QUIMICA Y LABORATORIO

ESTEQUIOMETRIA

VALENTINA HOYOS SOTO COD. 374141035

ALEJANDRO POLANCO COD. 374141074

CRISTIAN ZAPATA COD. 374141014

MANUELA VILLADA COD. 374141005

GRUPO: 01

HERNANDO MAYA SALAZAR

UNIVERSIDAD LIBRE DE PEREIRA

INGENIERIA CIVIL

14/03/2014

OBJETIVOS

GENERAL 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 maneraMasa 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 Y OBSERVACIONES

El peso del vidrio de reloj 1 es de 31.2019 g.El peso del vidrio del reloj 2 es de 30.9874 g El peso del papel filtro es de 0.8250 gEl peso total del vidrio utilizado + el papel filtro es de 32.0269 g

La masa del producto fue la siguiente:

                        Peso Final    -           Peso Inicial    =          Masa del Producto                        33.5170         -           32.0269         =          1.4901

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 colocó 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.

Su textura es suave y en polvo.

GRAFICOS

 

 

http://1.bp.blogspot.com/-lT7nGZLU1eU/USKbdGQNx-I/AAAAAAAAACM/WX-PxRRtZDA/s1600/ESTEQUI.jpg

CALCULOS

El producto obtenido era cobre dada la ecuación2CuSO4+ Fe2             2FeSO4 + Cu2

Se obtuvieron 1.2631 g de polvo de cobre.

INVESTIGACION.

PREGUNTASA.   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 + Cu2

Sulfato 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 a cabo 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 1.4901 g de cobre y lo que se esperaba

era 1.1208, para una diferencia de 0.3693 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         =                        1.4901 g          =          113%                                               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

- 113 % 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 97 % 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 113%, 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

·         http://www.eis.uva.es/~qgintro/esteq/tutorial-04.html 

·         http://www.profesorenlinea.cl/Quimica/Estequiometria.html 

·         www.slideshare.net/LuisSeijo/estequiometria-1956019