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11/03/2015 Fisicoquímica Profesorado en Química Farmacia Bioquímica Fisicoquímica I Licenciatura en Química Técnico Universitario en Química Dra. Olga S. Herrera ¿Qué estudia la Fisicoquímica? La aplicación de los principios fundamentales de la Física para explicar las propiedades y comportamientos de los sistemas químicos. Dra. Olga S. Herrera 1 11/03/2015 ¿Cuál es su objetivo? Comprender los procesos químicos con el fin de poder predecirlos y controlarlos. Dra. Olga S. Herrera Sistema termodinámico SISTEMA ALREDEDORES ¿Cómo describimos un sistema? ¿Qué variables lo caracterizan? ¿Qué es una ecuación de estado? Dra. Olga S. Herrera 2 11/03/2015 El gas ideal Ley de Boyle P V = constante, con n y T constantes Dra. Olga S. Herrera Ley de Charles V = constante x T P = constante x T con n y P constantes con n y V constantes Las leyes de Boyle y Charles son ejemplos de leyes límite, en este caso cuando P→0. Dra. Olga S. Herrera 3 11/03/2015 V = constante x n Principio de Avogadro con P y T constante Ecuación del gas ideal PV=nRT ¿Bajo qué condiciones es válida la ecuación de estado de un gas ideal? v v 2 Ley de efusión de Graham M M = 1 1 = 2 ρ ρ 1 2 Dra. Olga S. Herrera Mezclas de gases Condiciones Ley de Dalton Gases ideales P = ∑P No debe existir reacción T Ley de Amagat V Determinación de peso molecular M lim (ρ P ) = RT P→0 i i T = ∑V i i (ρ/P) P Dra. Olga S. Herrera 4 11/03/2015 El modelo cinético de los gases. El gas tiene moléculas de masa m en movimiento al azar. El tamaño de las moléculas es despreciable (sus diámetros son mucho menores que el promedio de la distancia recorrida entre colisiones). Las moléculas interactúan sólo en forma breve e infrecuente, en colisiones elásticas. Dra. Olga S. Herrera Gases reales Interacciones moleculares Fuerzas repulsivas Fuerzas atractivas ¿cuándo son importantes? Dra. Olga S. Herrera 5 11/03/2015 Ecuación de estado de Van der Waals nRT an 2 P= − V − nb V 2 Ecuación de estado de Redlich-Kwong nRT an 2 P= − V − nb T V (V + nb) ) Dra. Olga S. Herrera Características de la ecuación de Van der Waals La isoterma exhibe un punto de inflexión ∂P ∂Vm T =Tc =0 ∂2P 2 ∂V m =0 T =Tc ¿Cuál es el rango de validez de la ecuación de Van der Waals? Dra. Olga S. Herrera 6 11/03/2015 Ecuación del virial PVm = RT + B ' P + C ' P 2 + .... 1 B P = RT + 2 + ..... Vm Vm Dra. Olga S. Herrera ¿Cómo de grande es el error cuando se usa la ecuación de estado de un gas ideal? Factor de compresibilidad Z = V GIm = V m PVm RT Las desviaciones de Z del valor 1 constituyen una medida de la desviación del comportamiento ideal. Variación del factor de compresibilidad con la presión para distintos gases a 0ºC. Dra. Olga S. Herrera 7 11/03/2015 Z depende para cada gas de las condiciones. ∂Z ∂P =0 P →0 Para el gas de Van der Waals (con aproximaciones) TB = a Rb TB= temperatura de Boyle Dra. Olga S. Herrera Principio de los estados correspondientes. Diferencias entre gases Volumen molecular Profundidad del potencial atractivo. ¿con qué parámetros críticos podrían estar relacionadas estas características? Ley de los estados correspondientes Si dos gases tienen los mismos valores de PR, VR y TR están en estados correspondientes. ¿cuál es la suposición implícita de esta ley? Dra. Olga S. Herrera 8 11/03/2015 ¿Cómo se puede generalizar este resultado para aplicarlo a un gas? ¿en qué condiciones el comportamiento de los gases está más influenciado por interacciones atractivas o repulsivas? Dra. Olga S. Herrera Bibliografía -QUÍMICA FÍSICA, P. Atkins, J. de Paula. Editorial Médica Panamericana (2008) -PHYSICAL CHEMISTRY, Atkins , De Paula. Oxford University Press. Ninth Edition.(2010) - FISICOQUÍMICA, Keith J. Laidler, John H. Meiser. CECSA. (2005) -QUÍMICA FÍSICA, Thomas Engel, Philip Reid. Pearson Educación S.A. (2006) -FISICOQUİMICA PARA LAS CIENCIAS QUİMICAS Y BIOLÓGICAS. Raymond Chang. Mc. Graw Hill Interamericana. (2008) -FISICOQUIMICA, Gilbert Castellan. Segunda Edición. AddisonWesley Iberoamericana S.A. (1.990) Dra. Olga S. Herrera 9
