FQ GUÍA DE ESTUDIO 4

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FISICOQUIMICA 
GUIA DE ESTUDIO IV 
BIBLIOGRAFIA: 
- Química Física, Atkins- de Paula, 8º Edición. Editorial Médica Panamericana, Buenos Aires, 2008 
-Guía de Trabajos Prácticos de Fisicoquímica 2021. 
 
Potencial químico y soluciones. Propiedades de las soluciones. Equilibrio químico. 
Preguntas teóricas 
 
4.1) Defina y explique volumen molar parcial, incluyendo ecuaciones y gráficos. ¿Puede un volumen molar 
adquirir valores negativos? ¿Y puede un volumen molar parcial adquirir valores negativos? Justifique. 
 
4.2) Defina potencial químico como una propiedad molar parcial, incluyendo ecuaciones y gráficos. Deduzca una 
expresión que indique que es posible obtener trabajo variando la composición química de una solución. 
 
4.3) Considerando una mezcla de dos componentes a P y T constantes, deduzca la ecuación de Gibbs-Duhem que 
relaciona número de moles con potencial químico. Explique el significado termodinámico de la ecuación. 
 
4.4) Para una mezcla de dos gases ideales a T y P constante, la variación de energía libre de la mezcla se calcula 
como mG= nRT (xa ln xa + xb ln xb) y el mH tiene un valor fijo. i) ¿Cual es es valor fijo de mH?. ii) conociendo 
la forma de cálculo de mG y el valor de mH, deduzca el mS, y iii) muestre en un gráfico el comportamiento de 
dichas funciones en función de la fracción molar. 
 
4.5) Para una solución del líquido A con el líquido B en donde ambos componentes cumplen con la Ley de Raoult 
esquematice la variación de la presión de A en función de la fracción molar de A y deduzca la expresión del 
potencial químico de A cuando i) A es líquido puro; y ii) A tiene al soluto B en solución. 
 
4.6) En una solución diluida entre dos líquidos A y B el comportamiento de cada componente sigue una función 
diferente. Indique dichas funciones para el solvente (A) y para el soluto (B). Escriba las ecuaciones 
correspondientes e interprete ese comportamiento desde el punto de vista molecular. 
 
4.7) En el siguiente gráfico se esquematiza la presión en función de fracción molar del componente A para una 
solución de los líquidos A y B indicando la presión parcial de cada componente y la presión . 
 
i) ¿Con qué tipo de línea se indica el comportamiento de la solución ideal? 
Para la solución ideal: cuando cuando xA →0 ¿Cómo calcula el potencial 
químico para A? ¿y para B? Indique claramente la parte del gráfico que 
está analizando. 
 
ii) ¿Con qué tipo de línea se indica el comportamiento de la solución real? 
¿Qué tipo de desviaciones presenta? 
Para la solución real: cuando cuando xA →0 ¿Cómo calcula el potencial 
químico para A? ¿y para B? Indique claramente la parte del gráfico que 
está analizando. 
 
 
4.8) En el siguiente gráfico se esquematiza la presión en función de fracción molar del componente A para una 
solución de los líquidos A y B indicando la presión parcial de cada componente y la presión . 
 
 
 
 
 
 
i) ¿Con qué tipo de línea se indica el comportamiento de la solución ideal? 
Para la solución ideal: cuando cuando xA →0 ¿Cómo calcula el potencial 
químico para A? ¿y para B? Indique claramente la parte del gráfico que 
está analizando. 
 
ii) ¿Con qué tipo de línea se indica el comportamiento de la solución real? 
¿Qué tipo de desviaciones presenta? 
Para la solución real: cuando cuando xA →0 ¿Cómo calcula el potencial 
químico para A? ¿y para B? Indique claramente la parte del gráfico que 
está analizando. 
 
 
 
 
 
4.9) Compare las propiedades de una solución ideal y una solución real. Comente el concepto de solución regular, 
desde un punto de vista molecular. 
 
4.10) ¿Qué es una propiedad coligativa? ¿Cuáles son las propiedades coligativas que estudiamos? ¿Cuál es el 
fundamento que tienen en común todas las propiedades coligativas? Partiendo de la Ley de Raoult (PA = PA* xA) 
deduzca la expresión matemática para la disminución de la presión de vapor. 
 
4.11) Utilizando un gráfico de potencial químico (µ) en función de la T para un compuesto puro explique los conceptos 
de descenso crioscópico y ascenso ebulloscópico. Partiendo de la expresión µA*(g)= µA*(l) + RT ln xA deduzca la 
expresión 
 
 
4.12) ¿Qué es una propiedad coligativa? ¿Cuáles son las propiedades coligativas que estudiamos? ¿Cuál es el 
fundamento que tienen en común todas las propiedades coligativas? La expresión para la presión osmótica es: 
 Explique el significado de cada término. 
RTiC
V
RTx
m
B ==
 
 
4.13) Explique química y termodinámicamente el concepto de actividad. Para el solvente el estado estándar es µAº 
= µA*. Demuéstrelo con ecuaciones. 
 
4.14) Explique química y termodinámicamente el concepto de actividad. Para el soluto el estado estándar 
(considerando el estado hipotético del soluto puro) es: 
*
ln*
B
B
B
o
B
p
K
RT+= 
 
Demuéstrelo con ecuaciones. 
 
4.15) i) ¿Cómo se define rG en función del avance de la reacción? Esquematice en un gráfico de G = f (extensión 
de la reacción) indicando qué valores (>, < o = 0) puede tomar rG para una reacción reversible según la 
extensión de la reacción. ii) ¿Cómo se relacionan esos datos con las reacciones endergónicas, exergónicas y en 
equilibrio? iii) Conociendo el valor de avance de la reacción en el mínimo de G para una reacción de 
estequiometria conocida, ¿qué información puede obtener? 
 
4.16) Escriba la ecuación que vincula rG, rG° y Q aplicada a la siguiente reacción. 
 a A(g) + b B(g) c C(g) + d D(g) 
¿Bajo qué condiciones rG y rG° pueden ser usado como criterio de espontaneidad? Defina el significado de las 
relaciones Q y K. ¿Qué formas de expresión y que unidades tendrá K? Justifique. 
 
2

=
T
T
R
H
x
vap
B
 
Recuerde que la ecuación de Gibbs-Helmholtz es 
( )
2
/
T
H
T
TG
P

−=







 
4.17) Grafique G en función del grado de avance o extensión de la reacción i) sin considerar la contribución de la 
mezcla de reactivos y productos, ii) considerando dicha contribución, y iii) comente, desde el punto de vista 
molecular, a qué se debe el mínimo observado en el gráfico G = f (grado de avance de la reacción). 
 
4.18) Para una reacción entre gases de comportamiento ideal: A(dímero) 2 B (monómero). 
i) Escriba la expresión de Kp; ii) indique como varia Kp con la presión a T constante; y iii) explique cómo 
evolucionaría la concentración de los componentes de la reacción frente a un incremento en la presión. 
 
4.19) Tomando como ejemplo la siguiente reacción endotérmica: A B. Indique como afecta el aumento de 
la temperatura la constante de equilibrio químico. 
 
4.20) Tomando como ejemplo una reacción exotérmica: i) indique y justifique el signo de la pendiente de la 
ecuación de van’t Hoff (variación de Kp con la T), ii) indique el efecto que tendrá el aumento de temperatura 
sobre dicha reacción ¿Favorecerá la formación de reactivos o de productos? ¿Cuál es el fundamento 
termodinámico? 
Ecuación de van’t Hoff: 
2
ln
RT
rH
T
K o
P
P =







 
 
 
Problemas numéricos 
4.21) Calcule el valor de fGº (Cl-, aq) teniendo en cuenta la siguiente información 
½ H2(g) + ½ Cl2 (g) H+(aq) + Cl-(aq) rGº= - 131 kJ.mol-1 
 
4.22) Calcule el rG° y la Keq de la siguiente reacción a 298 K: 2 NO2(g) N2O4(g) 
Datos: para NO2,  fH = 33,2 kJ.mol-1 y S° = 241 J.mol-1 K-1; para N2O4,  fH = 9,16 kJ.mol-1 y S° = 304 J.mol-1K-1. 
Rta: rG° = -4,20 kJ.mol-1