Practica 05

Practica 05- Estequiometria: Relación Masa-Masa

INDICE

1. INDICE 1

2. OBJETIVOS 2

3. FUNDAMENTO TEORICO 2

4. DESARROLLO EXPERIMENTAL 6

5. CONCLUSIONES 11

6. CUESTIONARIO 11

7. BIBLIOGRAFIA 12

8. ANEXO 12

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OBJETIVOS

Los objetivos del experimento # 05 ESTEQUIMOETRIA: RELACION MASA-MASA son:

Verificar la relación masa-masa, de las sustancias que participan en una reacción química haciendo uso de los cálculos estequiométricos.

Verificar la ley de la conservación de la materia.

FUNDAMENTO TEORICO

Estequiometría La estequiometría es el área de la química que estudia la relación entre las moléculas de reactantes y productos dentro de una reacción química.

Como sabemos, para que se forme un compuesto debe haber una separación, combinación o reordenamiento de los elementos, lo que se puede ilustrar por medio de una reacción, la cual representa el proceso que ocurrió para que un determinado reactante llegara a ser un producto.

Reactantes →Productos

Cuando John Dalton formuló la primera teoría atómica, concordó también con una ley enunciada por el químico francés Joseph-Louis Proust (1754-1826), en 1799, quien descubrió que muestras diferentes de un mismo compuesto siempre tienen los mismos elementos y en la misma proporción en masa.

Por ejemplo, el agua contiene 8 gramos de oxígeno por cada gramo de hidrógeno, y esta proporción O:H = 8:1 se mantiene inalterada en el agua pura, sin importar su lugar de origen. Esto correspondería a lo que Proust anunció como la ley de Proust o ley de las proporciones definidas, que establece que todo compuesto tiene una composición definida en masas de combinación.

Dalton concluyó que los átomos se combinaban para formar los compuestos y siempre que lo hacían era en una proporción de números

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enteros sencillos. Por ejemplo: cuando se combinan dos elementos químicos A y B para formar un compuesto AB, y utilizamos una cantidad cualquiera de estos elementos, “sobrará” una porción del elemento que está en exceso. Una representación gráfica de esto sería la siguiente:

Luego, John Dalton enunció la ley de Dalton o ley de proporciones múltiples, que establece que si dos elementos se combinan para formar más de un compuesto, al mantener constante la masa de uno de los elementos, las masas de combinación del otro elemento se encuentran en una relación de números enteros sencillos.

Una de las propiedades de un átomo es su masa, que se relaciona con el número de electrones, protones y neutrones en el átomo. Pero, como sabemos, los átomos son muy pequeños…, entonces, ¿cómo podemos conocer su masa? No es posible pesar un solo átomo, pero existen métodos experimentales para determinar la masa de un átomo en relación con la de otro. El primer paso consiste en asignar un valor a la masa de un átomo de un elemento dado, de tal forma que pueda ser utilizado como patrón. Por acuerdo internacional, un átomo del isótopo de carbono que tiene seis protones y seis neutrones (12C) presenta una masa exactamente de 12 unidades de masa atómica (uma). Este átomo de carbono sirve como patrón, de modo que una unidad de masa atómica se define como la masa exactamente igual 1/12 de la masa de un átomo de carbono 12.

Mediante experimentos se ha comprobado que la masa de hidrógeno es 12 veces menor que el átomo del carbono, por lo tanto pesa una uma, del mismo modo el átomo de oxígeno pesa 16 uma y el hierro 55.85 uma.

El valor de masa atómica de los elementos que se informa en la tabla periódica es un promedio de las masas de todos los isótopos estables del elemento ponderado por su abundancia natural.

Masa molar y número de Avogadro

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Sabemos que los átomos son muy pequeños para poder trabajar con ellos individualmente, por ello se desarrolló una unidad de átomos que describe un gran número de ellos y hace posible el trabajo práctico. La unidad definida por el sistema internacional es el mol, la cantidad de sustancia que contienen tantas entidades elementales como átomos hay exactamente en 12 gramos de carbono 12. El número aceptado para un mol es 6.02 x 1023, que es el número de Avogadro.

Debemos considerar un mol como un conjunto de partículas tal como una docena (12 unidades) o decenas (10 unidades).

Vimos que un mol de átomos de carbono 12 tiene una masa exactamente de 12 g y contiene 6.02 x 1023 átomos. Esta cantidad se llama masa o peso molar e indica la masa de un mol de unidades. Dado que cada átomo de carbono 12 tiene masa exactamente de 12 uma es útil observar que la masa molar de un elemento (en gramos) es numéricamente igual a su masa atómica expresada en uma. Así, la masa atómica del sodio (Na) es de 22,99 uma y su masa molar también.

El peso atómico de un elemento es, entonces, la cantidad de masa que hay por mol de átomos del elemento. Por ejemplo: el Cu pesa 63,55 uma y por tanto 63.55 gr, esto quiere decir que por cada 63,55 gr hay un mol de átomos de cobre.

Entonces: ¿Cuánto pesan dos moles de átomos de cobre?: pesarán el doble que un mol, por tanto pesan 127,1 gr. ¿Y cuánto pesan 0,5 moles de cobre?: pesan exactamente la mitad que un mol, o sea 31,775 gr.

De esta forma podemos conocer, mediante una cantidad que pesamos, cuántos moles y átomos de un elemento tenemos:

Del mismo modo, el peso molecular es la masa por mol de moléculas de un elemento. Para obtener el peso molecular debemos sumar todos los pesos atómicos que conforman la molécula.

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Estequiometría

Como dijimos, la estequiometría establece relaciones entre las moléculas o elementos que conforman los reactantes de una ecuación química con los productos de dicha reacción. Debemos saber que todas las reacciones establecen una relación en moles de compuesto o elemento y no en gramos de ellos.

Para trabajar con ecuaciones químicas debemos analizar si se cumple la ley de conservación de masa de Lavoisier, que dice que la materia no se crea ni se destruye, sino que se transforma. Por ello, cuando ocurre una reacción química, el número de átomos de cada elemento debe ser el mismo en reactantes y productos.

El primer paso para realizar este tipo de ejercicios es equilibrar la

Reactivo limitante

El reactivo limitante es aquel que limita la reacción. Es decir: una vez que este reactivo se acaba, termina la reacción. El reactivo que sobra se llama reactivo excedente. Por lo tanto, la cantidad de producto que se forme depende de la cantidad de reactivo limitante. Este depende de la reacción y es distinto para cada una de ellas.

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DESARROLLO EXPERIMENTAL

A. MATERIALES Y REACTIVOS1. PROFESOR:

a. Balanza de precisión o analítica.b. Espátula.c. Clorato de Potasio (KClO3)d. Cloruro de Potasio (KCl)

2. MESA:a. Dos tubos de ensayo limpios y seco.b. Pinzas de tubo de ensayo.c. Pinzas de tres dedos.

B. EXPERIMENTOS1. Clorato de Potasio KClO3 puro.

Primero pesamos un tubo de ensayo en la balanza, al cual nombramos como w1=19,15g.

Luego agregamos el clorato de Potasio y volvemos a pesar el tubo de ensayo. A este peso denominaremos w2=:20,89g.

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Tubo de ensayo limpio y seco.

Tubo de ensayo + Clorato de Potasio.


Luego colocamos el tubo de ensayo en la pinza de tres dedos para calentarlo con el mechero.

Levantamos el mechero, acercando la llama al tubo para mejorar el calentamiento, observamos que empieza desprenderse burbujas esto se debe al desprendimiento de oxígeno.

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Mechero

Soporte Universal

Pinza de tres dedos



Cuando dejó de burbujear calentamos los lados del tubo de ensayo para asegurar un calentamiento uniforme, observamos que han quedado resto adheridos al tubo de ensayo.

Esperamos a que enfríe y lo pesamos. A este valor nombramos w3=20,45g.

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Mechero. Residuos en el tubo de ensayo.


2. Mezcla de KClO3 y KCl.Repetimos el procedimiento del anterior ensayo. Obtuvimos los siguientes valores:w1=19,45g.

w2=21,11g

w3=20,83g

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Peso del tubo de ensayo vacío

Peso del residuo en el tubo de ensayo.

Peso del tubo más la mezcla de KClO3 y KCl


CALCULOS:

En 1

a. Peso del tubo solo (w1) =12,12gb. Peso del tubo más KClO3 (w2) =13,25gc. Peso del tubo más residuo (w3) =13.18gd. Peso del KClO3 : w2-w3 =0,07ge. Peso del Oxigeno liberado exp.: w3-w1 =1,06gf. Peso del Oxigeno teorico =g. % de rendimiento. =h. Peso del residuo KCl =i. Moles del oxígeno liberado =j. Moles del KClO3 =k. Moles del KCl formado =

En 2

a. Peso del tubo solo (w1) =12,12gb. Peso del tubo más muestra (w2) =13,25gc. Peso del tubo más residuo (w3) =13.18gd. Peso de la mezcla : w2-w3 =0,07ge. Peso del Oxigeno liberado =1,06gf. Peso del KClO3 en la mezcla =g. Peso del KCl en la mezcla =h. Moles de oxigeno (O2) =i. Moles del KClO3 en la mezcla =j. Moles del KCl en la mezcla =k. % KClO3 en la mezcla =l. % de KCl en la mezcla =

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CONCLUSIONESEn esta práctica #05,.

CUESTIONARIO

1. Al calentar 2 g de KCℓO3 impurificado con material inerte se

liberaron 0,64 g de oxígeno, se requiere saber el porcentaje de pureza

de este KCℓO3.

3. ¿Cuántos gramos de KCℓO3 se requerirá para la obtención de 5

gramos de O2

3. Se dispone de 20 gramos de una muestra conteniendo el 90% de

pureza en KCℓO3 y se somete al calentamiento, perdiendo el 30% de

su peso.

Hallar el % de rendimiento de la reacción.

4. Calcule la composición centesimal del CuSO4.5H2O y el porcentaje

de agua

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BIBLIOGRAFIA

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE CIENCIAS, Universidad Ricardo Palma, Química experimental, 2013.

"Estequiometria." Microsoft® Student 2008 [DVD]. Microsoft Corporation, 2007.

http://quimicalibre.com/ley-de-proporcionalidad/

http://ichn.iec.cat/bages/geologia/Imatges%20Grans/cguix.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Estequiometria

ANEXOIMPORTANCIA DE LA ESTEQUIOMETRIA EN LA INDUSTRIASe conoce como industria al conjunto de actividades orientadas a la transformación de materias primas en objetos o productos útiles y preparados para el consumo. Normalmente se suele asociar como un proceso contaminante relacionado con la fabricación de los productos que se utilizan en la vida cotidiana. La industria de la química es realmente grande, debido a que de las industrias químicas sale la materia prima para la gran mayoría de las industrias por lo tanto de ella dependen las demás industrias. En la actualidad, la industria y la contaminación se han relacionado entre sí y aceptado como un mal de estos tiempos. Estas obras y actividades son capaces de provocar cambios en el entorno, pero no por ello debemos paralizar el desarrollo ni eliminar la producción, sino por el contrario, existen cada vez más medios desarrollados a su vez para permitir las actividades siendo respetuosos con el Medio Ambiente, siendo uno de estos medios la estequiometria ya que se encarga del estudio cuantitativo de los reactivos y productos que participan en una reacción, es decir, la estequiometria hace un balance de masas indicándonos fielmente el costo y la ganancia a la que nos llevaría la comercialización de dicho producto, lo cual es un principio básico en cualquier industria. En este proceso, se optimizan las reacciones, y los gastos para tener productos de calidad. Debemos de estar conscientes que un error en esa industria conlleva perdidas (tiempo y/o dinero) y accidentes para los que allí trabajan. Conocer el porcentaje de composición en masa y volumen de un elemento en un compuesto es de bastante importancia y las leyes químicas son muy específicas en estos temas Otro

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http://es.wikipedia.org/wiki/Estequiometria

http://ichn.iec.cat/bages/geologia/Imatges%20Grans/cguix.htm

http://quimicalibre.com/ley-de-proporcionalidad/


aspecto industrial donde diariamente se usa la estequiometria, es en el control de calidad de los productos, ya que los experimentos de calidad son basados en cálculos estequiométricos, causando impacto a nivel económico y ambiental. La estequiometria es de gran importancia económica y ambiental para la industria, pues mediante su aplicación, los químicos realizan cálculos con exactitud para determinar las cantidades de reactivos (insumos), que se consumirán durante el proceso de elaboración u obtención de cierta cantidad de producto. De esa manera se evita el consumo excesivo de materia prima. Los reactivos son lo que se conoce como materia prima. Los contaminantes pueden ser parte de los productos de la reacción, o bien estar en los reactivos. Para no producir contaminantes o bien eliminarlos antes de que se conviertan en un problema, hay que saber hacer las reacciones adecuadamente y disponer con seguridad de los residuos es necesario conocer la cantidad de reactivos que son necesarios para conseguir la cantidad deseada de productos, por lo que un buen uso de la estequiometria es primordial en todo proceso. Por estas razones, cada vez es más necesario que los profesionales que realizan los proyectos conozcan los medios, mecanismos y elementos que deben considerar e integraren los proyectos para que éstos resulten cuidadosos con el Medio Ambiente. El encargado de este trabajo es el gerente de producción. Con esto en mente, los ingenieros diseñan los reactores químicos (donde se producen las reacciones) que a partir de la información obtenida con los cálculos de la cantidad de insumos a obtener se puede conocer el tamaño de los tanques de almacenamiento, la potencia de las bombas para transportar los materiales, etc., para ahorrarse el desperdicio de materias y primas y tener un mejor control de todo en la industria.

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