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• Fabián R Contreras

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UNIVERSIDAD DE TARAPACA FACULTAD DE CIENCIAS DEPTO DE QUIMICA

CINETICA QUÍMICA Marlene Morales Ch. Oscar Waissbluth L.

FENOMENOS DE SUPERFICIE 1.- En la adsorción de la acetona por el carbón activo, desde una solución acuosa a 18°C, se obtuvieron los datos siguientes: y (mmoles/g) C (mmoles/L)

0,208 2,34

0,618 14,65

1,075 41,03

1,50 88,62

2,08 177,69

2,88 268,97

Hallar las constantes k y n de la ecuación de Freundlich. 2.- En la adsorción de una sustancia A, desde una solución acuosa por el carbón activo a 25°C, las constantes de Freundlich son n = 3,0 y k = 0,5 cuando y se da en gramos por gramos y C en gramos por litro. ¿Cuál será el peso de A adsorbido por dos gramos de carbón activo desde un litro de una solución que contiene originariamente 2 g de la sustancia? 3.- En la adsorción de N2, a 90,1 K sobre cierto sólido, se encontró que los volúmenes de gas, reducidos a las condiciones estándar, eran adsorbidos por gramo de sólido a las presiones relativas indicadas. P/Po v(en cc)

0,05 51,3

0,10 58,8

0,15 64,0

0,20 68,9

0,25 74,2

Demostrar, a partir de estos datos, que siguen una isoterma del tipo II, y evaluar las constantes vm y c en la ecuación BET. 4.- Los volúmenes de N2 adsorbidos a -77 ºC por gramo de carbón activo frente a la presión de N2 (recalculados a 0ºC y 1 atm), son : P/atm v(cm3/g)

3,5 101

10,0 136

16,7 153

25,7 162

33,5 165

39,2 166

a) Ajuste los datos mediante la isoterma de Langmuir y dé los valores de vm y b b) Ajuste los datos con la isoterma de Freundlich y dé los valores de k y a c) Calcule v a 7.0 atm utilizando ambas isotermas, la de Langmuir y la de Freunlich. 5.- Los volúmenes de N2 adsorbidos a 77 K por gramo de polvo de ZnO frente a la presión de N2 ( recalculados a 0ºC y 1 atm), son : P(torr) v( cm3/g)

56 0,80

95 0,87

145 0,98

183 1,06

223 1,16

287 1,33

442 1,71

553 2,08

609 2,48

El punto de ebullición normal del N2 es 77 K a) Represente v frente P y decida cuál de las ecuaciones es más apropiada, la de Langmuir o la BET b) Utilice la ecuación elegida en (a) para calcular el volumen vm de una monocapa; calcule también la otra constante de la ecuación de la isoterma. c) Suponiendo que una molécula de N2 adsorbida ocupa un área de 16 Å2, calcule el área de 1,00 g de polvo ZnO. 6.- Los datos de la siguiente Tabla corresponden a la adsorción de amoniaco sobre carbon activo a 273 K P(torr) v(cm3/g en c.n)

50 71

75 96

100 110

150 132

200 145

300 164

Demostrar que estos datos se ajustan a una isoterma de Langmuir.

400 174

500 184

7.- La tensión superficial del tolueno a 20º es de 28,4 dinas cm-1, y su densidad a esta temperatura es 0,866 g/cm3. Que radio del capilar permitiría ascender al líquido 2 cm? 8.- La tensión superficial del agua con relación al aire a 1 atm está indicada en la siguiente tabla a diferentes temperaturas: temperatura ºC γ , dinas cm-1

20 72,75

22 72,44

25 71,97

28 71,50

30 71,18

a) Calcular la entalpía de la superficie, a 25º, en calorías por centímetro cuadrado. b) Si un sólido finamente dividido, cuya superficie está cubierta con una delgadísima capa de agua, se deja caer en un recipiente que contenga agua a la misma temperatura, se desprenderá calor. Calcular el calor desprendido por 10 g de polvo teniendo la superficie una área de 200 m2g-1. 9.- Calcular la presión de vapor de pequeñas gotas de agua con un radio de 100 Aº capilar a 0,0075 ºC, o sea, en el punto triple. Datos: po = 4,58 mm, ρ = 0,9998 g/cm3, γ = 75 dinas cm-1. 10.- Una solución de ácido palmítico (PM = 256) en benceno, contiene 4,24 g de ácido por litro. Cuando esta solución se deja caer sobre una superficie de agua, el benceno se evapora y el ácido palmítico forma una película monomolecular sólida continua. Si se desea cubrir una área de 500 cm2 con una capa monomolecular, qué cantidad de solución se debe emplear? El área ocupada por una molécula de ácido palmítico puede tomarse como 21 Å2. 11.- La acetona tiene una densidad de 0,790 g/cm3 a 20º y se eleva a una altura de 2,56 cm en un tubo capilar de 0,0235 cm de radio. ¿Cuál es la tensión superficial de la acetona a esta temperatura? 12.- Cien gramos de ácido oleico, C17H33COOH, se derraman sobre la superficie de un lago, donde la película que se extiende se puede observar, si el agua es agitada por una brisa suave o tocada por las gotas de lluvia. La sección transversal de la molécula es aproximadamente de 22 Å2. ¿Cuál será el diámetro máximo, en metros, de una película circular producida de esta manera? 13.- En la adsorción de la acetona por el carbón activo, desde una solución acuosa a 18ºC, se obtuvieron los datos siguientes: y (milimoles/g) C (milimoles/litro)

0,208 2,34

0,618 14,65

1,075 41,03

1,50 88,62

2,08 177,69

2,88 268,97

Hallar las constantes k y n de la ecuación de Freundlich. 14.- En la adsorción de una sustancia A, desde una solución acuosa por el carbón activo a 25ºC, las constantes de Freundlich son n=3,0 y k=0,5 cuando y se da en gramos por gramo y C en gramos por litro. ¿Cuál será el peso de A adsorbido por dos gramos de carbón activo desde 1 litro de una solución que contiene originalmente 2 g de la sustancia? 15.- En la adsorción del N2, a 90,1 K sobre cierto sólido, se encontró que los siguientes volúmenes de gas, reducidos a las condiciones estándar, eran adsorbidos por gramo de sólido a las presiones relativas indicadas P/Pº v(en cc)

0,05 51,3

0,10 58,8

0,15 64,0

0,20 68,9

0,25 74,2

Demostrar, a partir de estos datos, que siguen una isoterma del tipo II, y evaluar las  c -1 P P 1 = +   constantes vm y c en la ecuación de BET. o v mc  v m c Po v(P - P) 16- En un experimento de laboratorio se hizo que 50 mL de una solución originalmente 0,2 moles/litro en CH3COOH llegara a un equilibrio con 5 g de una muestra de carbón activo. En el equilibrio, 25 mL de ácido acético requirieron 30 mL de NaOH 0,1 N para la neutralización. Calcular el peso de CH3COOH adsorbido por cada gramo de carbón y la concentración de equilibrio del ácido.