Estequiometra Rendimiento de reaccin y pureza Profesor Fabio
Estequiometría: Rendimiento de reacción y pureza Profesor Fabio Garzón Díaz Maestría en enseñanza de las ciencias exactas y naturales Facultad de Ciencias Universidad Nacional Colegio Rodrigo Lara Bonilla JN 2012
Actividad: Lee los siguientes conceptos repasa los mapas conceptuales, te serán útiles para desarrollar la guía de trabajo. Si tienes alguna pregunta consulta a tu profe.
1. REACCIONANTES: En una reacción química se establecen unas relaciones entre las cantidades de los reaccionantes para producir una cantidad de producto, de acuerdo con esto el reaccionante que primero se agota durante la reacción se denomina REACCIONANTE LÍMITE o LIMITANTE. Las otras sustancias se conocen como REACCIONANTES EN EXCESO. 1 1. Whitten et al, 1998, 88.
Para entender mejor resolvamos el siguiente problema: ¿Qué masa de CO 2 se formaría en la reacción de 16 g CH 4 con 48 g de O 2? (Metano y Oxígeno) 2 CH 4 1 mol 16 g Planteamiento: + 202 CO 2 + 2 H 2 O 2 moles 2(32 g) 1 mol 44 g 2 moles 2(18 g) Solución: ? moles CH 4 = 16 g CH 4 x 1 mol CH 4 = 1, 0 moles CH 4 16 g CH 4 ? moles O 2 = 48 g O 2 x 1 mol O 2 = 1, 5 moles O 2 32 g O 2 2. Whitten et al, 1998, 89.
Ahora veamos la ecuación ajustada: ? moles O 2 = 1, 0 moles CH 4 X 2 moles O 2 = 2 moles O 2 1 mol CH 4 Se necesitan 2 moles de oxígeno pero tenemos 1, 5; así que este es el reaccionante limitante. Se puede calcular el número de moles de metano que reaccionarían con 1, 5 moles de oxígeno: ? moles CH 4 = 1, 5 moles O 2 x 1 mol CH 4 = 0, 75 moles CH 4 2 moles O 2
Según esto solo se requerirán 0, 75 moles de CH 4 para reaccionar con 1, 5 moles de O 2. Pero se tienen 1, 0 moles de CH 4, así que de nuevo vemos que O 2 es el reaccionante límite. En este caso la reacción debe parar cuando el oxígeno se use, por ello se basan los cálculos en este reaccionante. g de O 2 ? g. CO 2 moles de O 2 = moles de CO 2 g de CO 2 48 g O 2 X 1 mol O 2 X 1 mol CO 2 X 44 g CO 2 32 g O 2 2 moles O 2 1 mol CO 2 = 33 g CO 2
2. RENDIMIENTO Y PUREZA: En muchas reacciones químicas, especialmente en las involucradas en procesos industriales, los reaccionantes están acompañados de impurezas; esto hace necesario calcular la cantidad de reaccionante puro debido a que en las ecuaciones se suponen combinaciones entre sustancias completamente puras. 3 A continuación encontrarás un mapa conceptual: 3. Cárdenas, 1996, 260.
Rendimiento Pureza conceptos estrechamente relacionados cuando es Un reaccionante no es puro Se puede Por medio de Ecuaciones químicas Calcular el rendimiento que suponen Sustancias puras de La combinación 4. Adaptado de Cárdenas, 1996, 260. Se requiere Calcular la cantidad de Reaccionante puro
2. 1. PORCENTAJE DE RENDIMIENTO: Es la relación de proporcionalidad, con respecto a 100, que se asume como el total de la cantidad de producto obtenido según la ecuación química. El siguiente ejemplo te ayudará a aclarar tus dudas: ¿Cuántos g de ácido clorhídrico HCl, se obtienen de la reacción de 30 moles de H 2, con un exceso de cloro, si el rendimiento de la reacción es de 95%? 4 La ecuación es: H 2 + Cl 2 2 HCl A continuación veremos como resolver el ejercicio: 5. Adaptado de Cárdenas, 1996, 261.
La solución requiere establecer la razón molar de HCl a H 2 En la ecuación balanceada y utilizar el esquema general así: 30 moles H 2 X 2 moles HCl 1 mol H 2 = 30 x 2 x 36. 45 g HCl 1 x 1 = 2, 19 g de HCl X 36. 45 g HCl 1 mol HCl Esta es la máxima cantidad de ácido clorhídrico que se puede obtener si el rendimiento fuera del 100%, pero como es solo de 95%, la cantidad obtenida debe ser menor. Entonces esta cantidad se multiplica por 95 y se divide por 100. 2, 19 X 95 = 2, 08 g de HCl 100
2. 1. PUREZA: Es un concepto químico que se refiere a la cantidad de sustancias que acompañan a un reaccionante, especialmente en los procesos industriales, pero no se tienen en cuenta en las ecuaciones químicas. Entre menor es la cantidad de sustancias acompañantes mayor es la pureza del reaccionante.
El siguiente ejemplo 6 te ayudará a aclarar tus dudas sobre el concepto de pureza: ¿Cuántos g de fluoruro de calcio de 90% de pureza se requieren para preparar 100 g de ácido fluorhídrico? 6. La ecuación es: Ca. F 2 + H 2 SO 4 Ca. SO 4 + 2 HF A continuación veremos como resolver el ejercicio: 6. Adaptado de Cárdenas, 1996, 260.
La solución requiere expresar los gramos de HF en moles, establecer la razón molar del Ca. F 2 al HF y realizar las operaciones, de conformidad con el esquema general: 100 g HF X 1 mol Ca. F 2 20 g HF 1 mol HF = 100 X 1 X 78 g Ca. F 2 20 X 2 X 1 = 195 g de Ca. F 2 X 78 g Ca. F 2 1 mol Ca. F 2
Si el Ca. F 2 fuera puro se requerirían 95 g, pero como es impuro se requiere una mayor cantidad, se obtiene así: 195 g Ca. F 2 puro X 100 g impuro 90 g puro = 216. 7 g de Ca. F 2 impuro
Actividad: Ya estás listo para pasar a la práctica. Resuelve la guía de trabajo que te entregará tu profe de acuerdo a sus indicaciones.
Actividad final: Si luego de presentar tus ejercicios y corregirlos sigues con dudas te recomiendo que en tu tiempo libre revises los siguientes videos y lecturas en sitios web. Luego consulta tus dudas con tu profe.
Videos: Estequiometría: Reactivo Limitante. Disponible en línea en: http: //www. youtube. com/watch? v=Mzev. Vs_FEUU Reacción química 10: Pureza (riqueza) reactivos. Disponible en línea: http: //www. youtube. com/watch? v=s-f. R_b. Z 1 Eig Reactivo limitante Porcentaje de Rendimiento. Disponible en línea: http: //www. youtube. com/watch? v=wwl. Hv_9 yajo
Lecturas: Pureza de los reactivos. Disponible en línea en: http: //quimicaparatodos. blogcindario. com/2009/09/00075 pureza-de-los-reactivos. html Reactivo limitante y rendimiento. Disponible en línea en: http: //www. eis. uva. es/~qgintro/esteq/tutorial-04. html
Bibliografía: Cárdenas, F. , y Gélves, Carlos. (1996) ambiente 1. Bogotá: Mc graw Hill. Química y Whitten, K. , Davis, Raymond, y Peck, Larry. (1998) Química general. Madrid: Mc Graw Hill.
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