a 1 g/cm3.

26. La presin osmtica de una solucin de caucho en un disolvente orgnico, se determin a 27oC midiendo la altura alcanzada por la solucin en el capilar del osmmetro. Se obtuvieron los siguientes datos,

C x 102 (kg/L) 0.5 1.79 2.67 3.54h x 102 (m) 2.2 13.0 24.6 39.4

Suponiendo que la densidad de cada solucin es 0.74g/cm3, determine el peso molecular promedio en nmero del caucho.

27. La ecuacin de Van't Hoff para la determinacin de la presin osmtica, solo se cumple para soluciones diluidas. Se ha sugerido una correccin a la ecuacin original,

donde se considera la fraccin de volumen de la fase dispersa, que representa el volumen real ocupado por las molculas hidratadas:

= (RT/M)[(1000 C)/(1000 -]Donde C = concentracin en g/L. Compare el valor obtenido para la grenetina grficamente con el obtenido con la frmula propuesta. Use la ecuacin de Kunitz para . T=35oC.

C (g/dL) 1 2 3 4 5 6 (mm Hg) 3.50 7.50 12.0 17.0 23.0 29.5

rel 1.43 2.06 2.96 4.24 6.00 8.20Obtenga la [] de la grenetina y el volumen de hidratacin. Considerando que a la temperatura de trabajo agua = 0.008937 p y su = 0.99406 g/cm3 se mantienen constantes de una solucin a al otra, y que el volumen parcial especfico es 0.77 cm3 /g, calcule: D, s, coeficiente friccional y el radio.

28. La viscosidad de la acetona se determin a diferentes temperaturas:T (oC) - 60 - 30 0 30

x 102 (p) 0.932 0.575 0.399 0.295Calcula la energa de activacin, la constante A y la a 25oC.

29. Fox y Flory obtuvieron los siguientes datos para la [] del poili-isobutileno disuelto en CCl4 a 20oC, en funcin del peso molecular. Demuestre que estos datos quedan representados por la ecuacin de Staudinger y obtenga las constantes de dicha ecuacin.M (g/mol) 1260000 463000 110000 92000 48000 10000 9550 7080[] (dL/g) 4.3 2.06 0.780 0.730 0.430 0.150 0.138 0.115

Diga qu peso molecular tendr una fraccin cuya [] es 3.5 dL/g y cul ser la [] de una fraccin de peso molecular 50,000 g/mol.

30. Un gas cuya viscosidad es 200 p, fluye atravs de un capilar de 2 mm de dimetro y 2 m de longitud. Si cada 10 s pasan 5 L de gas atravs del tubo Cul ser la presin bajo la cual fluye el gas?

31. Una esfera de densidad 1.1 g/cm3, que cae a una velocidad cosntante atravs de un lquido A de densida igual a 1 g/cm3 y viscosidad 1 p, en 100 s. recorre una distancia de 5.45 cm. Si la misma esfera cae atravs de un lquido B de densidad 0.79 g/cm3 y viscosidad 0.01194 p Cunto tiempo necesitar para recorrer la misma distancia?. Calcule la velocidad de la esfera en ambos lquidos y comente sus resultados.

32. Con los siguientes datos, calcule la viscosidad intrnseca y el peso molecular de una fraccin polimrica, sabiendo que los valores de las constantes de Staudinger, Mark y Houwink son: k = 1.2 x 10-4 y = 0.75.

rel 1.21 1.945 3.11 4.696C (g/dL) 1 3 5 7

Con qu velocidad sedimentar en agua la fraccin polimrica, si se sometiera a un campo centrfugo a una velocidad angulara de 1152 rad/s, sabiendo que el volumen parcial especfico es 0.65 cm3/g, T = 200C, D = 1.96 x 10-7 cm2/s, x = 5.7 cm y o = 1 g/cm3? Calcule el coeficiente de sedimentacin.

33. La viscosidad del sodio fundido es 0.450 cp a 2000C y 0.212 cp a 6000C. Calcule la Ea y prediga el valor de la viscosidad a 4000C.

34. La viscosidad del CO de la hemoglobina, se estudi a pH 6.8 y a 50C obtenindose los siguientes datos:

C (g/100 mL) 2.10 4.20 6.39 8.36 10.45rel 1.084 1.175 1.290 1.445 1.610

D x 109 (cm2/s) 6.928 6.393 5.821 4.604Tomando en cuenta que el volumen parcial especfico de la hemoglobina seca es 0.75 cm3/g, calcule el volumen de hidratacin, la fraccin de volumen de la fase dispersa usando la ecuacin de Kunitz y el radio de la hemoglobina (PM = 67000 g/mol). Nota busque la viscosidad del agua a la temperatura de trabajo.

35. Carter, Scott y Magat determinaron la [] del caucho natural en tolueno. Usando los datos que se le dan a continuacin, calcule los valores de las constantes de la ecuacin de Staudinger, Mark y Houwink. Cul es el peso molecular de una muestra que tiene una [] = 2.33 dL/g?

[] dL/g 0.0116 0.0858 0.140 0.308 3.84M x 10-3 (g/mol) 0.1110 2.241 4.652 15.23 669.1

1 Utilizar el mtodo de aislamiento de Ostwald para el diseo del experimento.