UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE CIENCIA E INGENIERÍA EN ALIMENTOS LABORATORIO DE QUÍMICA BÁSICA ESTUDIANTE: PROFESOR : AYUDANTE : SEMESTRE : PRACTICA :
Maribel Perrazo Ing. Juan Ocaña Mercedes Pazuña Primero “A” Alimentos 8 TEMA : REACTIVO LIMITANTE
I.- INTRODUCCION El reactivo limitante es aquel reactivo que en una determinada cantidad de producto o producto obtenido depende del reactivo limitante (o R.L.), pues, según los demás reactivos no reaccionarán cuando uno se haya acabado. Cuando se ha balanceado una ecuación, los coeficientes representan el número de átomos de cada elemento en los reactivos y en los productos. También representan el número de moléculas y de moles de reactivos y productos. Cuando una ecuación está balanceada, la estequiometria se emplea para saber los moles de un producto obtenidas a partir de un número conocido de moles de un reactivo. La relación de moles entre reactivo y producto se obtiene de la ecuación balanceada. A veces se cree equivocadamente que en las reacciones se utilizan siempre las cantidades exactas de reactivos. Sin embargo, en la práctica lo normal suele ser que se use un exceso de uno o más reactivos, para conseguir que reaccione la mayor cantidad posible del reactivo que está presente en menor cantidad. Este caso sirve de ejemplo: La siguiente reacción me dice que el hierro de un clavo se hace reaccionar con el oxigeno para producir óxido de hierro (III) (Fe2O3). Si la masa del hierro es de 12,68 g ¿cuántos serán los gramos del óxido de hierro (III) (Fe2O3) que se pueden obtener a partir de ese clavo? Balanceo por método de tanteo 4Fe + 3O 2 → 2Fe2O3 12,68 g Fe x (mol Fe / 56 g Fe) x (2 mol Fe2O3 / 4 mol Fe) x (160 g Fe2O3 / mol Fe2O3) = 18,11 g Fe2O3. (1) II.- OBJETIVOS General:
Observar la influencia del reactivo limitante en las reacciones químicas.
Específicos:
Determinar de que depende que un reactivo sea limitante. Determine cuál fue el reactivo limitante en la práctica.
III.- MATERIALES Y REACTIVOS
Materiales
Bureta de 25ml. Vasos de precipitación de 250ml. Papel filtro Tubos de ensayo Gradilla para tubos de ensayo Embudos Pipeta de 10ml. Probeta de 25ml.
Reactivos
Solución de CaCl2 1.0M Solución de NaOH 2.5M Agua destilada Reactivos químicos stock: CaCl2, NaCl, NaOH, Ca(NO3)2
IV. PROCEDIMIENTO Primera parte:
Colocar 5 tubos de ensayo en una gradilla, numerados de 1 hasta 5. Dejar gotear desde una bureta 3ml. de solución CaCl2 1.0M, en cada uno de los cinco tubos. Agregar los volúmenes complementarios de solución de NaOH 2.5M en cada tubo de acuerdo a la siguiente tabla:
Tabla Nº1 Volúmenes de reactivos a agregarse. Tubo #1 #2 Solución CaCl2 1.0M 3.0ml 3.0ml Solución NaOH 2.5M 1.3ml 1.8ml Peso papel 0.1221g 0.1208g Peso papel + Precipitado 0.1245g 0.1228g Fuente: Laboratorio de Química Básica Elaborado por: José Burgos
#3 3.0ml 2.4ml 0.1282g 0.1310g
#4 3.0ml 3.0ml 0.1311g 0.1333g
#5 3.0ml 3.6ml 0.1232g 0.1257g
Mezclar bien los contenidos de cada tubo. Numerar y pesar 5 hojas de papel filtro y filtrar cada una de las mezclas de la reacción. Recoger los filtrados en vasos de precipitación limpios y etiquetados; lavar cada precipitación dos veces con volúmenes de agua de 3ml. (guardar los filtrados para usarlos en la tercera parte). Retirar los papeles filtros con precipitados de cada tubo, colocarlos sobre una toalla de papel y desecarlos en una estufa a 110ºC por 40 minutos. Retirar los papeles filtro de la estufa, deje enfriar por 5 minutos y pesar.
NaOH
Agua CaCl2
Papel filtro
Tubo de ensayo
Papel filtro
Solución
Estufa
Filtrados
Papel filtro
Segunda parte:
Mientras los filtros se desecan, realizar las siguientes pruebas: Disolver en un tubo de ensayo 0.5g de CaCl, sólido dihidratado en 10ml. de agua destilada. En un segundo tubo disolver 0.5g de NaOH en 10ml de agua destilada. Tomar alrededor de 5ml de cada una de las soluciones y mezclar bien en el tubo. Identificar el precipitado blanco obtenido, utilizando reactivos químicos de stock [NaOH, NaCl, CaCl2, Ca(NO3)2] Agua destilada
Agua destilada
NaOH
CaCl2
Tubo de ensayo
Tubo de ensayo
Mezcla
Precipitado
Tercera parte:
Tomar los 5 tubos filtrados que se guardaron en la primera parte y dividir cada uno en mitades utilizando 10 tubos de ensayo de la misma medida.
Añadir a los tubos que contienen las 5 primeras mitades, 5 gotas de solución de CaCl2 1.0M, así mismo agregar 5 gotas de solución NaOH 2.5M a cada uno de los tubos que contienen las otras mitades de los filtrados. Observar detenidamente cada uno de los 10 tubos y señalar con signo positivo (+) la presencia de precipitación y con signo negativo (-) si no hay precipitación; además indique en la Tabla No. 2 cuál es el ión en exceso en cada uno de los filtrados. TABLA Nº2 Iones limitantes, iones en exceso y precipitacion FILTRADO ION ION EN Ca2 AÑADIDO LIMITANTE EXCESO 1 OH Ca + 2 OH Ca + 3 OH Ca + 4 OH Ca + 5 OH Ca + Fuente: Laboratorio de Química Básica Elaborado por: José Burgos Filtrados
CaCl2
NaOH
División en la mitad
5 tubos
5 tubos
OH- AÑADIDO -
Observación de reacción
10 tubos
VI.- CALCULOS Y RESULTADOS 6.1. Calcular el número de milimoles de cada uno de los precipitados recuperados en la Primera Parte. Utilizar la siguiente tabla para facilitar la tabulación de resultados:
Tabla Nº3. Número de milimoles Tubo #1 Sol. CaCl2 (ml) 3.0 CaCl2 (milimol) 3 Sol. NaOH (ml) 1.3 NaOH (milimol) 3.25 Papel filtro (g) 0.1221 P. Filtro + Precipitado (g) 0.1245 Precipitado (g) 2.4x10-3 Precipitado (milimol) 0.0324 Fuente: Laboratorio de Química Básica Elaborado por: José Burgos
#2 3.0 3 1.8 4.5 0.1208 0.1228 2x10-3 0.027
#3 3.0 3 2.4 6 0.1282 0.1310 2.8x10-3 0.038
Para el tubo 1 Cálculo para la determinación del peso del precipitado
#4 3.0 3 3.0 7.5 0.1311 0.1333 2.2x10-3 0.029
#5 3.0 3 3.6 9 0.1232 0.1257 2.5x10-3 0.0337
Precipitado = (P. Filtro + Precipitado) – (Papel filtro) Precipitado = 0.1245-0.1221 Precipitado = 2.4x10-3g Cálculo para la determinación de milimoles de CaCl2 1M = n/KgH2O Donde: M=Molaridad n=moles de soluto KgH2O=Kg de Agua Para 100 ml n = 0.1 moles Para 3 ml n = 3x10-3 moles n = (3x10-3moles) x 1000 = 3 milimoles Cálculo para la determinación de milimoles de NaOH 2.5M = n/KgH2O Donde: M=Molaridad n=moles de soluto KgH2O=Kg de Agua Para 100 ml n = 0.25 moles Para 1.3 ml n = 3.25x10-3 moles n = (3.25x10-3moles) x 1000 = 3.25 milimoles Cálculo para determinación de las milimoles del precipitado El precipitado formado fue Hidróxido de Calcio por lo tanto: Ca(OH)2=74g/mol n = g/(g/mol) Donde: n = número de moles g = masa práctica g/mol = masa molecular n = (2.4x10-3)/74 n = 3.24x10-5moles n = (3.24x10-5)x1000 n = 0.0324 milimoles
6.2. Escribir la ecuación química balanceada para la reacción de CaCl2 con NaOH, en forma iónica y molecular. Ca+2Cl-12 + 2Na+1(OH)-1 = Ca+2(OH)-12 + 2Na+1Cl-1 111 + 80 = 74 + 117 191 = 191 VII.- DISCUSION Los resultados obtenidos en la primera parte no fueron visibles antes de haber realizado los cálculos porque la cantidad de reactivo usada fue muy poca y no se presencio la formación clara de un precipitado en ninguno de los cinco tubos de ensayo aunque las cantidades de cloruro de calcio permanecieron constantes mientras las cantidades de hidróxido de sodio variaban, pero fue claro que existió algún precipitado porque la diferencia de pesos luego de secar el papel filtro con los del pesos del papel fue positiva; para la segunda parte como resultados el primer tubo de ensayo solamente se calentó al producirse la reacción, en el segundo tubo de ensayo no ocurrió nada visible, en el tercer tubo con la tercera solución existió un cambio de coloración en donde la solución se oscureció, cuando se uso la cuarta solución se observó un precipitado y la solución en el tubo de ensayo se hizo blanca. Para la tercera parte de la práctica se puede estimar que al haber agregado cierta cantidad de cloruro de calcio en unos tubos e hidróxido de sodio en otros las reacciones interrumpidas por el reactivo limitante en la primera parte en algunos casos se produjeron a través de la formación de un precipitado. VIII.- CUESTIONARIO 8.1. Indicar cuatro criterios que permitan identificar el reactivo limitante. Mediante el peso molecular que se debería usar Mediante el numero de moles de la reaccion estequiometrica Mediante el pesado de los productos y su relación con el ingreso de reactivos Por la presencia de precipitados 8.2. El nitrogeno gaseoso se puede preparar haciendo pasar amoniaco gaseoso sobre óxido de cobre II sólido a altas temperaturas. Los demás productos de la reacción son cobre sólido y vapor de agua. ¿ Cuántos gramos de N2 se forman al hacer reaccionar 18.1g de NH 3 con 90.4 g de CuO? 2NH3 + 3CuO = N2 + 3Cu + 3H2O 34 + 238.5 = 28 + 190.5 + 54 272.5 = 272.5 Relación molar 1.06 + 1.137 = 0.379 + 1.137 + 1.137 N2=0.379*28 N2=10.612g 8.3. Es importante utilizar en el laboratorio de química los reactivos en cantidades exactas? Si es importante porque de esa manera nosotros podemos estar más cerca a una productividad mayhor porque aunque no consigamos el 100% de la reacción podemos ahorrar mucho reactivo que podría contaminarse si lo desperdiciamos.
IX.- CONCLUSIONES
El reactivo limitante en las reacciones químicas influye en mucho porque dependiendo de este se producirá la cantidad de producto en la reacción química, dependiendo de este mismo la reacción podrá continuar o se detendrá espontaneamente por el consumo total del reactivo limite, es importante tener en cuenta que sería mejor realizar los previos calculos
de cuanto necesitaremos de cada reactivo para que la reacción sea productiva y no se desperdicie. Un reactivo es limitante debido a que dependiendo de la cantidad de que se encuentre este en la reacción se produciran los respectivos productos ensus respectivas cantidades lo cual es sumamente visible porque las cantidades son proporcionales y ya vienen dadas en los pesos moleculares de cada compuesto que interviene en la fórmula de la reacción, y cuando el reactivo limitante se consume la reacción simplemente se detiene por si sola. En la práctica en la primera parte en los dos primeros tubos que se usó el reactivo limitante fue el hidróxido de sodio que fue agregado en menor cantidad, en el tercer tubo los dos reactivos fueron limitantes simultaneamente, mientras que en el cuarto y quinto tubo como se puede apreciar en la tabla en la parte de los milimoles el reactivo limitante fue en este caso el cloruro de calcio que faltó para que el hidróxido de sodio siga reaccionando.
X.- BIBLIOGRAFIA (1) http://es.wikipedia.org/wiki/Reactivo_limitante