PROBLEMAS PROPUESTOS

"La vida es muy peligrosa. No por las personas que hacen el mal, sino por las que se sientan a ver lo que pasa.."

Albert Eistein.

1. En la reacción 3Fe2O3 (s) = 2 Fe3O4 (s) + ½ O2 (g)

ΔHº = 55.5 kcal /mol; ΔGº = 46.5 kcal /mol.

Calcúlese la Keq a 25 ºC.

Resp. Keq = 1.31 x10e -34

2. Calcular la energía libre al formar 1 mol de H2O a 1K, si 10 atm de O2 y 10 atm de H2 reaccionan para dar 0.01 atm de H2O. ΔGºf H2O = -56690 cal /mol.

Resp. H2 + 1/2 O2 = H2O; ΔGº = -56706 cal /mol

3. El proceso Haber para producir amoníaco involucra la reacción:

N2 (g) + 3H2 (g) = 2NH3 (g)

Determine el valor ΔGº de la reacción y la constante de equilibrio, conociendo que Gºf NH3 = -16.64 kJ/mol.

Resp. ΔGº = -33.28 kJ; Keq = 6.8 x10e5.

4. Para la reacción anterior, calcule el ΔG a 25 ºC cuando las presiones parciales de cada gas son:

PN2 = 0.25 atm; PH2 = 0.55 atm; PNH3 = 0.95 atm.

Resp. ΔG = -25.7 kJ

5. La biosíntesis de la glutamina en las células vivas es una reacción endergónica, que sin embargo se lleva a cabo a pH 7 y a 310 K, en disolución acuosa por el acoplamiento con la reacción de hidrólisis del ATP.

Escribir la reacción global, calcular el ΔG, la constante de equilibrio y concluir si es espontánea la reacción.

Glutamato + NH4+ = glutamina

ΔGº’ = 15.69 kJ /mol

ATP = ADP + P

ΔGº’ = -31.05 kJ /mol

Resp. glutamato + NH4+ + ATP = glutamina + ADP + P; Gº’ = -15.36 kJ/mol; Keq = 387.44. sÍ es espontánea.

6. La constante de equilibrio para la reacción:

Fructosa-1,6 difosfato = gliceraldehído-3 fosfato + fosfato dihidroxiacetona

es de 8.9 x10-5M a 25 ºC.

a) Calcule ΔGº para el proceso.

b) Suponga que tiene una mezcla que inicialmente contiene 0.01 M de fructuosa-1,6 difosfato, 1 x10-5M de gliceraldehído-3 fosfato y 1 x10-5M de dihidroxiacetona. ¿Qué valor tiene ΔG?

Resp. a) ΔGº = 5558.8 cal; b) ΔG = -5419.9 cal.

7. Calcular la constante de equilibrio a 25ºC para la descarboxilación del ácido pirúvico que se encuentra en solución, para formar acetaldehído y CO2.

Gºf acetaldehído = -31.86 kcal/mol; Gºf CO2 = -94.26 kcal/mol; Gºf pirúvico = -110.75 kcal/mol.

CH3COCOOH (l) = CH3CHO (g) + CO2 (g)

Resp. Keq = 1.58 x10e11

8. Los valores de ΔHº y de ΔSº para una reacción química son de - 85.2 x103J y de - 170.2J/mol, respectivamente.

a) Determine ΔGº a 300 K.

b) ¿A qué temperatura tendrá ΔG un valor de cero?

Resp. a) ΔGº = -34140 J/mol; b) T = 500.6 K.

9. El acetileno gaseoso C2H2(g) se usa para soldar. Escriba una ecuación balanceada de la combustión de acetileno hasta CO2 y H2O.

b) Prediga cualitativamente los signos de ΔH, ΔS y ΔG y, diga si es espontánea la reacción.

Resp. C2H2(g) + 5/2 O2 = 2CO2 + H2O; b) ΔH ( - ) exotérmica, ΔS ( + ) y ΔG ( - ), cualquier combustión siempre es espontánea.

10. Explique que es la energía libre de Gibbs e indique el signo de las variables termodinámicas para los siguientes procesos y defina si son espontáneos (E) o no espontáneos (NE).

PROCESO (a 1atm y 25ºC)

DH

DS

DG = DH – T DS

Tipo

Sublimación de hielo seco.

Congelación del agua.

Fotosíntesis: CO2(g) + H2O(l) = C6H12O6(s)

Disolución de sales de amonio en agua.

Resp. La energía libre de Gibbs, es una variable termodinámica de estado, que relaciona la entalpía y la entropía y, permite predecir si los procesos son o no espontáneos.

PROCESO (a 1atm y 25ºC)

DH

DS

DG = DH – T DS

Tipo

Sublimación de hielo seco.

+

+

+

E

Congelación del agua.

-

-

-

NE

Fotosíntesis: CO2(g) + H2O(l) = C6H12O6(s)

+

-

+

NE

Disolución de sales de amonio en agua.

+

+

-

E