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cuantificar los productos de una reacción química a través de la
estequiometría.
Juliana Valeria Bolaños Arcos (1929459), Tania Vanessa Chaves Ordoñez (1928397)
bolanos.juliana@correounivalle.edu.co, rjstavachaor@gmail.com
Departamento de Química, Facultad de Ingeniería, Universidad del Valle.
Fecha de realización: 28 de Julio 2019
Fecha de entrega: 3 de Agosto 2019 Resumen
A partir de las soluciones acuosas de las sales solubles, carbonato de sodio Na 2 Co 3 y cloruro de calcio CaCl 2 y se produció una reacción química al ser mezcladas, que generó
un precipitado; A partir de las cantidades utilizadas de las disoluciones reactantes y su peso se logró deducir la concentración de cierta especie en las disoluciones mediante la estequiometría. El objetivo fue cuantificar los productos de la reacción química través de la
experimentación. Se usó la filtración para separar las sales solubles y finalmente se introdujeron al horno para ser convertidas en sólido.
Palabras clave: Estequiometría, reacción, catalizador, reactivos, producto.
- Introducción
Se mezclan ciertos volúmenes de las soluciones de Na 2 Co 3 y CaCl 2 con concentraciones de o.5 M y observamos la reacción que ocurre la formación de un precipitado de la sal insoluble. A partir de los volúmenes relativos de las soluciones, de su molaridad y las masas de los precipitados formados, confirme la estequiometría de la reacción (coeficientes de los compuestos en la ecuación balanceada
La estequiometría es la parte de la química que se encarga de estudiar las reacciones cuantitativas en las que intervienen las masas moleculares y atómicas, las fórmulas químicas y la ecuación química. Por ejemplo en la síntesis de Haber-Bosch: N 2 (g) +H 2 (g)---> NH 3 (g) En términos cuantitativos diríamos que si combinamos el nitrógeno con el hidrógeno, ambos en estado gaseoso, obtendremos amoniaco; sin embargo, esta manera de ver la ecuación no nos permite ver qué cantidad de nitrógeno o hidrógeno podemos mezclar o por lo menos en que relacio. De ahí que viene la importancia de la estequiometría, ya que nos permite obtener la relación correcta en la que debemos mezclar los “reactantes” (en nuestro caso hidrógeno y nitrógeno) para obtener los “productos” (en nuestro caso amo ”balance” de la ecuacion, la ecuacion quedaria de la siguiente manera: N 2 (g) + 3H 2 (g)-----> 2NH 3 (g) lo que se interpreta de la siguiente manera:
- se producen dos moles de NH3 por cada mol de N2 que se consume.
- se produce dos moles de NH3 por cada tres moles de N2 que se consume.
- se consumen tres moles de H2 por cada mol de N2 que se consume. Además, podemos convertir estas afirmaciones en unos factores de conversión denominados factores estequiométricos. un factor estequiométrico relaciona las cantidades de dos sustancias cualquiera que
intervienen en una relación química en una base molar, por tanto un factor estequiométrico es una relación de moles.
leyes de la estequiometría
1 Ley de conservación de masa de lavoisier.
“En toda reacción química las cantidades en masa de los reactivos son iguales a las cantidades en masa de los productos”.
2 Ley de las proporciones constantes de proust.
“ cuando dos o más elementos se unen para formar un mismo compuesto, siempre lo hacen en una relación ponderal constante ”.
3 Ley de las proporciones múltiples de Dalton.
“ Cuando dos o más elementos se unen para formar una serie de compuestos, si el peso de uno de ellos permanece constante y el otro vária, las cantidades de este son múltiplos enteros de la de menor de ellas ”.
4 Ley de las proporciones recíprocas o equivalentes de Richter-Wenztel.
“ Cuando dos elementos se combinan separadamente con un peso fijo de un tercer elemento, los pesos relativos de aquellos son los mismos que sí se combinan entre sí ”.
La cantidad de precipitado depende del reactivo que se consume primero, llamado reactivo limitante (1)
2.) Metodología experimental
El primer paso fue lavar cada utensilio que se iba a usar.
Posteriormente se pasó a doblar los papeles filtro y fueron rotulados en conjunto con los tubos de ensayo del número 1 al número 5.
quedar adheridas a las paredes del tubo luego de la primera filtración.
Figura 5. Proceso de filtración.
Cuando la filtración concluyó se agregó agua al embudo mojando todo el papel y posteriormente se lo retiró del embudo. El sólido que quedó al filtrar fue pasado a la caja de reloj con su filtro, que tenia tambien su respectivo rótulo.
Figura 6. Filtros con su sólido en la caja de petri.
El siguiente paso fue colocar las cajas de reloj en el horno por aproximadamente una
hora, a una temperatura de 81 ℃ hasta
que secó completamente.
Figura 7. Cajas de reloj en el horno.
Una vez fueron sacadas del horno se pasó a pesar el filtro con sus sólidos en la balanza digital para ver sus diferencias y se colocaron sus datos en una tabla.
No. papel filtro Masa del precipitado
suma de masas
1 0.03g 0.79g 2 0.09g 0.84g 3 0.1g 0.84g 4 0.13g 0.88g 5 0.15g 0.92g
Tabla 2. Datos de las masas del papel filtro y del precipitado.
Para poder empezar emplear el método de estequiometría se hizo la conversión de 0.5 mol/L de Na 2 Co 3 por cada mL de 1 a 5 que los tubos contenían a gramos (g) y también la de los 3 mL de CaCl 2 2H 2 O
Cuando obtuvimos dichos datos ya fue posible saber la molaridad.
_Para 1 ml de Na 2 Co 3
0.5 molL Na 2 Co 3 1L1000mL 1mL 105.98g mol Na 2 Co 3 =0,05299g
_Molaridad
0,05299 g Na 2 Co 3 1molNa 2 Co 3 105, gNa 2 Co 3 =0.0005 mol
Cantidad en (mL)
Cantidad en (g) Molaridad Na 2 Co 3 1 0,05299 g 0,0005 mol 2 0,10598 g 0,001 mol 3 0,15897 g 0,00149 mol
Tabla 3. conversión de mL a g de Na 2 Co.
_ Para 3 mL de CaCl 2 2H 2 O
0.5 molL CaCl 2 2H 2 O 1L1000mL3mL1mol147,02gCaCl 2 CaCl 2 2H 2 O =0,22g CaCl 2 2H 2 O
_Molaridad.
0,22 g CaCl 2 2H 2 O. 1 mol CaCl 2 2H 2 O 147,02g CaCl 2 2H 2 O = 0,00149 mol CaCl 2 2H 2 O
3 (mL) en cada tubo
Cantidad en (g)
Molaridad CaCl 2 2H 2 O 1 0,07351 0,0005 mol 2 0,14702 0,001 mol 3 0,22 0,00149 mol 4 0,2940 0,002 mol 5 0,36755 0,0025 mol
Tabla 4. conversión de mL a g de CaCl 2 2H 2 O
Se mostró como se obtenia la molaridad de ambos compuestos y se anotó los demás en tablas para evitar que quedara muy extenso.
Tubo #
Reactivos Reactivos Reactivos Reactivos Productos Productos
Masa Cacl 2. 2H 2 o (g)
Volumen CaCl 2 .2H 2 o
Masa Na 2 Co 3 (g)
Volumen Na 2 Co (^3)
Moles CaCo 3 (mol)
Masa CaCo 3 teórica (g) 1 0,07351 g 1 ml 0,05299 g 3 ml 0,00046 mol 0,046 g 2 0,14702 g 2 ml 0,10598 g 3 ml 0,00099 mol 0,099 g 3 0,22 g 3 ml 0,15897 g 3 ml 0,0048 mol 0,148 g 4 0,2940 g 4 ml 0,21196 g 3 ml 0,00199 mol 0,990 g 5 0,36755 g 5 ml 0,26495 g 3 ml 0,00249 mol 0,2491 g
Tabla 5 datos de los reactivos y los productos
_Se buscó el reactivo limitante y el reactivo en exceso según la reacción química :
CaCl 2 2H 2 O (l) + Na 2 Co 3 CaCo 3 (s) + 2NaCl(l) + 2H 2 O
Tubo 1 Na2Co
se obtuvo una masa blanca en el agua la cual se somete a ciertas temperaturas para inicial la volatilización que extrae la mayor cantidad de agua del precipitado y así lograr obtener el peso de dicha masa convertida en polvo, la cual se llama carbonato de calcio.
Se observó que a medida de que el líquido bajaba y eran cambiados los filtros, en el vaso que recibía el filtrado se podía diferenciar como en las primeras filtraciones el líquido era claro y conforme sucedía el cambio, el contenido se volvia turbio. Aquí comprobamos que estaban bajando pequeñas cantidades del precipitado carbonato de calcio
Figura. Resultado de todos los filtrados
Gracias al análisis gravimétrico se pudo obtener la determinación de masas del precipitado, formación y separación. La solución es muy importante pues mediante ella logramos la unión de las propiedades de la sustancia dando resultados increíbles como la formación del precipitado.
A partir de la fórmula química y la masa del producto ya nos es posible calcular la masa del componente químico que deseemos y hallar la composición porcentual del componente original.
6.) Errores
Las medidas experimentales vienen alteradas por imprecisiones en el momento de realizar el proceso de medida; ya que esta medición se hace con aparatos, la medida dependerá de la mínima cantidad que aquel sea capaz de medir. También podemos decir que las medidas de la física son siempre “incorrectas” Esto quiere decir que si llamamos error a la diferencia que existe entre la medida y el valor verdadero; El error sistemático viene siendo constante en todo el proceso de medida y por ende afecta a todas las medidas. Aquí pudieron haber errores como sobrepasar o no alcanzar la sustancia que se necesitaba para cada uno de los tubos de ensayo al no mirar bien que estuviera exactamente en menisco, otro error que se presentó fue hacer los dobles del filtro muy fuertes ya que quedaba un poco débil y al añadir líquido se rompe causando que pasara el precipitado y dado esto no saber cuál era su verdadera masa. Al momnte de pesar en la balanza analitica no pudo haber estado bien calibrada o era muy sensible por que al pesar los objetos y siguiendo las instrucciones para que este sea preciso el aire o cualquier mínimo contacto hacía que este cambie su resultado. En el error experimental depende del procedimiento elegido pero en este caso la precipitación y volatilización eran los métodos más apropiados, nos encontramos ahora con los errores en los cálculos al colocar algunos números mal al no seguir corrente fórmulas, no mirar bien si su reacción es uno a uno, confundir los datos.
7.) Conclusiones
Con un adecuado calentamiento logró obtenerse el desprendimiento de carbonato de calcio de la mezcla, sin afectar la estructura del catalizador, el cual sólo aceleró el proceso de reacción
la solución tuvo una participación relevante en la reacción, pues hizo parte de la dispersion de particulas dentro de la reacción.
Para reacciones químicas donde el agua intervenga los métodos más apropiados para usar son la precipitación y volatilización.
8.) Preguntas
a.) “LD50 : 117 mg/kg”. Esto significa: LD son las siglas de "Dosis letal". LD50 es la cantidad de un material determinado completo de una sola vez, que provoca la muerte del 50% (una mitad) de un grupo de animales de prueba. El LD50 es una forma de medir el envenenamiento potencial a corto plazo (toxicidad aguda) de un material.El valor LD50 obtenido al final del experimento se identifica como el LD50 (oral), LD50 (piel), LD etc, según corresponda. Los investigadores pueden hacer la prueba con cualquier especie animal pero usan ratas o ratones comúnmente. Otras especies incluyen perros, hámsters, gatos, conejillos de indias, conejos y monos. En todo caso, el valor LD50 se expresa como el peso del químico administrado por kilogramo de peso corporal al animal y establece la prueba animal utilizada y la ruta de exposición o administración; LD50 (oral, rata)- mg/kg, LD50 (piel, conejo) ¿5 g/kg
b.) ¿En que consiste el análisis gravimétrico?
el análisis gravimétrico o gravimetría consiste en determinar la cantidad proporcionada de un elemento, radical o compuesto presente en una muestra, eliminando todas las sustancias que interfieren y convirtiendo el constituyente o componente deseado en un compuesto de composición definida que sea susceptible de pesarse. La gravimetría es un método analítico cuantitativo, es decir, que determina la cantidad de sustancia midiendo el peso de la misma con una balanza analítica y sin llevar a cabo el
análisis por volatilización. El análisis gravimétrico es uno de los métodos más exacto y preciso. Los cálculos se realizan con base en los pesos atómicos y moleculares y se fundamentan en una constancia en la composición de sustancias puras y en las relaciones ponderales (estequiometría) de las reacciones químicas.
c.)¿Que es la constante de producto de solubilidad o Kps? es el producto de las concentraciones molares de los iones existentes en una solución saturada, donde cada concentración es elevada a un exponente igual al respectivo coeficiente del ion en la correspondiente ecuación de disociación. Kps es una grandeza que sólo depende de la temperatura. Cuanto más soluble el electrolito, mayor la concentración de iones en solución, mayor el valor de Kps; cuanto menos soluble el electrolito, menor la concentración de iones en solución, menor el valor de Kps, desde que las substancias comparadas presente la misma proporción entre los iones.
9.) Referencia
Fogler, S (2008). Elementos de ingieneria para reacciones quimicas. Mexico: Pearson Education
Raymond Chang (2013) QUIMICA 11'EDICION
Producto de solubilidad. Disponible en: https://quimica.laguia2000.com/conceptos- basicos/producto-de-solubilidad-ps-o-kps
