UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERA QUMICA

ESTEQUIOMETRIA PARTE 2

INTEGRANTES: - Bonilla Jimmy - Cadena Ana - Castro Fernanda - Cepeda Jonathan

GRUPO 2 Fecha: 22-Octubre-2012

RESUMEN

En la prctica se determin la estequiometria de una reaccin entre soluciones acuosas de carbonato de calcio y acido clorhdrico, donde se form una disolucin, que luego fue pesado para llevar a cabo un anlisis estequiometrco y as comparar los datos que se obtuvieron en la prctica con los datos tericos.

Para las demostraciones se utilizo 3 mtodos en los demuestran algunos principios generales, El primero de ellos, se hizo con el mtodo gravimtrico que aprovecha la prdida de peso que se produce en el sistema. El segundo mtodo, volumtrico, se basa en la medida del volumen de CO2 desprendido. Y el tercer mtodo por calentamiento que se basa en el residuo de CO2. Esta prctica busca Ilustrar algunos principios del anlisis gravimtrico, volumtrico y por calentamiento, la utilidad de la prctica se realiz para determinar la estequiometria de una reaccin qumica y presentar una tcnica general a seguir en el anlisis gravimtrico, volumtrico y por calentamiento para recoger cuantitativamente la perdida, desperdicio o residuo y pesarlo. El experimento que realizamos es un claro ejemplo de reaccin de disolucin. Esto quiere decir que las sustancias liquidas al reaccionar quedaban disueltas.

DESCRIPTORES: ESTEQUIOMETRIA-DE-UNA-REACCION, ANALISIS GRAVIMETRICO-VOLUMETRICO-POR-CALENTAMIENTO, SOLUCIONES ACUEOSAS, GAS.

ESTEQUIOMETRIA DE LAS REACCIONES QUMICAS. 1. OBJETIVOS. 1.1. Determinar el peso molecular de una muestra de carbonato de calcio, utilizando

los mtodos gravimtrico y volumtrico. 1.2. Estimar la riqueza en peso de carbonato de calcio de una muestra problema

utilizando los mtodos gravimtrico y volumtrico. 2. TEORA. 2.1. Estequiometria. (fundamento)

Es el clculo de las relaciones cuantitativas entre reactantes1 (o tambin conocidos como reactivos) y productos en el transcurso de una reaccin qumica. Estas relaciones se pueden deducir a partir de la teora atmica. La estequiometria es la ciencia que mide las proporciones cuantitativas o relaciones de masa de los elementos qumicos que estn implicados.(1)

2.2. Gravimetra. Consiste en determinar la cantidad proporcionada de un elemento, radical o compuesto presente en una muestra, eliminando todas las sustancias que interfieren y convirtiendo el constituyente o componente deseado en un compuesto de composicin definida, que sea susceptible de pesarse. La gravimetra es un mtodo analtico cuantitativo, es decir, que determina la cantidad de sustancia, midiendo el peso de la misma con una balanza analtica y por ltimo sin llevar a cabo el anlisis por volatizacin.(2)

2.3. Volumetra. Para medir los volmenes de los lquidos se utilizan normalmente probeta, bureta y pipeta, sin embargo, en trabajos cuantitativos que se realizan con sustancias lquidas se requiere de volmenes exactos y para esto se utilizan buretas y pipetas con las cuales se pueden registrar cantidades fijas de reactivos. Las probetas solo deben usarse cuando no se requiera hacer mediciones exactas de volmenes.(3)

2.4. Reactivo limitante. Es el reactivo que en una reaccin qumica determina, o limita, la cantidad de producto formado, y provoca una concentracin limitante a la anterior. Cuando una ecuacin est balanceada, la estequiometria se emplea para saber los moles de un producto obtenidos a partir de un nmero conocido de moles de un reactivo. La relacin de moles entre reactivo y producto se obtiene de la ecuacin balanceada.

Generalmente cuando se efecta una reaccin qumica los reactivos no se encuentran en cantidades estequiomtricamente exactas, es decir, en las proporciones que indica su ecuacin balanceada. En consecuencia, algunos reactivos se consumen totalmente, mientras que otros son recuperados al finalizar la reaccin. El reactivo que se consume en primer lugar es llamado reactivo limitante, ya que la cantidad de ste determina la cantidad total de producto formado(4)

2.5. Reactivo en exceso. Una reaccin qumica se produce en condiciones estequiometrias cuando las cantidades de reactivos (en moles) estn en las proporciones idnticas a las de la ecuacin qumica ajustada. Es frecuente que se use un exceso de alguno de los reactivos para conseguir que reaccione la mayor cantidad del reactivo menos abundante.(5)

3. PARTE EXPERIMENTAL. 3.1. Materiales y Equipos. 3.1.1. Vaso de precipitacin de 250 mL. 3.1.2. Vaso de precipitacin de 100 mL. 3.1.3. Matraz aforado de 100 mL. 3.1.4. Varilla de vidrio. 3.1.5. Pinzas con sus nueces (2). 3.1.6. Matraz kitasato. 3.1.7. Embudo de decantacin. 3.1.8. Tapn horadado. 3.1.9. Tubo de goma de latex. 3.1.10. Probeta de vidrio de 250 mL. 3.1.11. Probeta de 25 mL. 3.1.12. Cuba hidroneumtica. 3.1.13. Tubo de pirolisis. 3.2. Sustancias y reactivos 3.2.1. Carbonato de calcio puro. - CaCO3(puro) 3.2.2. Muestra problema de carbonato de calcio impuro. -CaCO3(imp) 3.2.3. Acido clorhdrico 2 M. - HCL 3.3. Procedimiento.

3.3.1. Determinacin del peso molecular de carbonato de calcio.

A. Mtodo gravimtrico.

Pesar exactamente unos 6 g de CaCO3 puro en el vaso de precipitado de 250 ml.

Preparar 100 ml de disolucin de HCl 2 M a partir de cido clorhdrico concentrado.

Determinar qu volumen de esta disolucin sera necesario para combinarse estequiomtricamente con el CaCO3.

Poner un exceso de volumen de la disolucin de HCl de al menos un 20%.

Poner el volumen de disolucin de HCl calculado en el vaso de 100 ml junto con la varilla de vidrio y pesarlo en la balanza.

Aadir poco a poco la disolucin del cido sobre el vaso que contiene la muestra, agitando con suavidad con la varilla de vidrio.

Una vez que se ha vertido todo el cido sobre la muestra de carbonato y que ya ha cesado el desprendimiento de gases volvemos a pesar por separado, el vaso de 250 ml con el lquido que contiene, y el vaso vaco de 100 ml con la varilla. Todo ello conjuntamente permite determinar la masa final del sistema.

B. Mtodo volumtrico.

Pesar con exactitud una cantidad de carbonato clcico puro prxima a 0,8 g.

Depositar dicha muestra en el matraz Kitasato, procurando que no se adhiera a las paredes.

Preparar 40 ml de disolucin 3:1 de HCl.

Poner esta disolucin en el embudo de decantacin con la vlvula an cerrada.

Antes de dejar gotear el cido sobre la muestra tratar de comprobar el estado de todas las conexiones y ajustes para evitar fugas de gas.

Una vez realizadas las comprobaciones indicadas comenzar a verter el cido sobre la muestra.

C. Mtodo por calentamiento.

Pesar 0,1 g de CaCO3 e introducirlo en un tubo de pirolisis.

Pesar el conjunto tubo de pirolisis + CaCO3

Tapar el tubo con un tapn conectado a una manguera, llenar la cuba hidroneumtica y desplazar el aire en una probeta con el fluido.

Someter a calentamiento y recoger el gas en la probeta.

Pesar el tubo de pirolisis con el residuo. 3.3.2. Determinacin de la riqueza en CaCO3 de una muestra problema. A. Mtodo gravimtrico.

Pesar exactamente unos 6 g de muestra problema de CaCO3 en el vaso de precipitado de 250 ml.

Preparar 100 ml de disolucin de HCl 2 M.

Determinar qu volumen de esta disolucin sera necesario para combinarse estequiomtricamente con el CaCO3.

Suponga para este clculo que la muestra es 100% carbonato clcico.

Poner un exceso de volumen de la disolucin de HCl de al menos un 10%.

Poner el volumen de disolucin de HCl calculado en el vaso de 100 ml junto con la varilla de vidrio y pesarlo en la balanza.

Continuar el procedimiento de acuerdo al apartado 3.3.1 B. Mtodo volumtrico.

Vuelva a montar el dispositivo que se explica en 3.3.1.

Pesar con exactitud una cantidad de muestra problema de 1g.

Depositar dicha muestra en el matraz Kitasato, procurando que no se adhiera a las paredes.

Preparar 40 ml de disolucin 3:1 de HCl.

Continuar el procedimiento de acuerdo al apartado 3.3.1

C. Mtodo por calentamiento.

Pesar 0,1 g de CaCO3 e introducirlo en un tubo de pirolisis.

Pesar el conjunto tubo de pirolisis + CaCO3

Tapar el tubo con un tapn conectado a una manguera, llenar la cuba hidroneumtica y desplazar el aire en una probeta con el fluido.

Someter a calentamiento y recoger el gas en la probeta.

Pesar el tubo de pirolisis con el residuo. 4. DATOS. 4.1. Datos Experimentales.

Tabla 4.1.-1 Mtodo gravimtrico, para el peso molecular

Datos Cantidad

Peso de carbonato de calcio 3 g

Volumen de acido clorhdrico, exceso de 20%, mL 36 ml

Peso del vaso con HCl y la varilla de vidrio, g inicial 116.53 g

Peso del vaso con la muestra de carbonato de calcio, g inicial

103.13 g

Peso del vaso con HCl y la varilla de vidrio, g final 116.53 g

Peso del vaso con la muestra de carbonato de calcio, g final

204,43 g

Tabla 4.1.-2

Mtodo volumtrico, para el peso molecular

Datos Cantidad

Peso de carbonato de calcio 0,4g

Volumen de acido clorhdrico, mL 20 ml

Volumen de gas recogido en la probeta, mL 118 ml

Tabla 4.1.-3

Mtodo por calentamiento, determinacin de la riqueza de carbonato de calcio

Datos Cantidad

Peso de carbonato de calcio 0,05g

Peso del tubo + carbonato de sodio 49.41

Peso del tubo + el resido 49.31

Volumen de gas recogido en la probeta, mL 49 ml

Tabla 4.1.-4

Mtodo gravimtrico, determinacin de la riqueza de carbonato de calcio

Datos Cantidad

Peso de carbonato de calcio 3 g

Volumen de acido clorhdrico, exceso de 20%, mL 33 ml

Peso del vaso con HCl y la varilla de vidrio, g inicial 140 g

Peso del vaso con la muestra de carbonato de calcio, g inicial

114.47 g

Peso del vaso con HCl y la varilla de vidrio, g final 103.56 g

Peso del vaso con la muestra de carbonato de calcio, g final

150.34 g

Tabla 4.1-5 Concidiones de laboratorio

Condicin Valor

Presin atmosfrica, mmHg 540 mmhg

Temperatura ambiente, C 20-25

4.2. Datos adicionales.

Tabla 4.2-1

Presin de vapor de agua

Temperatura, C Presin, [mmHg]

20 17535

25 23756

91 546.05

Fuente: www.vaxasoftware.com/indexes.html 5. OBSERVACIONES.

Tabla 5-1

Carbonato de calcio

cido clorhdrico Mtodo observaciones

3g 36ml Gravimtrico Se observ al momento de vertir el cido como se dio la reaccin y se elimina el dixido de carbono.

0.4 40 Volumtrico Mediante el desplazamiento de agua podemos observar la cantidad de dixido de carbono que sali.

0.05 ------ Calentamiento La muestra no estaba tan pura por lo cual no reacciono y apenas nos dio 16ml de de desplazamiento de agua.

3g de sustancia impura

33 ml Gravimtrico Por lo pureza de la muestra nos pudimos dar cuenta que no sali la misma cantidad de dixido de carbono y las impurezas quedaron al final del vaso.

6. REACCION. CaCO3 + 2HCl CO2 + H2O + CaCl2 Ec. 6-1 CaCO3 CaO + CO2 Ec. 6-2 7. CLCULOS. 7.1Mtodo gravimtrico. 7.1.1. Calculo para la preparacin de HCl 2 M densidad de 1,1789 g/mL a 20oC.

3g

7.1.2. Calculo del volumen estequiometrico de acido clorhdrico que va reaccionar

(de acuerdo a la reaccin).

3g

HCl

7.1.3. Calculo del peso molecular del carbonato de calcio.

36ml HCl*

7.1.3.1. Calculo de la masa de CO2 desprendida.

Ec. 7.1.3-1

7.7.3.2. Calculo del peso molecular del carbonato de calcio. (atendiendo a la

estequiometria)

Ec. 7.1.3-2

7.2. Mtodo Volumtrico

7.2.1. Clculo de la presin parcial del CO2

PT = PCO2 + PH2O Ec. 7.2.1-1

PCO2 = PT - PH2O Ec. 7.2.1-2

PCO2 = 546 mm de Hg 17.535 mm de Hg

PCO2 = 528.47 mm de Hg

7.2.2. Calculo del nmero de moles de gas producidos

PV = nRT Ec. 7.2.2-1

n =

Ec. 7.2.2-2

nco2 =

nco2 = 0.00174 mol

7.2.3. Calculo del nmero de moles de carbonato de calcio (atendiendo a la estequiometria)

7.2.4. Calculo del peso molecular del carbonato de calcio

Ec. 7.2.4-1

7.3Mtodo por calentamiento. 7.3.1Calculo del nmero de moles CaO2 producido estequiomtricamente.

0.05g

=0.0005mol CaO2

7.3.2Calculo del nmero de moles de carbonato de calcio. (a tendiendo a la estequiometria)

0.05g

7.3.3Calculo del peso molecular del carbonato de calcio.

=

Ec. 7.3.3-1

7.3.4Calculo del error porcentual.

=11.5 Ec. 7.3.4-1

7. RESULTADOS.

Tabla 8-1 Resultados.

Metodo , g/mol ,

g/mol

%error

Gravimtrico 116.53 103.13 11.5

Volumtrico 71.18 69.5 2.3

Por calentamiento 49.41 49.31 0.2

8. DISCUSION.

En el experimento se hablo de soluciones acuosas que pueden producir reacciones qumicas. En el experimento por el cual se lo hizo por tres mtodos presentan algunas fallas que podran variar el resultado final y comparando con el resultado terico su porcentaje de error seria elevado. METODO GRAVIMETRICO En el primer mtodo involucrara la medicin de los pesos combinados, al proceder con la disolucin de HCl se debe cuidar de que no se derramen o se proyecten gotas de lquido al exterior durante la reaccin porque al final se toma su peso y al desperdiciarse cambiaria su peso. METODO VOLUMETRICO En el mtodo volumtrico se tiene que tener cuidado para que el valor experimental y el valor terico no vari demasiado al variar depender de la colocacin de la muestra al Kitasato ya que se puede adherir a las paredes de este, tambin otros de los factores que intervendra es el goteo del HCl debe ser continuo y despacio ya que si este fuera rpido o lento la cantidad de muestra variara al recoger con la probeta. METODO POR CALENTAMIENTO Este tercer mtodo se tubo que tener mucho cuidado ya que al recoger la muestra dada implicara mucha influencia ya que el carbonato de calcio a simple vista no reacciona con el fuego y no se sabr si lo que se coge aire o muestra.

9. CONCLUSIONES. 9.1 Mediante esta prctica pudimos observar que por varios mtodos podemos sacar la masa de los productos de una reaccin 9.2 En la prctica podemos observar que para que tengamos un reaccin optima debemos poner uno de los reactivos en exeso. 9.3 La cantidad de los productos de una reaccin tambin depende de la pureza de los reactivos. 9.4 La pureza de los reactivos es muy importante para obtener mayor cantidad de productos y de mejor calidad.

10. APLICACIONES.

10.1. La estequiometria es importante porque nos permite saber la cantidad de reactivos que se necesitan para obtener una determinada cantidad de producto. Esto es bsico en toda la industria qumica para la fabricacin de miles de productos:

Alcohol, cidos, medicamentos, pinturas, asfalto, barniz, plstico, goma, gasolina y muchos ms.

10.2. En la industria farmacutica en la elaboracin de medicamentos. En la industria alimenticia en la elaboracin y produccin de alimentos y bebidas. En la elaboracin de compuestos. En la creacin de elementos para el aseo

10.3. El carbonato de calcio precipitado es el compuesto qumico de frmula CaCO3, obtenido por la precipitacin del calcio en forma de carbonato. Tiene menos impurezas, ms brillo y morfologa controlada, es usado como relleno y extensor en plstico, pintura, papel y adhesivos; as como en productos para aplicacin en alimentos y farmacutica. Otras aplicaciones en que puede usarse es en recubrimientos y elastmeros.

11. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS. 7.2.1. Citas Bibliogrficas.

(1).http://www.monografias.com/trabajos87/la-estequiometria/la-estequiometria.shtml_ 2006 (2). http://es.wikipedia.org/wiki/An%C3%A1lisis_gravim%C3%A9trico_2002 (3). http://html.rincondelvago.com/volumetria.html_STARMEDIA_2012. (4). http://es.wikipedia.org/wiki/Reactivo_limitante - Wikimedia_28_Oct_2012 (5).http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//1000/1168/html/3_reactivos_limitante_y_en_exceso.html ARCINIEGA_2011 (6). http://es.wikipedia.org/wiki/Cemento_2007

7.2.2. Bibliografa. 7.2.2.1 www.monografias.com 7.2.2.2 www.rincondelvago.com 7.2.2.3 es.wikipedia.com

12. ANEXOS. 12.1. Diagrama del Equipo.

12. ANEXOS. 12.1. Diagrama del Equipo.

Fig. 12.1

13. CUESTIONARIO.

13.2. Si la pureza de clorato de potasio es de 60% y disponemos de 1 Kg de esta sal, calcular cuntos litros de oxigeno en condiciones normales y con una pureza del 90% se obtendr de la siguiente reaccin:

KCLO3 + H2SO4 O2 + Cl2O + KHSO4 + H2O

Datos:

1000g de clorato de potasio impuro 60% de pureza 600g de clorato de potasio puro

400g de impurezas

= 10.86 mol de O2

V=(10.86)(0.08206)(273)

V=243.29 L O2

Datos:

1000g de clorato de potasio impuro

90%de pureza

900g de clorato de potasio puro

100g de impurezas

=16.29mol de O2

V=(16.29)(0.08206)(273)

V=364.93 L O2

600g de KClO3 1 mol KClO3 2 mol de O2 110.5g de KClO3 1 mol KClO3

900g de KClO3 1 mol KClO3 2 mol de O2

110.5 de KClO3 1 mol KClO3

13.3. Describa el proceso de obtencin de cemento. (indique diagrama de flujo del proceso, con todos sus procesos y condiciones de operacin).

Se denomina cemento a un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecerse al contacto con el agua. Mezclado con agregados ptreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plstica que fragua y se endurece, adquiriendo consistencia ptrea, denominada hormign

Se pueden establecer dos tipos bsicos de cementos:

1. de origen arcilloso: obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en proporcin 1 a 4 aproximadamente;

2. de origen puzolnico: la puzolana del cemento puede ser de origen orgnico o volcnico.

Existen diversos tipos de cemento, diferentes por su composicin, por sus propiedades de resistencia y durabilidad, y por lo tanto por sus destinos y usos.

Desde el punto de vista qumico se trata en general de una mezcla de silicatos y aluminatos de calcio, obtenidos a travs del cocido de calcreo, arcilla y arena. El material obtenido, molido muy finamente, una vez que se mezcla con agua se hidrata y solidifica progresivamente. Puesto que la composicin qumica de los cementos es compleja, se utilizan terminologas especficas para definir las composiciones.(6)