formulario fisico quimica
Post on 07-Jul-2018
230 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
1/23
CONCEPTOS BÁSICOS
δ = diferencial inexacta Se aplica a las variables que no son propiedad de lamateriad = diferencial exacta Se aplica a las variables que son propiedad de la
materia.
V Quiere decir por mol V = Propiedad extensivaV = Propiedad Intensiva
Factores de conversión:
1 (L)(atm) = 101.3 J 1cal = 4.184 J
Constante de los gases, R
1.987 cal/(g mol) (K)1.987 Btu/(lb mol)(ºR)10.73 (psia)(ft3)/(lb mol)(ºR)
8.314 (Pa)(m3)/(Kg mol)(K) = 8.314 j/(g mol)(K)82.06 (cm3)(atm)/(g mol)(K)0.08206 (L)(atm)/(g mol) (K)21.9 (pulg Hg)(ft3)/(lb mol)(ºR)0.7302 (ft3)8atm)/(lb mol) (ºR)
Coeficiente de expansión Volumétrica.
Coeficiente isotérmico de compresibilidad
aP P
V
V T
11
Relacionando
dT dP V
dV
Ecuaciones de Estado
Ecuación de Van Der Waals
nRT nbV V
an P
RT bV V
a P
2
2
2
Ecuación de Berthelot RT bV V T
a P
2
C
C
P T Ra
6427
32
C
C
P RT b8
K T
V
V P º
11
C
C C
P
RT V b
83
C
C C C
P
T RV P a
64
273
222
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
2/23
Ecuación de Redlich-Kwong
RT bV
bV V T
a P
2/1
C
C
P T Ra
5.22
4278.0 C
C
P RT b 0867.0
Ecuación de coeficientes Viriales
..........132
V
D
V
C
V
B
RT
V P
..........´´´1 32 P D P C P B RT
V P B. C. D….. son función de la
temperatura
Ecuación de Dieterici
RT V
a
ebV
RT P
Ecuación de Lorentz
22 V
abV
V
RT P
Ecuación de Beattie-Bridgeman
32
V V V
RT V P
200 T
R A RTB C
2
000
T
c RBaAb RTB
2
0
T
bc RB
Ecuación de Benedict-Webb-Rubin
542 V
w
V V V RT PV
2
0
00 T
C
A RTB
2
2
V
T
c
abRT
2V c
aw
Variables Reducidas(Adimensionales)
Presión ReducidaC
r P
P P
Temperatura ReducidaC
r T T T
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
3/23
Factor de compresibilidad Z:
RT
V P Z r r T P Z Z ,
LEYES DE LA TERMODINAMICA
Convención de signos para W Convención de signos para Q+ Trabajo desarrollado sobre el
sistema+ Si el sistema gana calor
- Trabajo desarrollado por el sistema - Si el sistema pierde calor.
Balance de Energía para un sistema cerrado
mulada EnergíaAcuW Q dE W Q
Q + W = ΔU = U2-U1
2
1
V
V
PdV W ó PdV W E = U
Capacidad Calorífica a V = constante; dV = 0 (Propiedad de la Materia)
V V
V
C dT
Q
T
U
P
T
P T
V
U
V T
Determinación de ΔU
dT vC V d P T
P T nU U U
T V
T V V
22
1,1
,
12
Entalpía:
PV U H
VdP PdV dU dH VdP QdH
P T T
V T V
P
H
22
11
,
,
T P
T P V
CpdT dP T
V T V n H
dU PdV Q
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
4/23
Calor especifico a P = constante; dP = 0
CpdT
Q
T
H P
P
V P T
P
T
V T CvCp
V T CvCp
2
GAS IDEAL
2
1
T
T
T vnC dT vC nU 2
1
T
T
T pnC pdT C n H
RvC pC
Para gases monoatómicos y di atómicos
Mono atómico RvC 2
3 R pC
2
5
Di atómico RvC 2
5 R pC
2
7
Trabajo Máximo desarrollado en un proceso reversible
Máximo REV W W 2
1
Pr
V
V
dV W Donde Pr = Po = P resistencia = P
oposición
Para un proceso reversible
P P dP P sis temaSistema Pr 2
1
v
V
rev PdV W Q = -W
CALCULOS DE CALOR Y TRABAJO PARA LOS PROCESOS REVERSIBLES MÁSCOMUNES
PROCESO ISOCORICO (V=0)
WV = 0 QV = ΔU 2
1
T
T
dT vnC U
Relaciones para gases Ideales
k V nR
T P
T P
2
2
1
1
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
5/23
PROCESO IBOBÁRICO (P=0)
)()( 1212 V V PnV V P W 2
1
T
T
dT pnC H Q
Relaciones para gases ideales
k P
nR
T
V
T
V
2
2
1
1
PROCESO ISOTERMICO (T = constante)
2
1
V
V
PdV W
2
1
V
V V
V d T
P T nW U Q
Casos especiales:
a) Líquidos y sólidos
.CtteV 0W 0Q
b)
Gases Ideales (PV= Nrt)
W Q 0U 0 H
2
1
1
2 lnln P
P nRT
V
V nRT W
2
1
1
2 lnln P
P nRT
V
V nRT Q
Relaciones para gases Ideales:k nRT V P V P 2211
PROCESO ADIABATICO (Q = 0)
Q = 0 dT vC V d P T
P T nU PdV W
T V
T V V
V
V
22
11
2
1
,
,
CASOS ESPECIALES
Líquidos y Sólidos
W = 0 Q = 0Gases Ideales
T vnC dT vC nU W
T
T
2
1
Relaciones para gases Ideales
vC
pC k V P V P 2211 k V T V T
122
1
11
2
1
21
1
1 T P T P
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
6/23
Relación γ , Cv
1
RvC
Joule – Thomson
Cp
T V T V
T
H
P H
P
T P
P
T
H
Para gas ideal 0
CICLOS:
En un ciclo 0dH dU dP dV dT pero 0;0 W Q
CicloCiclo W Q ΔUCiclo y ΔHciclo = 0
Eficiencia de una máquina térmica
istrado sucalor
realizadotrabajo
min _
_
Ciclo de Carnot
Ley de Hess
reactivosoductos
H n H n H 298P r
298298
Calculo de rxn H
formadosenlaces
rotosenlacesrxn E n E n H
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
7/23
U de reaccionDonde:
V P U H gases sol idos y Líquidos V P V P
RT nU H g nRT V P gases react n prod nn g g g
CALCULO PARA
T H
T
T dT pnC H H 298
298
DONDE
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMI CA
ENTROPÍA
S = S(V,T)T
QdS REVERSIBLE
S DE PROCESOS REVERSIBLES
PROCESO ISOCORICO
2
1
T
T
rev dT T
vnC
T
dU
T
QS
Si Cv es constante
1
2lnT
T vnC S
PROCESO ISOBÁRICO
2
1
T
T
rev dT T
pnC T
dH T QS
Si Cp es constante
1
2lnT
T pnC S
PROCESO ISOTERMICO
T
W U
T
QQ
T T
QS revrev
rev 1
para gas real
T T H H
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
8/23
Para gas ideal
2
1
1
21
2
lnln
ln
P
P nR
V
V nR
T
V
V nRT
S
Para líquidos y sólidos
0S
PROCESO ADIABATICO
0T Q
S rev
CAMBIO DE FASE REVERSIBLE
T
H
T
Q
T
QS transiciönrev
Formulas para el cálculo de S sin trayectorias
22
11
T V
T V V
V d T
P
T
vdT C nS
22
11
T P
T P P
dP T
V
T
pdT C nS
ENTORPÍA COMO FUNCIÓN DE VOLUMEN Y TEMPERATURA
22
11
T V
T V V
dT
T
vC V d
T
P nS
ENTROPÍA COMO FUNCIÓN DE PRESIÓN Y TEMPERATURA
22
11
T P
T P P
dT T
pC dP
T
V nS
S DE ALREDEDORES
T
H
T
Q
T
QQ
T T
QS sist sist alr
rev
revrev
S ALREDEDORE
1
EN UN SISTME AISALDO 0 alreS
TERCERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
298S PARA SUSTANCIAS PURAS
Se propone:
A A S º
º298
º
º0º298 K K K S S S S
0ºK 298ºK 12 S S S 1 atm. 1 atm.
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
9/23
A.- Si A es SÓLIDO a 298 K y 1 atm
sS A A
0 ºK 298ºK
298
0
º298 dT
T
pnC S K
1 Atm 1 Atm
B.- Si A es LÍQUIDO a 298 K y 1 atm
ATM K
L
ATM
T L
ATM T S
ATM K S A A A A
f F 1
º298
111
º0
f
f
T
K
K
T
l
f
f S
K
T
dT pnC
T
H n
T
dT pnC S
º0
º29 8
º
º29 8
C.- Si A es GAS 298 º K y 1 Atm
ATM K
g T g
ATM T L
ATM
T L
ATM T S
ATM K S A A A A A A
ATM ee f F
1º298
1111º0
1
K
T
g
e
e
T
T
l
f
f
T
S
e
e
f
f
dT T
pnC
T
H ndT
T
pnC
T
H ndT
T
pnC S
º298
0
º
298
ENTROPÍA DEL UNIVERSO:
salrededore sit emaUniverso S S S
ENTROPÍA DEL SISTEMA:Dependiendo de la trayectoria se utilizan los tipos de procesos y se calcula la entropía para cada una y serealiza una sumatoria de todas las entropías para sacar la del sistema.
CALCULO PARA REACCIONES QUÍMICAS
T
K T dT T
pnC S S
298
º
º298
º
EN UN SISTEMA AISLADO
n sis tema P sis tema H H H H QQ ...00 21 0 sistemaS
FUNCIONES DE ENERGÍA
ENERGÍA LIBRE DE GIBBS
TS H G
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
10/23
PARA REACCIONES QUÍMICAS
TS H G pero si T T T cr por lo tanto podemos decir
universo sistema salrededore S T S S T S T
H T S T H G
Si la reacción es espontánea hacia la derecha
0 UniversoS 0G
Si la reacción es espontánea hacia la izquierda.
0 UniversoS 0G
Si la reacción esta en equilibrio
0S 0G G EN FUNCIÓN DE PRESIÓN Y TEMPERATURANO PARA REACCIONES NI CAMBIOS DE FASE
22
11
T P
T P
dT S dP V nG
Si la temperatura es constante
2
1
2 P
P
P
P
dP V nVdP G
Si es liquido o sólido ctteV
12 P P V nG
Si es gas ideal
1
2ln2
1 P
P nRT dP
P
nRT G
P
P
CALCULO DE ºT G DE REACCIONES
T T K T dT
T
H G
T
G
298
2
ºº
º298
º
298
T
T K T dT S GG298
ºº
º298
º
T G DE REACCIONESPara reacciones de gases ideales
T P T P T P T P DC B A dDcC bBaA ,,,, b Ba A
d
D
c
C
T T P P
P P
RT GG ln
º
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
11/23
T G DE REACCIONES QUIMICAS EN EQUILIBRIO
eq
b
B
a
A
d
D
c
C T T
P P
P P RT GG
ln0 º Kp RT GT ln
º
ENERGÍA LIBRE DE HELMHOLTZ (A)
A=A(V,T) TS U A P V
A
T
S
T
A
P
A) PARA REACCIONES QUIMICAS
)(TS U A RT nG A g B)
EN FUNCION DE VOLUMEN Y TEMPERATURA
22
11
T V
T V
SdT PdV A
C) PARA SÓLIDOS Y LÍQUIDOS A T = K
2
1
0
P
P
PdV A
RELACIONES DE MAXWELL
V S S
P
V
T
PdV TdS dU
P S S
V
P
T
PdV TdS dH
T V V
S
T
P
SdT PdV dA
T P P
S
T
V
SdT VdP dG
RELACIONES ÚTILES
T S
H
P
V
P
H
S
S
T
A
V
P V
A
T
S T
G
P
V P
G
T
“FUGACIDAD Y ACTIVIDAD”
FUACIDAD: Lewis definió la fugacidad como la tendencia de escape de un sistema.Si un compuesto esta en equilibrio en dos fases se dice que su fugacidad esidéntica. Lewis propuso matemáticamente a la fugacidad en la siguiente expresión:
)(ln T B f RT G )(T B Función exclusiva de la Temp. (Desconocida)
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
12/23
Fugacidad a T = k
1
2ln f
f nRT G
kP f para gas ideal y si 1k P f para gas ideal
10
P P
f para gas real
GASES IDEALES Pi fi
GAS REAL
P
P
dP P
RT V
RT P
f
*
1lnln
P
f Coeficiente de fugacidad o actividad
Para Van Der Waals
V RT
a
bV
b
bV P
RT 2
)(lnln
FUGACIDAD DE LIQUIDOS Y SÓLIDOSl
A
g
A f f
Si es baja presión vapor l
A
g
A P f f
ESTADO ESTÁNDAR DE LAS SUSTANCIAS
a) Para gases
atm f f
T T
ref
ref
1
b) Para líquidos y sólidos
atm puro f f f
T T
ref
ref
1)(
Para una reacción química
T f T f T f T f d C B AdDcC bBaA
b
B
a
A
d
D
c
C T T
f
f
f
f
f
f
f
f
RT GG
ºº
ººln
º siº
i
ii
f
f a
Entoncesb
B
a
A
d
D
c
C T T
aa
aa RT GG lnº
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
13/23
EQUILIBRIOS FÍSICOS
A.- Equilibrio líquido – gas
Si ctte H e
121
2 11lnT T R
H
P
P e P (Presión vapor K)
T (temperatura de ebullición a P)B- Equilibrio sólido – gas
Si ctte H sub
121
2 11lnT T R
H
P
P sub
C.- Equilibrio sólido – líquido
1
212 ln
T
T H P P V f f
D.- Equilibrio sólido – sólido
1
212 ln
T
T H P P V T T
Fugacidad como función de presión y temperatura:
Efecto de la presión: Efecto de la temperatura:
RT
V
P
f
T
ln
2
ln
RT
H H
T
f ref
P
Sustituyendo la de la temperatura en al de presión, obtenemos:
dT RT
H H dP RT V f d ref
2ln
% de Humedad Relativa:
100*%ovaporhumed
Humeda d
P
P HR
REGLA DE FASES DE GIBBS
f ~ Número de grados de libertad de un sistema en equilibrio
f ~ Número de variables – número de ecuacionesNúmero de variables = 2 + p(c-1)p: numero de fasesc: número de componentesNúmero de ecuaciones = c(p-1)
2~
)1()1(2~ pc f pcc p f
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
14/23
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
15/23
(NORMA II O DE SOLUTO)
H
f a
H f
ii
i
º
A
A
A
A
A A
X
a
H
P a
Otra forma iii ma donde m molalidad
Ecuación de Gibbs – Druhem
2210 Gd nGd ni Si el soluto sigue la ley de Henry, el solvente sigue la ley de RaoultDe manera general y extensiva
A P y T constantes
0ln
0
0
0
0
ii
ii
ii
ii
ii
f d n
dV n
dS n
Gd n
Gn
Descenso de la presión Vapor:Para el caso de solutos no volátiles y no electrolitos Ej. Azúcar en agua
2
º
1
º
1
2
º
1
º
1
X P P P
X P P
P P P
v
v
Ascenso Ebulloscópico:
Para solventes volátiles en soluto no volátil
Si ctte H entonces
e
ei
T T R
H X
11ln
Para soluciones diluidas
2
2 X
H RT T
e
e
En términos de Molalidad
KbmT e Constante Ebulloscópica)(1000
)(2
e H
mm RT Kb
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
16/23
Descenso CrioscópicoPara solutos que son inmiscibles en fase sólida con el solvente
Si ctte H f entonces
f
f
T T R
H X
11ln 1
Para soluciones diluidas2
2
X H
RT T
f
f
En términos de Molalidad
KfmT f Constante Crioscópica)(1000
)(2
f H
mm RT Kf
Presión OsmóticaPara soluciones diluidas
RT V
X
1
2 MRT
Equilibrio líquido - VaporPara soluciones Ideales
2121 )( P X P P P T
2121
1111
1)( P X P P
X P
P
X P Y
T
Punto de Burbuja: Punto de Rocío:
B A
BT A
P P
P P X
T
A A A
P
X P Y
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
17/23
EQUILIBRIO QUÍMICO
inicial b
B
a
A
d
D
c
C T T
aa
aa RT GG )ln(
º
En EQUILIBRIO 0 T G
Depencia de Ka con la Temperatura
121
2 11lnT T R
H
Ka
Ka
HOMOGENEO GASEOSO
Kp K Ka g g n
T
n P Ky RT Kc Kp )()(
Si 0 g n todas las K son iguales
Ka
Q RT G ln Q : son las condiciones iniciales
Q > Ka La reacción va a la izquierdaQ < Ka La reacción va a la derecha
HETEROGENEOLíquidos y sólidos puros a = 1 Kp solo se toma en cuenta en gases
T
T
ii
iT i
P n
n P
Y P P
EQUILIBRIO IONICO
AB
B A Ka
compuesto
hidrolísis K
Kw K
5
1 10 K No electrolito
3
1 10 K electrolito Fuerte
ELECTROQUIMICA
Conceptos BasicosIntensidad de corriente(I) Ley de ohm Ley de Watt
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
18/23
Donde V=voltaje y R=resistencia
Conductancia(C)
Circuitos en serie Circuitos en paralelo
Constante de Faraday
Numero de Transporte ti
A. Regla de Hittorf
B. Frontera móvil
Escriba aquí la ecuación. C. Balance de Masa
Conductividad eléctrica en soluciones
En sólidos
En soluciones electrolíticas
Conductividad
Conductividad equivalente ( Λ )
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
19/23
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
20/23
CINETICA QUIMICA
Reacciones HomogeneasVelocidad de reacción del componente A en un sistema cerrado a volumenconstante:
Reacciones del tipo A→ prod (Ka> 105 )
Se propone:
Donde n→ orden de la reacción, k → coeficiente especifico de velocidad
Métodos para determinar k y n:a. Metodo diferencial
Graficando ln(r A ) vs. ln(C A ) se obtiene una recta con pendiente n e intersectoln(k).
b. Metodo integral
Si n=0
Graficando C A vs. t se obtiene una recta con pendiente k e intersecto C A0.
Si n=1
Graficando ln(C A )vs. t se obtiene una recta con pendiente -k e intersecto ln(C A0 )
Si n=2
Graficando 1/C A vs. t se obtiene una recta con pendiente k e intersecto 1/C A0.
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
21/23
Si n=3
Graficando 1/C A2vs. t se obtiene una recta con pendiente 2k e intersecto 1/C A02.
Reacciones del tipo aA + bB prod (Ka 105 )
Se propone:
Metodos para determinar y
a)
Metodo de aislamientoSi C A0≪ C B0 → C B≅ C B0 en cualquier tiempo
b) Metodo de velocidad inicial
c) Metodo integral
Si = =1 y definiendo x → moles reaccionados en cualquier tiempo t/unidad de volumen
d) Metodo de orden total
Solo funciona si se colocan incialmente cantidades estequiometricas de A y B
En t=0,
En t=t,
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
22/23
-
8/19/2019 Formulario Fisico Quimica
23/23
Mecanismos de reacción
A.
Evento unimolecular
A → Prod
B. Evento bimolecular
A+B → Prod
Caso especial
A+A → Prod
top related