MÉTODO DE JOB
Autores: Burgos Nicolás1, Gonzalez Daniel1, Oviedo Ana1, Portacio Angélica1, Verbel Melanie1.
1. Universidad de Córdoba.
Correo:
[email protected]
Resumen— Una reacción química es un proceso en el cual una o más sustancias se transforman para dar otras sustancias diferentes. Matemáticamente, una reacción química se representa mediante una ecuación química, la cual nos permite visualizar, no solamente la clase de sustancias que se toma parte en la reacción, sino determinar la proporción en la cual dichas sustancias deben reaccionar. Existe siempre un reactivo límite y un reactivo en exceso. Se experimentó con dos reactivos para establecer la relación estequiometrica en la cual se deberían combinar estos empleando cantidades diferentes de cada uno de ellos pero manteniendo constante la cantidad total de ambos, este procedimiento es conocido como el método de la variación continua de Job.
Palabras claves: Reacción química, reactivo límite, reactivo en exceso, ecuación química, estequiometria.
INTRODUCCIÓN
En este artículo hablaremos sobre las relaciones estequiometricas de las reacciones, estas son cálculos de las relaciones cuantitativas entre los reactivos y productos en la formación de una reacción química. Además se hablará sobre el método de Job también conocido como el método de variación continua que se utiliza para determinar la relación estequiometrica de una reacción de manera experimental1.
Se sabe que una reacción química se produce cuando hay una modificación en la identidad química de las sustancias que intervienen; esto significa que no es posible identificar a las mismas sustancias antes y después de producirse la reacción química, los reactivos se consumen para dar lugar a los productos, esta combinación debe darse necesariamente en una proporción estequiometria exacta2. Con el método de Job se puede determinar experimentalmente la proporción estequiometrica exacta ocurre la unión antes dicha. En este método, la concentración molar total de las dos parejas de unión se mantiene constante, pero sus fracciones molares son variadas.
El método de la variación continua de Job es ampliamente utilizado en la química analítica, análisis instrumental, y los textos de equilibrio química avanzada y artículos de investigación3.
En todos estos temas se debe tener en cuenta que en los cálculos estequiometricos existen definiciones o conceptos fundamentales tales como el reactivo limite, este es el que da a conocer o limita la cantidad de producto formado, el reactivo en exceso por otro lado, en mayor cantidad y por lo tanto es el reactivo que sobra después de la reacción. Otros conceptos son la eficiencia de una reacción, la cual es la relación entre la cantidad de producto obtenida experimentalmente y la cantidad de producto calculada de manera teórica, expresado como un porcentaje; y el porcentaje de pureza de reactivos que expresa porcentualmente cuanta sustancia pura hay en determinado material impuro4.
METODOLOGÍA
Los procedimientos a realizar son los siguientes:
Cada grupo toma 2 tubos de ensayos limpios y secos.
Se le agrega a cada tubo BaCl2 y se le adiciona K2CrO4 de tal forma que todos tengan un volumen total de 7 mL.
Dejar el recipiente por 30 minutos.
Medir la altura del precipitado en cm.
Copiar los resultados en la tabla.
Pesar 6 papeles de filtro.
Filtrar el contenido de los tubos de ensayos y lavar las paredes de este con el filtrado.
Secar el papel de filtro con su contenido en una estufa a 110°c previamente después de haber transferido el precipitado, finalmente dejar enfriar y secar.
Fig 1. Ejemplo con 9 reacciones del procedimiento realizado anteriormente
Para determinar el reactivo en exceso:
Tomar el contenido del filtrado del tubo indicado por el profesor.
Separar en 2 tubos de ensayo rotulados como A y B.
TUBO A: adicionar dos gotas de BaCl2.
TUBO B: adicionar dos gotas de K2CrO4.
Anotar observaciones y elaborar tabla completa.
RESULTADOS
TABLA I
RESULTADOS DE LA PRÁCTICA (Datos del experimento, Método de Job)
Tubo #
BaCl2 (mL)
K2CrO4 (mL)
Altura precipitado
Peso papel filtro
Peso papel filtro + precipitado
Peso precipitado
1
1
6
0,7cm
0,756g
0,77g
0,014g
2
2
5
0,8cm
0,736g
0,784g
0,048g
3
3
4
1,2cm
0,785g
0,851g
0,066g
4
4
3
1,0cm
0,768g
0,831g
0,063g
5
5
2
0,5cm
0,77g
0,790g
0,02g
6
6
1
0,3cm
0,77g
0,780g
0,01g
Fig 2. Gráfica de los datos de la tabla I.
Ecuación química de la reacción realizada en el laboratorio:
BaCl2 + K2CrO4 BaCrO4 + 2KCl (1)
Al agregarle dos gotas de BaCl2 al filtrado A hubo precipitado, lo mismo ocurrió cuando se le agregó dos gotas de K2CrO4 al tubo B.
ANALÍSIS Y DISCUSIÓN
El método de Job es una manera experimental de hallar la proporción estequiometrica en la que se deben combinar los reactivos de una reacción.
Después de hacer las distintas reacciones graficamos los resultados. A través de la ecuación (1) vemos que la sustancia en forma de precipitado es el BaCrO4.
Al graficar el peso de dicho precipitado contra el volumen de BaCl2 y K2CrO4 (reactivos) notamos que aunque y las rectas no son exactas, estas se interceptan en un punto denominado "Punto de equivalencia" (ver Fig 1. Gráfica de los datos de la tabla 1). En dicho punto de equivalencia ambos reactivos reaccionan en las cantidades estequiomericas exactas, es decir, que la relación estequiometrica en la que se combinan los reactivos de la reacción debería aproximarse a los volúmenes de 3mL de BaCl2 y 4mL de K2CrO4.
Antes del punto de equivalencia, en la región derecha del gráfico podemos ver que el reactivo límite es el cromato de potasio (K2CrO4) porque a medida que los mL de este disminuyen el peso del precipitado disminuye también, es decir, la cantidad de cromato de potasio limita la cantidad del producto (BaCrO4). Lo mismo ocurre en la región izquierda, en ese caso el reactivo límite es el BaCl2 porque a medida que los mL de este disminuyen el peso del precipitado disminuye también, es decir, en la región derecha es el cloruro de bario el que limita la reacción, este se consume completamente.
Para determinar el reactivo en exceso: Cuando se le agregaron dos gotas de gotas de BaCl2 al filtrado A hubo y dos gotas de K2CrO4 al tubo B se volvieron a precipitar pero en menor cantidad. Esto quiere decir que ambos caso, las gotas agregadas limitaban la creación del producto por no ser agregadas en la proporción adecuada, es decir, las sustancias que estaban ya en los tubos eran el reactivo en exceso mientras que las gotas, en menor proporción, eran el reactivo limitante.
Hay que tener presente que los datos obtenidos en nuestra practica no son del todo precisos ya que algunas reacciones no fueron hechas correctamente. En algunos casos no se midieron los volúmenes exactos y esto afecto todas las reacciones.
CONCLUSIÓN
En diferentes experimentos realizados por grandes laboratorios químicos se ha demostrado que el método de Job ofrece resultados muy precisos en cuanto a las cantidades en las que se mezclan dos reactivos para reaccionar, esto es, la relación estequiométrica adecuada. Sin embargo aunque nuestros resultados no sean precisos fueron de gran importancia para que con la ayuda del método de Job conociéramos las proporciones aproximada.
Concluimos que los cálculos estequiometricos son necesarios para conocer de manera global que ocurre cuantitativamente en una reacción química. Los cálculos estequiométricos se realizan de manera óptima expresando, tanto las cantidades conocidas como las desconocidas, en términos de moles y después si es necesario se convierten en otras unidades. Dichos cálculos son básicos en toda la industria química para la fabricación de miles de productos: Alcohol, ácidos, medicamentos, pinturas, asfalto, barniz, plástico, goma, gasolina y muchos más.
REFERENCIAS
[1] Osorio, R. (2009). Manual de técnicas de laboratorio químico. Antioquia, Colombia: Editorial Universidad de Antioquia.
[2] Chang, R. (2010). Química. México, D.F.: Editorial The McGraw-Hill Companies, Inc.
[3] Whitten, K., Davis, R. Química. 8va edición. (2008). Boston, Estados Unidos: Editorial Cengage Learning.
[4] Brown, T., LeMay, H., Bursten, B., y Burdge, J. (2004). Química. La ciencia central. México: Editorial Pearson Educación de México, S.A. de C.V.
