Química Agrícola 3

TRABAJO PRÁCTICO DE LABORATORIO Nº: 2Unidad 3. ESTEQUIOMETRÍA: REACTIVO LIMITANTE

Duración: 1 claseObjetivos:

Diferenciar los reactivos de los productos en una reacción química. Reconocer al reacivo limitante y diferenciarlo del reactivo en exceso en un proceso

químico.

Tema: Reacciones Químicas: diferenciación entre reactivos y productos, Identificación de reactivo limitante y reactivo en exceso. Balance de ecuaciones químicas.

Introducción:Las ecuaciones químicas representan los procesos químicos. En ellas se diferencian los reactivos de los productos formados. Indefectiblemente en todo proceso químico se cumple tanto el principio de electroneutralidad como la ley de conservación de la masa. Al igualar la ecuación química se está corroborando este principio y esta ley. Así, la ecuación química brinda una primera descripción tanto cualitativa como cuantitativa del proceso en cuestión.La ecuación química es la herramienta indispensable para realizar cualquier cálculo referente a la cantidad de materia involucrada en un proceso químico, es decir para realizar los cálculos denominados estequiométricos.Por otro lado, uno de los reactivos, el que se encuentra en menor cantidad equivalente, es el que determina la cantidad de producto formado, siendo ésta una característica posible de observar en cualquier proceso de la vida diaria. Identificar en cada circunstancia este reactivo, llamado reactivo limitante, es de gran importancia, debido a sus implicancias prácticas y teóricas.

Desarrollo del Práctico:

A.- Advertencias (tanto para éste como para posteriores trabajos prácticos de laboratorio)

1º. Entre los productos químicos existen algunos que son inocuos para el ser humano, pero muchos otros pueden ser nocivos en distinto grado; a modo de ejemplo, diferenciamos algunos de ellos por sus caracteristicas como: irritantes, cáusticos, venenosos, cancerígenos, ...▪ Los irritantes, dependiendo de la tolerancia personal, pueden provocar picazón,

irritación, inflamación de tejidos tales como la piel, las mucosas y los ojos. Ej.: el amoníaco en dosis no muy elevadas, el ácido formico de las hormigas, o la capsaicina presente en los ajíes, o chiles.

▪ Los cáusticos o corrosivos producen daños más severos en piel, mucosas y ojos, pudiendo llegar a causar quemaduras de alto grado, ceguera en caso de entrar en contacto con los ojos o problemas se-veros de las vias respiratorias si son inhalados como vapores o nieblas. Ej.: ácido sulfúrico o fosfóri-co concentrados, hidróxidos de metales alcalinos o de alcalinos térreos también concentrados.

▪ Los venenosos pueden llegar a causar la muerte si las cantidades son tales que superan las dosis con-sideradas letales; pueden ingresar al organismo por vía oral, digestiva o por el simple contacto y posterior absorción por piel. Ej.: Productos orgánicos clorados y/o fosforados (mal utilizados como insecticidas o herbicidas), el ácido cianhídrico, el monóxido de carbono (producto de la combustión incompleta)

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▪ Los cancerígenos, aparentemente inocuos en primera instancia pero desvastadores a futuro. Ej.: Los productos inhalados al fumar, los nitratos presentes empleados como conservantes en los productos envasados o curados, ya que luego forman nitrosaminas, las que son consideradas cancerígenas. en-dulcorantes.

2º. Problemas o daños generalmente menores a los anteriores se pueden producir si al manipular los reci -pientes donde se producen las reacciones químicas no se toman algunas precauciones; estos daños gene-ralmente son de carácter físico, como quemaduras causadas por contacto directo con objetos o por salpi-caduras de líquidos, ambos a altas temperaturas. Las precauciones mas sencillas son las siguientes:▪ Debe evitarse el contacto directo de la piel de las manos o de los dedos con los. recipientes.▪ En caso de que el recipiente sea abierto, la boca del mismo debe siempre estar orientada hacia un lu -

gar en que no se encuentre ninguna persona.▪ En caso de que el recipiente sea cerrado, debe tener una protección adecuada para evitar posibles da-

ños por explociones debido a exceso de presión.

Por estos motivos y muchos otros no mencionados, recomendamos no incursionar, sin conocimiento previo y sin tomar las precauciones del caso, en producir o realizar reacciones químicas en las cuales pueden formarse productos o generarse condiciones con las características mencionadas previamente.

Para este práctico se selecionaron reacciones que no revisten riesgos de importancia, a pesar de lo cual deben prestar estricta atención a las indicaciones del responsable del trabajo práctico y, sin llegar a ser tremendistas, estar atentos a cualquier tipo de impreviso para proteger su integridad y la de sus compañeros presentes en el laboratorio. Se recomienda, por lo tanto, comunicar al docente, en forma inmediata y en voz alta, toda situación que se considere de riesgo.B.- Materiales y Reactivospipetas tubos de ensayo ácido sulfúrico (solución) dicromato de amonio (sólido)mechero pinza de madera cloruro de calcio (solución) carbonato de sodio (solución)gradillas Tri ioduro (solución) peróxido de hidrógeno (solución) permanganato de potasio (solución)

C.- Procedimiento

Para cada reacción:a) Identificar los reactivos, los productos y el estado de agregación de cada uno de ellos. b) Igualar la ecuación química correspondiente. c) Identificar el reactivo limitante y el reactivo en exceso en los casos que sea posible.

Reacción Nº 1: Reacciones en las que interviene un único reactivo.

El cromo en el dicromato de amonio se encuentra en su máximo estado de oxidación, por efecto de la temperatura esta sal se descompone violentamente formando nitrógeno gaseoso, óxido de crómo (III) (sólido de color verde oscuro) y vapor de agua; esta última se condensa en las paredes del recipiente. 1.1.- Tomar, con una espátula, una pequeña cantidad de dicromato de amonio

((NH4)2Cr2O7), lo que puede contener la punta de la espátula.1.2.- Colocarlo dentro de un tubo de ensayo.1.3.- Tomar el tubo de ensayo con una pinza de madera y flamearlo, durante un par de

minutos, sobre la llama de un mechero.1.4.- Observar lo que ocurre y anotar el resultado en su cuaderno.

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1.5.- ¿Puede emitir opinión, en este caso, sobre reactivo limitante y reactivo en exceso?. ¿Por qué?.

1.6.- ¿En esta reacción hay transferencia de electrones?. ¿Por qué?.Reacción Nº 2: Reacciones en las que intervienen dos reactivos en solución y uno de los

productos es un compuesto poco soluble.

Las sales fomadas por el anión cloruro, independientemente del estado de oxidación del catión, son generalmente muy solubles. Lo mismo ocurre con las sales formadas por el anión carbonato y los metales en estado de oxidación +1, pero, por el contrario, los carbonatos de los metales alcalinos térreos son compuestos identificados como poco solubles.2.1.- Tomar con una pipeta 2 mL de solución de cloruro de calcio y colocarlos en un tubo

de ensayo.2.2.- Tomar con otra pipeta 2 mL de solución de carbonato de sodio y agregarlos al mismo

tubo de ensayo.2.3.- Observar lo que ocurre y anotar el resultado en su cuaderno.2.4.- ¿Puede emitir opinión, en este caso, sobre reactivo limitante y reactivo en exceso?.

¿Por qué?.2.5.- ¿En esta reacción hay transferencia de electrones?. ¿Por qué?.Reacción Nº 3: Reacciones en las que intervienen dos reactivos en solución y en los

productos encontramos que se produjo un cambio en el estado de oxidación de al menos dos elementos.

El oxígeno en el peróxido de hidrógeno, comunmente llamado “agua oxigenada” se encuentra en estado de oxidación –1 (grupo peróxido O2

2--). Según frente a quién reaccione puede dar como producto al agua donde el oxigeno actúa con estado de oxidación –2 (grupo óxido O2-- u oxígeno gaseoso donde el mismo se encuentra en estado de oxidación 0. En cambio, el manganeso, en el anión permanganato, se encuentra en su máximo estado de oxidación (+7). Por lo tanto, la única posibilidad que le queda es pasar a un estado de oxidación menor, que en medio ácido, es el catión manganeso en estado de oxidación +2.La reacción iónica, planteada en forma incompleta, entre el ión permanganato y el agua oxigenada, es la siguiente:MnO4

-- + H2O2 + H+ <===>Mn2+ + H2O + O2

3.1.- Tomar con una pipeta 2 mL de solución de permanganato de potasio y colocarlos en un tubo de ensayo (no descartar esta pipeta porque será utilizada nuevamente).

3.2.- Agregar al tubo de ensayo algunas gotas de solución de ácido sulfúrico.3.3.- Tomar con otra pipeta 2 mL de solución de peróxido de hidrógeno y agregarlos al

mismo tubo de ensayo (tampoco descartar esta pipeta porque será utilizada nuevamente).

3.4.- Esperar un momento, observar lo que ocurre y anotar el resultado en su cuaderno.3.5.- Tomar otros 2 mL de solución de permanganato de potasio con la pipeta

correspondiente y agregarlos al tubo de ensayo. Luego repetir la instrucción (3.4).3.6.- Por último tomar otros 2 mL de solución de peróxido de hidrógeno con la

correspondiente pipeta y agregarlos al tubo de ensayo. Luego repetir la instrucción (3.4).

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3.7.- ¿Interpreta la función que cumple el ácido sulfúrico, agregado en la etapa (3.2), en la reacción que estamos realizando?.

3.8.- ¿Puede emitir opinión, sobre reactivo limitante y reactivo en exceso en las etapas (3.3), (3.5) y (3.6)?. ¿Por qué?.

3.9.- ¿Puede indicar cuál será el producto que genera el agua oxigenada?.3.10.- ¿En esta reacción hay transferencia de electrones?. ¿Por qué?.Reacción Nº 4: Reacciones en las que intervienen dos reactivos en solución y uno de los

productos es un compuesto coloreado.

La reserva amilácea de algunas semillas consiste en almidón, compuesto que puede solubilizarse en agua y que reacciona con Iodo formando un compuesto de color azul..4.1.- Tomar un trozo de una semilla con reserva amilácea, que haya sido hidratada durante

48 hs y colocarla en un tubo de ensayos.4.2.- Tomar con una pipeta 1 mL del agua empleada en la hidratación y agregarla al tubo de

ensayos.4.3.- Agregar algunas gotas de solución de tri ioduro de potasio (solución de iodo en ioduro

de potasio).4.4.- Esperar un momento, observar lo que ocurre y anotar el resultado en su cuaderno.4.5.- Puede inferir, en base a la respuesta anterior, la reacción que ocurrió al hidratar la

semilla durante 48 hs.4.6.- ¿Puede emitir opinión, sobre reactivo limitante y reactivo en exceso en las etapas (4.3)

y durante la hidratación de la semilla?. ¿Por qué?.4.7.- ¿En la reacción que ocurre en la etapa (4.3) hay transferencia de electrones?. ¿Por

qué?.4.8.- ¿En la hidratación de la semilla hay transferencia de electrones?. ¿Por qué?.