Peso Equivalente (Reparado)

PESO EQUIVALENTE

FACULTAD: Ingeniería Química PROFESOR: Ing. Yovani Acero Giraldo. INTEGRANTE: o

o

Ivette Stefanie Pebes Cabrera. Cristhian Miguel Pinillos Corazón.

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

PESOS EQUIVALENTES INDICE

INTRODUCCION……………………………………………………… INTRODUCCION…………………… ……………………………………………….......... ……………............... .....

Pág.2

OBJETIVOS……………………………………………………………………………………. OBJETIVOS…………………………………………………………………………………….

Pág.2

PARTE TEORICO ………………………………………………………………………

Pág.2

     

…

DETERMINACION DE PESOS EQUIVALENTES DE ELEMENTOS QUIMICOS………………………….……………………………………………… DETERMINACION DE PESOS EQUIVALENTES DE HIDROXIDOS…………………..…………………………………………………... DETERMINACION DE PESOS EQUIVALENTES DE ACIDOS………………………………………….……………… ACIDOS…………………… …………………….………………………………….. ………………….. DETERMINACION DE PESOS EQUIVALENTES DE OXIDOS………………….. OXIDOS…………………..…………………………………………………………. …………………………………………………………. PESOS EQUIVALENTES EN REACCIONES DE METATESIS (NO REDOX)……...……………………………………………… REDOX)……...…………… …………………………………………………… ………………… …. PESOS EQUIVALENTES EN REACCIONEREDOX…………………… REACCIONEREDOX…………………………… ………

Pág.3 Pág.5 Pág.7 Pág.7 Pág.9 Pág.9 Pág.11 Pág.11 Pág12

PARTE EXPERIMENTAL…………………………………………… EXPERIMENTAL…………………………………………………………………… ………………………

Pág.15

CONCLUSIONES…………………………………………………… CONCLUSIONES………………… ………………………………………………………….. ………………………..

Pág.33

BIBLIOGRAFIA …………………………………………………………… ………………………………………………………………………………. ………………….

Pág.33

Universidad Nacional del Callao

1


PESOS EQUIVALENTES

PESO EQUIVALENT E



OBJETIVOS 

Determinar es peso equivalente de los elementos, compuestos e iones en las diversas reacciones químicas.



Analizar el peso equivalente en las reacciones de metátesis, reacciones redox y en el análisis químico.



Entender la importancia de la ley del equivalente químico como herramienta de cálculos estequiometricos.



PARTE TEORICA Peso equivalente, también conocido como equivalente gramo. En la mayor parte de los usos, es la masa de un equivalente, que es la masa de una sustancia dada que: 

Se deposita o se libera li bera cuando circula 1 mol de electrones



Sustituye o reacciona con un mol de iones hidrógeno (H+) en una reacción ácido-base; o



Sustituye o reacciona con un mol de electrones en una reacción redox. El peso equivalente tiene dimensiones y unidades de masa, a diferencia del peso atómico, que es una magnitud adimensional. Los pesos equivalentes fueron determinados originalmente de forma experimental, pero (tal como se utilizan ahora) se obtienen de las masas.


2

PESOS EQUIVALENTES


DETERMINACION DE PESOS EQUIVALENTES DE ELEMENTOS QUIMICOS: Definición de peso equivalente Calculemos el peso equivalente de algunos elementos a manera de ejemplos ilustrativos.

Ejemplo 1 Calcule el peso equivalente del bromo PA (Br) = 80 uma en base a la siguiente reacción química.

Ejemplo 2 Calcule el peso equivalente del aluminio en base a la siguiente reacción química.


3

PESOS EQUIVALENTES


De este modo se puede determinar el peso equivalente de los diversos elementos químicos realizando la combinación con elementos cuyo peso equivalente se conoce. Existe una forma sencilla de calcular el peso equivalente de los elementos, para ello se debe conocer el peso atómico (PA) y su respectiva capacidad de combinación, es decir, su valencia (Val).

Recordar La v alenc ia es un a carac terístic a de lo s elem ento s q uím ico s ya que está

relacionada con su capacidad de combinación, por lo general es numéricamente igual al estado de oxidación. Existen elementos que tienen una sola valencia y por ende tendrán un único valor de peso equivalente, tal es el caso de:

Ejemplo 3 Calcule el peso equivalente del potasio y magnesio. P.A. (uma): Mg = 24 ; K = 39 39 Solución:


4

PESOS EQUIVALENTES


Los elementos que tienen más de una valencia tendrán más de un peso equivalente.

Ejemplo 4 Calcule el peso equivalente del hierro (P.A. = 56) en los siguientes compuestos. a . FeO b . Fe2O3 Solución:

DETERMINACION DE PESOS EQUIVALENTES DE HIDROXIDOS: HIDROXIDOS El peso equivalente de los hidróxidos representa la cantidad que es capaz de producir por disociación 1 mol de ion hidróxido, OH-.

Ejemplo 5: Calcule el peso equivalente del NaOH (M =40 uma)


5

PESOS EQUIVALENTES


Ejemplo 6: Calcule el peso equivalente del Ca(OH)2 (M = 74).

La forma práctica para calcular el peso equivalente de un hidróxido o base es:

Donde:



M: peso molecular del compuesto



Ө: número de OH- generados en la disociación.

Veamos algunos ejemplos:

Ejemplo 7: Calcule el peso equivalente del Al(OH)3 (peso molecular: M = 78)

Ejemplo 8: Calcule el peso equivalente del Ba(OH)2 (peso molecular: M = 171)


6

PESOS EQUIVALENTES


DETERMINACION DE PESOS EQUIVALENTES DE ACIDOS: Ácidos El peso equivalente de los ácidos representa la cantidad capaz de producir 1 mol de protones (H+) en una ionización.

Ejemplo 1: Calcule el peso equivalente del HNO3 (peso molecular: M = 63), y peso equivalente de H2SO4 (M = 98) al disolver estos estos ácidos en el agua. agua. Para el HNO3

Para el H2SO4

Los ácidos al ionizarse no liberan necesariamente necesariamente todos los hidrógenos presentes en su composición, por consiguiente para determinar el número de hidrógenos ionizables o hidrógenos ácidos, se debe realizar la estructura de Lewis

. Universidad Nacional del Callao

7

PESOS EQUIVALENTES


A continuación señalamos la forma práctica para calcular el peso equivalente de ácidos.

Donde: 

M: peso molecular del compuesto



Ө: número de hidrógenos ionizables

Veamos algunos ejemplos:

Ejemplo 2: Calcule el peso equivalente del HCl (peso molecular: M = 36.5)

Ejemplo 3: Calcule el peso equivalente del H 2SO4 (peso molecular: M = 98)

Ejemplo 4: Calcule el peso equivalente del H 4SiO4 (peso molecular: M = 96)


8

PESOS EQUIVALENTES


DETERMINACION DE PESOS EQUIVALENTES DE OXIDOS: Óxidos El peso equivalente de un oxido es aquella cantidad que se produce a partir de 8 partes en masa de O2.

Ejemplo 1: Calcule el peso equivalente del siguiente oxido: CaO

Ejemplo 2: Calcule el peso equivalente del siguiente oxido: Al 2O3.

La forma práctica para determinar el peso equivalente de los óxidos es:

Donde Ө = carga total o neta del catión.


9

PESOS EQUIVALENTES


Veamos dos ejemplos:

Ejemplo 3: Calcule el peso equivalente del siguiente oxido: Na 2O

Ejemplo 4: Calcule el peso equivalente del siguiente oxido: Al 2O3.

¿Cómo determinar el peso equivalente de las sustancias químicas que participan en una reacción química? En primer lugar se debe identificar el tipo de reacción, es decir, si es redox, metátesis, etc.; ya que el peso equivalente de una sustancia no es único, en muchos casos toma distintos valores, por ello la necesidad de r econocer la reacción en la que participa.

PESOS EQUIVALENTES EN REACCIONES DE METATESIS (NO REDOX): Son aquellas en donde no hay variación del número de oxidación, se les llama también reacciones de doble desplazamiento.


10


PESOS EQUIVALENTES Ejemplo 1:

Calcule el peso equivalente del acido nítrico, HNO 3, en la siguiente reacción de neutralización.

HNO3(ac) + Ca(OH)2(ac) → Ca(NO3)2(ac) + H2O(l)

Solución:

H+1NO3-1(ac) + Ca+2(OH)2-1(ac) → Ca+2(NO3)2-1(ac) + H2+1O-2(l) El peso atómico del HNO 3 es 63 gr. Se observa que 1 mol de HNO3 (63 gr.) es capaz de producir 1 mol de H+ Entonces:

EJEMPLO 2: Calcule el peso equivalente del acido fosfórico, H 3PO4 (M = 98), en la siguiente reacción de neutralización.

H3PO4(ac) + KOH(ac) → K2HPO4(ac) + H2O(l)

Solución:


11


PESOS EQUIVALENTES

Se observa que 1 mol de H3PO4 (98 gr.) suministra en la reacción 2 mol de H+ Entonces:

EJEMPLO 3 Calcule el peso equivalente del carbonato sódico, Na2CO3, en la siguiente reacción.

Na2CO3(ac) + CaCl2(ac) → CaCO3(s) + NaCl(ac)

Solución:

Na2+1CO3-2(ac) + Ca+2Cl2-1(ac) → Ca+2CO3-2(s) + Na+1Cl-1(ac) Sabemos que:



P.A. (Na) = 23



M (CO3) = 60

Se observa que los iones en Na2CO3 conservan su carga en el proceso químico, por lo que: P.E. (Na2CO3) = P.E. (Na+) + P.E. (CO3-2) P.E. (Na2CO3) =

 

+

 

P.E. (Na2CO3) = 53

PESOS EQUIVALENTES EN REACCIONES REDOX: En estas reacciones encontramos un cambio en el número de oxidación, por lo cual existe pérdida y ganancia de electrones. El peso equivalente de las sustancias químicas está íntimamente relacionado con el numero de electrones involucrados en el proceso.


12


PESOS EQUIVALENTES

El peso equivalente del agente oxidante es aquella cantidad capaz de ganar 1

mol de electrones. El peso equivalente del agente reductor es aquella cantidad capaz de ceder 1

mol de electrones. Ejemplo 1 Calcule el peso equivalente del agente oxidante y del agente reductor en la siguiente reacción. CuO + NH3 → Cu + N2 + H2O

Resolución Para reconocer al agente oxidante y al agente reductor debemos determinar la carga de cada elemento aplicando las reglas de estado de oxidación ya conocidas.

Formando las semireacciones:

Para el agente reductor CuO (P.M = 79,5)


13

PESOS EQUIVALENTES


Para el agente oxidante NH3 (P.M = 17)


14


PESOS EQUIVALENTES

PARTE EXPERIMENTAL



EXPERIMENTO N°1 

Pesaremos 0,2gr de Mg



Colocaremos en un tubo de ensayo 20ml de H 2SO4


15

PESOS EQUIVALENTES 


Instalaremos el equipo de acuerdo al diagrama  Llenaremos el balón con agua hasta el tope y le pondremos un tapón de jebe bihoradado.  Conectaremos con una manguera a un extremo con un tubo de ensayo y al otro lado con frasco.



Retiraremos por un momento el tubo de ensayo, para colocar la cinta de magnesio.  Observaremos que al agregar el magnesio, empieza a desprender un gas, en este caso es el hidrogeno.  Observamos que al entrar en el balón, este desplaza el agua. f rasco.  El agua pasa por las conexiones y llega directamente al frasco.  Al finalizar la reacción, mediremos la temperatura en el balón y luego mediremos el volumen del agua desplazada, echando el agua en una probeta graduada.


16


PESOS EQUIVALENTES

115ml de agua desplazada

20°C


17


PESOS EQUIVALENTES

RESULTADOS Peso del Mg

Temperatura del agua en el balón (T°)

0,2gr

20°C + 273=293°K

Presion del vapor de agua

17,5mmHg

Presion barometrica

756mmHg

Pbarometrica – Pvapor de agua Presion de gas seco 756mmHg-17,5mmHg 756mmHg-17,5mmHg =738,5mmHg

Volumen de H2 = volumen de agua desalojada

115ml=0,115L

Presion a C.N.

760mmHg

Temperatura a C.N.

273°K  () 

Volumen de H2 a C.N.




   

V(H2)C.N.= 230,87ml

18


PESOS EQUIVALENTES CALCULO DEL PESO EQUIVALENTE La reacción es:

Mg(s) + H2SO4(aq)

MgSO4(aq) + H2(g)

Mg0

Mg+2 + 2e-

H2+1 +2e-

H20

1e- + Mg0 + H2+1

Mg+2 + H20 + 1e-

Mg(s) + H2SO4(aq) 1mol(24gr)

P-eq(teorico)Mg

=24gr/2

MgSO4(aq) + H2(g) 22,4l

12gr (peso (peso equivalente teorico)

V

V=11,2L = 11200mL

=12gr

X(Peso equivalente experimental) 0,2gr

11200mL 115mL

X(Peso equivalente experimental) =9,7

CALCULO DEL % DE ERROR RELATIVO

%ERROR=

%ERROR=

 

 


x100



 =



= -19,16%

19


PESOS EQUIVALENTES 

EXPERIMENTO N°2



Pesaremos una pequeña tira de aluminio.

0,12gr.



Luego volveremos a usar el equipo anterior.


20


PESOS EQUIVALENTES RESULTADOS Peso del Al

1,2gr

Temperatura del agua en el balon

25°C=298°K

Presion del vapor de agua

23,756mmHg

Presion barometrica

756mmHg

Presion del gas seco

756mmHg – 756mmHg – 23,756mmHg 732,244mmHg

Volumen del H2=volumen del agua desalojada

462mL= 0,462litros

Presion a C.N.

760mmHg

Temperatura a C.N.

273°K

( () ) 



 

Volumen del H 2 a C.N. V(H2)C.N.= 407,78ml


21


PESOS EQUIVALENTES CALCULO DEL PESO EQUIVALENTE 

La reaccion

2Al + 3H2SO4 

Al2(SO4)3 + 3H2

Calculemos el peso equivalente del Al. 2Al0

Al2+3+ 3e-

Peso-eq(Al)= 2x(26,981gr) =17,98gr 3

1mol(26,981gr)

22,4litros

17,98gr

Xlitros

Xlitros=14,93litros=14927mL

X(peso equivalente experimental) 0,12gr

14927mL 462mL

X(peso equivalente experimental) = 3,877gr

CALCULO DEL ERROR RELATIVO %ERROR=

%ERROR=

 

x100

 




 =



= -78,43%

22


PESOS EQUIVALENTES 

EXPERIMENTO N°3  Trabajaremos con el mismo equipo de los experimentos anteriores.



Ahora pesaremos pesaremos un tubo de ensayo ensayo

8,04gr


23



Pesaremos KClO 3 y luego pesaremos MnO 2

0,812gr

0,8gr


24

PESOS EQUIVALENTES




Conectaremos todo el equipo y procederemos a encender el mechero.



Luego de la reacción se obtiene oxigeno que al pasar por el balón, desplaza al agua y este se deposita en el frasco. fr asco.


25



Al final de la l a reacción mediremos la temperatura del balón y luego mediremos el volumen del frasco echando el contenido en una probeta.

212ml de agua desplazada

18°C


26


PESOS EQUIVALENTES

RESULTADOS

Peso del tubo vacio

8,04gr

Peso del tubo + la mezcla

9,652gr

Peso del KClO3

0,812gr

Peso del MnO 2

0,800gr

Peso del tubo + la mezcla (producto)

9,230gr

Peso del O 2(experimental)

9,652gr-9,230=0,422gr

Temperatura en el balón

18°C=291°K

Presión del vapor de agua a 18°C

15,477mmHg

Presión barométrica

756mmhg

Presión de gas seco

756mmHg – 756mmHg – 15,477mmHg=740,523mmHg

Volumen de O 2(agua desplazada)

212mL ( () )

Volumen de O2(C.N.)





 

V(O2)C.N.= 193,788mL


27


PESOS EQUIVALENTES

CALCULO DEL PESO EQUIVALENTE  La reacción

2KClO3 + calor

2KCl + 3O2

El MnO2 solo se usa como catalizador para asegurarse que la reacción sea completa.



Calculemos el peso equivalente del KClO3

2K+1(Cl+5O3-2)-1 + calor

2K+1Cl-1 + 3O20

+6ePeso-eq(KClO3)= 23gr 1

1mol (122,54gr) 36,91gr

+ 83,45gr =36,91gr 6

22,4litros Xlitros

Xlitros = 6,746 litros

X(peso equivalente teorico) 1,19gr

6746ml 212ml

X(peso equivalente teorico) = 37,87gr


28


PESOS EQUIVALENTES

CALCULO DEL % ERROR RELATIVO

%ERROR=

%ERROR=

 

x100

 



 =



= 2,59%

CALCULO DEL VOLUMEN MOLAR DEL O 2 1mol(O2) V(C.N.) 0,422gr 0.212litros 32 V(C.N.)=16,30litros


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PESOS EQUIVALENTES

CUESTIONARIO 1) Exp lic ar y det erm inar la MEq -g y el N° de Eq-g d e 10.00 10.00 g de:

a) HCl MEq-g= Masa molecular/ N° de iones H + MEq-g= 36.5 gramos/mol / 1 equivalente/mol MEq-g= 36.5 gramos / equivalente 10 gramos gramos --- x equivalentes equivalentes X= 10/36.5= 0.27

b) NaOH MEq-g= Masa molecular/ N° de iones OH MEq-g= 40 gramos/mol / 1 equivalente/mol equivalente/mol MEq-g= 40 gramos / equivalente equivalente 10 gramos ---x equivalentes X= 10/40= 0.25

c) NaCl MEq-g= Masa molecular/ N° de aniones MEq-g= 58.5 gramos/mol / 1 equivalente/mol MEq-g= 58.5 gramos / equivalente 10 gramos ---x equivalentes X= 10/58.5= 0.17

d) CaCl2 MEq-g= Masa molecular/ N° de aniones MEq-g= 111 gramos/mol / 2 equivalentes/mol MEq-g= 55.5 gramos / equivalente 10 gramos ---x equivalentes equivalentes X= 10/55.5= 0.18

e) H2SO4 a (HSO4)MEq-g= Masa molecular/ N° de electrones transferidos H2+ + 3 electrones---> H MEq-g= 98 gramos/mol / 3 equivalentes/mol equivalentes/mol MEq-g= 32.67 gramos / equivalentes 10 gramos ---x equivalentes X=




= 0.30



30


PESOS EQUIVALENTES f) H2SO4 a (SO4)2MEq-g= Masa molecular/ N° de electrones transferidos S6+ + 8 electrones  S2MEq-g= 98 gramos/mol / 8 equivalentes/mol equivalentes/mol MEq-g=12.25 gramos / equivalentes equivalentes 10 gramos ---x equivalentes X= 10/12.25= 0.8

g) H2O a H2 MEq-g= Masa molecular/ N° de electrones transferidos H2+1 +2 electrones H20 MEq-g= 18 gramos/mol / 2 equivalentes/mol equivalentes/mol MEq-g= 9 gramos / equivalentes equivalentes 10 gramos ---x equivalentes equivalentes X= 10/9= 1.11

h) H2O a O2 MEq-g= Masa molecular/ N° de electrones transferidos O-2 – 2 electrones  O20 MEq-g= 18 gramos/mol / 2 equivalentes/mol equivalentes/mol MEq-g= 9 gramos / equivalentes equivalentes 10 gramos ---x equivalentes X= 10/9= 1.11

2) Explicar porque en la experiencia experiencia el volumen del hidrógeno seco seco es lo mismo que el volumen del gas hidrógeno húmedo e igual que el volumen del agua desplazada Porque en el experimento realizada al poner en contacto el Zinc o el Magnesio con el ácido clorhídrico se produjo una reacción exotérmica que libera hidrógeno en forma de gas ejerciendo una presión sobre el balón con agua, haciendo que esta se fluya hacia el otro recipiente hasta que se libere todo el hidrógeno, por ello ese volumen desplazado representa el volumen del gas de hidrogeno húmedo o seco.

3) Demostrar porque la presión medida del del gas hidrogeno húmedo es mayor que la presión del gas g as hidrogeno seco. La presión del gas de hidrogeno húmedo es mayor que la presión del gas hidrogeno seco porque la presión es directamente proporcional proporcional a la temperatura, y el gas húmedo se encontraba a mayor temperatura que el gas seco.


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PESOS EQUIVALENTES

4) En un experimento se gastó 0.830g de un metal divalente y desprendió 432mL de H2. Calcular la masa equivalente del metal. Un mol de hidrógeno pesa 2 gramos, y ocupa 22400 ml en condiciones normales. Por lo tanto, 432 ml de hidrógeno pesarán: W H2 = 432 ml. X 2 g = 0,038 g 22400 ml

Un equivalente de hidrógeno es 1 gramo, por lo que en la reacción hay 0,038 equivalentes. Ahora se usa ese valor para calcular la masa equivalente del metal: m = 1 eq.X 0,830 g = 21,84 g

0,038g Esa masa equivalente es cercana a la del calcio (20,04), que es un metal divalente. La diferencia entre el valor obtenido y el teórico puede deberse a que no reaccionó todo el metal, sino una cantidad menor a 0,830 g.

5) Cuando el nitrato de potasio se reduce a amonio, en medio ácido, determine la masa equivalente del nitrato de potasio KNO3



NH4

N5+ + 9 electrones  N4MEq.-g= Masa molecular/ N° de iones H + MEq-g= 117 gramos / mol / 9 equivalentes / mol MEq-g= 13 gramos / equivalentes equivalentes

6) Si 4.00g de O2 seco ocupa 2.80L a CNPT. ¿Qué volumen ocuparía si esta húmedo a 30°C y a la presión presión de 705 mmHg? Supone Suponerr que el O2 es gas que tiene comportamiento ideal. P x V=R x T x n (P x V) / T= R x n

760mmHg X 2.80L

;

C.N= (760mmHg y a 273°K)

= 705mmHg x V

273°K

303°K

V = 760mmHg 760mm Hg x 2.80L x 303K = 644784 273K x 705mmHg


= 3.35 L

192465

32


PESOS EQUIVALENTES

CONCLUSIONES 

Los resultados de los experimentos 1 y 2 ,no resultaron muy satisfactorios ya que la cantidad de volumen de agua desplazada fue en exceso , esto sucedió porque se hizo reaccionar mucho Mg y Al respectivamente.



Aprendimos a calcular calcular experimental experimental y teóricamente el peso-equivalente. peso-equivalente.

BIBLIOGRAFIA

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PESOS EQUIVALENTES



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Peso Equivalente (Reparado)

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