Laboratorio de materiales de ingeniería

RESUMENEste articulo presenta la eficiencia de una reacción que refiere a la cantidad de productos que obtienes en una reacción real, con respecto de la cantidad que obtendrías estequimetricamente. Es decir, la obtienes dividiendo la masa real entre la masa teórica.

ABSTRACT

This paper discusses the efficiency of a reaction refers to the amount of products you get a real reaction, with respect to the amount you would get estequimetricamente. That is, the dividing get the actual mass between the theoretical mass.

Pregunta de investigación

¿Cuál es y cómo se determina la eficiencia de la reacción para la producción de acido bórico?

Marco teóricoLa estequiometria es la parte de la química que se refiere a la determinación de las masas de combinación de las substancias en una reacción química.

Esta cuantificación tiene como base la ley de la conservación de la masa establecida por lavoiser que establece lo siguiente.“la suma de la masa de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos”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 la energía calorífica, etc.

Rendimiento de una reacción muchas reacciones no se efectúan en forma completa; es decir, los reacivos no se convierten completamente en productos. El termino “rendimiento” indica la cantidad de productos que se obtiene en una reacción. Esto significa que si todos los reactivos en una reacción se convierten en C6H5NO2

Se obtendrían 24,6 de C6H5NO2 (rendimiento del 100%); sin embargo, la reacción produce solamente 18,0 gramos de C6H5NO2 que es mucho menos que el 100%.

Actividades de investigación

1. Que es una reacción química?

Una reacción química, cambio químico o fenómeno químico, es todo proceso termodinámico en el cual una o más sustancias (llamadas reactantes), por efecto de un factor energético, se transforman en otras sustancias llamadas productos. Esas sustancias pueden ser elementos o compuestos. Un ejemplo de reacción química es la formación de óxido de hierro producida al reaccionar el oxígeno del aire con el hierro de forma natural, o una cinta de magnesio al colocarla en una llama se convierte en óxido de magnesio, como un ejemplo de reacción inducida.

A la representación simbólica de las reacciones se les llama ecuaciones químicas.

Los productos obtenidos a partir de ciertos tipos de reactivos dependen de las condiciones bajo las que se da la reacción química. No obstante, tras un estudio cuidadoso se comprueba que, aunque los productos pueden variar según cambien las condiciones, determinadas cantidades permanecen constantes en cualquier reacción química. Estas cantidades constantes, las magnitudes conservadas, incluyen el número de cada tipo de átomo presente, la carga eléctrica y la masa total.

2.que significa la expresión rendimiento real de una reacción?

(cantidad de producto que se obtiene en una reacción) casi siempre es menor al rendimiento teórico. Lo anterior porque muchas reacciones son reversibles, así mismo algunos productos pueden seguir reaccionando entre si con otros reactivos para formar aun otros productos.

3. que significa la expresión rendimiento teórico de una reacción?

El rendimiento teórico de una reacción es la cantidad de producto que se predice mediante la ecuación balanceada cuando ha reaccionado todo el reactivo limitante. El rendimiento teórico es el rendimiento máximo que se puede obtener. En la práctica la cantidad de producto que se obtiene, llamado

los autores son estudiante de Ingeniería Aeronáutica en la Fundación Universitaria los Libertadores.Autor: código: 201210084604sagarciac@libertadores.edu.co.

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Eficiencia de una reacción

Sergio García Castro 201210084604

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rendimiento real, es siempre inferior al rendimiento teórico.

Bibliografía

BROWN. Química la ciencia central. Ed. Prentice may. 9 editionsCHANG. Raymond. Química. Ed. Mc. Graw Hill. 9 editions

http://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmica

http://zona-quimica.blogspot.com/2010/07/rendimiento-de-reaccion.html

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RESULTADOS Y ANÁLISIS

MASAS VALORES(UNIDADES)

CÁPSULA DE PORCELANA VACÍA

48.8 GRAMOS

BICARBONATO DE SODIO 5 GRAMOS

CÁPSULA DE PORCELANA CON EL PRODUCTO DE

(Na2CO3) DESPUES DE LA REACCION

53.8 GRAMOS

Na2CO3 OBTENIDO 4.7 GRAMOS

1. Si partimos de 5 gramos de “bicarbonato”, suponiendo que el rendimiento de la reacción es del 100%, calcule ¿cuántos gramos obtendríamos de Na2CO3?

Teniendo en cuenta las siguientes masas atómicas:

Na -> sodio -> 23 gramosC -> carbono -> 12 gramosO -> oxigeno -> 16 gramosH -> hidrogeno -> 1 gramo

2NaHCO3  -> 5 gramos

2NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2

168 gramos 106 gramos+18 gramos+44gramos

5 gramos 2NaHCO3 168 gramos 2NaHCO3

X gramos Na2CO3 106 gramos Na2CO3

X =5gramos2NaHCO3∗106 gramosNa2CO3

168 gramos2NaHCO 3

X= 3.154 gramos Na2CO3

2. ¿Por qué hay diferencias entre la masa obtenida de Na2CO3 experimentalmente y la masa teórica que debió obtenerse?

Hay diferencia entre las masas experimentales y teóricas partiendo de que el bicarbonato fue sometido a una temperatura de 15 grados Celsius, esto implica que los bicarbonatos en su mayoría cuando se calientan se descomponen para formar un ácido más agua y CO2.

Pero en si la masa perdida del bicarbonato está determinada entre al vapor de agua y el dióxido de carbono dejado en el desecador. En pocas palabras deducimos que el bicarbonato ha sido descompuesto en partículas de agua y de dióxido de carbono.

3. En la reacción realizada, ¿cuáles serían las cantidades formadas de CO2 y de H2O?

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Cuando los bicarbonatos de los metales del Grupo IA se calientan, forman un carbonato más agua y dióxido de carbono (recuerde que los carbonatos de los metales IA son estables al calor mientras que otros carbonatos no lo son).  Por ejemplo el bicarbonato de sodio se descompone de acuerdo a la siguiente ecuación:

2NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2

168 gramos 106 gramos +18 gramos+44gramos

5 gramos 2NaHCO3 168 gramos 2NaHCO3

X gramos Na2CO3 18 gramos H2O

X =5gramos2NaHCO3∗18gramos H 2O

168gramos2NaHCO3

X= 0.535 gramos H2O

5 gramos 2NaHCO3 168 gramos 2NaHCO3

X gramos Na2CO3 44 gramos CO2

X =5gramos2NaHCO3∗44 gramosCO 2

168gramos2NaHCO3

X= 1.309 gramos CO2

MASA VALORES ANTES DE LA REACCIÓN

VALORES DESPUÉS DE LA REACCIÓN

VASO DE PRECIPITADO VACÍO

100.2 GRAMOS NO APLICA

CLAVO DE HIERRO0 0.7 GRAMOS 0.5 GRAMOS

VASO DE PRECIPITADO CON 20 MILÍLITROS DE SOLUCIÓN DE CuSO4

181.2 GRAMOS 181.8 GRAMOS

Fe2(SO4)3 FORMADO NO PALICA 81.6 GRAMOS

Cu FORMADO NO APLICA 0.2 GRAMOS

1. Si partimos de 0.35 gramos de sulfato de cobre ii. Calcule ¿cuántos gramos de sulfato de hierro y cuántos gramos de cobre obtendríamos?

Teniendo en cuenta las siguientes masas atómicas:

Cu -> cobre -> 63.5 gramos

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S -> azufre -> 32 gramosO -> oxigeno -> 16 gramosFe -> hierro -> 56 gramos

3CuSO4 (ac) + 2Fe (s) Fe2(SO4)3 (ac) + 3CU (s) 478.5 gramos + 112 gramos 400 gramos + 190.5 gramos

0.35 gramos 3CuSO4 (ac) 478.5 gramos 3CuSO4 (ac) X gramos Fe2(SO4)3 (ac) 400 gramos Fe2(SO4)3 (ac)

X =0.35gramos3CuSO 4 (ac )∗400 gramosFe 2(SO 4 )3(ac)

478.5 gramos3CuSO4 (ac)

X= 0.292 gramos Fe2(SO4)3 (ac)

0.35 gramos 3CuSO4 (ac) 478.5 gramos 3CuSO4 (ac) X gramos Cu 190.5 gramos Cu

X =0.35gramos3CuSO 4 (ac )∗190.5gramosCu

478.5 gramosFe2 (SO4 )3(ac)

X= 0.5 gramos Cu

2. ¿Por qué hay diferencia entre la masa obtenida experimentalmente de sulfato de hierro y la masa teórica de debería obtenerse?

Cuando un elemento es más activo que el otro, con el que forma el compuesto, este lo desplaza o lo sustituye, generando una reacción de sustitución o de desplazamiento en este caso el sulfato de cobre originalmente absorbe el hierro del clavo dejándolo netamente como cobre. Es decir origina cobre Cu y sulfato de hierro (Fe2SO4)3 como soluciones finales.

MASAS VALORES(UNIDADES)

ERLENMEYER VACÍO 101.3 GRAMOS

PAPEL DE FILTRO 1.8 GRAMOS

SÓLIDO FILTRADO Cu (OH)2 105.0 GRAMOS

LIQUIDO FILTRADO Na2SO4 7.6 GRAMOS

1. Si partimos de 0.3 gramos de sulfato de cobre ii. Suponiendo que el rendimiento de la reacción es del 100%, calcule ¿cuántos gramos de hidróxido de cobre ii y cuántos gramos de sulfato de sodio obtendríamos?

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CuSO4(ac) +2 NaOH(ac) Cu(OH)2 (s) + Na2SO4(ac)

Teniendo en cuenta las siguientes masas atómicas:

Cu -> cobre -> 63.5 gramosS -> azufre -> 32 gramosO -> oxigeno -> 16 gramosNa -> sodio -> 23 gramosH -> hidrogeno -> 1 gramoOH -> hidróxido

CuSO4 (ac) +2NaOH (ac) Cu (OH)2 (s) + Na2SO4 (ac) 159.5 gramos sulfato de cobre + 40 gramos de hidróxido de sodio80.5 gramos de hidróxido de cobre + 142 gramos de sulfato de sodio

0.3 gramos CuSO4 (ac) 159.5 gramos CuSO4 (ac) X gramos Cu(OH)2 (s) 80.5 gramos Cu(OH)2 (s)

X =0.3 gramosCuSO4 (ac )∗80.5 gramosCu(OH )2¿¿

X= 0.15 gramos Cu(OH)2 (s)

0.3 gramos CuSO4 (ac) 159.5 gramos CuSO4 (ac) X gramos Na2SO4 (ac) 142 gramos de sulfato de sodio

X =0.3gramosCuSO 4 (ac )∗142gramos Na2SO 4(ac)

159.5 gramosCuSO4 (ac )

X= 0.26 gramos de sulfato de sodio

2. ¿Por qué hay diferencia entre la masa obtenida experimentalmente de hidróxido de cobre ii y la masa teórica que debería obtenerse?

La diferencia de masa es porque se ha formado una reacción reversible o de precipitación dejando como producto un sólido y un líquido. Y de una sustancia insoluble.

3. ¿Qué pasa si se agrega una cantidad de reactivo mayor a la que se necesita estequiométricamente, para llevar a cabo las reacciones?

Si se agrega una acabo una aumento del reactivo estequiométricamente pasaría lo mismo del caso anterior pues en si la cantidad no deriva el producto ya que el sulfato de cobre y el hidróxido de sodio son dos soluciones que sin importar su masa estos reaccionan de forma reversible ocasionando un precipitado.

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