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ESTEQUIOMETRÍA:LA PREPARACIÓN

DE SULFATO DE BARIO (BASO4)

Ileana Nieves MartínezQUIM 3003

OBJETIVOS

Aprender a manejar las técnicas de asociadas a un análisis cuantitativo por el método gravimétrico Filtración por gravedad Secado pesada

Utilizar el concepto de estequiometría y factor estequiométrico para: Calcular los gramos teóricos de un percipitado que resulta

de una reacción química Comprender el concepto de reactivo limitante. Por ciento de rendimiento de un sólido poco soluble.

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MARCO TEÓRICO

PESOS ATÓMICOS Y MOLECULARES

Se determinan por el número relativo de átomos devarios elementos encontrados en una sustanciaquímica

Ejemplo: H2O CH4 N2 C2H6O Los subíndices en las fórmulas químicas representan

id dcantidades exactas.

Todos los aspectos cuantitativos de la química descansanen conocer las masas de los compuestos estudiados.

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C2H6O2 moles de C6 moles de H1 mol de O

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ESTEQUIOMETRÍA

Del griego στοιχειον, (stoicheion), letra o elementobásico constitutivo y μετρον (métron), medida.

Es el estudio cuantitativo de los reactivos y losproductos en una reacción química.

Son los coeficientes que obtenemos cuandobalanceamos la reacción química

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COEFICIENTES ESTEQUIOMÉTICOS

2 22CO O CO

COEFICIENTES ESTEQUIOMÉTICOS

Representan la cantidad de sustancia (moles) quereaccionan y se producen.

2 moles de CO y 1 mol de O2 producen 1 mol de CO2

2 22CO O CO

coeficiente estequiométrico de CO es 2 O2 y CO2 es 1

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RAZÓN ESTEQUIOMÉTRICA

es la relación matemática (cociente = razón) entredos coeficientes estequiométricos, ss.

2 2

2

2

2 2 1

CO O CO

molesCO molesCO molesCO

Aplicando las razones estequiométricas, podemoscalcular la cantidad de sustancias que se requierenexactamente para que una reacción química serealice sin que falte o sobre los reactivos oproductos. 7

2 2 21 1 1mol O mol CO mol O

USOS DE LA ESTEQUIOMETRÍA

La cantidad de reactivos y productos que participanen una reacción química se puede expresar enunidades de: Masa Volumen cantidad de sustancia (moles) cantidad de sustancia (moles)

Para hacer cálculos en una reacción química es másconveniente utilizar la cantidad de sustancia(moles).

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ANÁLISIS CUANTITATIVO GRAVIMÉTRICO

consiste, pues, en separar y pesar, en el estado demayor pureza, un elemento o compuesto decomposición conocida que se encuentra en unarelación estequiométrica definida con la sustanciaque se determina.

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2 3 3 22 2MgCl ac AgNO c AgCl s Mg NO ac

moles de MgCl2

moles de AgNO3

g de MgCl2

g de AgNO3

PM de MgCl2

PM de AgNO3

ANÁLISIS CUANTITATIVO GRAVIMÉTRICO

2

2

2

2 2

2 3 3 2

1 1

2 2

;mol mol

MgCl AgClMgCl AgCl

MgCl AgCl

MgCl MgCl

MgCl ac AgNO c AgCl s Mg NO ac

g gPM PM

mol mol

g moln g x

10

2 2

2 2

2 2

g gMgCl MgCl

MgCl MgCl

AgCl AgClAgCl AgCl

AgCl AgCl

n g xPM g

g moln g x

PM g

moles de MgCl2

moles de AgNO3

g de MgCl2

g de AgNO3

PM de MgCl2

PM de AgNO3

PRÁCTICA

Calcule las cantidades siguientes: Los moles de 1.73 g de CaH2. Los moles de Mg(NO3)2 en 3.25 g de esta sustancia. La masa de 2.5 x 10-3 moles de MgCl2

42 09 gPM 42 09 gPM

11

2 2

2 2

2 22

22

2 2

2 2 2

2 2

42.09

1.730.0411

42.09

1.7342.09

CaH

CaH

CaH

gmolCaH

CaH CaHCaH CaHg

CaH mol

CaH CaHCaH CaH CaH

CaH CaH

PM

g gn moles

PM

mol moln g x g x

g g

3 3

3 3

3 33

33

3 3

3 3 3

3 3

42.09

3.250.0377

86.31

3.2586.31

MgNO

MgNO

MgNO

gmolMgNO

MgNO MgNOMgNO MgNOg

MgNO mol

MgNO MgNOMgNO MgNO MgNO

MgNO MgNO

PM

g gn moles

PM

mol moln g x g x

g g

PRECIPITACIÓN

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DIGESTIÓN DEL PRECIPITADO

Dejar el precipitado en contacto con su licor madre durante algún tiempo antes de la filtración es más rápido a temperatura elevada

Un precipitado bien digerido se sedimenta con rapidez después de una agitación y deja un líquido transparente.

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REACTIVO LIMITANTE

610

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REACTIVO LIMITANTE

Aquel reactivo que se ha consumido por completo en una reacción química se le conoce con el nombre de reactivo limitante pues determina o limita la cantidad de producto formado.

l

moles experimentalesR

Ejemplo: ¿Cuánta masa de CO2 se producirá al reaccionar 8.0 g de metano (CH4) con 48.0 g de O2en la combustión de CH4?

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lRmoles estequiométricos

4 2 2 22 2CH g O g CO g H O l

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REACTIVO LIMITANTE l

moles experimentalesR

moles estequiométricos

4 2

4 2 2 2

1 18 48

16 32

2 2

mol CH molOg x gx

g g

CH g O g CO g H O l

moles experimentales

17

2

4

2

2

4 2

14 21

12 22

0.5 1.5

0.5 0.5

1.5 0.75

mol COmolCH

mol COmolO

mol CH molesO

mol CH molCO

mol O molCO

CH4 es el reactivo limitante porque resulta en la menor cantidad de producto.

REACTIVO LIMITANTE l

moles experimentalesR

moles estequiométricos

4 2 2 22 2

cos

CH g O g CO g H O l

moles gramos teóri

18

2

4

14 221

1 448 22

16 1mol COmolCH

g

mol CH g COg x x x g CO

g mol

RENDIMIENTO Y POR CIENTO DE RENDIMIENTO

Teórico – gramos esperados si todo el reactivolimitante reacciona.

Experimental – gramos recuperados

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cos

% 100recuperadosrendimiento

teóri

gx

g

MATERIALES

Reactivos Cloruro de bario [BaCl2] Sulfato de sodio [(Na)2SO4]

Materiales Baño de María Papel de filtro Embudo Vaso Plancha de calentamiento

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PROCEDIMIENTO

MÉTODO – PRECIPITACIÓN CUANTITATIVA

Precipitación

il ió

DigestiónDisolución

22

lavado

Pesada/ cálculos

Secado

Filtración

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DATOS

Tabla 1: Gramos de los reactivos y Rendimiento teórico de BaSO4

masa Na2SO4, g masa BaCl2•2H2O, g

vaso + sal vaso + sal

Vaso vacío Vaso vacío

M l M l

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Masa sal Masa sal

Moles Na2SO4 Moles BaCl2•2H2O

Rendimiento teóricoBaSO4, g

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CONTINUACIÓN DE DATOS

Tabla 2: Datos del sólido a peso constante

Pesos

papel de filtro + BaSO4 a peso constante

papel de filtro

BaSO4 experimental (rendimiento experimental)

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Por ciento de rendimiento: 100experimental

teórico

g

g x

CÁLCULOSLos coeficientes de una ecuación balanceadarepresentan el número relativo de molesparticipantes en dicha reacción.

RESUMEN DE LOS CÁCULOS

Balancear la ecuación química.

Calcular el peso molecular o fórmula de cadacompuesto (reactivos y productos)

Usar la ecuación química para obtener los datosnecesarios para convertir las masas a moles

Reconvertir las moles a masas para informar lacantidad de producto.

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REACCIÓN ESTEQUIOMÉTRICA

Determinar los gramos teóricos de la reacción:

Razón estequiométrica

2 4 422BaCl ac Na SO ac BaSO s NaCl ac

28

4

2

12 441

2

1

1mol BaSOmolBaCl

mol BaCl Masa molarBaSOX g x x x Z g BaSO

Masa molar BaCl mol

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ASIGNACIÓN PRELIMINAR

Defina Precipitado Digestión

Describa algunas de las advertencias de seguridad de los reactivos usados

Una muestra de magnesio que pesa 14.932 g se colocó en un cristal de reloj que pesa 56.064 g. Se calienta por algunosminutos. Se deja enfriar y el peso total fue de 81.006 g. Se repite el proceso de calentar y se deja enfriar y el peso fue de 80.825 g. Se repitió el procedimiento hasta alcanzar peso constante de 80.825 g. ¿Cuánto fue el aumento de la masa después de calentar? ¿Cuántos gramo de magnesio se colocaron en el cristal de reloj: ¿Con cuál elemento pudo reaccionar el magnesio al calentarse? ¿Cuántos moles se combinaron con Magnesio?

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PREGUNTAS GUÍAS

Si el procedimiento de análisis gravimétrico fueraperfecto el por ciento de rendimiento sería igual a 100%. Analice el % de rendimiento suyo y sugiera qué errores

han contribuido para que su valor se devíe del 100%. ¿Como podría mejorar su rendimiento? ¿Como podría mejorar su rendimiento? ¿Como se afecta el rendimiento

si pesa antes de llegar a peso constante? Si hace los cálculos con el reactivo que no es el limitante?

Como se afecta la solubilidad de BaSO4 con aumento en la temperatura?

30

31¡Buen trabajo!

RENDIMIENTO Y POR CIENTO DE RENDIMIENTO

Teórico – gramos esperados si todo el reactivolimitante reacciona.

Experimental – gramos recuperados

32

cos

% 100recuperadosrendimiento

teóri

gx

g

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CÁLCULOS PARA LA REACCIÓN

BaCl2•2H2O(ac) Na2SO4(ac) BaSO4 (s) NaCl(ac)

PM (g/mol) 244.28 142.04 233.39 58.44

Masa (g) 0.86 0.500.50

BaCl2(ac) + Na2SO4(ac) → BaSO4 (s) + 2 NaCl(ac)

moles 0.0352 0.0352 0.0352 0.0704

g teóricos 0.820.82

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CÁLCULOS PARA LA REACCIÓN

BaCl2•2H2O(ac) Na2SO4(ac)

PM (g/mol) 244.28 142.04

Masa (g) (3b)(3b) (1) (1) yy: [0.5: [0.5--0.6]0.6]

l (3 )(3 ) (2)(2)

2 2 2 42 244.28BaCl H O Na SOg n x

moles (3a)(3a) (2)(2)

g teóricosBaSO4

(4)(4)

34

2 4

2 4

2 4

142.04Na SO

Na SO gmol Na SO

y gn

2 2 2 42BaCl H O Na SOn n

4 2 4 4 2 4

4

233.39 gteóricoBaSO Na SO BaSO Na SO mol BaSO

n n g n x

MATERIALES

Reactivos Cloruro de bario [BaCl2•2H2O] Sulfato de sodio [(Na)2SO4]

Materiales Tubos de ingnición Baño de María Plancha de calentamiento Papel de filtro Embudo

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MONTAJE DEL EQUIPO Pesar un vaso de 25 mL (50 mL) limpio y seco en balanza

centogram. Anote el peso en la tabla de datos

Añadir de 0.50 – 0.60 g de Na2SO4. Anote el peso.

Convertir los gramos de Na2SO4 a moles (PM = 142.04)

Como l a razón estequiométrica en la reacción es de 1: 1, entonces y se convierten los moles a

2 4

2 4

2 4

142.04Na SO

Na SO gmol Na SO

y gn

2 2 2 42BaCl H O Na SOn n gramos de BaCl2•2H2O (PM = 244.26).

Pesar otro vaso de 25 mL (50 mL) limpio y seco en balanzacentogram. Anote el peso del vaso vacío en la tabla de datos

Añadir exactamente los gramos de BaCl2•2H2O calculadosanteriormente. Anote el peso en la tabla de datos.

Prepare un baño maría con un vaso de 250 mL con 125 mL de agua de la pluma. Colóquelo sobre la plancha y enciéndala. Coloque la plancha al lado izquierdo de su estación para dejarespacio para seguir trabajando.

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2 2 2 42BaCl H O Na SO

baño maría

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MONTAJE DEL EQUIPO

Use una probeta de 10 mL y añada 5 mL de aguadestilada.

Disuelva el NaNa22SOSO4 4 con aproximadamente 2.5 mL . Agite con agitador de vidrio.

Transfiera la sulución al tubo de ensayo provisto y utilice el volumen que sobra en la probeta para enjuagarel vaso. Transfiera el lavado en al tubo.

BaCl2NaSO4

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Repita los dos pasos anteriores para el BaCl2•2H2O en OTROOTRO tubo de ensayo.

Coloque ambos tubos, con mucho cuidado, en el bañomaría que preparó.

MONTAJE DEL EQUIPO

Luego de 3 minutos de hervir las soluciones por separadopara que los sólidos se disuelvan, mezcle ambassoluciones . Debe echar el NaSO4 (transparente) en BaCl2 (opaca)

con mucho cuidado usando una agarradera de tubo de ensayo.

Deje hervir la mezcla durante 20 minutos.

Mientras espera que pasen los 20 minutos, rotule, pese y prepare el papel de filtro en el embudo

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prepare el papel de filtro en el embudo.

Deje enfriar la solución con el precipitado antes de filtrarla.

MÉTODO – PRECIPITACIÓN CUANTITATIVA

Precipitación

il ió

DigestiónDisolución

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lavado

Pesada/ cálculos

Secado

Filtración