FORMULARIO

LIQUIDOS CURVAS DE CALENTAMIENTO:

EncambiodeTemperatura :Q=mc ∆TEncambiode fase:Q=m∆H

Donde:Q= Calor agregado; m= masa; c= calor especifico; ΔT=cambio de temperatura; ΔH=entalpia o calor latente

Grafico: T (°C) vs Q agregado

Escala delcalor= Qtotal¿de cuadros de lacuadricula

DIAGRAMAS DE FASES:Cuatro puntos clave:

1. Punto triple: Temperatura y Presión en la que existen los 3 estados de agregación de una sustancia.

2. Punto de fusión y punto de ebullición: A la misma temperatura 1 atm

3. Punto crítico: Temperatura y Presión en la que el gas no se puede condensar, denominándose fluido supercrítico o vapor sobrecalentando.

PRESION DE VAPOR Y TEMPERATURA: ECUACION DE CLAUSIUS CLAPEYRON, POR GRAFICAS Y ADAPTADA

Ecuacion de Clausius Clapeyron

ln Pvapor=−∆HvapR ( 1T )+C

Donde: P vapor= Presión de vapor; R= 8,31 J/mol-K; T= Temperatura en Kelvin; ΔH vap= Calor latente de vaporizaciónPara graficar: Transformar datos: P vapor (no importa las unidades de presión) → ln P vapor (no tiene unidades) T (C) → T (K) → 1/T (1/K)

pendiente→m=−∆HvapR

Despejamos el ΔH vap

Ecuación adaptada:

ln (P2P1 )=∆HvapR ( 1T1− 1

T2 )SOLIDOS

CELDA CUBICA SIMPLE1/8 de átomo por arista en el cubo → 1 átomo por todas las aristas. Relación radio arista: a=2 r

CELDA CUBICA CENTRADA EN EL CUERPO1/8 de átomo por arista en el cubo → 1 átomo por todas las aristas; 1 átomo central

Átomos totales: 2 átomos

Relación radio arista: a=4√3r

CELDA CUBICA CENTRADA EN LAS CARAS1/8 de átomo por arista en el cubo → 1 átomo por todas las aristas; ½ átomo por cara en el cubo → 3 átomos por todas las caras.

Átomos totales: 4 átomos

Relación radio arista: a=√8 r

ECUACIONES GENERALES PARA SOLIDOS CRISTALINOSCuando hay átomos en las aristas ¼ de átomo por arista

Volumen de la celda Vcelda= a3

Volumen de los átomos en la celda V átomos= (4/3) π r3 x # átomos totalesFactor de empaquetamiento %V= (V átomos/ V celda) x 100

Densidad 𝜌=m celda/ V celdaMasa de la celda Calcular por estequiometria a partir del número de átomos totales.

DISFRACCION DE RAYOS X: LEY DE BRAGG

nλ=2dsenθ

Donde:n= orden de la difracción del rayo (es un numero natural)

λ= longitud de ondad= distancia entre planos del cristal

θ= ángulo de difracción

SOLUCIONES

UNIDADES DE CONCENTRACION

UNIDAD DE CONCENTRACION

NUMERADOR DENOMINADOR EXPRESION MATEMATICA UNIDADES

MOLARIDAD(M)

Moles de soluto Volumen de solución M=

nsto .V sol .

MolL

MOLALIDAD(m)

Moles de soluto Kilogramo de solvente m=

nsto.Kgsvte

MolKg

NORMALIDAD(N)

Equivalente-gramo de soluto

Litro de soluciónN=

Eq−g( sto )

V sol

Eq−gL

Eq−g= masadel solutoPesomolecular soluto

ValenciaValencia= # de H en ácidos, # de OH en bases y Producto de cargas en Sales

FRACCION MOLAR (X)

Moles de un componente (sto. ó svte.)

Moles totales de todos los componentes

X sto=nsto

n( sto+svte ) X svte=

nsvten( sto+svte )

Valor matemático menor a 1

Xsoluto+X solvente=1TANTO POR CIENTO EN MASA (%)

Masa de un componente (sto. ó svte.)

Masa total de todos los componentes

%sto=masa sto

masasto+svtex100

Valor matemático menor a 1

PARTES POR MILLON(ppm)

Masa de un componente (sto. ó svte.)

Masa total de todos los componentes

ppm=masastomasasvte

x106mg .Kg

Masa de un componente (sto. ó svte.)

Volumen de la solución ppm=

masastoVolumen−stve

x106mg .L.

UNIDADES DE DILUCION (CUANDO SE PREPARAN MEZCLAS MUY SEMEJANTES A UNA INICIAL)V 1C1=V 2C2

CONCENTRACION DE UN GAS (LEY DE HENRY)Cg = kPg

Dónde: Cg es la solubilidad del gas en la solución (Molaridad)Pg es la presión parcial del gas en la solución k es la constante de la ley de Henry (diferente para cada par soluto-solvente)

PROPIEDADES COLIGATIVAS

Disminución de la Presión de Vapor o Ley de RaoultPA=X A Pº A

PA es la presión de vapor de la soluciónXA es la fracción molar del solvente

PºA es la presión de vapor del solvente puro

Para medir la variación de presión tenemosΔP=P°A−PA

Elevación del Punto de EbulliciónΔT b=kbm

Tb es el cambio en la temperatura de ebulliciónKb es la constante molal de elevación del punto de ebulliciónm es la molalidad

Para medir el punto de ebullición de la solución tenemos:

ΔTb=Tb−Tb°

Donde: Tb es la temperatura de ebullición de la solución y Tb° es la temperatura de ebullición del solvente puro.

Disminución del Punto de CongelaciónΔT f=k fm

Tf es el cambio de la temperatura de congelaciónkf es la constante molal de la disminución del punto de congelaciónm es la molalidad

Para medir el punto de ebullición de la solución tenemos:

ΔTf=Tf °−Tf

Donde: Tf es la temperatura de fusión de la solución y Tf° es la temperatura de fusión del solvente puro.

Presión osmóticaπ=MRT

Π es la presión osmótica de la soluciónM es la Molaridad de la soluciónR es la constante de gases idealesT es la temperatura en K

1. CINETICA QUIMICA

ECUACIÓN GENERAL DE VELOCIDAD:Si tenemos la reacción:

aA+bB→cC+dD

A medida que avanza el tiempo de reacción, los reactivos comienzan a consumirse y los productos aparecen. En cinética química se analiza el concepto de velocidad de reactivos y productos que se definen por:

V=−∆ [A ]∆ t

V=∆ [C ]∆ t

REACTIVOS PRODUCTOS

A estas velocidades se denominan velocidades medias porque solo dependen de concentraciones y de instantes para amplios intervalos de tiempo.

Al graficar las concentraciones vs el tiempo de la reacción, en los reactivos se tienen curvas con tendencia negativa por que la cantidad de reactivo disminuye con respecto al tiempo, esta curva corresponde a la velocidad de desaparición del reactivo y en instantes determinados podemos hallar velocidades instantáneas tal como muestra la figura.

Se toma el punto del tiempo donde queremos hallar esa velocidad y se traza una recta tangente, a partir de ella se saca la pendiente que equivale a la velocidad instantánea.

Para hallar las velocidades de la reacción se relaciona la variación de la concentración con respecto al tiempo multiplicado por el inverso del coeficiente estequiométrico.

La ecuación general de velocidad de la reacción (en Molar/segundo) viene dada por:

V=−1a∆ [ A ]∆ t

=−1b∆ [B ]∆ t

=1c∆ [C ]∆ t

=1d∆ [D ]∆t

ECUACION DE VELOCIDAD QUE DEPENDE DE LOS REACTIVOS:Si la velocidad de la reacción solo depende de los reactivos, se tiene la siguiente expresión:

V=k [A ]x [B ] y

Donde: k es la constante de velocidad, [A] es la concentración del primer reactivo, [B] es la concentración del segundo reactivo, X y Y son los coeficientes que indica como varia la concentración y la velocidad de la reacción. Para hallar el orden individual se deben tomar dos experimentos donde la concentración de uno de ellos es constante para analizar la variación de velocidad y concentración del otro reactivo. El orden de la reacción se obtiene sumando los coeficientes X y Y.

REACCION DE ORDEN 0, 1 Y 2Al relacionar las concentraciones de los reactivos y el tiempo de avance de la reacción se pueden obtener varias ecuaciones útiles para el cálculo de la constante de velocidad de reacciones con orden definido.

El tiempo de vida media se define como el tiempo que debe transcurrir para que se acabe la mitad del reactivo. Aquí se tiene una tabla resumen de las reacciones

ORDEN DE LA REACCION

UNIDADES DE K ECUACION DE LA CONSTATE K

TIEMPO DE VIDA MEDIA

0 M/s [A]=-kt+[Ao] t1/2=[Ao]/2k

1 1/s ln[A]=-kt+ln[Ao] t1/2=ln 2/k2 1/M.s 1/[A]=kt+1/[Ao] t1/2=1/k[Ao]

GRAFICAMENTE:ORDEN 1 ORDEN 2

Pendiente: -k Pendiente: k

ENERGIA DE ACTIVACION (Ea):Es la energía que se necesitan los reactivos para convertirse en productos. Se mide desde donde inicia la reacción hasta la cumbre de la loma que se llama complejo activado. Si tenemos una reacción endotérmica la energía de activación es más grande porque necesitamos agregar mucho calor (energía) para iniciar la reacción, por eso es mas lenta. Si tenemos una reacción exotérmica la energía de activación es mucho menor porque los reactivos no necesitan tanta energía para iniciar la reacción, es mas rápida.

ECUACION DE ARRHENIUS:Al relacionar las constantes de velocidad con sus respectivas temperaturas se define la ecuación de Arrhenius.

Reacción endotérmica

Ln d

e co

ncen

trac

ión

1/Co

ncen

trac

ión

Reacción exotérmica

Al graficar ln K (de las constantes) vs 1/T (1/K), se obtiene una relación lineal con pendiente negativa a partir de la cual se obtiene la energía de activación.

Para dos constantes y dos temperaturas:

ln ( k1k2 )= EaR ( 1T 2− 1

T 1 )Donde: k1 y k2 son las constantes de velocidad para la reacción, Ea es la energía de activación en J/mol, R es la constante de gases 8,31 J/mol-K y T1 – T2 son las temperaturas en kelvin.

2. EQUILIBRIO QUIMICO

CONSTANTES DE EQULIBRIOSe tiene la reacción en equilibrio:

aA+bB↔cC+dD

Las velocidades de reacción entre reactivos y productos se mantienen constantes mediante una relación matemática llamada constante de equilibrio, la cual relaciona las concentraciones de productos sobre reactivos elevados cada uno a su coeficiente estequiométrico.

Kc= [C ]c [D ]d

[ A ]a [B ]b

También podemos expresar las concentraciones de reactivos y productos como presiones parciales.

k=Ae−Ea

RT ln k=−EaRT

+ ln A

Kp= [PC ]c [PD ]d

[PA ]a [PB ]b

Tener en cuenta que solo se consideran los compuestos acuosos o gaseosos que tienen concentración, a los sólidos y líquidos no los escribe en la formula de Kc

Para relacionar las constantes Kp y Kc se utiliza la ecuación.

Kp=Kc (RT )∆n

Donde:

Kp es la constante de equilibrio para gasesKc es la constante de equilibrio para solucionesR es la constante de gases 0,082 L-atm/mol-kT es la temperatura en kelvinΔn= diferencia del número de moles totales entre productos y reactivos

COCIENTE DE LA REACCION:Cuando tomamos las concentraciones al inicio de la reacción estamos hablando del cociente de la reacción.

Qc= [Co ]c [Do ]d

[Ao ]a [Bo ]b

Si Qc<Kc entonces el equilibrio se desplaza hacia la derecha (Hay mas reactivos que productos)Si Qc=Kc entonces el sistema esta equilibradoSi Qc>Kc entonces el equilibrio se desplaza hacia la izquierda (Hay mas producto que reactivos)

CALCULO DE K A PARTIR DE CONCENTRACIONES INICIALES Y EN EL EQUILIBRIO:Sea la reacción en el equilibrio

aA+bB↔cC+dD

Suponga que al inicio de la reacción le dan las concentraciones iníciales solo de los reactivos porque aun no se han formado productos:

Ao y Bo

Para llegar al equilibrio se necesita que los reactivos comiencen a transformarse en los productos hasta que en un determinado instante ya no hay más cambios o variaciones en la concentración. Aquí se tienen tres momentos de la reacción y al final para llegar al equilibrio se necesitan sumar las concentraciones del inicio y del cambio.

A B C DINICIO Ao Bo 0 0CAMBIO -ax -bx +cx +dxEQUILIBRIO

Ao - ax Bo - bx

cx dx

Recuerde que si nos piden hallar la K de equilibrio se lo hace con las concentraciones en el equilibrio donde generalmente nos dan datos iníciales y un dato en el equilibrio para despejar el valor de x

Cuando nos dan valores de K y concentraciones iníciales, con la expresión de K podemos hallar el valor de x y determinar concentraciones en el equilibrio.

ANALISIS GRAFICO DE CONCENTRACIONES EN EL EQUILIBRIO:Siempre los reactivos tienden a disminuir su concentración con respecto al tiempo y los productos a aumentarla, aunque en el equilibrio se altere la concentración de algún componente, estos tendrán las mismas tendencias para restablecer su equilibrio dependiendo de la estequiometria de la reacción.

Ejemplo: N2 + 3H2 ↔ 2NH3

Cuando se adiciona mas H2 el equilibrio desaparece alterando la reacción, para regresar al estado normal los reactivos disminuyen un poco su concentración y los productos aumentan ciertamente la cantidad que poseen.

PRINCIPIO DE LE-CHATELIERCuando un sistema en equilibrio es perturbado o alterado siempre trata de restablecer el equilibrio, para contrarrestar esa perturbación.

Cambios de concentración:+ reactivos: → equilibrio hacia la derecha - producto: → equilibrio hacia la derecha- reactivos: ← equilibrio hacia la izquierda + producto: ← equilibrio hacia la izquierda

Cambios de temperatura:REACCIONES ENDOTERMICAS ΔH >0R + CALOR → P

REACCIONES EXOTERMICAS ΔH <0R → CALOR + P

+ Calor = + reactivos: → equilibrio hacia la derecha

+ Calor = + producto: ← equilibrio hacia la izquierda

- Calor = - reactivos: ← equilibrio hacia la izquierda

- Calor = - producto: → equilibrio hacia la derecha

Cambios de presión y volumen:PV = nRT

+ Presión, - Volumen:El equilibrio se desplaza hacia donde hay menos cantidad de moles totales, es decir donde las moles son menores (entre reactivos y productos totales)

- Presión, +Volumen:El equilibrio se desplaza hacia donde hay mas cantidad de moles totales, es decir donde las moles son menores (entre reactivos y productos totales)