Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Eléctrica
Experimento N°6: Estequiometria de una reacción química
Integrantes: Henry Molina 3-742-325 Joel Torres 8-936-1563 Ariel Vallejos Vallejos 8-944-2308 8-944-2308
Grupo 1IE701 (A)
Mesa A, Gaveta #43
Prof. José Falconett
Día del laboratorio: lunes, 28 de mayo
Horario 9:30-11:55 A.M.
Fecha de Ejecución del Laboratorio: lunes, 21 de mayo
Objetivos Generales Realizar cálculos estequiometricos a partir del reactivo limitante en una reacción química balanceada determinada.
Objetivos Específicos 1. Relacionar la concentración de las soluciones reaccionantes con la cantidad del precipitado formado. 2. Elaborar gráficos a partir de los datos obtenidos. 3. Identificar el reactivo limitante mediante coloración de la disolución final y por el análisis del gráfico.
Marco Teórico Estequiometria
En química, la estequiometria (del griego "stoicheion” (elemento) y "metrón” (medida) es el cálculo de las relaciones cuantitativas entre reactivos y productos en el transcurso de una reacción química. La estequiometria es una herramienta indispensable en la química. Problemas tan diversos como, por ejemplo, la medición de la concentración de ozono en la atmósfera, la determinación del rendimiento potencial de oro a partir de una mina y la evaluación de diferentes procesos para convertir el carbón en combustibles gaseosos, comprenden aspectos de estequiometria. El primero que enunció los principios de la estequiometria fue Jeremías Benjamín Richter (1762-1807), en 1792. Escribió: La estequiometria es la ciencia que mide las proporciones cuantitativas o relaciones de masa en la que los elementos químicos que están implicados. Principio científico En una reacción química se observa una modificación de las sustancias presentes: los reactivos se modifican para dar lugar a los productos. A escala microscópica, microscópica, la reacción reacción química es una modificación modificación de los enlaces entre átomos, por desplazamientos de electrones: unos enlaces se rompen y otros se forman, pero los átomos implicados se conservan. Esto es lo que llamamos la ley de conservación de la materia (masa), que implica las dos leyes siguientes: 1.- la conservación del número de átomos de cada elemento químico 2.- la conservación de la carga total Las relaciones estequiometrias entre las cantidades de reactivos consumidos y productos formados dependen directamente de estas leyes de conservación, y están determinadas por la ecuación (ajustada) de la reacción.
Mol
Es uno de los más importantes en la química. Su comprensión y aplicación son básicas en la comprensión de otros temas. Es una parte fundamental del lenguaje de la química. Cantidad de sustancia que contiene el mismo número de unidades elementales (átomos, moléculas, iones, etc.) que el número de átomos presentes en 12 g de carbono 12. Cuando hablamos de una mol, hablamos de un número específico de materia. Por ejemplo, si decimos una docena sabemos que son 12, una centena 100 y una mol equivale a 6.022x 10 Este número se conoce como Número de Avogadro y es un número tan grande que es difícil imaginarlo. Una mol de azufre, contiene el mismo número de átomos que una mol de plata, el mismo número de átomos que una mol de calcio, y el mismo número de átomos que una mol de cualquier otro elemento. Molaridad
En química, la concentración molar (también llamada molaridad), es una medida de la concentración de un soluto en una disolución, ya sea alguna especie molecular, iónica o atómica. Al ser el volumen dependiente de la temperatura, el problema se resuelve normalmente introduciendo coeficientes o factores de corrección de la temperatura, o utilizando medidas de concentración independiente de la temperatura tales como la moralidad. Reacciones Químicas
Las reacciones químicas son procesos en los que una o más sustancias se transforman en otra u otras con propiedades diferentes. Para que pueda existir una reacción química debe haber sustancias que reaccionan y sustancias que se forman. Se denominará reaccionante o reactivo a la sustancia química que reacciona. A las sustancias que se generan debido a una reacción química se les denomina sustancia resultante o producto químico. Los cambios químicos alteran la estructura interna de las sustancias reaccionantes. Generalmente, se puede decir que ha ocurrido una reacción si se observa que al interactuar los "supuestos" reaccionantes se da la formación de un precipitado, algún cambio de temperatura, formación de algún gas, cambio de olor o cambio de color durante la reacción. A fin de expresar matemática matemática una reacción química química se hace necesario necesario utilizar una expresión en la cual se señalan los reactivos y los productos. Esta expresión recibe el nombre de ecuación química. Existen cuatro tipos de reacciones:
a) Combinación b) Descomposición c) Desplazamiento d) Doble combinación
Las reacciones también pueden ser clasificadas en a) Reacción química homogénea y b) Reacción química heterogénea. El estudio de la rapidez con la que se efectúa una reacción química, consumiendo reaccionantes químicos y liberando productos químicos, se denomina cinética química. Se puede expresar la rapidez de reacción como la relación que se presenta entra la masa de reaccionante consumida y tiempo que dura la reacción. También se puede tomar la rapidez de reacción como la relación existente entre la masa formada de producto y el tiempo de reacción. Existen varios factores que puede acelerar la rapidez de la reacción química. Por ejemplo, si la concentración de los reaccionantes aumenta, esto traerá como consecuencia que se incremente la rapidez de la reacción química. De forma parecida si la superficie de contacto entre los reaccionantes aumenta, también se verá un efecto de aumento de la velocidad de reacción química. Otro factor que incrementa la rapidez de la reacción química es el cambio de la temperatura. Los catalizadores positivos y los catalizadores negativos también incidirán en el aumento o la disminución de la rapidez de la reacción química. Reactivos
Un reactivo o reactante es, en química, toda sustancia que interactúa con otra en una reacción química y que da lugar a otras sustancias de propiedades, características y conformación distinta, denominadas productos de reacción o simplemente productos. Por tratarse de compuestos químicos, los reactivos se pueden clasificar según muchas variables: propiedades fisicoquímicas, reactividad en reacciones químicas, características del uso del reactivo. Esta clasificación viene dada en el envase del reactivo y depende del tratamiento que se le haya dado, de su riqueza, de su pureza que determina el uso químico que se le va a poder dar, teniendo en cuenta la precisión, exactitud y error absoluto que se ha de tener en la operación química a realizar. Productos
Es el conjunto de sustancias que se obtienen al combinar los reactivos. Es decir, es el material que se forma como resultado de una reacción química. Se escribe en el lado derecho de una ecuación química. Precipitado
Un precipitado es el sólido que se produce en una disolución por efecto de una reacción química o bioquímica. A este proceso se le llama precipitación.
Reactivo Limitante
Es el reactivo que se utiliza en su totalidad en una reacción química.
Reactivo en Exceso
Es el reactivo que sobra o que no se utiliza en una reacción química.
Sintesis de laboratorio Este laboratorio tuvo como finalidad el estudio y entendimiento de la estequiometría de reacciones quimicas y el uso del reactivo limitante y reactivo en exceso. Es necesario conoces los conceptos de masa, cantidad de moles, molaridad y volumen de manera que sea fácil hacer las relaciones necesarias para hacer los calculos correctamente. Este experimento requiere de mucha delicadeza y precisión debido a que sus resultados dependen mucho de esta. Se debe tener cuidado con los posibles errores experimentales que puedan presentarse. Al realizar todo el experimento se pudo observar claramente como de la muestra 1 a la muestra 9 se presentaba un patrón de precipitado que nos ayudo a entender la est equiometria de la reacción. Ideas s obre el tema tema
Ante la siguiente siguiente situación situación reflexiona reflexiona tus ideas ideas sobre el tema. Juan necesita 100 tornillos con dos tuercas cada uno. Se dirige a la ferretería y le informan que solo tienen 80 tornillos y 200 tuercas. a. Expresa la situación problemática en forma de ecuación. + 2 = R: 1 b. ¿Cuántos conjuntos de tornillo más tuerca (producto) puede armar? R: Puede armar un conjunto de 80(80 tornillos y 160 tuercas). c. ¿Qué tipo de pieza (reactivo) sobró en la ferretería? ¿Qué cantidad? R: Sobraron 40 tuercas. d. ¿Qué tipo de pieza (reactivo) faltó? ¿Qué cantidad? R: Faltaron 20 tornillos. Procedimiento
Tabla 1 N° de Tubo de Ensayo mL BaCl2 0.1 M (caliente) mL Na2SO4 0.1 M Altura del del precipitado en mm Pintar de acuerdo al color de los tubos
#1
#2
#3
#4
#5
#6
#7
#8
#9
1 mL
2 mL
3 mL
4 mL
5 mL
6 mL
7 mL
8 mL
9 mL
9 mL
8 mL
7 mL
6 mL
5 mL
4 mL
3 mL
2 mL
1 mL
3 mm
5 mm
7 mm
8 mm
9 mm
8 mm
7 mm
5 mm
3 mm
Según el grafico se puede observar claramente cual es el reactivo limitante gracias a la medicion del precipitado. En la parte anterior al límite de la grafica, el reactivo limitante es el Cloruro de Bario, debido a que hay un exceso de coloración verde (Sulfato de sodio). Luego del límite la cantidad de precipitado se ve que es incolora, lo que nos dice que el reactivo limitante es el Sulfato de sodio.
Tabla 2 + → + N° de tubo de ensayo Moles de 10− Moles de 10− Moles de Precipitado 10− Moles de Reactivo en Exceso utilizado Moles de Reactivo en Exceso no utilizados
1 1.0 9.0 1.0 1.0
2 2.0 8.0 2.0 2.0
3 3.0 7.0 3.0 3.0
4 4.0 6.0 4.0 4.0
5 5.0 5.0 5.0 5.0
8.0 6.0 4.0 2.0 0
6 6.0 4.0 4.0 4.0
7 7.0 3.0 3.0 3.0
8 8.0 2.0 2.0 2.0
9 9.0 1.0 1.0 1.0
10− 10− 10− 10−
2.0 4.0 6.0 8.0
10−
Cálculos 9.0 10 − mol Na2SO4 1.0 10 − mol BaCl2 1 4 . 10 10− 2 = 1.0 1.0 10 10− 4 1 2 1 4 . 10 10− 24 = 9.0 9.0 10 10− 4 1 4
Tubo N° 1.
8.0 10 − mol Na2SO4 2.0 10 − mol BaCl2 1 4 . 10 10− 2 = 2.0 2.0 10 10− 4 1 2 1 4 . 10 10− 24 = 8.0 8.0 10 10− 4 1 4
Tubo N° 2.
7.0 10 − mol Na2SO4 3.0 10 − mol BaCl2 1 4 . 10 10− 2 = 3.0 3.0 10 10− 4 1 2 1 4 . 10 10− 24 = 7.0 7.0 10 10− 4 1 4
Tubo N° 3.
6.0 10 − mol Na2SO4 4.0 10 − mol BaCl2 1 4 . 10 10− 2 = 4.0 4.0 10 10− 4 1 2 1 4 . 10 10− 24 = 6.0 6.0 10 10− 4 1 4
Tubo N° 4.
5.0 10 − mol Na2SO4 5.0 10 − mol BaCl2 1 4 . 10 10− 2 = 5.0 5.0 10 10− 4 1 2 1 4 . 10 10− 24 = 5.0 5.0 10 10− 4 1 4
Tubo N° 5.
4.0 10 − mol Na2SO4 6.0 10 − mol BaCl2 1 4 . 10 10− 2 = 6.0 6.0 10 10− 4 1 2 1 4 . 10 10− 24 = 4.0 4.0 10 10− 4 1 4
Tubo N° 6.
3.0 10 − mol Na2SO4 7.0 10 − mol BaCl2 1 4 . 10 10− 2 = 7.0 7.0 10 10− 4 1 2 1 4 . 10 10− 24 = 3.0 3.0 10 10− 4 1 4
Tubo N° 7.
2.0 10 − mol Na2SO4 8.0 10 − mol BaCl2 1 4 . 10 10− 2 = 8.0 8.0 10 10− 4 1 2 1 4 . 10 10− 24 = 2.0 2.0 10 10− 4 1 4
Tubo N° 8.
1.0 10 − mol Na2SO4 9.0 10 − mol BaCl2 1 4 . 10 10− 2 = 9.0 9.0 10 10− 4 1 2 1 4 . 10 10− 24 = 1.0 1.0 10 10− 4 1 4
Tubo N° 9.
Cuestionario. 1. ¿Qué relación existe entre el reactivo limitante y la altura del precipitado? R: La relación que existe entre el reactivo limitante y la altura del precipitado es que mientras más aumente el reactivo, más aumentará la la cantidad del precipitado, y por lo 1 4 1 tanto, su altura. Esto es, la altura del precipitado, en un volumen constante, es directamente proporcional a la cantidad del reactivo limitante. 2. Escriba la ecuación química para la reacción entre BaCl 2 y Na2SO4 y determine la estequiometría de la reacción. BaCl2(ac) + Na2SO4(ac) → BaSO4(s) + 2NaCl(s) I mol de BaCl 2 y 1 mol de Na 2SO4 producen 1 mol de BaSO 4 y 2 moles de NaCl.
3. Identifique las posibles fuentes de errores experimentales. Los errorres experiemtales que podian ocurrir durante el proceso son:
No agregar la cantidad indicada de volumen de disolucion Inconsistencia en la medida de alturas en las muestras Mala agitación de los tubos de ensayo en el momento de la reacción.
4. El titanio es un metal duro, ligero, muy resistente a la corrosión. Por eso se utiliza en la fabricación de raquetas, bicicletas y aviones. Se prepara mediante la reacción entre el cloruro de tianio (IV) y el magnesio fundido. La ecuacion no balanceada que representa el proceso es la siguiente: () + ()
() + ()
En cierta industria se tienen 3.5x10 6g de TiCl 4 y 1.1x10 6g de Mg. Calcula las moles de titanio que se obtienen a partir de estas masas de materia prima.
Recomendaciones 1. Manejar con cuidado los instrumentos de laboratorio ya que son costosos. 2. Limpiar con abundante agua las buretas o instrumentos a utilizar para que no se vea afectada la reacción por impurezas o reactivos que se pudieran haber mantenido de forma residual en los instrumentos a utilizar. 3. Colocar los reactivos de forma separada en las buretas para evitar que se forme en precipitado en las buretas y estas últimas se vean obstruidas. 4. Aplicar de forma cuidadosa los reactivos en cada tubo de ensayo.
Conclusión La estequiometria es una forma práctica de saber de forma teórica cuantos gramos de un determinado reactivo se necesitan para que se dé el producto deseado sin que tengamos perdidas de reactivos y podamos sacarle el máximo provecho a los mismos.
Infografía www.quimica.es/enciclopedia/Precipitado.html
http://www.monografias.com/trabajos87/la-estequiometria/laestequiometria.shtml#estequioma#ixzz5GjJnRaOR https://es.wikipedia.org/wiki/Molaridad https://es.wikipedia.org/wiki/Estequiometría https://es.slideshare.net/diegomartinnunez73/problema-de-reaccin-qumica-ba2-cly-na2so4
