FUNDAMENTOS QUÍMICOS DE GEOLOGÍA

FUNDAMENTOS QUÍMICOS DE GEOLOGÍA

DEPARTAMENTO DE GEOCIENCIAS

FACULTAD DE CIENCIAS

PRIMER TALLER (28-08-2017)

1. El metano, aunque es una molécula pequeña conformada por solo cinco átomos, puede ser una fuente de muchos reactivos. La estructura molecular con disposición tetraédrica de ésta molécula y sus derivados, hace que sea un buen ejemplo para estudiar los elementos de simetría.

Por favor represente y establezca cuáles son los índices de simetría de las siguientes moléculas derivadas del metano, y expréselos de acuerdo con la notación de Hermann-Mauguin:

1. Metano (CH4)
2. Cloro metano (CH3Cl)
3. Dicloro metano (CH2Cl2)
4. Cloroformo (CHCl3)
5. Tetracloruro de carbono (CCl4)

1. De acuerdo con la información de la Figura 1 y los datos de la Tabla 1:

1. ¿cuál sería el cambio en el volumen de un kilogramo de grafito sepultado a 150 km de profundidad, si todo se lograse convertir en diamante?
2. ¿se podría esperar que el cambio de volumen fuese bastante similar a cualquier otra profundidad?
3. además de la interpretación usual de mayor desorden en la estructura del grafito que la del diamante, que se suele realizar por el hecho que la entropía del grafito es mayor a la del diamante, ¿qué otra interpretación plantearía?

[pic 3]

Figura 1. Diagrama de fases P-T de las dos principales formas de carbono elemental, grafito y diamante. Tomado de Robin, G.1

Tabla 1. Entropías molares de las dos principales formas de carbono elemental, grafito y diamante. Datos tomados de http://www.physicspages.com/2016/05/16/entropy-of-diamond-and-graphite/

1. La Figura 2 muestra el diagrama de fases del agua (H2O) y del dióxido de carbono (CO2). De acuerdo con este diagrama, ¿cuáles serían las temperaturas de ebullición y congelación del agua líquida a una presión de 218 atmósferas?, ¿Qué implicación tiene el hecho que la línea de interfase entre el estado líquido y el estado sólido del CO2 es de pendiente positiva, mientras que en el caso del agua es de pendiente negativa?

[pic 4]

Figura 2. Diagrama de fases del agua (H2O) y el dióxido de carbono (CO2).

1. En la realización de experimentos de catálisis a baja presión (presión atmosférica) y temperaturas superiores a 600 °C se suelen emplear reactores de cuarzo, por su buena resistencia a temperaturas elevadas y su aspecto incoloro y translúcido, que permite observar el interior del reactor mientras se preparan los experimentos. Sin embargo, a medida que los reactores son empleados, pierden parte de sus características ópticas y se hacen opacos. Podría explicar en términos de la información del diagrama de fases de la Figura 3, cuál puede ser el fenómeno asociado con este cambio físico de los reactores.

[pic 5]

Figura 3. Diagrama de fases del cuarzo. Tomado de http://www.quartzpage.de/gen_mod.html#alpha

Bibliografía

1.        Robin, G. Chemical Fundaments of Geology and Environmental Geoscience. 53, (Wiley Blackwell, 2015).

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