UNIVERSIDAD DE CARABOBO FACULTAD EXPERIEMNTAL DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA LABORATORIO DE QUIMICA GENERAL
PRÁCTICA N° 7
ESTEQUIOMETRIA La estequiometria es la rama de la química que tiene por objeto calcular las cantidades en masa y volumen de las sustancias reaccionantes y los productos de una reacción química. Los cálculos estequiométricos se basan en relaciones fijas que hay entre las especies (átomos, iones, moléculas) involucradas en las reacciones químicas; estas relaciones son expresadas por medio de fórmulas y ecuaciones químicas. Una fórmula indica el número de átomos de cada elemento presente en una unidad del compuesto, mediante el uso de letras y subíndices numéricos. En la fórmula empírica de un compuesto, llamada así porque se determina experimentalmente, los subíndices están están en la relación r elación más simple de números enteros de los átomos en una molécula o de los iones en una unidad fórmula, mientras que la fórmula molecular, representa el número real de átomos en una molécula. Cabe señalar que la formación de un compuesto a partir de componentes puros es independiente de la fuente del material o del método de preparación. Los elementos reaccionan químicamente para formar un compuesto, que siempre se combinan en proporciones definidas en peso; este concepto se conoce como la Ley de composición constante.
Objetivo General Determinar las relaciones molares y/o másicas estequiométricas de una reacción química.
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Objetivos Específicos: Adquirir destrezas en la aplicación de técnicas gravimétricas. Comprobar la ley de conservación de la materia. Establecer la relación estequiometria entre sustancias que reaccionan para formar un producto insoluble en agua.
Experiencia N°1: Determinación de la formula empírica de un oxido metalico 1. Tome un crisol con tapa y límpielo cuidadosamente cuidadosamente en la campana con HCl 6 M (aprox. 10 mL). Déjelo reposar por 5 min con el ácido. Utilizando las pinzas, descarte el HCl y lave el crisol con agua destilada. Nota: Descarte el el HCl en el recipiente adecuado. adecuado. 2. A partir de este momento, haga el montaje (Figura 1) en su puesto de trabajo. Tenga cuidado con los montajes de sus compañeros. Se trabajará con recipientes que adquieren grandes temperaturas.
3. Coloque el crisol sobre el triángulo de acuerdo a la Figura 1. Asegúrese que el crisol
está firmemente puesto sobre el triángulo. Coloque la tapa al crisol (ligeramente ( ligeramente suelto). 4. Caliente con el mechero al crisol. Aumente el calor calentando con la zona caliente de la llama. Caliente y cubra con la tapa por 5 min hasta la obtención de un color rojo intenso en la parte inferior del crisol. 5. Retire la llama. Quite el crisol del soporte con las pinzas (¡CALIENTE!) y colóquelo sobre una superficie resistente al calor hasta que alcance temperatura ambiente (aprox. 10 min). 6. Una vez enfriado, pese el crisol con la tapa (use siempre las pinzas para manipular el crisol). Nuevamente, caliente el crisol crisol intensamente intensamente por 5 min. Deje Deje enfriar de nuevo nuevo y vuelva vuelva 7. Nuevamente, a pesar. Compare los pesos obtenidos del crisol. De existir una diferencia mayor a 0,005 g, debe repetir el calentamiento de nuevo, hasta obtener pesos con diferencias menores a 0,005 g.
Figura 1: Montaje para calcinación 8. Corte un trozo de aprox. 6 cm de cinta de magnesio. Use pinzas. Lave previamente el
magnesio con HCl, luego con agua, y luego seque en la estufa (Nota: pregunte al asistente de laboratorio si este proceso ya fue realizado a su muestra de magnesio). 9. Transforme la cinta de magnesio en una pelota y colóquela dentro del crisol. Pese el crisol con el magnesio y con la tapa. Anote su resultado y calcule el peso de magnesio por diferencia. 10. Coloque el crisol sobre el triángulo con la tapa puesta (pero ligeramente suelto). 11. Caliente el crisol con una llama suave. Si empiezan a aparecer vapores, retire el mechero y cubra el crisol con la tapa inmediatamente. Caliente nuevamente con cautela por 10 min. 12. Retire el mechero. Deje enfriar por 2 min. Retire la tapa con las pinzas. Vea el contenido del crisol. Si el magnesio se oxidó completamente, tendrá un color gris oscuro. Si aún está lustroso o brillante, ponga la tapa al crisol y caliente nuevamente por 5 min. Caliente hasta que toda la superficie metálica esté oscura.
13. Cuando todo el metal esté oxidado, cubra parcialmente el crisol con la tapa y caliente suavemente con el mechero. Por un periodo de 5 min, vaya aumentando gradualmente la intensidad de la llama. Una vez alcanzado el máximo, caliente por 5 min más. 14. Retire el mechero. Deje enfriar el crisol hasta alcanzar temperatura ambiente. 15. Retire la tapa y con una varilla de vidrio rompa CUIDADOSAMENTE el sólido contenido en el crisol. 16. Lave la varilla de vidrio agregando unas 10 gotas (aprox. 0,5 mL) de agua destilada sobre el crisol. 17. Cubra el crisol con la tapa entrecerrada y caliente SUAVEMENTE con el mechero para evaporar evaporar el agua. (EVITE SALPICADURAS). SALPICADURAS). 18. Una vez evaporada toda el agua, aumente la intensidad de la llama al máximo y caliente por 10 min. 19. Retire la llama y deje enfriar a temperatura ambiente. Pese el crisol con la tapa y su contenido sólido. 20. Vuelva a calentar el crisol, con tapa y contenido. Caliente con llama máxima por 5 min. Deje enfriar y pese nuevamente. Compare los pesos obtenidos. Si existe una diferencia mayor a 0,005 g, deberá calentar nuevamente.
Experiencia N° 2 : Determinación de la formula empírica del yoduro de cobre 1. Pula, lave y seque una lámina de cobre. Insértele un alambre de cobre y mida la masa del cobre. Registre todos sus datos. 2. Coloque dentro de un matraz Erlenmeyer de 250 mL, limpio y seco, aproximadamente 0,10 g de yodo. 3. Introduzca la lámina de cobre al matraz Erlenmeyer que contiene los cristales de yodo, sujetándola a un tapón que servirá para cerrar el matraz matr az de tal manera que la lámina l ámina quede suspendida por medio del alambre. 4. Caliente el matraz suavemente durante un minuto y deje enfriar durante dos minutos. ¡CUIDADO! LOS VAPORES DE YODO SON CORROSIVOS. TRABAJE BAJO LA CAMPANA DE EXTRACCIÓN. 5. Retire la lámina. Mida la masa, nuevamente, del alambre y la lámina de cobre con la película formada en en su superficie. 7. Introduzca la lámina en un vaso de precipitados que contenga disolución al 10% de tiosulfato de sodio, con el objeto de desprender la película formada. 8. Lave la lámina con agua destilada y agregue un poco de acetona para que seque rápidamente. 9. Mida la masa, nuevamente, del alambre junto con la lámina y anote el resultado. 10. Determine la masa y los moles de cada elemento que reaccionan.
Experiencia N° 3: Ley de conserva conservación ción de la masa: Transformaciones Transformaciones sucesivas de cobrell cobre ll 1. Pese aproximadamente 0,15 g de alambre de cobre previamente lijado. 2. Introdúzcalo en un beaker de 100 mL y agregue 4 mL de HNO 3 6 M. 3. Caliente hasta que la reacción sea completa. Cuando la solución se enfrié agregue aproximadamente 50 mL de agua destilada. ¿Qué observa? 4. Agregue 5 mL de hidróxido de sodio 6 M gota a gota.
5. Permita que el precipitado se asiente y observe el color de la disolución. Si todavía muestra color, continúe agregando NaOH hasta que la precipitación sea completa. Registre el volumen utilizado. 6. Caliente sobre una plancha calefactora hasta observar un cambio de color uniforme en el precipitado. Déjelo reposar por 10 minutos. 7. Filtre y lave el precipitado tres veces con 10 mL de agua destilada. 8. Añada sobre el el papel de filtro 5 mL de HCl 6 M hasta que todo el el precipitado reaccione y se disuelva. Reciba el precipitado en un vaso de precipitado. 9. Finalmente, añada a la disolución 0,15 g de zinc en polvo en pequeñas porciones, esperando que se disuelva completamente completamente entre cada adición. Caliente si es necesario para que la reacción sea completa. Si la disolución sigue presentando color, añada un poco más de zinc. Registre cantidad de zinc utilizado. 10. Filtre el precipitado al vacio y lávelo tres veces con agua destilada y finalmente con una mezcla de agua y alcohol. 11. Seque en la estufa el cobre obtenido hasta que se registre una masa constante.
Experiencia N° (alternativa): Determinación Determinación del agua de hidratación de una sal sal k 1. Tome un crisol con tapa y límpielo cuidadosamente cuidadosamente en la campana con HCl 6 M (aprox. 10 mL). Déjelo reposar por 5 min con el ácido. Utilizando las pinzas, descarte el HCl y lave el crisol con agua destilada. Descarte el HCl en el recipiente adecuado. 2. A partir de este momento, haga el montaje (Figura 1) en su puesto de trabajo. Tenga cuidado con los montajes de sus compañeros. Se trabajará con recipientes que adquieren grandes temperaturas. NOTA: El calentamiento también se puede realizar empleando una mufla. Pregunte en el laboratorio cual método empleará en la práctica. Investigue el funcionamiento de este equipo y adecue el plan de trabajo en caso de ser necesario.
3. Coloque el crisol sobre el triángulo de acuerdo a la Figura 1. Asegúrese que el crisol
está firmemente puesto sobre el triángulo. Coloque la tapa al crisol (ligeramente ( ligeramente suelto). 4. Caliente con el mechero al crisol. Aumente el calor calentando con la zona caliente de la llama. Caliente y cubra con la tapa por 5 minutos hasta la obtención de un color rojo intenso en la parte inferior del crisol. 5. Retire la llama. Quite el crisol del soporte con las pinzas (¡CALIENTE!) y colóquelo sobre una superficie resistente al calor hasta que alcance temperatura ambiente (aproximadamente 10 minutos). 6. Una vez enfriado, pese el crisol con la tapa (use siempre las pinzas para manipular el crisol). 7. Nuevamente, Nuevamente, caliente el crisol intensamente por 5 minutos. Deje enfriar de nuevo y vuelva a pesar. Compare los pesos obtenidos del crisol. De existir una diferencia mayor a 0,005 g, debe repetir el calentamiento de nuevo, hasta obtener pesos con diferencias menores a 0,005 g. 8. Pese en el crisol aproximadamente 1 gramo de la sal hidratada (Preguntar en el laboratorio las posibles muestras). 9. Caliente el crisol suavemente con la tapa puesta (pero ligeramente li geramente suelta), para evitar proyecciones del sólido. 10. Caliente el crisol con una llama suave durante 20 minutos y observe si hay algún cambio visible en el aspecto de la sal. 11. Retire el mechero. Deje enfriar el crisol hasta alcanzar temperatura ambiente.
12. Pese el crisol con la tapa y su contenido sólido. 23. Vuelva a calentar el crisol, con tapa y contenido. Caliente con llama máxima por 5 minutos. Deje enfriar y pese nuevamente. Compare los pesos obtenidos. Si existe una diferencia mayor a 0,005 g, deberá calentar nuevamente. 14. Determine el porcentaje de agua de hidratación de la sal y calcule los moles de agua por mol de sal hidratada. hidratada.
Bibliografía CHANG, R. 2010. Química. 10 Edición. Mc Editorial Graw Hill. Brown, T., Lemay, H. y Bursten, B., 1998 Química: la Ciencia Central. México: Prentice Hall. HARRIS DANIEL. 1999. Quantitative Chemical Analisys. Quinta edición. Freeman and Company. New York.
Aspectos Específicos a) ¿Por qué la reacción se lleva a cabo en el crisol? b) ¿Qué error se produciría, si durante el calentamiento de la sal quedara parte de la misma sin deshidratar? ¿A qué factores atribuiría esto? c) ¿De existir alguna diferencia en la fórmula del compuesto a que atribuiría las variaciones en los resultados obtenidos? d) ¿Qué pasa si se agrega una cantidad de reactivo mayor a la que se necesita estequiométricamente estequiométricamente para llevar a cabo las transformaciones de cobre? e) Una muestra de 4,482g de una sal hidratada se somete a calentamiento a fin de eliminar el agua. Si el residuo frio pesa 2 g; determine la fórmula del hidrato si el peso formula de de sal anhidra es de 174,2 g. f) Se calienta una muestra de KClO 3 en presencia de MnO 2 como catalizador. El residuo blanco ( A) que se obtiene se disuelve en agua y se trata con un exceso de nitrato de plata precipitando 0,86 g de un sólido blanco ( B). Identifique A y B, y determinar la cantidad inicial en gramos que se calentó.
