GUÍA-DE-PROBLEMAS-N-13 - Esteban Rodriguez Daza

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FISICOQUÍMICA 
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GUÍA DE PROBLEMAS N° 13 
 
 
 
T E M A : MACROMOLÉCULAS Y COLOIDES. 
 
 
 
Objetivos direccionales: 
 
Que el alumno: 
 
- Aplique métodos fisicoquímicos específicos al estudio de las propiedades de las 
macromoléculas. 
 
- Comprenda la naturaleza y comportamiento de los sistemas coloidales en base a sus 
características físicas, propiedades cinéticas, superficiales y ópticas. 
 
- Comprenda los principios fisicoquímicos que se aplican al estudio de la estabilidad de 
los sistemas coloidales. 
 
 
Objetivos Operacionales: 
 
Que el alumno: 
 
- Calcule el peso molecular promedio numérico y promedio ponderal a partir de datos 
de distribución de pesos moleculares. 
 
- Calcule el peso molecular de un polímero a partir de datos experimentales de presión 
osmótica y viscosidad. 
 
- A partir del comportamiento de soluciones de macromoléculas sometidas a 
ultracentrifugación, calcule pesos moleculares, coeficiente friccional y grado de 
polimerización de las mismas. 
 
- Calcule tamaño de macromoléculas a partir de datos experimentales obtenidos 
utilizando el método de la velocidad de sedimentación en ultracentrífugas. 
 
- Utilice en la resolución de problemas una de las características de una disolución de 
macromoléculas, cual es la dispersión de la luz. 
 
- Calcule movilidad electroforética de una proteína a partir de datos obtenidos 
experimentalmente utilizando el método de electroforesis libre. 
 
- Calcule el coeficiente de difusión y el tamaño de las partículas de una suspensión 
coloidal a partir de medidas de viscosidad. 
 
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1.-Un polímero contiene la siguiente distribución de pesos moleculares: 
 
fn 0,10 0,30 0,40 0,10 0,10 
M x 10-5 (g/mol) 1 2 3 4 6 
 
donde fn es la fracción del número total de moléculas. 
Hallar el peso molecular que es promedio numérico, el peso molecular que es promedio 
ponderal y el peso molecular promedio en z para el polímero. ¿Para qué puede usarse la 
determinación de estos pesos moleculares promedio? 
 
2.-Las siguientes presiones osmóticas fueron determinadas para soluciones de una 
muestra de poli-isobutileno en benceno a 25°C: 
 
c (g/100 cm3) 0,50 1,00 1,50 2,00 
π (g/cm2) 0,505 1,030 1,580 2,150 
 
a) Calcular el peso molecular. 
b) ¿Es éste el peso molecular promedio numérico o promedio ponderal? Justifique su 
respuesta. 
c) Hallar el coeficiente del virial osmótico. 
d) Por qué no es factible la determinación de peso molecular de macromoléculas a partir 
de otros efectos coligativos? 
 
3.-Las viscosidades relativas de una serie de soluciones de una muestra de poliestireno 
en tolueno fueron determinadas con un viscosímetro de Ostwald a 25°C: 
 
c (g/100 ml) 0,249 0,499 0,999 1,998 
η/η° 1,355 1,782 2,879 6,090 
 
a) Calcule la viscosidad intrínseca. 
b) Si las constantes a 25°C de la ecuación [η] = K x Ma son K=3,7 x 10-4 dL/g y a=0,62 
para este polímero, calcule el peso molecular. 
 
4.-Fracciones de un polímero cuando se disuelven en un solvente orgánico dado dieron 
las siguientes viscosidades intrínsecas a 25°C: 
 
M (g/mol) 34000,00 61000,00 130000,00 
[η] 1,02 1,60 2,75 
 
 Determinar "a" y "K" para el sistema. 
 
5.-En los estudios de sedimentación para determinar el peso molecular de una proteína 
se han obtenido los siguientes valores: 
 
c (mg/mL) 3,0 5,0 6,0 7,5 11,0 
s20°C (S) 15,90 15,60 15,40 14,25 14,70 
 
a) Suponiendo un volumen específico parcial de 0,72 mL/g y la densidad del agua a esa 
temperatura es 0,998 g/mL, determínese el peso molecular de dicha proteína sabiendo 
 
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que el coeficiente de difusión varía con la concentración de proteína según se indica en 
la siguiente tabla: 
 
c (mg/mL) 4,0 5,0 7,0 10,0 
D20°C x 10
7 (cm2/seg) 1,70 1,66 1,60 1,50 
 
b) Determínese el valor de la razón friccional y coméntese el resultado. El η del agua es 
1,002 cp. 
 
6.-En una experiencia para determinar la movilidad electroforética de una proteína 
mediante el método de electroforesis libre de frente móvil en una celda de sección 3,14 
cm2 se obtuvo un avance del frente proteico de 2,84 cm en 150 min. Si la conductividad 
específica de la solución proteica era 4,53 x 10-3 S /cm y la corriente aplicada durante la 
electroforesis de 50 mA. 
Calcúlese la movilidad de la proteína. 
 
7.-A 25°C y λ = 4.358 Å se obtuvieron los datos de dispersión luminosa siguientes, 
para una muestra de poliestireno en tolueno: 
 
c x 103 (g/cm3) 0,750 1,670 3,330 5,000 
(Hxc/τ) x 106 2,94 3,51 4,87 6,27 
 
En estas soluciones α = 1,248 y ß =0,970. 
a) Hallar el peso molecular del poliestireno. 
b) ¿El peso molecular obtenido es Mn o Mw? Justifique su respuesta. 
 
8.- El diámetro medio de las partículas de una suspensión acuosa coloidal, es de 42 Å. 
Suponiendo que la viscosidad de la suspensión es la misma que la del agua a esa 
temperatura (0,01009 p) calcule el valor del coeficiente de difusión a 25°C y diga cuál 
será el desplazamiento promedio por el movimiento browniano en 1 s. 
 
 
RESPUESTAS 
 
1.- Mn= 290.000, Mw= 348.276. 
2.- a) M= 2,5 x 107. c) B= 1,13 x 106 cm3/mol. 
3.- a) [η]= 1,23 dL/g, b) M= 480.000.- 
4.- a= 0,71 , K= 5,5 x 10-4. 
5.- a) M= 773.700.- b) f/fo = 1,94 
6- µ = 9x 10-5 cm2/s V.- 
7.- a) M= 526.300.-