GUÍA DE Q BÁSICA 2 EXAMEN DEP _2715docx (1) - Cesar Esquivel

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GUÍA DE QUÍMICA BÁSICA 2° EXAMEN DEPARTAMENTAL
1. DETERMINAR CUÁNTOS ÁTOMOS DE C e H HAY EN EL POLIETILENO CRISTALINO (C2H4), QUE TIENE ESTRUCTURA ORTORRÓMBICA Y UNA DENSIDAD ρ = 0.9972 g/cm3
2. EL POLIPROPILENO (C3H6) FORMA UNA CELDA UNITARIA ORTORRÓMBICA, CUYOS PARÁMETROS DE RED SON: a0 = 1.450 nm, b=0.569 nm y c0 = 0.740 nm. LA DENSIDAD APROX. DEL POLÍMERO ES 0.90 g/cm3. DETERMINE LA CANTIDAD DE MOLÉCULAS DE PROPILENO, LA CANTIDAD DE ÁTOMOS DE C Y LA CANTIDAD DE ÁTOMOS DE H, EN CADA CELDA UNITARIA. 
3. SI UN TIPO PARTICULAR DE POLIETILENO (C2H4) TIENE UNA MASA MOLECULAR DE 150 000g/mol, ¿CUÁL ES SU GRADO DE POLIMERIZACIÓN?
4. EL PESO MOLECULAR DEL POLI METIL METACRILATO (C5H8O2) ES DE 250 000 g/mol. SI TODAS SUS CADENAS POLIMÉRICAS TIENEN LA MISMA LONGITUD, CALCULE: a) EL GRADO DE POLIMERIZACIÓN; b) EL Nº DE MONÓMEROS POR CADENA y c) EL Nº DE CADENAS EN 1 g DE POLÍMERO.
5. LA HEMICELULOSA (C6H10O5) ES UN COMPONENTE IMPORTANTE DE LA MADERA. CALCULE EL PESO MOLECULAR PARA UN GRADO DE POLIMERIZACIÓN DE 200 MONÓMEROS / CADENA.
6. SI EL COPOLÍMERO DE PVC – PVA TIENE UNA PROPORCIÓN DE 10:1, DE MEROS DE PVC a PVA, Y UN PESO MOLECULAR DE 16 000 g/mol ¿CUÁL ES SU GRADO DE POLIMERIZACIÓN? PVA = C4H6O2; PVC = C2H3Cl.
7. UN COPOLÍMERO ESTÁ FORMADO POR UN 15%, EN PESO, DE PVA (Poli Acetato de Vinilo, C4H6O2) Y UN 85%, EN PESO, DE PVC(Poli Cloruro de Vinilo, C2H3Cl). DETERMINE LA FRACCIÓN MOLAR DE CADA COMPONENTE. 
8. EL TIEMPO DE RELAJACIÓN PARA UN ELASTÓMERO @ 25° C ES DE 40 DÍAS, MIENTRAS QUE @ 35° C EL TIEMPO DE RELAJACIÓN ES DE 30 DÁS. CALCULE LA ENERGÍA DE ACTICACIÓN PARA ESTE PROCESO DE RELAJACIÓN DE ESFUERZOS.
9. UNA BANDA DE ISOPRENO, DEBE MANTENER UNIDO UN PAQUETE DE VARILLAS DE ACERO DURANTE UN AÑO. SI EL ESFUERZO EN LA BANDA ES INFERIOR A 1 500 psi, ÉSTA NO SUJETARÁ FIRMEMENTE A LAS VARILLAS. ENCUENTRE EL ESFUERZO INICIAL QUE DEBE APLICARSE A LA BANDA CUANDO ES COLOCADO SOBRE VARILLAS DE ACERO. UNA SERIE DE PRUEBAS MOSTRÓ QUE UN ESFUERZO INICIAL DE 1 000 psi SE REDUJO A 980 psi, DESPUÉS DE 6 SEMANAS.
10. SE APLICA UNA TENSIÓN DE 1’100 PSI (9.6 MPA) A UN MATERIAL ELASTOMÉRICO, A DEFORMACIÓN CONSTANTE. DESPUÉS DE 40 DIAS @ 20° C, LA TENSIÓN DISMINUYE A 700 PSI (4.8 MPA) A) CUÁL ES LA CONSTANTE DE TIEMPO PARA LA RELAJACIÓN PARA ESTE MATERIAL’; B) CUÁL SERÁ LA TENSIÓN DESPUÉS DE 60 DÍAS @ 20° C.		
11. A UN POLÍMERO, QUE OPERA BAJO UNA DEFORMACIÓN CONSTANTE, SE LE APLICA UN ESFUERZO DE 1’000 psi; DESPUÈS DE 6 MESES EL ESFUERZO BAJA @ 850 psi. PARA UNA APLICACIÓN EN PARTICULAR, UN COMPONENTE FABRICADO CON EL MISMO POLÍMERO, DEBE MANTENER UN ESFUERZO DE 900 psi DESPUÈS DE 12 MESES. ¿CUÁL DEBERÁ SER EL ESFUERZO ORIGINAL SOBRE EL POLÍMERO PARA ESTA APLICACIÓN? 
12. A UN SUJETADOR HECHO DE UN POLÍMERO, USADO EN UN ENSAMBLE COMPLEJO, SE LE APLICA UN ESFUERZO DE 2 500 psi. A UNA DEFORMACIÓN CONSTANTE, EL ESFUERZO SE REDUCE HASTA 2 400 psi DESPUÉS DE 100 h. SI PARA QUE LA PIEZA FUNCIONE CORRECTAMENTE, ES NECESARIO QUE EL ESFUERZO SE MANTENGA POR ARRIBA DE 2 100 psi, DETERMINE LA VIDA DEL ENSAMBLE.
13. PARA EL KCl, VERIFIQUE QUE EL COMPUESTO TIENE LA ESTRUCTURA DEL CsCl, DETERMINE LA DENSIDAD TEÓRICA DEL COMPUESTO Y SU FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO. rK+ = 1.33 Å ; RCl– = 1.81 Å; PAK = 39.09 g/mol; PACl = 35.45 g/mol
14. LA CONSTANTE DE RED DEL ARSENIURO DE GALIO (GaAs) ES DE 5.65 Å Y TIENE UNA ESTRUCTURA DE BLENDA DE ZINC. ENCUENTRE LA DENSIDAD TEÓRICA Y EL FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO DE ESTE MATERIAL. PAGa= 69.7 g/mol; rGa3+= 1.218 Å; PAAs = 74.9 g/mol; RAs3– = 1.15 Å; 
15. EL CORINDÓN (Al2O3) TIENE UNA CELDA UNITARIA HEXAGONAL, CON PARÁMETROS DE RED a0 = 4.75 Å y c0 = 12.99 Å; SU DENSIDAD ES ρ = 3.98 x 106 g/m3. DETERMINE: a) EL Nº DE GRUPOS Al2O3 PRESENTES EN EL CUARZO, ASI COMO EL Nº DE IONES Al3+ y O2– PRESENTES EN LA CELDA y b) EL FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO DEL COMPUESTO CERÁMICO. rAl3+ = 0.5 Å; rO2– = 1.32 Å; PAAl = 26.98 g/mol; PAO = 16 g/mol.
16. EL MgO PRESENTA UNA ESTRUCTURA CÚBICA DEL NaCl. SI SU DENSIDAD EXPERIMENTAL ES DE 3.2 g/cm3. CALCULAR: a) EL NÚMERO DE ÁTOMOS POR CELDA UNITARIA DE CADA ELEMENTO y b) EL FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO DE LA ESTRUCTURA TEÓRICA. PAMg = 24.31; PAO = 16; rMg2+ = 0.072 nm; rO2– = 0.140 nm.
17. EL CUARZO (SiO2) TIENE UNA ESTRUCTURA CRISTALINA HEXAGONAL, CON PARÁMETROS DE RED a0 = 0.4913 nm y c0 = 0.5405 nm; CON UNA DENSIDAD ρ = 2.65 x 106 g/m3. DETERMINE: a) EL Nº DE GRUPOS SiO2 PRESENTES EN EL CUARZO, ASI COMO EL Nº DE IONES Si4+ y O2– PRESENTES EN LA CELDA y b) EL FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO DEL COMPUESTO CERÁMICO. rSi4+ = 0.042 nm; rO2– = 0.132 nm; PASi = 28 g/mol; PAO = 16 g/mol.
18. DE ACUERDO A LA NORMA SAE – AISI, COMO SE CLASIFICAN y CUAL ES EL CONTENIDO, EN %, DE C EN LOS SIGUIENTES ACEROS: 8630; 4140; 1080; 9350; 52100. ¿A QUÉ SE REFIEREN LOS 4 ö 5 NÚMEROS DEL SISTEMA DE CLASIFICACIÓN SAE – AISI? 
19. CLASIFIQUE LOS ACEROS SIGUIENTES, DE ACUERDO A SUS COMPOSICIONES QUÍMICAS Y RELACIÓNELOS CON LAS DESIGNACIONES SAE – AISI PARA CADA ALEACIÓN:
· 0.29% C; 0.75% Mn; 0.035% P; 0.034% S; 0.35% Si; 0.50% Ni; 0.46% Cr; 0.17% Mo; el resto Fe
· 0.41% C; 0.65% Mn; 0.033% P; 0.038% S; 0.26% Si; 1.92% Ni; 0.60% Cr; 0.25% Mo; el resto Fe
· 0.17% C; 1.20% Mn; 0.34% Si; 0.036% P; 0.13% S; el resto Fe
· 0.60% C; 0.85% Mn; 0.027% P; 0.039% S; 0.35% Si; 0.79% Cr; 0.05% Mo; el resto Fe 
· 0.40% C; 0.77% Mn; 0.30% P; 0.035% S; 0.21% Si; 0.79% Cr; 0.27% Mo; 0.97% Ni; el resto Fe 
· 1.02% C; 0.30% Mn; 0.020% P; 0.015% S; 0.27% Si; 1.48% Cr; el resto Fe
· 0.30% C; 0.49% Mn; 0.029% P; 0.034% S; 0.26% Si; 0.95% Cr; 0.21% Mo; el resto Fe
20. QUÉ TIPO DE MATERIAL FERROSO EMPLEARÍA PARA LOS SIGUIENTES USOS: a) CUCHILLO DE COCINA; b) PARTES PARA TURBINA QUE SOPORTEN ALTAS TEMPERATURAS; c) BOMBA PARA MANEJAR ÁCIDOS; d) VALVULA PARA GASES EN ESTADO LÍQUIDO; e) BANCADA PARA TORNO ó PRENSA HIDRÁULICA, f) UNA BROCA PARA PERFORACIÓN; g) UN CIGÜEÑAL PARA CAMIÓN; h) UN TUBO PARA DESTILACIÓN DE ACEITES; i) UN RESORTE.
21. ¿CUÁL ES LA RAZÓN POR LA QUE LA ALEACIÓN Fe – C ES MÁS DURA QUE EL Fe PURO?
22. ¿CUÁLES SON LAS 2 PRINCIPALES ALEACIONES DE Cu?
23. ¿CUÁLES SON LAS 2 PRINCIPALES ALEACIONES DE ALUMINIO?
24. DETERMINE EL TAMAÑO DE GRANO ASTM, SI SE OBSERVAN 25 granos/ in2, A UNA AMPLIFICACIÓN DE 50 X.
25. SE REALIZA UNA DETERMINACIÓN DE TAMAÑO DE GRANO ASTM MEDIANTE UNA MACROFOTOGRAFÍA DE UN TAMAÑO DE GRANO DE UN METAL @ 100X. ¿CUÁL ES EL NÚMERO ASTM DE TAMAÑO DE GRANO DEL METAL SI HAY 64 granos por pulgada2?
26. SI HAY 60 granos por pulgada cuadrada EN UNA MICROFOTOGRAFÍA DE UN METAL @ 200 X ¿CUÁL ES EL ÍNDICE ASTM DE TAMAÑO DE GRANO DEL METAL?
27. LA RESISTENCIA DE UN ACERO DE BAJO C ES DE 622 MPa, PARA UN TAMAÑO DE GRANO DE 180 x 10–6 m y DE 663 MPa PARA UN TAMAÑO DE GRANO DE 22.4 x 10–6 m. ¿CUÁL SERÁ EL ESFUERZO, EN psi, PARA EL TAMAÑO DE GRANO ASTM DE 11.2 x 10–6 m?; 1 Pa = 1.45 x 10– 4 psi.
28. LA RESISTENCIA DEL Ti ES DE 65 000 psi CUANDO EL TAMAÑO DE GRANO ES DE 17 x 10–6 m y DE 82 000 psi CUANDO EL TAMAÑO DE GRANO ES DE 0.8 x 10–6 m. DETERMINE a) LAS CONSTANTES DE LA EC. DE HALL – PETCH y b) LA RESISTENCIA DEL Ti CUANDO SE REDUCE EL TAMAÑO DE GRANO A 0.2 μm.
29. SE DESEA PRODUCIR UN COMPONENTE CERÁMICO DE KCl, CON UN ESFUERZO DE CEDENCIA DE 3 000 psi. PRUEBAS REALIZADAS MUESTRAN QUE UN TAMAÑO DE GRANO DE 5 μm, DÁ UNA RESISTENCIA DE 4 000 psi y QUE UN TAMAÑO DE GRANO DE 100 μm, DÁ UNA RESISTENCIA DE 1 200 psi (1 μm = 10–6 m) DETERMINE QUÉ TAMAÑO DE GRANO NOS DARÁ ESA RESISTENCIA.
30. EL ACERO SE RECUBRE CON UNA DELGADA CAPA DE CERÁMICA PARA PROTEGERLO DE LA CORROSIÓN ¿QUÉ LE OCURRIRÁ AL RECUBRIMIENTO CUANDO SE INCREMENTE DE MANERA SIGNIFICATIVA LA TEMPERATURA DEL ACERO? EXPLIQUE SU RESPUESTA.
31. CUÁL DE LOS SIGUIENTES MATERIALES TIENE EL COEFICIENTE DE EXPANSIÓN TÉRMICA MAS ALTO: EL Al2O3 ó EL Al. EXPLIQUE SU RESPUESTA.
ELABORÓ: M. en C. JUAN JOSÉ ARENAS ROMERO
–LECTOR DE BORGES – 
ACADEMIA DE CIENCIA DE LOS MATERIALES.