Biocatalisis

EJERCICIOS

1. En la síntesis de amoniaco bajo algunas condiciones en equilibrio se encuentran las siguientes concentraciones: 0.1 M/l de N2 molecular; 0.2 M/l de H2 y 0.8 M/l de NH3. Determine la constante de equilibrio y las concentraciones iniciales de N2yH2. Respuesta: N2 + 3H2 2NH3

determinar el valor de la constante de equilibrio valoramos el significado de las concentraciones iniciales de N2 y H2., para esto establecemos las ecuaciones siguientes: primero 2[NH3] = 0.8, por lo tanto [NH3] = 0.8/2 = 0.4 = X

CN2, en equilibrio= (CN2inicial – X) ; CH2 en equilibrio = (CH2inicial – X); sustituimos el significado en cada caso y despejamos la concentración inicial:

CN2inicial = CN2, en equilibrio + X = 0.4 + 0.1 = 0.4 moles/l de N2 y para el CH2inicial = CH2 en equilibrio + X = 3(0.2) + 0.4 = 1.0 moles/l H2.

1. Determine la constante de equilibrio de una reacción química que se efectúa a una temperatura de 1000 °K, si la energía estandar de Gibbs de esta reacción a esta temperatura es de G = - 191 J/Kmol. Respuesta: La constante de equilibrio de una reacción química esta relacionada con la energía estándar de gibbs con la ecuación siguiente:

G = - RTlnKp = - 2.3RTlgKp;

2. La concentración inicial de una misma sustancia reaccionante en 10 minutos disminuye 2 veces, la concentración de la misma sustancia reaccionante es ahora 5 veces mayor y disminuye 2 veces en 24 segundos, determine el orden de la reacción. Respuesta. Haciendo uso de la formula para determinar el orden de la reacción enésimo orden, tenemos que esta formula es:

3. Un preparado de Yodo radiactivo 131Y, en el momento inicial este tiene una actividad de 316 pulsares/min(valorado por un contador Heger-Miuler). En base a resultados experimentales obtenidos determine el tiempo de vida media, el orden de la reacción y la constante de velocidad.

Tiempo en horas 5 10 15 18.5 25

Pulsares/min 240 182 138 115 79

a) Calcule la concentración que queda de [A] después de 300; 600 y 200 segundos de reacción si la concentración inicial de [A]0 = 40x10-3 M y la K = 5.2x10-3 s-1, construya una gráfica que defina la trayectoria del consumo de [A]. Respuesta: Como la constante tiene unidades de segundos a la menos uno, entonces podemos aplicar la ecuación de una reacción de primer orden, así que la ecuación de primer orden la podemos expresar de la siguiente manera:

lnCA –ln(CA - X) = Kt; por lo tanto despejamos

b) Determine el significado de la relación de cambio de las constantes de la velocidad de una reacción química, que tiene una energía de activación de 191kJ/mol, al cambiar la temperatura de la reacción de 300 °C a 400 °C. (R = 8.32 J/mol.°K)

Solución: La dependencia de la constante de la velocidad de una reacción química en función de la temperatura se determina por la ecuación de Ahrrenius.

Lnk = lnA - Ea/RT o 2.3lgk = 2.3lgA - Ea/RT.

El logaritmo de la relación de constantes de velocidad de reacción a las temperaturas T2 y T1 respectivamente es igual:

4. La constante de equilibrio de un sistema homogéneo. A 850°C es igual 1.2 Determine la concentración de todas las sustancias en equilibrio si las concentraciones iniciales de [CO]0 = 3 moles/l y [H2O] = 2 moles /l.

COg + H2O CO2g + H2g

5. Explique con lujo de detalle la teoría de colisiones activas de Arreehnius y su relación con la teoria de distribución de Boltzmann.

6. Calcule el cambio de la constante de la velocidad de una reacción química que tiene una energía de activación de 191 KJ/mol y que es llevada de una temperatura de 330°C a 400°C, el significado de la constante de los gases es de R = 8.32 J/mol °K.

7. Cuanto tiempo se requiere para que la concentración inicial de [A]0 disminuya de 20x10-3 a 15 x10-3; 10 x10-3; 5 x10-3; 2 x10-3. Si se conoce que la K = 5.2 x10-3seg.-1

8. La cinética de desintegración térmica del cloruro de hidracina a 185°C se describe por una ecuación común V = k [N2H6]a[ N2H5Cl]b, utilizando los datos experimentales obtenidos en la siguiente tabla, encontrar el significado de la constante de la velocidad de la reacción, el orden de la reacción de acuerdo a cada uno de los reactantes así como también el orden total de la reacción.

Vx104, moles/l*seg [N2H6], moles/l [N2H5Cl], moles/l

27.4 12.65 17.8

27.4 12.50 17.8

26.1 11.90 17.8

21.9 10.00 17.8

10.5 4.80 17.8

9.86 4.51 17.8

6.48 2.96 17.8

3.57 1.17 17.0

3.34 1.17 15.9

3.30 1.17 15.7

2.58 1.17 12.25

2.29 1.17 10.29

2.24 1.17 10.55

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