SERIE DE CINÉTICA FECHA DE ENTREGA: 14 de marzo. 1.- A 140 C el régimen de descomposición de la glucosa 0.056 M en una disolución acuosa que contiene HCl 0.35 N, se ha encontrado que es: t (horas)/ 0.5 2 3 4 6 8 12 [Gluc] x 10 2 M/ 5.52 5.42 5.32 5.02 4.8 4.52 4.1 Determine el orden de la reacción y la constante de rapidez. 2.- Se estudió la hidrólisis de una solución de sacarosa con una concentración inicial de 1 M mediante polarimetría. La sacarosa es dextro-rotatoria y al hidrolizarse produce una mezcla levógira de glucosa y fructosa. Las medidas del ángulo de rotación óptica ( ) de la luz polarizada a varios intervalos de tiempo, permiten seguir el desarrollo de la reacción. La inversión realizada a 30 C con HCl 0.7 N produce los siguientes datos: t (min)/ 0 9.18 20 29.05 38.8 58.07 103.7 (A)/ 26.0 23.19 19.73 16.85 14.22 9.02 0.51 Determine el orden y la constante de la reacción. 3.- Si se ponen 100 bacterias en un matraz de un litro con el medio de cultivo adecuado, a una temperatura de 60 C, encontrará: t (min)/ 0 30 60 90 120 # bacterias/ 100 200 400 800 1600 a) Predecir el # de bacterias que habrá a los 300 min. b) Cuál es el orden de la cinética en proceso? c) Cuál es el tiempo en el que se habrá duplicado la población? d) En cuánto tiempo se habrá incrementado la población hasta 10 6 bacterias? e) Cuál es el valor de k? 4.-Una reacción bioquímica en la carne de pescado es del tipo: S P (por acción bacteriana) Se estudió la cinética de descomposición a concentraciones bajas del sustrato, determinándose una constante de rapidez de 1.035 x 10-5 s -1, a 308 K Qué porcentaje de una muestra de sustrato se transforma a productos después de 48 horas? 5.- Un alimento se considera no apto para consumo cuando se ha deteriorado un 30% del mismo. Si consideramos que la concentración inicial era de 5 mg/ml y asumimos que la descomposición sigue una cinética de primer orden, calcule: el tiempo de expiración y el tiempo de vida media del alimento, sabiendo que cuando se analizó 20 meses después su concentración residual era 4.2 mg/ml. 6.- A continuación se proporcionan los datos de concentración y tiempo para la oxidación del ácido láctico, determine el orden de la reacción y la constante de rapidez. t (min)/ 0 5 8 10 13 16 C (M)/ 0.32 0.3175 0.3159 0.3149 0.3133 0.3118 7.- El yodo reacciona con la acetona en solución acuosa para dar yodoacetona. La reacción estequiométrica es: I 2 + acetona + H + = yodocetona + I - Se midió la rapidez de reacción por la desaparición del I 2, a continuación se proporcionan algunos datos de concentración y rapidez iniciales:
-(d[i 2 ]/dt) o (mol/l) [I 2 ] o (mol/l) [Acetona] o (mol/l) [H + ] o (mol/l) 7 x 10-5 5 x 10-4 0.2 10-2 7 x 10-5 3 x 10-4 0.2 10-2 1.7 x10-4 5 x 10-4 0.5 10-2 5.4 x 10-4 5 x 10-4 0.5 3.2 x 10-2 a) Determinar el orden respecto a cada uno de los reactivos, y el orden total b) Escribir la ecuación diferencial de rapidez y calcular la constante de rapidez de la reacción. c) En cuánto tiempo se sintetizarán 10-4 M de yodoacetona si se tiene una concentración inicial de 0.5 M de acetona y 10-3 M de yodo y se mantiene constante la concentración de H + a 0.1 M? 8.- Los tiempos de vida media para la reacción A B a diferentes concentraciones iniciales se proponen en la siguiente tabla, obtenga el orden de reacción y la k. t 0.5 / 180 47 20 Co (M)/ 0.01 0.03 0.05 9.- Un preparado de frutas para beber, muestra la siguiente degradación a 40 C. Determine el orden de la descomposición y el tiempo de vida media del producto. t (meses)/ 8 13 23 mg de partículas desestabilizadas/ml/ 2.666 2.193 1.5 10.- Calcule la constante de rapidez para una reacción que se lleva a cabo a 300 K cuando su Ea = 0.02 kcal/mol y cuando su Ea = 0.05 kcal/mol, si en ambos casos A = 10 11 min -1 11.- Para la dimerización del butadieno, la variación de la k con la temperatura cumple con la ecuación de Arrhenius. Qué fracción de moléculas de butadieno presentes en la mezcla de reacción tienen una energía suficiente para reaccionar a 200 y 500 C? k 9.20 x10 9 e (23690 / RT ) mol / L s (Usar la R en joules). 12.- Un estudio de la hidrólisis no enzimática del ATP, se compara con la reacción enzimática que ocurre durante el funcionamiento muscular, Friess proporciona los siguientes datos para la hidrólisis enzimática a 50.24 ºC: [ATP] (M) 0.0198 0.0188 0.0183 0.0166 0.0161 0.0156 0.0150 t (s) 0 3000 5600 12300 15000 17000 19200 Determinar el orden respecto al ATP y la constante de rapidez de la reacción. La reacción se estudió a diferentes temperaturas obteniéndose los siguientes valores de k: T (ºC) 39.84 43.82 47.06 50.25 K x 10 6 4.67 7.22 10 13.9 Determinar los parámetros de Arrhenius. (En calorías). 13.- Se tienen los siguientes datos para el oscurecimiento no enzimático, como función de la temperatura de almacenamiento. (Adaptados de Saguy y Cohen, 1990)
TIEMPO OSCURECIMIENTO NO ENZIMÁTICO (OD/g SÓLIDO) (DIAS) PARA LAS TEMPERATURAS 25 C 35 C 45 C 55 C 1 0.102 0.111 2 0.121 3 0.131 4 0.139 5 0.103 0.104 0.110 0.152 8 0.177 9 0.190 10 0.124 11 0.238 15 0.137 20 0.101 0.112 0.148 25 0.158 30 0.101 0.114 0.169 40 0.123 0-194 50 0.127 0.244 60 0.106 0.133 90 0.107 0.148 105 0.155 120 0.110 135 0.160 150 0.114 180 0.175 200 0.117 275 0.127 350 0.130 Determinar el orden de reacción, las constantes de rapidez, la concentración inicial en cada caso. El factor pre-exponencial de Arrhenius y la Ea en calorías, joules y ergs. 14.- Calcular el factor Q10 a 5 C, 20 C y 40 C para una energía de activación de 10kcal/mol. Hacer la gráfica y comentarios.
15.- En un capilar de 0.1 cm de diámetro, se introdujo en agua ( = 10 ) y después en Hg ( = 170 ). Calcule el nivel al que ascienden ambos. Las tensiones superficiales del agua y del Hg son 72.8 din/cm y 483 din/cm, así como sus densidades: 1 g/cc y 13.1 g/cc, respectivamente. 16.- En un tensiómetro capilar se midió el ascenso del agua siendo este de 1 cm a 20 C, su = 72.75 din/cm y = 0. En el mismo capilar y a la misma temperatura, se midió la altura alcanzada por un líquido de tensión superficial desconocida cuyo = 20, dando una altura de 0.38 cm. Calcule la tensión superficial si su densidad es de 0.79 g/cm 3. 17.- En un tensiómetro de Du Noüy se midió la fuerza necesaria para separar el anillo de la superficie de un líquido. Si el diámetro del anillo es de 1 cm y la fuerza es de 677 dinas, calcule la tensión superficial del líquido. 18.- La tensión superficial de un líquido orgánico es de 25 erg/cm 2, la del agua 72.8 erg/cm 2 y la interfacial es de 130 erg/cm 2 a 20 C. Calcule los trabajos de adhesión y cohesión y los coeficientes de extensión de ambos líquidos. 19.- El coeficiente de extensión de un líquido A sobre un líquido B es de 44.8 din/cm, mientras que el coeficiente de extensión 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 = 12.7 din/cm, B/C = 36 din/cm y C = 50 din/cm. 20.- Se han medido las siguientes tensiones superficiales a 25 C, para disoluciones acuosas de dodecilsulfato sódico. Calcule el exceso de superficie ( ). Hacer comentarios. C x10 3 (mol/dm 3 )/ 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 21.- Se adsorbió un gas sobre muestras de 2 g de un adsorbente cuya área específica se desea determinar. Trabajando a 183 C y Po = 76 cmhg, se obtuvieron los siguientes datos; considerando que = 16.2 m 2 /molécula, calcular y la diferencia entre el calor de adsorción y el calor de licuefacción del gas adsorbido. P (cmhg)/ 4.10 7.64 11.70 17.50 23.70 30.60 X (cm 3 )/ 1308.58 1409.92 1483.34 1791.76 1968 2232.40 22.- En la adsorción de soluciones de ácido acético sobre carbón se tuvieron los siguientes resultados. En todos los casos el volumen de solución 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 solución. Ci (M)/ 0.503 0.252 0.126 0.0627 0.0314 0.0157 Ceq (M)/0.434 0.202 0.0899 0.0347 0.0113 0.0033 m (g)/ 3.96 3.94 4.00 4.12 4.04 4.00 23.- Se dispone de Span 60 con BHL = 4.7 y de Tween 60 BHL = 14.9. Se requiere preparar una mezcla con un BHL = 9.5. Qué % se necesita de cada uno de estos tensoactivos? 24.- En una formulación 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 óptimo es de 12. Exprese las cantidades de ambos tensoactivos en % y en gramos. RESULTADOS 1.- n = k = 2.- n = k = 3.- a) No. de bacterias = b) n = c) t = d) t = e) k = 4.- % = 5.- t expiración = = 6.- n = k = 9.- n = = 10.- k = k = 11.- A 200 C: Ea tot A 500 C Ea tot 12.- n = k = 13.- n = Ea = A = T ( C) 25 35 45 55 K Co Ea (calorías) =
Ea (joules) = Ea (ergs) =