INFORME DE LABORATORIO DE QUÍMICA NO. 3
ESTEQUIOMETRIA
QUIMICA GENERAL Y LABORATORIO
LABORATORIO
OBJETIVOS
-
GENERALES
y ESPECIFICOS
o
Calcular el costo de producción de una
reacción química con base en costo de las materias primas
o
Efectuar cálculos estequiométricos para
determinar el rendimiento de una reacción química a partir de datos
experimentales.
o
Entender la finalidad que tiene la
estequiometria en el estudio de la
química.
MARCO
TEORICO
ESTEQUIOMETRÍA
La
estequiometria es el cálculo de las relaciones cuantitativas entre reactivos y
productos en el transcurso de una reacción química.
La
estequiometria es la ciencia que mide las proporciones o relaciones de masa en
la que los elementos químicos están implicados.
La
estequiometria es una herramienta fundamental en la química que se basa en un principio científico:
·
En una reacción química se observa una
modificación de las sustancias presentes: los reactivos se modifican para dar
lugar a los productos.
Esta
cuantificación tiene como base la ley de la conservación de la masa establecida
por Lavoisier que establece lo siguiente:
“la
suma de las masas de los reactivos es igual a la masa de los productos”
Que
implica las dos leyes siguientes:
1. La
conservación de cada número de átomos de cada elemento químico.
2. La
conservación de la carga total.
Las
relaciones estequiométricas entre las cantidades de reactivos consumidos y
productos formados dependen directamente de estas leyes de conservación, y
están determinadas por la ecuación (ajustada) de la reacción.
¿Qué
significa ajustar o balancear una reacción?
Una
ecuación química (que no es más que la representación escrita de una reacción
química) ajustada debe reflejar lo que pasa realmente antes de comenzar y al
finalizar la reacción y, por tanto, debe respetar las leyes de conservación
del número de átomos y de la carga total.
Para respetar estas reglas, se pone
delante de cada especie química un número llamado coeficiente estequiométrico, que indica la proporción de cada
especie involucrada (se puede considerar como el número de moléculas o de
átomos, o de iones o de moles; es decir, la cantidad de materia que se consume
o se transforma).
 |
Para efectuar cálculos estequiometricos es necesario representar la reacción química por medio de una ecuación balanceada de la que a su vez es posible obtener información relacionada con el tipo de sustancias que participan en el proceso, propiedades físicas de las mismas, dirección o sentido de la reacción, absorción o desprendimiento de energía calorificada, etc.
La
estequiometria permite resolver problemas inherentes al cálculo de las
cantidades de reactivos para obtener un producto o bien al cálculo estequiométrico son:
·
La pureza de un reactivo: es la reacción en
la que se encuentra una sustancia en especie dentro de una muestra.
·
El rendimiento de la reacción química: el rendimiento indica en qué medida
un reactivo se convierte en producto.
·
El reactivo limitante o reactivo en exceso:
es cuando una reacción se detiene porque se acaba uno de los reactivos, es el
reactivo que se ha consumido por completo en una reacción química.
PROCEDIMIENTO
Debemos
lavar el vaso de precipitaciones y lavarlo con agua destilada no debemos
secarlo hay que manejarlo siempre con las pinzas para cristo hay que agregar 50
ml de agua destilada para poder hacer el montaje en el equipo hay que pesar el
papel filtro y anotar este peso así mismo debemos pesar en el vidrio de reloj limpio
y seco y anotar su peso también debemos pesar en el vidrio de reloj con cinco
gramos de sulfato cúprico penta hidratado y agregarlo a un vaso con agua y
revolver hasta que el sulfato se disuelva luego debemos calentar el vaso con
fuego bajo no dejar hervir la solución en ese momento hay que encender la
estufa para que la solución alcance una temperatura de 90 y 95 grados
centígrados también se debe pesar en el vidrio de reloj un gramos de limadura
de hierro y adicionar esta limadura a la solución en el momento en el que el
hierro reaccione es decir en el momento en el que se vea en el fondo del vaso
un polvo de color rojo o azul en algunas ocasiones hay que suspender el
calentamiento y dejar enfriar el vaso luego se procede a filtrar agitando la
solución para evitar que la solución se quede en el fondo del vaso si esto
sucede agregar agua destilada y envasar en un vaso de 100 ml hay que lavar el
residuo que obtuvimos después debemos colocar el papel sobre el vidrio de reloj
para comenzar el secado en la estufa hay que observar el producto
cuidadosamente para verificar el secado el cual se realiza en 10 o 20 minutos,
una vez este seco debemos llevarlo al desecador para dejar que se enfrié en 5
minutos, pesar nuevamente y anotar este valor, después determinar la masa del
producto obtenida en el experimento la
cual se determina de la siguiente manera
Masa
del producto= (masa final del vidrio + papel + residuo) – (masa de vidrio +
papel)
MATERIALES
- Vaso
de precipitados de 250 ml
- Soporte
Universal con anillo y tela de asbesto
- Embudo
tallo largo para filtración simple
- Mechero
Bunsen
- Agitador
de vidrio
- Pinzas
para crisol
- Vidrio
de reloj
- Espátula
chica
- Hoja
de papel filtro de 10x10 cm
- Estufa
con termómetro
- Desecador
- Balanza
electrónica
- Sustancias
empleadas
- Limadura
de hierro (Fe) de 98% de pureza
- Sulfato
cúprico hidratado CuSO4 5H2O (cristales)
- Agua
destilada
DATOS
– OBSERVACIONES.
El peso del vidrio de reloj
es de 31.1979g.
El peso del papel filtro es
de 0.8560g
El peso total es de 32.0539g
La masa del producto fue la
siguiente:
Peso
Final - Peso
Incial = Masa del Producto
33.3170
- 32.0539 = 1.2631
El
agua destilada con el Sulfato cúprico penta hidratado da una reacción azul.
Se
debió colocar la llama a fuego lento porque si no el proceso no reaccionaria de
la misma forma a la esperada.
Se
coloco el producto rojizo en la estufa por 20 minutos tiempo real y luego al desecador por 10 minutos más.
El
color del producto cambio de ser rojizo a café-marrón.
La textura del
producto era suave y en polvo.GRFICOS
CALCULOS
El
producto obtenido era cobre dada la ecuación
2CuSO4+
Fe2 2FeSO4
+ Cu2
Se
obtuvieron 1.2631 g de polvo de cobre.
PREGUNTAS
A. Complete
la ecuación de la reacción química de simple sustitución, llevada a cabo en
esta práctica, con fórmulas y nombres de las sustancias (reactivos y
productos).
2CuSO4 (ac) + Fe2
(s) 2FeSO4 + Cu2Sulfato
Cúprico + Hierro Sulfato
Ferroso + Cobre
Reactivos Productos
B. Clasifique
este proceso de acuerdo con su dirección con el estado físico de las sustancias
y de acuerdo con la energía calorífica requerida para llevarlo a cabo.
Es endotérmico ya que para que
se lleve acabo la reacción química necesito de energía calorífica, es
irreversible porque la flecha indica una sola dirección y es de sustitución
simple.
C. ¿Qué
sustancia es el polvo rojo que se obtiene como producto principal en esta
reacción y que aplicaciones industriales tiene?
La sustancia obtenida polvo de color rojizo es cobre.
El cobre posee varias propiedades físicas que propician su
uso industrial en múltiples aplicaciones, siendo el tercer metal, después del hierro y del aluminio, más consumido en el mundo.
Es de color rojizo y de brillo metálico y, después de la plata, es el elemento con mayor
conductividad eléctrica y térmica. Es un material abundante en la naturaleza;
tiene un precio accesible y se recicla de forma indefinida; forma aleaciones para mejorar las prestaciones
mecánicas y es resistente a la corrosión y oxidación.
D. Calcule
la masa de cobre que teóricamente se esperaba obtener, con base en el reactivo
limitante que es 1 gramo de hierro de 98.5% de pureza.
- 5g de CuSO4
- 1 g de Fe2 98.5 % de pureza
2CuSO4 + Fe2 2FeSO4
+ Cu2
nFe2 = m / P. m. = 1 g/111.68
g/mol = 0.008954154 mol Fe2
-1 mol de Fe2 es a 1 mol de Cu2
0.008954154 mol de Fe2 es a 0.008954154
mol de Cu2
m Cu2 = n * P. m. = 0.008954154
mol * 127.08 g/mol = 1.13789389 g de Cu2 (ideal)
m Cu2 = 1.13789389 g de Cu2
(ideal) * (0.985) = 1.120825482 g de Cu2 (real)
E. ¿Existe
diferencia entre el peso esperado teóricamente y el obtenido experimentalmente?
Explique en cualquier caso.
Si
existe diferencia, ya que se obtuvo 1.2631 g de cobre y lo que se esperaba era
1.1208, para una diferencia de 0.1423 g no disyunta mucho el resultado pero
puede ser que se daba a factores como manejo, la distribución, el momento en
que se le agrega la limadura.
F. Determine
el rendimiento de la reacción.
Según
las guías el rendimiento se calcula de la siguiente forma:
%Rendimiento = Cantidad real del producto
Cantidad
teórica especifica
%Rendimiento = 1.2631g = 112%
1.1208g
G. ¿Qué
cantidad de cobre podría obtenerse a partir a 100g de hierro con una pureza de
99%, considerando además el rendimiento obtenido en el punto anterior?
Investigue
el costo de cada reactivo empleado en esta práctica y calcule el costo total de
su experimento considerando únicamente las materias primas (agua, sulfato de
cobre y hierro).
-5 g de CuSO4
-100 g de Fe2 99% de pureza
- 112 % de rendimiento
2CuSO4 + Fe2 2FeSO4
+ Cu2
nFe2 = m / P. m. = 100 g/111.68
g/mol = 0.895 mol.
-1 mol de Fe2 es a 1 mol de Cu2
0.895 mol de Fe2 es a 0.895 mol de Cu2
m Cu2 = n * P. m. = 0.895 mol *
127.08 g/mol = 113.7366 g de Cu2 (ideal)
m Cu2 = 113.7366 gr. de Cu2
(ideal) * (0.99) * (0.9056) = 126.1111 g de Cu2 (real)
H. ¿Qué
le representa a usted, como administrador industrial, el costo de una materia
prima y el rendimiento de una reacción química?
Como
ingenieros civiles l, representa información que podría ser necesaria para
hacer un programa que calcule la materia necesaria para obtener una cantidad
específica de cobre. A demás significan gastos para la empresa que se dedique a
esta actividad.
CONCLUSIONES
- La
estequiometria nos sirve para calcular y conocer la cantidad de materia de los
productos que se forma a partir de los reactivos.
-
En el caso de esta práctica, partimos que los
reactivos son 5 gr. de CuSO4 y 1
gr. De Fe2 98.5 % de pureza. Durante la práctica, el reactivo
limitante es el Fe2 ya que,
durante la reacción química es el que se agota primero. Obtenemos la cantidad
de cobre esperada; esto porque debemos partir de la ley “la materia no se crea
ni se destruye, solo se transforma” en otras palabras, todo lo que entra debe
salir. Es por eso que la ecuación química debe estar balanceada. Esta reacción
es de sustitución simple y es endotérmica, ya que para efectuarse requerimos de
energía calorífica. También se calcula la eficacia de nuestro experimento.
- El
proceso llevado es un proceso muy eficaz para obtener cobre ya que su
porcentaje de rendimiento es de 112%, llevando a cabo la estequiometria donde
había un reactivo limitante y uno en exceso para poder realizar la reacción y
obtener los productos esperados.
BIBLIOGRAFIA
·
www.slideshare.net/LuisSeijo/estequiometria-1956019
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