PAU Química 2019 · Juny · Sèrie 4 · Exercici 1

1. L’ús de la nanotecnologia en l’àmbit de la medicina és actualment un camp d’investi­ gació capdavanter. S’han construït nanomotors propulsats per oxigen gasós obtingut a partir de la descomposició del peròxid d’hidrogen, segons l’equació química següent: H2O2(l) → H2O(l) +   O2(g)  ∆H° = –98 kJ a) Indiqueu si la reacció de descomposició del peròxid d’hidrogen és espontània en condicions estàndard i a 298 K, i si l’espontaneïtat de la reacció depèn de la tempe­ ratura. Justifiqueu les respostes. [1 punt] Nota:  Suposeu que l’entalpia i l’entropia estàndard no varien en funció de la tem­ peratura. b) En un dels experiments es va demostrar que les nanopartícules adquireixen més velocitat quan són iŀluminades amb radiacions electromagnètiques amb longi­ tuds d’ona de 633 nm i 405 nm. Quina de les dues radiacions és més energètica? Amb quin tipus de radiació electromagnètica estem iŀluminant les nanopartícules? Raoneu les respostes. [1 punt] Dades:  Entropies estàndard a 298 K: S°(H2O, l) = 69,9 J K–1 mol–1; S°(H2O2, l) = 102,0 J K–1 mol–1; S°(O2, g) = 205,1 J K–1 mol–1. Constant de Planck: h = 6,63 × 10–34 J s. Velocitat de la llum en el buit: c = 3,00 × 108 m s–1. 1 nm = 10–9 m. Espectre electromagnètic: Freqüència (Hz) 3 × 1019 3 × 1016 4 × 1014 3 × 1011 3 × 108 Radiació Radiació Ones de Radiació Raigs g Raigs X ultraviolada Microones infraroja ràdio i visible

Reacció: H2O2(l) → H2O(l) + ½ O2 (g) ∆Ho = -98 kJ Procediment 1 L’espontaneïtat, a p i T constant, depèn de l’energia lliure de la reacció, ΔGº. Coneixem el valor de ∆Ho, i ens falta el de ∆So. Càlcul de la variació d’entropia de la reacció ΔSº(reacció) = ( np Soproductes) – ( nr Soreactius) [0,1 p] ΔSº(reacció) = [1 · Sº(H2O, l) + 1/2 · Sº(O2,g)] – [1 · So(H2O2, l)] ΔSº(reacció) = [(1 ·69,9) + ( ½ · 205,1)] – [(1 · 102,0)] ΔSº(reacció) = 70,45 J · K-1 [0,2 p]  Si no indiquen les unitats (o són errònies) es penalitzarà 0,2 p  Si no expliciten la fórmula ΔSº(reacció) = ( np Soproductes) – ( nr Soreactius) perquè directament substitueixen els valors d’entropia de cada substància, no es penalitza com dècima de punt. A p i T constants: ΔGº = ΔHº - T ΔSº [0,2 p] on ΔHº = -98 kJ = -98000 J; T = 298 K; ΔSº = 70,45 J K-1 ΔGº = (-98000) – (298 · 70,45) = -118994 J (-118,994 kJ) ΔGº = -118994 J < 0  reacció espontània [0,2 p]  No és necessari que l’alumne expliciti el valor de l’energia […]