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Universidad Nacional

“Santiago Antúnez De Mayolo”

Facultad Ing. Industrias Alimentarias

Escuela Profesional

De Ing. Industrias Alimentarias

Curso:

QUÍMICA GENERAL

Tema:

ESTEQUIOMETRIA III

REACTIVO LIMITANTE

Docente:

ING. RAMIREZ GUZMAN MIGUEL.

Alumnos:

NÚÑEZ PAULINO ÁLVARO

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ÍNDICE

Apéndice 2

Introducción 3

Objetivos 3

Marco Teórico Reactivo Limitante 4

Estequiometria III Materiales Y Reactivos 6

Procedimiento Experimental 6

Detalle Experimental: 7

Observaciones y Resultados 11

Cuestionario 12

Conclusiones 15

Bibliografía 16

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INTRODUCCIÓN

Una reacción química es un proceso termodinámico mediante el cual uno o

más sustancias por efecto de un factor energético, se transforma: cambia su

estructura molecular en otras sustancias llamadas productos. Estas

sustancias pueden ser elementos o compuestos. En una reacción es

importante el considerar que no todos los componentes se consumen o

utilizan en su totalidad: existen reactivos limitantes así como reactivos en

exceso dentro de una reacción. Al trabajar en el laboratorio es de suma

importancia el saber reconocer dichas sustancias para poder utilizar las

cantidades correctas de componentes permitiéndonos así el reducir los

niveles de desperdicio de reactivos al mínimo.

Cuanto más se acerque el valor obtenido experimental mente a la cantidad

del producto que debíamos obtener teóricamente, decimos que existe un

mayor rendimiento real. Siempre debemos buscar el obtener un mayor

rendimiento real.

OBJETIVOS

- Determinar el reactivo limitante en la formación de un precipitado.

- Determinar la composición de una mezcla de sales.

- Determinar el rendimiento de una reacción.

- Determinar el % de error en una síntesis química.

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MARCO TEÓRICO

REACTIVO LIMITANTE

Cuando se ha ajustado una ecuación, los coeficientes representan el

número de átomos de cada elemento en los reactivos y en los productos.

También representan el número de moléculas y de moles de reactivos y

productos. Cuando una ecuación está ajustada, la estequiometria se emplea

para saber las moles de un producto obtenidas a partir de un número

conocido de moles de un reactivo. La relación de moles entre reactivo y

producto se obtiene de la ecuación ajustada. A veces se cree

equivocadamente que en las reacciones se utilizan siempre las cantidades

exactas de reactivos.

Sin embargo, en la práctica lo normal suele ser que se use un exceso de

uno o más reactivos, para conseguir que reaccione la mayor cantidad posible

del reactivo menos abundante.

Reactivo limitante

Cuando una reacción se detiene porque se acaba uno de los reactivos, a

ese reactivo se le llama 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. Reactivo limitante es aquel que se encuentra en defecto basado en

la ecuación química ajustada.

Reactivo Limitante, Rendimiento Teórico Y Rendimiento Real

La proporción requerida es de 2 : 1

Pero la proporción que tenemos es de 1 : 1

Es claro que el reactivo en exceso es el O2 y el reactivo limitante es el H2.

Como trabajar con moléculas es lo mismo que trabajar con moles.

Si ahora ponemos 15 moles de H2 con 5 moles de O2 entonces como la

estequiometria de la reacción es tal que 1 mol de O2 reaccionan con 2 moles

de H2, entonces el número de moles de O2 necesarias para reaccionar con

todo el H2 es 7,5, y el número de moles de H2 necesarias para reaccionar con

todo el O2 es 10.

Es decir, que después que todo el oxígeno se ha consumido, sobrarán 5 moles

de hidrógeno. El O2 es el reactivo limitante

Una manera de resolver el problema de cuál es el reactivo es el limitante es:

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Calcular la cantidad de producto que se formará para cada una de las

cantidades que hay de reactivos en la reacción.

El reactivo limitante será aquel que produce la menor cantidad de producto.

Rendimiento:

Se cree equivocadamente que las reacciones progresan hasta que se

consumen totalmente los reactivos, o al menos el reactivo limitante.

La cantidad real obtenida del producto, dividida por la cantidad teórica

máxima que puede obtenerse (100%) se llama rendimiento.

Rendimiento teórico:

La cantidad de producto que debiera formarse si todo el reactivo limitante

se consumiera en la reacción, se conoce con el nombre de rendimiento

teórico.

A la cantidad de producto realmente formado se le llama simplemente

rendimiento o rendimiento de la reacción. Es claro que siempre se cumplirá

la siguiente desigualdad.

Rendimiento de la reacción ≦ rendimiento teórico

Razones de este hecho:

Es posible que no todos los productos reaccionen

Es posible que haya reacciones laterales que no lleven al producto

deseado

La recuperación del 100% de la muestra es prácticamente imposible

Una cantidad que relaciona el rendimiento de la reacción con el

rendimiento teórico se le llama rendimiento porcentual o % de rendimiento y

se define así:

% de rendimiento = (Rendimiento de la Reacción / Rendimiento Teórico) 100

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ESTEQUIOMETRÍA III MATERIALES Y REACTIVOS

Material

1 Embudo de Buchner

1 Vaso de precipitado de 400 ml

2 Vaso de precipitado de 150 ml

1 Pipeta de 5 ml

1 Agitador de vidrio

1 Vidrio de reloj

1 Matraz Erlenmeyer de 250 ml

1 Espátula

Reactivos

1 Na3PO4.2H2O 0,5 M

1 BaCl2.2H2O 0,5 M

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

En este experimento, una mezcla desconocida de sales, Na3PO4.2H2O y

BaCl2.2H2O se disuelve en agua para que reaccione y forme un precipitado

insoluble de Ba3(PO4)2 de acuerdo a la reacción siguiente:

2Na3PO4(ac) + 3BaCl2(ac) → Ba3(PO4)2(s) + 6NaCl(ac)

Se puede determinar el reactivo limitante y la composición de la mezcla de

sales.

Parte experimental

Análisis de una mezcla desconocida de sal de fosfato y sal de bario.

A. Precipitación:

1. Pesar aproximadamente 1g de muestra desconocida de la mescla de

sales, depositar en un caso muy grande, adicionar 200ml de agua

destilada. Agitar la mezcla acuosa con una varilla de vidrio durante

1min; dejar que se precipite y se sedimente. Decantar y luego tomar 2

volúmenes de 50ml cada uno de líquido sobrenadante en vasos

pequeños y guardarlo para la parte B.

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2. Transferir el precipitado a un embudo de Buchner y filtrar al vacío,

usar el papel de porosidad muy fina previamente pesada. Lavar con

un agua destilada, sacar el precipitado y colocarlo en una luna de

reloj precisamente pesada y segar a 112°C por media hora, enfriar y

pesar. Deducir el peso del precipitado.

B. Determinación de reactivo limitante.

1. Tomar 50ml de la proporción del líquido sobrenadante de la parte A,

para determinar la presencia de ion PO43- es exceso mediante la

adición de 2 gotas de Ba2+ 0,5M (BaCl2 0.5M). si se forma un

precipitado entonces el ion PO43- está en exceso en la mezcla de sal

original, entonces e ion Ba2+ fue el reactivo limitante y luego guardar

toda la solución restante para la parte C.

2. En la otra porción de 50ml probar la presencia del exceso del Ba2+

adicionando 2 gotas de ion PO43- 0.5M (Na3PO4 0.5M). Si se forma un

precipitado él ion Ba2+ fue el reactivo en exceso en la mezcla de la sal

original y el PO43- fue reactivo limitante y luego guarda toda la

solución para la parte C.

3. Mediante estas 2 pruebas se determina el reactivo limitante en la

mezcla de sal original.

C. Determinación de exceso de reactante:

Se realiza determinado la cantidad de exceso de ion de Ba2+ o PO43- en

la sal original de mezcla original, por adición de 5ml de una agente

precipitante 0,5M para la porción de 50ml de la parte B que

demuestra la aparición definitiva del precipitado (descartar los otros

50ml de la solución). Agitar la solución durante un minuto, filtrar al

vacío atreves del embudo Buchner, lavar, secar, y pesar como en la

parte A.

Detalle Experimental:

Reactivo Limitante

1.- Mezcla de Sales

Combinamos de la siguiente manera:

2Na3(PO4).2H2O(sol) + 3BaCl2.2H2O(ac)→Ba3(PO4)2(s) + 6NaCl(ac)

A) Determinación del Precipitado

- Para obtener el precipitado de los productos vamos a aplicar la

filtración que consiste en separar solidos de líquidos.

- Pesamos el papel filtro.

Wpf=1.2450g

- Pesamos la sal.

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- Wsal=1.0032g

- En un vaso de 400ml vaciar La sal contenidos, remover con un

bagueta durante un minuto y dejar reposar por espacio de 10

minutos. Veremos que se forma un precipitado de color blanco y es el

Ba3(PO4)2(s).

- Mientras esperamos aprovechamos para lavar los vasos de 150ml y en

cada uno separar 50ml del líquido sobrenadante para usarlo en la

determinación del reactivo limitante.

- Trasladamos a un embudo con papel filtro, realizamos esto con mucha

paciencia ya que el embudo puede ser pequeño y tenemos que esperar

a que el líquido pase totalmente.

- Una vez filtrado colocamos el papel filtro en una luna de reloj.

- Llevamos la luna de reloj con el papel filtro a la estufa a 112ᵒc por 10

minutos

- Una vez calentado enfriamos y secamos el papel filtro.

Wfinal=1.5444g

Entonces el peso del precipitado es:

Precipitado=0.0623g de Ba3(PO4)2(s)

Pasos para el primer experimento:

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B) Determinación del Reactivo Limitante

a) De la parte “A” tomamos solo un vaso de 150ml que contiene 50ml

del líquido sobrenadante

- Si adicionamos 2 gotas de BaCl2 0.5M y se forma precipitado entonces

el ion PO43- está en exceso en la mezcla de la sal original; luego, el ion

Ba2+ es el reactivo limitante.

Pero en el experimento al agregar 2 gotas de BaCl2 0.5M vemos que

no se forma ningún precipitado porque no hay reacción química:

- Si adicionamos 2 gotas de Na3PO4 0.5M y se forma precipitado, el ion

Ba2+ es el reactivo en exceso de la mezcla original y el ion PO43- es el

reactivo limitante.

Observamos que al adicionar 2 gotas de Na3PO4 0.5M se forma un

precipitado de color blanquecino por lo tanto queda comprobado

experimentalmente que:

El reactivo limitante: Na3(PO4).2H2O(sol)

El reactivo en exceso: BaCl2.2H2O(ac)

- Comprobando teóricamente el reactivo limitante

2 Na3(PO4).2H2O(sol) + 3BaCl2.2H2O(ac)→Ba3(PO4)2(s) + 6NaCl(ac)

Masa molar: 328g 621g 601g 348g

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Hallando los moles

1g BaCl2x1mol BaCl2.2H2O/621g BaCl2.2H2O=0.0016 mol BaCl2.2H2O

1gNa3(PO4).2H2Ox1molNa3(PO4).2H2O/328gNa3(PO4).2H2O=0.003 mol 2Na3(PO4).2H2O

Con los moles hallamos la cantidad de precipitado que producen:

0.0016molBaCl2.2H2Ox1molBa3(PO4)2/3molBaCl2.2H2O=5.3x10-4Ba3(PO4)2

0.0030molNa3(PO4).2H2Ox1molBa3(PO4)2/2molNa3(PO4).2H2O=1.5x10-3molBa3(PO4)2

Notamos que el que produce menor precipitado es el Na3(PO4).12H2O;

por lo tanto, es el reactivo limitante.

C) Determinación del Exceso del Reactante

- Adicionamos 5ml de un agente precipitante 0.5M a la porción que

muestra la aparición definitiva del precipitado. En este caso es el

Na3(PO4).12H2O

- Pesamos un papel filtro

- Wpf=1.3050g

- Filtramos y luego secamos para pesar nuevamente el papel filtro con

el precipitado

Wfiltradopf=1.3674g

- Entonces el peso del precipitado será

Precipitado=0.0623g

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I. Observaciones y Resultados

Datos:

Precipitación de Ba3(PO4)2

1. Peso de la mescla de Sal: 1.0032g

2. Peso del Ba3(PO4)2 precipitado: 0.0623g

3. Moles de Ba3(PO4)2: 1.61x10-3moles

4. Moles de BaCl2.2H2O reaccionante: 5.3x10-4moles

5. Peso de BaCl2.2H2O reaccionante: 0.5016g

6. Moles de Na3PO4.2H2O reaccionante: 1.5x10-3 moles

7. Peso de Na3PO4.2H2O reaccionante: 0.5016g

Determinación del Reactivo Limitante:

1. Reactivo limitante en la mezcla de sal original:

Na3(PO4).2H2O(sol)

Determinante del exceso de reactante:

1. Peso del precipitado Ba3(PO4)2 adicional (x4 porque solamente se

tomó ¼ de solución(50ml) que fue precipitada= 0.2492g

2. Moles de Ba3(PO4)2 adicional precipitado= moles

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3. Peso del reactante en exceso determinado(C)= g

Cálculos

N°1 Peso de la mezcla de sal original= 1.0032 g

N°2 Peso de reactivo limitante en la mezcla de sal= 0.5016g

N°3 Peso de exceso de reactante que fue ppdo. por el reactivo

limitante= 0.0623g

N°4 Peso de exceso del reactante(no reaccionante)= 0.15g

N°5 Peso de la mezcla de sal estimado para para N° 2 + N° 3 y N° 4 =

0.7139g

N°6 % de error en experimento (𝑁°1−𝑁°5

𝑁°1𝑥100%)= 28.8377%

N°7 % promedio de error (si se realizan 2 o más pruebas)= --%

N°8 % de rendimiento= 6.4386%

Sabemos que n=m/m

Masa teórico de Ba3(PO4)2=1.61x10-3molBa3(PO4)2x601g/mol=0.9676g

Masa experimental de Ba3(PO4)2=0.0623g

%r=(0.0623/0.9676)x100%=6.4386%

2. Cuestionario

1. ¿Qué significa para usted reactivo limitante, fundamente su

respuesta e indique dos ejemplos?

Puedo decir que un reactivo limitante es aquel que, en el marco de la

reacción, se consume en su totalidad. De este modo, delimita la

cantidad de producto que puede formarse.

Ejercicio 1:

2H2 +O2-> 2H2O

Suponga que hay 10 moléculas de hidrógeno y 10 moléculas de oxígeno y

sucede la reacción. ¿Cuál será el reactivo limitante?

Se necesitan 2 moléculas de H2 por cada molécula de O2 (La proporción

requerida es de 2 : 1)

Pero tenemos sólo 10 moléculas de H2 y 10 moléculas de O2.

Es claro que el reactivo en exceso es el O2 y el reactivo limitante es el H2

Trabajar con moléculas es lo mismo que trabajar con moles ya que la

relación estequiometria es la misma (2:1) pero en moles.

Ahora suponga que mezclamos 15 moles de H2 con 5 moles de O2. La

estequiometria de la reacción es siempre tal que 1 mol de O2 reaccionan con

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2 moles de H2, entonces el número de moles de O2 necesarios para

reaccionar con todo el H2 es 7,5, y el número de moles de H2 necesarias para

reaccionar con todo el O2 es 10.

Es decir, que después que todo el oxígeno se ha consumido, sobrarán 5 moles

de hidrógeno. Por lo tanto el O2 es el reactivo limitante.

Ejercicio 2:

La combustión de monóxido de carbono (CO), produce dióxido de carbono

(CO2) de acuerdo a la siguiente reacción. (P.A.: C=12 , O=16)

2 CO + O2 → 2CO2

Si reaccionan 49 gramos de CO y 40 gramos de O2 . Indicar quien es el

reactivo en exceso y el reactivo limitante; además indicar que cantidad de

reactivo en exceso existe.

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2. Escriba la ecuación correspondiente de este proceso experimental.

2 Na3(PO4).2H2O(sol) + 3BaCl2.2H2O(ac)→Ba3(PO4)2(s) + 6NaCl(ac)

3. ¿en este experimento que sustancia es el que determina el producto

teórico?

Ba3(PO4)2

4. ¿Cuántas moles y cuantos gramos de reactivo en exceso quedara

después de finalizada la reacción?

1.61x10-3moles

0.5016g

5. Como el Ba3(PO4)2 es un precipitado muy fino se pierde algo en el

procesos de filtración. Si ha usado un popel de filtro grueso en lugar

de papel filtro de porosidad fina ¿Cómo afectaría el 5 de error en el

experimento?

Afectaría en proporciones grandes ya que una parte del precipitado se

pasaría por el papel filtro y el pesado y los balances variarían con

margen de error muy alto

6. Los iones Ba2+ y PO43- no precipitan totalmente en soluciones acuosas

por la solubilidad residual del Ba3(PO4)2 (muy pequeña). ¿Cómo esta

pequeña pero finita solubilidad afecta en el % de error del

experimento?

Afectaría al hora de hallar el reactivo limitante por medio teórico, y el

margen de error sería más elevado.

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CONCLUSIÓN

Con esta actividad se comprendieron conceptos como el de reactivo limitante

para la realización del experimento. Se utilizaron ecuaciones de rendimiento

tanto de reacción como teórico al igual que procesos de filtración y secado

que intervinieron en los pasos finales de uno de los experimentos. Al igual

que en la practica 10 se reafirmó el hecho de saber que generalmente habrá

una variación en los productos obtenidos mediante los cálculos del

rendimiento teórico y los que se logran en la reacción real y de nueva cuenta

se obtiene una cantidad menor de la que se esperaría, a partir de esto y

mediante cálculos se puede saber cuál fue el porcentaje de variación entre

ambos (teórico y real), con el fin de conocer cuáles pueden ser los factores

que afectan o alteran los resultados.

El desarrollo de la práctica comprobó lo descrito en las consideraciones

teóricas. Se realizaron experimentos con substancias esperando la formación

de compuestos en los 3 diferentes estados de agregación de la materia

(Sólido, líquido y gas) y a pesar de que el entorno afectó en los resultados de

cada práctica, se demuestra en todo momento la ley de la conservación de la

materia. Todos los datos obtenidos tomaron en cuenta al reactivo limitante

La estequiometria es sumamente necesaria para poder desarrollarnos en el

laboratorio. Es importante siempre tomar en cuenta qué reactivo es el

limitante y cuál es el que está en exceso. De esta forma, podremos saber

cuánta cantidad de reactivo se necesita para elaborar cierto producto. De

igual forma es útil en la manera en que nos ayuda a economizar y estimar

de mejor manera las cantidades de reactivos que se van a utilizar. Al

realizar esta práctica nos dimos cuenta de la importancia de la

estequiometria, balanceo de ecuaciones y cálculos de rendimiento porcentual

de una reacción

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BIBLIOGRAFÍA

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http://www.slideshare.net/Carpediem1004/reactivo-limitante-3471381.