Garza olguin jorge_problemas_de_fisicoquimica_i_para_ciencia

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    10-Jul-2015

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  • Problemasde Fisicoqumica I

    para Ciencias Biolgicas y de la Salud

    UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA

    U N I D A D I Z T A P A L A P A

    Rubicelia Vargas FosadaAna Ma. Martnez Vzquez

    Jorge Garza Olgun

    Casa abierta al tiempo

    DERECHOS RESERVADOS 2004, Universidad Autnoma Metropolitana (Mxico). Prohibida la reproduccin de esta obra as como la distribucin y venta fuera del mbito de la UAM. E-libro Bibliomedia Bibliomedia@mail.com

  • Rubicelia Vargas Fosada,estudi la Licenciatura y laMaestra en Qumica en laUnivers idad AutnomaM e t r o p o l i t a n a , UnidadIztapalapa (UAM-I), en dondeac tua lmen te e s tud i a elDoctorado en Ciencias. Por sus

    calificaciones en la Maestra, la UAM le otorg laMedalla al Mrito Universitario. Desde 1991 esProfesora Investigadora del rea de FisicoqumicaTerica del Departamento de Qumica de la UAM-I.Por su labor en la investigacin terica dereactividad qumica de tomos y molculas fuaceptada como miembro del Sistema Nacional deInvestigadores en 1993.Interesada en la enseanza de la Qumica, haparticipado y ganado dos veces en el Concurso deLibros de Texto y Material Didctico que organizala UAM. Por el primer concurso (1992) public ellibro Problemario de Qumica I, el cual amerituna segunda edicin.

    Ana Mar t nez Vzquez,e s t u d i la Licenciaturaen Qumica en la UNAM. Sutesis profesional en QumicaInorgnica recibi MencinHonorfica.Posteriormente ingres a laUAMI para estudiar la Maestra

    en Qumica. Se hizo acreedora a la Medalla alMrito Universitario.Desde 1988 es Profesora Investigadora en el reade Fisicoqumica Terica del Departamento deQumica de la misma UAM-I en donde adems,estudia el Doctorado en Ciencias.En estos ltimos aos se ha dedicado,principalmente, a la investigacin terica decmulos metlicos, cuyos resultados han sidopublicados en revistas internacionalesespecializadas. En 1993 ingres al SistemaNacional de Investigadores.Preocupada por la educacin en Qumica, hapublicado varios artculos en donde proponeexperiencias de ctedra para hacerla ms amena.Ha sido ya ganadora del concurso de Libros deTexto y Material Didctico por lo que su libroPrcticas de Qumica Inorgnica fue publicado en1992.

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    Casa abierta al tiempo

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  • Problemas de Fisicoqumica Ipara Ciencias Biolgicas

    y de la Salud

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  • UNIVERSIDAD AUTNOMA METROPOLITANACasa abierta al tiempo

    Dr. Julio Rubio OcaRector General

    Mtra. Magdalena Fresn OrozcoSecretaria General

    UNIDAD IZTAPALAPA

    Dr. Jos Luis Gzquez MateosRector

    Dr. Antonio Aguilar AguilarSecretario

    Dr. Luis Mier y TernDirector de la Divisin de Ciencias Bsicas e Ingeniera

    Dr. Fernando Rojas GonzlezJefe del Departamento de Qumica

    Miguel Sandoval AranaJefe de Produccin Editorial

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  • Problemas de Fisicoqumica Ipara Ciencias Biolgicas

    y de la Salud

    Rubicelia Vargas FosadaAna Martnez Vzquez

    Jorge Garza Olgun

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  • Primera edicin: 1995

    UNIVERSIDAD AUTNOMA METROPOLITANAUNIDAD IZTAPALAPAAv. Michoacn y La PursimaIztapalapa, 09340, Mxico, D.F.

    ISBN: 970-620-593-4

    Impreso y hecho en Mxico / Printed in Mxico

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  • ndiceINTRODUCCIN 9

    CONCEPTOS BSICOS 15Objetivos 15Problemas propuestos 16Problemas resueltos 30

    GASES 35Objetivos 35Problemas propuestos 36Problemas resueltos 50

    TERMODINMICA 55Objetivos 55Problemas propuestos 56Problemas resueltos 71

    CINTICA 75Objetivos 75Problemas propuestos 76Problemas resueltos 88

    Apndice I 91

    Apndice II 95

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  • INTRODUCCINEl estudio de la biologa histricamente hablando ha estado caracterizadopor dos presupuestos tcitos. Uno es la idea en general de que los temas sonms descriptivos respecto de las ciencias fsicas, y el otro es la enorme canti-dad de informacin detallada que como estudiante necesitas adquirir antesde poder describirte a ti mismo como bilogo. Esto ha llevado a que si eresun estudiante inclinado por las ciencias, pero que crees tener falta de habili-dades matemticas, decidas dedicarte a la investigacin anecdtica de la bi-ologa antes que a cualquier otra disciplina cientfica. Sin embargo, esimportante que sepas que en la actualidad, los avances revolucionarios delos conocimientos, resultado principalmente de las investigaciones a nivel deorganizacin celular y subcelular, han mostrado que no puede mantenerseninguno de los dos presupuestos. Los autores principales reconocen que unode los objetivos ms importantes de la biologa es la descripcin de losprocesos vitales en trminos fsicos y qumicos, y que sin la comprensin delos conceptos bsicos de la fisicoqumica aplicada a los sistemas vivos, no sepuede progresar ms all de la sola descripcin de los acontecimientos. Conesto han concluido que es muy importante hacerte consciente de que la fisi-coqumica es indispensable, y que las matemticas son como la condicinfsica necesaria para el desarrollo de cualquier ciencia.

    Si queremos darte un curso en el que resalte la importancia de cada temapara algn caso biolgico, deseando aumentar tu inters, y si adems quere-mos ensearte bien la fisicoqumica, sabemos que slo podremos tener unbuen resultado si tomamos en cuenta que es posible que tengas un miedo ir-razonable por las matemticas y logramos hacerte ver que las tcnicasmatemticas que se utilizan no sobrepasan tu comprensin inmediata ni tucapacidad. Al tratar de hacerlo, el principal problema que enfrentamos es laescasez de textos de esta naturaleza. Los libros clsicos de fisicoqumica, in-discutiblemente buenos, contienen mucho material irrelevante para la bio-qumica e ignoran las principales macromolculas de los sistemasbiolgicos. Los cursos de fisicoqumica enseados por fisicoqumicos pro-ducen a menudo resultados adversos, asustando a los estudiantes con su ten-dencia al tratamiento riguroso del tema y aburrindolos por su falta deimportancia aparente para la biologa. Tambin existen libros que desde suttulo "Fisicoqumica para Ciencias de la Vida" establecen que se dedicarna estudiar problemas relacionados con las ciencias biolgicas y de la salud.Desgraciadamente la mayora de ellos discuten problemas biolgicos funda-

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  • Problemas de Fisicoqumica I para Ciencias Biolgicasy de la Salud

    mentales slo a nivel elemental. Aunque no se justifica s es entendible si re-conocemos que los sistemas biolgicos son ms complicados porque tienenvariables incontrolables.

    Viendo la fisicoqumica como un conjunto de teoras, principios, mtodosy experimentos necesarios para estudiar la naturaleza y que puede aplicarseal estudio de cualquier parte del Universo, lo nico que la debe diferenciarcuando se dirige a ciencias biolgicas y de la salud de cuando se hace paraciencias bsicas e ingeniera, debera ser el tema de estudio y en ningn mo-mento el nivel de conocimientos. Para un ingeniero qumico es importanteconocer el proceso que ocurre en un reactor dentro de una planta industrialmientras que para un bilogo es relevante hacerlo en un sistema vivo, y, apesar de que la fisicoqumica es la misma, el enfoque es muy diferente y porlo tanto, los cursos que se preparan para unos y otros estudiantes deben serdistintos. Ser diferente implica que un ingeniero qumico estudia la eficien-cia energtica en una fbrica de pinturas mientras que un bioqumico lo haceen el cuerpo humano, y que mientras el ingeniero estudia pistones, elbilogo estudia pulmones, tomando diversas variables en cada caso. Tan im-portante es un fenmeno como el otro, y el nivel de los estudiantes que to-man ambos cursos es ese