INTRODUCCIN

En el mundo de las reacciones qumicas son muchos los conceptos que se

manejan. Todo buen qumico debe poseer herramientas para su desempeo en

la investigacin; una de sus herramientas de da a da es la llamada

estequiometra.

La palabra estequiometra fue establecida en 1792 por el qumico alemn

Jeremas B. Richter para designar la ciencia que mide las proporciones segn

las cuales se deben combinar los elementos qumicos. Richter fue uno de los

primeros qumicos que descubri que las masas de los elementos y las

cantidades en que se combinan se hallan en una relacin constante. En la

actualidad, el trmino estequiometra se utiliza relativo al estudio de la

informacin cuantitativa que se deduce a partir de los smbolos y las frmulas

en las ecuaciones qumicas.

OBJETIVOS

Determinar la relacin estequiomtrica en el cual se combinan los

reactivos de una reaccin, empleando el mtodo de Job.

Identificar en forma experimental, el reactivo lmite de una reaccin.

Determinar gravimtricamente el rendimiento de una reaccin

MARCO TERICO

Una ecuacin qumica es esencialmente una relacin que muestra las

cantidades relativas de reactivos y productos involucrados en una reaccin

qumica. Los clculos estequiomtricos son aquellos que se realizan para

conocer con precisin la cantidad que se va a obtener de un determinado

producto, conocidas las cantidades de los reactivos o, por el contrario, las

cantidades de reactivo que se han de utilizar para obtener una determinada

cantidad de producto. La expresin cantidad estequiomtrica indica la

cantidad exacta que se necesita de una sustancia de acuerdo con una ecuacin

qumica.

REACTIVO LIMITE

Supongamos que estamos preparando el almuerzo para un grupo de escolares:

un sndwich de jamn y queso. Para preparar un sndwich necesitaremos dos

rebanadas de pan de molde, una loncha de jamn y otra de queso. Hay 45

rebanadas de pan, 25 lonchas de queso y 19 de jamn. Podremos preparar 19

sndwiches de jamn y queso y ni uno ms porque no hay ms jamn.

Decimos entonces que el jamn es el ingrediente limitante del nmero de

sndwiches preparados.

En una reaccin qumica la situacin es similar: una vez se haya consumido

uno de los reactivos la reaccin se para.

As si queremos obtener agua a partir de 10 moles de hidrgeno y 7 molesde

oxgeno, cmo la estequiometra de la reaccin es 2 moles de hidrgeno

reaccionan con 1 mol de oxgeno para dar dos moles de agua, una vez haya

reaccionado todo el hidrgeno nos quedarn dos moles de O2 y se habrn

obtenido 10 moles de agua.

Al reactivo que se ha consumido en su totalidad en una reaccin qumica se le

denomina reactivo limitante, ya que limita la cantidad de producto formado.

As en el ejemplo anterior el hidrgeno era el reactivo limitante, ya que con

los 7 moles de oxgeno podramos haber obtenido 14 moles de agua

Cmo operar para conocer cul es el reactivo limitante de una reaccin?

Calculando los moles de producto que se obtienen con cada reactivo,

suponiendo que el resto de reactivos estn en cantidad suficiente. Aquel

reactivo que nos d el menor nmero potencial de moles de producto es el

reactivo limitante. Al resto de reactivos, presentes en mayor cantidad que la

necesaria para reaccionar con la cantidad del reactivo limitante, se les

denomina reactivos en exceso.

RENDIMIENTO DE UNA REACCIN

La cantidad de producto que se obtiene si reacciona todo el reactivo limitante

se denomina el rendimiento terico de la reaccin,

La cantidad de producto que se obtiene realmente en una reaccin es

el rendimiento real

Rendimiento real < Rendimiento terico

Razones para explicar la diferencia entre el rendimiento real y el terico:

Muchas reacciones son reversibles, de manera que no proceden 100%

de izquierda a derecha.

An cuando una reaccin se complete en un 100%, resulta difcil

recuperar todo el producto del medio de la reaccin (como sacar toda la

mermelada de un bote).

Los productos formados pueden seguir reaccionando entre s o con los

reactivos, para formar todava otros productos. Estas reacciones

adicionales reducen el rendimiento de la primera reaccin.

El rendimiento porcentual o porcentaje del rendimiento describe la relacin

del rendimiento real y el rendimiento terico:

MTODO DE VARIACIN CONTINUA DE JOB.

Este mtodo se ideo para determinar experimentalmente la relacin

estequiomtrica exacta en la que se combinan los reactivos de una reaccin.

La base del mtodo consiste en realizar reacciones sucesivas de ambos

reactivos, empleando cantidades diferentes de cada uno de ellos pero

manteniendo constante el volumen total. Puede entonces medirse una

propiedad del sistema que este relacionado con la masa que interviene del

reactivo en cada caso, como por ejemplo el peso del precipitado formado. Si la

reaccin se efecta en una serie de tubos de ensayo del mismo dimetro,

puede medirse la altura del precipitado formado.

Si la reaccin no es de precipitado puede medirse entonces otra propiedad

como el calor liberado

MATERIALES Y REACTIVOS

5 TUBOS DE ENSAYO

1 GRADILLA

2 PIPETAS DE 10 mL

REGLA GRADUADA

PAPEL FILTRO

1 BALANZA ANALTICA

GOTERO

EMBUDO

BaCl2

K2CrO4

PROCEDIMIENTO

Disponer de 5 tubos de ensayos limpios, secos y numerarlos. Agregue a cada

tubo de ensayo 5, 4, 3,2 y 1 mL de BaCl2 y luego adicionar en el mismo orden

1, 2, 3, 4 y 5 mL de K2CrO4 a cada tubo de ensayo, de tal manera que se forme

un volumen total de 6 mL en cada tubo.

Tubo1 Tubo2 Tubo3 Tubo4 Tubo

5

Dejar el precipitado por 30 minutos. Al cabo de los cuales se mide la altura

del precipitado en mm. Elaborar la tabla.

Pesar 6 papeles filtro. Filtrar el contenido de los tubos y lavar las paredes de

este con el filtrado.

Despus de transferido el precipitado, secar el papel filtro con su contenido en

una estufa a 110C. Dejar enfriar y pesar.

Para determinar el reactivo en exceso cualitativamente, tomar los tubos 3 y 5 y

separar el filtrado en dos tubos de ensayo, adicionar a un tubo dos gotas de

BaCl2 y al otro dos gotas de K2CrO4, anote sus observaciones. Elaborar la

tabla completa.

RESULTADOS

TUBO BaCl2(mL) K2CrO4(mL) Altura del

precipitado

(mm)

Wg

papel

filtro

Wg papel

filtro +

precipitado

Wg del

precipitado

1 5 1 5 0,62 ********* *********

2 4 2 6 0.62 ********* *********

3 3 3 7 0,62 0,9992 0,3792

4 2 4 6 0,62 ********* *********

5 1 5 5 0,62 0,7337 0,1137

Para efectuar los clculos estequiomtricos se siguen una serie de etapas.

Primero se escribe la ecuacin qumica igualada. Puesto que lo ms fcil es

utilizar relaciones de moles como base de clculo, la segunda etapa consiste

en transformar en moles la informacin suministrada. En la tercera etapa se

examinan las relaciones molares en la ecuacin qumica para obtener la

respuesta a la pregunta que haya sido formulada. En esta etapa hay que tener

en cuenta si alguno de los reactivos es un reactivo limitante, que es aquel

reactivo que est presente en la cantidad estequiomtrica ms pequea de

manera que determina la cantidad mxima de producto que se puede obtener.

Al realizar las pruebas para determinar reactivo lmite cualitativamente

obtuvimos los siguientes resultados:

FILTRADO AGREGAMOS

K2CrO4

AGREGAMOS

BaCl2

CONCLUSIN

TUBO 3 NO PRECIPITO NO PRECIPITO NO HAY

REACTIVO

LIMITE

TUBO 5 NO PRECIPITO PRECIPITO EL REACTIVO

LIMITE ESBaCl2

ANLISIS DE RESULTADOS

Todos los resultados que obtuvimos podemos demostrarlo tambin haciendo

algunos clculos estequiomtricos, tales como hallar el reactivo lmite,

cantidad de precipitado que se produce, moles de reactivos y productos entre

otras.

Veamos algunos clculos que realizamos:

Hallemos el reactivo lmite de la reaccin para el tubo 5.

Cada uno de nuestros reactivos poseen una concentracin de 0,5F.

El reactivo lmite es el BaCl2 puesto que no es suficiente para reaccionar con

todo el K2CrO4.

Debemos entonces realizar clculos de esta reaccin en el tubo 5 con el

BaCl2 ya que es el reactivo lmite.

Hallemos los gramos de Ba2(CrO4)2 (precipitado) que se forman en la

reaccin TUBO 5.

Realicemos ahora los clculos para el tubo nmero 3.

Hallemos el reactivo lmite del tubo 3.

Como podemos ver en esta reaccin no hay reactivo lmite.

Entonces realicemos clculos con cualquiera de los dos.

Hallemos el peso en gramos del precipitado.

Ya con estos resultados tracemos la grafica del peso del precipitado contra el

volumen de BaCl2 0.5F y K2CrO4.

TABLA DE DATOS

TUBO BaCl2

(mL)

K2CrO4

(mL)

Wg DEL

PRECIPITADO

TERICO

1 5 1 0,1258

2 4 2 0.25

3 3 3 0.3795

4 2 4 0.25

5 1 5 0.1258

PREGUNTAS

1. Cul es el reactivo lmite en los tubos 2 y 4?

R/

El reactivo lmite en el tubo 2 es el K2CrO4 puesto que este no es suficiente

para reaccionar con el BaCl2 completamente.

2. Si en la reaccin no se produjera precipitado qu otra propiedad podramos

medir?

R/

Podramos medir el calor liberado en al reaccin.

3. Con los datos obtenidos elabore una grfica de altura del precipitado contra

el volumen de BaCl2 y K2CrO4 en mL. Determine el punto de equivalencia y

calcule la relacin estequiomtrica en que se combinan los reactivos. Escriba

la ecuacin balanceada para la reaccin estudiada.

R/

4. Calcule la eficiencia de la reaccin para los tubos que peso.

TUBO 3.

TUBO 5

CONCLUSIONES

La estequiometra nos informa el estudio cuantitativo de los reactivos y

productos en una ecuacin qumica. Los clculos estequiomtricos se realizan

de manera ptima expresando, tanto las cantidades conocidas como las

desconocidas, en trminos de moles y despus si es necesario se convierten en

otras unidades.

El mtodo de la variacin continua de Job nos permiti determinar

experimentalmente la relacin estequiomtrica de la reaccin

En los tubos 1 y 2. Hubo abundancia de BaCl2 con relacin al K2CrO4. Por lo

tanto el reactivo lmite para estos 2 primeros tubos fue el K2CrO4.

En los tubos 4 y 5 hubo abundancia de K2CrO4 con relacin al BaCl2 Por lo

tanto el reactivo lmite para los 2 ltimos tubos fue el BaCl2.

La mxima altura del precipitado se obtuvo en el tubo 3 donde se utiliz la

misma cantidad de reactivos o sea en el punto de equivalencia.

Luis Alfonso Chica Llanes Estudiante de Qumica Pura

Universidad de Crdoba

Montera

http://quimicapura3000.tripod.com/estequiometria.htm