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ESTEQUIOMETRÍA

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Ana Cecilia Garcia Montenegro

on 17 August 2016

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ESTEQUIOMETRÍA
I.INTRODUCCIÓN
El término estequiometría proviene de las voces griegas STOICHEION (Elemento) y METRON (Medida); por lo tanto significa realizar cálculos o medida de cantidades de elementos en la formación de compuestos. Esta afirmación es correcta, puesto que las leyes estequiométricas se basan en cálculos de cantidades de los elementos en las combinaciones químicas. Actualmente estas cantidades pueden ser no sólo de elementos sino también de sustancias compuestas.

Un aspecto fundamental de la estequiometría es que cuando se conoce la cantidad de una sustancia que toma parte en una reacción química y se tiene la ecuación química balanceada, se puede establecer las cantidades de los otros reactivos y de los productos.

Debido a ello, la estequimetría se utiliza de manera rutinaria en los cálculos básicos dentro del análisis químico cuantitativo y durante la producción de todas las sustancias químicas que se utilizan la industria o que empleamos de manera cotidiana.

Por todo lo anterior, la estequiometría es aquella parte de la química que nos enseña a realizar cálculos de las cantidades de las sustancias químicas puras (simples o compuestas) que participan en las reacciones químicas, en base a las leyes experimentales que gobiernan a estas.
II. MATERIALES - REACTIVOS
III. PROCEDIMIENTO
IV. RESULTADOS
V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS
VI. CONCLUSIONES
En conclusión, la estequiometría estudia las relaciones cuantitativas entre las sustancias químicas implicadas en una reacción. Gracias a esta rama de la química se puede estudiar los cálculos cuantitativos entre los reactivos y los productos resultantes, es decir se puede analizar los átomos, moléculas, moles de átomos, moles de moléculas, masas ó volúmenes (para el caso de los gases) el tipo de reacción obtenida, etc, tomando como base la ley de conservación de la materia: “La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma”

Para realizar estos cálculos matemáticos, es necesario principalmente balancear la ecuación química, esto permite igualar el número de átomos de cada elemento tanto del lado de los reactivos como de los reactantes y determinar posteriormente el número de moles de cada compuesto. Asimismo, se debe identificar el reactivo limitante, en el caso de la experiencia el K2Cr2O7, cuya función es indispensable para determinar la cantidad de producto que se puede obtener de la reacción, cabe recalcar que el reactivo limitante es el que interviene en menor proporción estequiométrica y se agota o se consume totalmente, limitando la cantidad de productos formados, por lo que la reacción finaliza.

Por otro lado, para que el análisis de la reacción este completo se debe calcular el rendimiento teórico, el rendimiento real y, finalmente el rendimiento porcentual de la misma. El rendimiento teórico es el cálculo que se predice mediante la ecuación ya definida, correctamente balanceada y cuando el reactivo limitante ya se consumió totalmente. El rendimiento real, es aquel que se obtiene posterior a la práctica, este cálculo por lo general es menor al rendimiento teórico. El rendimiento porcentual, denominado también porcentaje de rendimiento, describe la proporción del rendimiento real con respecto al rendimiento teórico. En nuestro caso el rendimiento teórico difiere al real debido a los factores que hacen que los cálculos tengan un margen de error: como factores medioambientales, intrínsecos (falta de cuidado al mezclar los compuestos o en la manipulación de los instrumentos de laboratorio). Por esto el porcentaje de rendimiento obtenido es del 79%.

Así, se logra analizar las reacciones a través de cálculos que se estudian en estequiometría. Se puede predecir la cantidad de productos a obtener. Por consiguiente, la estequiometría es necesaria en el campo de la Ingeniería y en la vida cotidiana por el completo y exhaustivo análisis de los reactantes y productos de una reacción química.
VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Zárraga, J.; Velázquez, I.;Rodríguez, A. & Castells, Y. (2003).
Estequiometría
. Recuperado de http://genesis.uag.mx/edmedia/material/quimicaII/pdf2/I.%20Estequiometr%EDa.pdf

Bach, S. (2005). D
isoluciones y estequiometría
. Recuperado de http://www.juntadeandalucia.es/averroes/recursos_informaticos/concurso2005/06/quimbach/estequiom.pdf

Luzardo, M. (2010).
Estequiometría
. Recuperado de http://quimicageneralunexpo.files.wordpress.com/2010/04/capitulo4.pdf

Ruiz, A. (2006).
Estequiometría
. Recuperado de http://garritz.com/andoni_garritz_ruiz/documentos/Mi%20curriculum/06-Garritz.pdf

UNLP. (2012).
Estequiometría
. Recuperado de http://catedras.quimica.unlp.edu.ar/fmacro/clases/clase2.pdf

FUNDQI. (2011).
Tema 2: Estequiometría
. Recuperado de http://www.sinorg.uji.es/Docencia/FUNDQI/tema2.pdf

Lapuente, R. (2009).
Tema 2: Reacciones químicas. Estequiometría. Disoluciones
. Recuperado de http://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/8538/6/Tema%202.-%20Reacciones%20qu%C3%ADmicas.%20Estequiometria%20y%20Disoluciones.pdf

Avilés, A. (2008).
Reacciones Químicas: Conceptos básicos
. Recuperado de http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/Apuntes/Apuntes4/ReacQui4.pdf

Reacciones Químicas
. Recuperado de http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/3esofisicaquimica/impresos/quincena10.pdf

UNRN. (2012). Reacciones químicas. Recuperado de http://unrn.edu.ar/blogs/qgi/files/2012/08/Teoria-04-Reacciones-quimicas-imprimir.pdf

IES-AL ANDALUS. (2012). Tema 4: Reacciones químicas. Recuperado de http://www.iesalandalus.com/joomla3/images/stories/FisicayQuimica/FQ1B/fq1bt4_reacciones_quimicas.pdf

UNCU. (2011). Química general: Reacciones químicas. Recuperado de http://www.icb.uncu.edu.ar/upload/reaccionesquimicas.pdf

Tema 3: Trasformaciones químcas estequiometría. Recuperado de http://futuroformacion.com/descargas/estequiometria_coleccion_1.pdf
Informe de laboratorio N°5
ESTEQUIOMETRÍA
DOCENTE:

CHULLEN GALBIATI, Flavio Eduardo

INTEGRANTES:

GARCÍA MONTENEGRO, Ana Cecilia
MORENO SALDARRIAGA, Brenda Victoria
TOLEDO CONDORI, Wendy
URCOS CUBAS, Brillith Jazmin
VEGA RAMÍREZ, Nila Yobana
Escuela Profesional de Ingeniería Civil
Objetivos
Calcular teórica y experimentalmente, las cantidades de las sustancias que participan en una reacción química.
Identificar el reactivo limitante de la reacción estequiométrica.
Calcular el rendimiento porcentual de una reacción química.
RESUMEN
El presente informe de laboratorio tiene como finalidad conocer la definición de estequiometría; calcular teórica y experimentalmente, las cantidades de las sustancias que participan en una reacción química e identificar el reactivo limitante de la reacción estequiométrica.Asimismo calcular el rendimiento porcentual de una reacción química. Se realizará una investigación experimental, que nos facilitará reconocer la reacción química. Para ello, utilizaremos los instrumentos de laboratorio y realizaremos cálculos adecuadamente. Seguidamente, se dará a conocer los resultados de cada experiencia y las bases teórico - científicas. Por último, se plantearán las conclusiones generales en torno a nuestro procedimiento y resultados.
¿Cómo analizamos una reacción química?
Lo primero es balancear la ecuación química, que consiste en un procedimiento matemático mediante el cual se iguala la cantidad de átomos de cada elemento del lado de los reactivos y del lado de los productos.
Luego se debe determinar que reactante es el reactivo limitante. Este es aquel reactante que interviene en menor proporción estequiométrica, la misma que se agota o se consume totalmente, limitando la cantidad de los productos formados, es decir, que la reacción finaliza. Los otros reactivos, presentes en cantidades mayores que aquellas requeridas para reaccionar con la cantidad de reactivo limitante presente, se llaman reactivos excedentes o en exceso.
Después se determina la masa total del producto se determina, la cual se determina con la suma del número de masa de cada uno de los elementos de este multiplicado por el número de moles que se obtiene al balancear la ecuación.
Seguido determinamos el porcentaje de rendimiento de la reacción. Hay tres tipos de rendimiento relacionado con el estudio cuantitativo de las reacciones químicas:
El rendimiento teórico
de una reacción es la cantidad de producto que se predice mediante la ecuación balanceada cuando reacciona todo el reactivo limitante.
En la practica, la cantidad de producto que se obtiene, llamado
rendimiento real
, es casi siempre inferior al rendimiento teórico.
El rendimiento porcentual
o porcentaje de rendimiento, describe la proporción del rendimiento real con respecto al rendimiento teórico, y se define: El rendimiento de una reacción es una propiedad intensiva, que nos determina de cada 100 g de reactivo limitante, cuantos gramos son lo que realmente se convierten en productos.
MATERIALES
Estufa
Balanza analítica
Espátula
Vaso de precipitado
Pipeta
Bagueta
Embudo
Frasco Erlenmeyer
Luna de reloj
Papel de filtro
REACTIVOS
Solución de dicromato de potasio: 5 g K2Cr2O7/250 mL
Cloruro de Bario sólido
Agua destilada
2° Con ayuda de la pipeta medimos 20 mL de la solución de Dicromato de Potasio y lo colocamos en otro vaso de precipitado.
3° Taramos el papel filtro en la balanza y anotamos su peso.
5° Enjuagamos el vaso con dos porciones de 10 mL de agua destilada y nos aseguramos que todo el sólido pase al frasco de Erlenmeyer.
1° Pesamos 0.5 g de cloruro de Bario en un vaso de precipitado, e inmediatamente lo disolvimos en 20 mL de agua destilada.
3° Vertimos la solución de Cloruro de Bario sobre la solución de Dicromato de Potasio.
4° Filtramos la mezcla de Dicromato de Potasio y Cloruro de Bario con la ayuda de un embudo en el frasco de Erlenmeyer.
6° Colocamos el papel filtro con el sólido sobre la luna de reloj.
8° Pesamos el producto que sacamos de la estufa, luego lo pesamos y restamos el peso del papel filtro.
9° Colocamos nuestra luna de reloj con el producto en la estufa y esperamos que seque.
Ecuación estequiométrica
BaCl2 + K2Cr2O7 2KCl + BaCr2O7
Cantidad de Dicromato de Bario formado
Cantidad de reactivo en exceso
Obtuvimos 0.0014 g de reactivo en exceso que es el Dicromato de Potasio (K2Cr2O7)
Porcentaje de rendimiento de la reacción
Obtuvimos un rendimiento de 79% de la reacción.
+
+
1° Determinamos la masa del Dicromato de Potasio utilizado en la reacción.
2° Determinamos teóricamente la masa del producto esperado.
g de K2Cr2O7 mL
5 g 250 mL
x 20 mL
x = 20 mL x 5 g / 250 mL
x = 0.4 g de K2Cr2O7
Obtuvimos teóricamente 0.48 g de Ba2Cr2O7. (Dicromato de Bario)
Nombre de cada compuesto
BaCl2:
Cloruro de Bario
K2Cr2O7:
Dicromato de Potasio
KCl:
Cloruro de Potasio
BaCr2O7:
Dicromato de Bario
Tipo de reacción obtenida
Existen diferentes tipos de reacciones químicas, por lo tanto, para un estudio detallado es necesario sistematizarlas, clasificándolas. La reacción será clasificada en base a dos criterios:

Según como se originan los productos
, la reacción que obtuvimos es una reacción de doble desplazamiento, pues dos elementos que se encuentran en compuestos diferentes intercambian posiciones: BaCl y KCr2O7, formando dos nuevos compuestos: KCl y BaCr2O7.
Según la energía calorífica involucrada
, la reacción es endotérmica, ya que absorbe energía calorífica conforme se llevó a cabo: la entalpía de los productos es mayor que la entalpía de los reactantes. Por lo que la entalpía de la reacción es positiva.
Masa molar:
K2Cr2O7 = 294 g/mol
BaCr2O7 = 353 g/mol
Ecuación:
K2Cr2O7 BaCr2O7
294 g/mol 353 g/mol
0.4 g x
x = 0.4 x 353 /294
x = 0.48 g de BaCr2O7
Realizamos los cálculos de la siguiente manera:
BaCl2
MASA: MASA:
MASA MASA
MOLAR: MOLAR:
Observamos para identificar el reactivo en exceso
Reactivo en exceso:

BaCl2 = 0.0024 g

Reactivo limitante:

K2Cr2O7 = 0.0014 g
Realizamos los cálculos de la siguiente manera:
K2Cr2O7
0.5 g 0.4 g

209 g/mol 294 g/mol
M = MASA
MASA MOLAR
BaCl 2:
K2Cr2O7:
M = 2.39 X 10^-3
M = 1.36 x 10^-3
Identificamos la masa teórica y real
MASA TEÓRICA:

0.48 g de BaCr2O7
Realizamos el cálculo de la siguiente manera:
MASA REAL:

0.38 g de BaCr2O7
K2Cr2O7 BaCr2O7
294 g/mol 353 g/mol
0.4 g x
x = 0.4 x 353 /294
x = 0.48 g de BaCr2O7
Masa del
producto
Masa de la
muestra
Masa del
papel filtro
=
-
Masa del
producto
=
0.84 g - 0.46 g
=
0.38 g
Masa del
producto
Masa real x 100
Masa Teórica
% = 0.38 g x 100 / 0.48 g
% = 79 %
El porcentaje de rendimiento de la reacción es 79%.
% de rendimiento:
¿Cuál fue el reactivo limitante de la reacción?, ¿Por qué es importante?
¿Qué producto se queda en el papel filtro?, ¿Por qué es necesario secar y pesar adecuadamente el papel filtro?
El producto final en el papel filtro es el BaCr2O7 (Dicromato de Bario). Es necesario secar para obtener este compuesto puro. De esta manera podemos determinar su masa real. Cuando lo secamos logramos que la mínima cantidad de agua y mezclada con el producto se evapore, el agua esta presente al momento de obtener la solución de BaCl2 que posteriormente mezclamos con la solución de KCr2O7, es decir nuestro producto en el papel filtro contiene agua y antes de colocarlo a la estufa.
Valor de la masa teórica y experimental hallado para el Dicromato de Bario ¿Por qué la masa teórica difiere de la masa experimental?
¿Por qué es importante conocer la estequiometría en tu carrera de Ingeniería?
El reactivo limitante de la reacción es el K2Cr2O7 (Dicromato de Potasio), debido a que en la reacción se agota mas rápido que el BaCl2 (Cloruro de Bario). Gracias al reactivo limitante determinamos la masa de BaCr2O7 que obtendríamos al finalizar la reacción. Identificar el reactivo limitante en la reacción es importante para poder determinar la cantidad de producto que vamos a obtener, puesto que cuando se consume totalmente también significa que la reacción termina.
El valor de la masa teórica del producto, en nuestro caso BaCr2O7 es 0.48 g y la masa experimental obtenida es 0.38 g. Al finalizar el cálculo determinamos el porcentaje de rendimiento, el cual resultó: 79%. La cifra esperada debió ser ligeramente menor al 100%, con lo cual se hubiera corroborado que el procedimiento se realizó correctamente. Sin embargo, la cifra nos indica que al ejecutar la experiencia cierta cantidad de reactantes fue desperdiciada el momento de vertirla al embudo, es decir no se tubo el suficiente cuidado. Asimismo, la manipulación de los instrumentos de laboratorio no fue correcta. Por otro lado, parte de la masa del producto se vio afectada al momento de ser retirada de la estufa, lo que ocasionó un aumento del margen de error. En general la masa final obtenida experimentalmente fue en amplio sentido muy diferente a la masa teórica debido a factores intrínsecos en el laboratorio.
La ingeniería es el área encargada de transformar los descubrimientos científicos, en aparatos, instrumentos, dispositivos, etc. que puedan beneficiar a la sociedad. En la actualidad con el conocimiento que se tiene sobre las reacciones químicas es posible fabricar y/o crear materiales que reúnen ciertas características deseables, pues gracias al estudio de la estequiometría, se puede realizar cálculos, por ende, conocer las propiedades de los elementos que conforman dichos materiales.

En la Ingeniería Civil que es la industria de la construcción, es indispensable el empleo de cementos y concretos de diferentes tipos; tal es el caso de concretos de fraguado rápido, concretos que inhiben el crecimiento de las bacterias, concretos impermeables. Por consiguiente los ingenieros civiles debemos conocer la estequiometría para realizar los cálculos necesarios al momento de analizar una reacción química. Para la construcción se requieren reacciones químicas por ejemplo: El hormigón o concreto es un material compuesto, formado esencialmente por un aglomerante al que se añade partículas o fragmentos de un agregado, agua y aditivos específicos. El aglomerante es en la mayoría de las ocasiones cemento mezclado con una proporción adecuada de agua para que se produzca una reacción de hidratación. Así, el cemento es un material sólido en partículas que por sí mismo no es aglomerante, y que mezclado con agua, es decir al hidratarse se convierte en una pasta moldeable con propiedades adherentes, que en pocas se endurece tornándose en un material de consistencia pétrea. No obstante, estas mezclas deben realizarse con cuidado y con cálculos adecuados para que la construcción no resulte inviable y perjudicial para la sociedad, basta con agregar bastante agua a la mezcla para que se alteren las propiedades de los compuestos. La estequiometría y en general la química es una ciencia necesaria y aplicable no solo en Ingeniería Civil sino en las demás ramas de Ingeniería.
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