Balances de materia - Preguntas para análisis

Los marcadores isotópicos en los compuestos sirven para identificar el origen de contaminantes ambientales, investigar fugas en tanques y duetos subterraneos y seguir la pista al petróleo y otros productos líquidos que han sido robados. Se usan marcadores tanto radiactivos como isotópicos. Es común usar deuterio como marcador de compuestos orgánicos reemplazando tres o más átomos de hidrógeno de la molécula en un reactor que contiene agua pesada. También es posible usar isótopos de carbono o de oxígeno. El límite de detección de los trazadores empleando una combinación de cromatografía de gases y espectrometría de masas es de alrededor de 100 ppb en petróleo crudo y de unas 20 ppb en productos refinados. Explique cómo se usarían semejantes marcadores en los procesos químicos.

Gases ideales: fracción molar, presión parcial y ley de Dalton (con ejercicios)

1) Recordatorio: gas ideal

En muchas aplicaciones, una mezcla gaseosa se aproxima como ideal, y cumple:

$$PV=nRT$$

Donde:

• $P$: presión

• $V$: volumen

• $n$: moles totales

• $R$: constante

• $T$: temperatura absoluta (K)

2) Fracción molar

$$y_i=\frac{n_i}{n_{total}} \quad \text{y}\quad \sum y_i=1$$

3) Ley de Dalton (presiones parciales)

$$P_i = y_i P_{total}$$

 

4) Ejemplo resuelto

Una mezcla contiene:

• 2 kmol de N₂

• 1 kmol de O₂

• 1 kmol de CO₂

La presión total es 8 atm.
Calcular las presiones parciales.

Paso 1: moles totales

nT​=2+1+1=4 kmol 

Paso 2: fracciones molares

yN2​=2/4=0.5 $$$$
$$$$$$$$

Paso 3: presiones parciales

PN2​=0.5(8)=4 atm $$$$
$$$$

✅ Resultado final: 4 atm, 2 atm, 2 atm

 

5) Ejercicios propuestos

1. Si $P_T=10$ atm y $y_{A}=0.12$, hallar $P_A$.

2. Una mezcla tiene 3 mol A, 2 mol B, 5 mol C. Calcular $y_i$.

3. Si $P_A=1.5$ atm y $P_T=6$ atm, hallar $y_A$.

4. ¿Por qué se usa fracción molar en gases más que % masa?