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REACTIVO LIMITANTE Y RENDIMIENTOS DE UNA REACCIÓN.
Evaluar la influencia del reactivo limitante sobre el rendimiento del producto de la reacción.
3. Determinar el rendimiento experimental de una reacción química...

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Universidad de Guayaquil Facultad de Ciencias Químicas Carrera: Bioquímica y Farmacia Guía de Prácticas de Laboratorio de Química II

INFORME DE LABORATORIO

N° 02

Título: REACTIVO LIMITANTE Y RENDIMIENTOS DE UNA REACCIÓN Docente: Q.F Muñoz Iturralde César Augusto.

ESTUDIANTE: Samuel Andrés Bravo Meléndez Objetivos de la práctica de laboratorio: 1. Identificar el reactivo limitante y el reactivo en exceso de una reacción 2. Evaluar la influencia del reactivo limitante sobre el rendimiento del producto de la reacción. 3. Determinar el rendimiento experimental de una reacción química 4. Distinguir entre los tipos de rendimientos que pueden ser hallados para una reacción química. Instrucciones o consideraciones previas 1. Revisar conceptos y definiciones relacionadas con estequiometria y los diferentes tipos de rendimientos para reacciones químicas. 2. Investigar sobre las propiedades fisicoquímicas de los reactivos a emplear. 3. Realizar los cálculos estequiométricos necesarios para la ejecución de la práctica. FUNDAMENTO: Cuando en la realidad se llevan a cabo reacciones químicas, es normal que los reactivos nose encuentren en cantidades estequiométricas, es decir, en las proporciones exactas que indican los coeficientes estequiométricos de la ecuación química balanceada. Usualmente, uno o varios de los reactivos están en mayor cantidad de la que se requiere, por lo que, al finalizar la reacción, quedará un remanente de esos reactivos. El reactivo límite o limitante es aquel reactivo que en una reacción química se consume en primera medida se utiliza por completo en una reacción y recibe este nombre porque la cantidad de este limita la cantidad de los nuevos compuestos a formar, es decir, determina la cantidad de producto o de productos obtenidos, por lo tanto, la reacción depende del reactivo limitante. Por otro lado, el reactivo en Exceso es aquel reactivo que no se utiliza por completo en la reacción.

Una vez que uno de los reactivos se agota, se detiene la reacción, por lo que las moles de producto siempre son determinadas por las moles presentes del reactivo limitante. Se cree equivocadamente que las reacciones progresan hasta que se consumen totalmente los reactivos, o al menos el reactivo limitante. La cantidad de producto que debiera formarse si todo el reactivo limitante se consumiera en la reacción, se conoce como rendimiento teórico. A la cantidad de producto realmente obtenido a nivel de laboratorio se le llama rendimiento experimental o rendimiento de la reacción. Así es posible definir el porcentaje de rendimiento de reacción de la siguiente forma:

Es claro que siempre se cumplirá la siguiente desigualdad:

Esto se debe a que no todos los productos reaccionan completamente, a su vez puede haber reacciones laterales que no lleven al producto deseado y la recuperación del 100% de la muestra es prácticamente imposible. Una cantidad que relaciona el rendimiento de la reacción con el rendimiento teórico se le llama rendimiento porcentual o % de rendimiento y se define como la división del rendimiento real entre el teórico multiplicada por 100. En otras palabras, el rendimiento de una reacción es la cantidad máxima de producto que se puede obtener por una reacción a partir de cantidades dadas de reactivos y se calcula a partir de la estequiometría basada en el reactivo limitante.

Reactivos de laboratorio 1. Cromato de potasio 2. Nitrato de bario Materiales de laboratorio 1. Espátula 2. Vidrio reloj 3. Vasos de precipitados (2). Equipos de laboratorio 1. Balanza

4. Papel de filtro. 5. Embudo de vidrio. 6. Piseta con agua destilada 2. Estufa (105°C).

Actividades por desarrollar/ técnica operatoria o procedimiento 1. Pesar 0.5g de cromato de potasio y disolver con 10mL de agua destilada en un vaso de precipitado. En otro vaso pesar una cantidad estequiométrica de nitrato de bario (cantidad que debe ser calculada por usted) para que reaccione completamente con el cromato de potasio. Registrar el peso y disuelva en 10mL de agua destilada.

2. Mezclar las dos disoluciones hasta la formación de precipitado. Lavar el vaso con agua destilada e incorporar a la mezcla de reacción. Dejar en reposo por 5 minutos, mientras se cumple ese tiempo, tome una hoja de papel filtro registre su peso, dóblelo y colóquelo en el embudo de vidrio, humedecerlo con agua destilada para fijarlo a las paredes y filtre la mezcla de reacción lavando con agua utilizando un matraz Erlenmeyer para la recolección de las aguas madres.

3. Una vez terminada la filtración colocar el papel filtro con el precipitado en un vidrio reloj y secar aproximadamente a 105 °C. Una vez eliminados residuos de agua en el papel, pesar y obtener por diferencia la masa del precipitado.

Resultados K2CrO4 (g)

Ba(NO3)2 (g)

0.5 g

0.67 g

Papel Filtro (g) 0.92 g

Papel Filtro + Precipitado (g) 1.55 g

Masa del Precipitado (g) 0.63 g

Señalar la(s) reacción(es) química(s) implicadas en la ejecución experimental. K2CrO4 + Ba(NO3)2 → BaCrO4 + 2KNO3 Indique ¿cuál es el producto que obtiene al final del procedimiento? El producto que se obtiene al final del procedimiento es el Cromato de Bario y Nitrato de Potasio. Con los cálculos realizados, determinar reactivo limitante, reactivo en exceso y rendimientos de la reacción. 1. Peso molecular de los reactivos: K2CrO4 = 194.18 g/mol Ba(NO3)2 = 261.32 g/mol 2. Peso molecular del precipitados Amarillo: BaCrO4 = 253.32 g/mol 3. Balanceamos la ecuación y colocamos los primeros datos. K2CrO4 + Ba(NO3)2 → BaCrO4 + 2KNO3 0.5 g xg 4. Gramos del nitrato de Bario. 0.5 𝑔 𝐾2𝐶𝑟𝑂4 × 1 𝑚𝑜𝑙 𝐾2𝐶𝑟𝑂4 194.18 𝑔/𝑚𝑜𝑙

1 𝑚𝑜𝑙 Ba(NO3)2 ×

×

1 𝑚𝑜𝑙 𝐾 𝐶𝑟𝑂 2

261.32 𝑔/𝑚𝑜𝑙 = 0.67 𝑔 Ba(NO3)2 1 𝑚𝑜𝑙 Ba(NO3)2

4

5. Hallar reactivo limitante y en exceso 0.5 𝑔 𝐾2𝐶𝑟𝑂

1 𝑚𝑜𝑙 𝐾2𝐶𝑟𝑂4 194.18 𝑔/𝑚𝑜𝑙

1 mol BaCrO4 ×

× 1 𝑚𝑜𝑙 BaCrO4 1 𝑚𝑜𝑙 𝐾 𝐶𝑟𝑂 2

0.67 𝑔 Ba(NO3)2 ×

1 𝑚𝑜𝑙 Ba(NO3)2 261.32 𝑔/𝑚𝑜𝑙

253.32 𝑔/𝑚𝑜𝑙 BaCrO4

×

= 0.65 𝑔 BaCrO4

4

1 mol BaCrO4 1 𝑚𝑜𝑙 Ba(NO3)2

×

253.32 𝑔/𝑚𝑜𝑙 BaCrO4 1 𝑚𝑜𝑙 BaCrO4

El reactivo limitante es 0.64 g BaCrO4 y el reactivo exceso 0.65 𝑔 BaCrO4 6. Comparación de Rendimientos. Rendimiento real < Rendimiento teórico 0.63 g BaCrO4 < 0.64 g BaCrO4 El rendimiento real pesado es menor que el rendimiento teórico calculado.

= 0.64 𝑔 BaCrO4

7. Rendimieto de la reacción. % 𝑹𝒆𝒏𝒅𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒂𝒄𝒄𝒊ó𝒏 =

(𝒓𝒆𝒏𝒅𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒓𝒆𝒂𝒍) (𝒓𝒆𝒏𝒅𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐)

(𝟎. 𝟔𝟑 𝒈 𝑩𝒂𝑪𝒓𝑶𝟒) % 𝑹𝒆𝒏𝒅𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒂𝒄𝒄𝒊ó𝒏 =

(𝟎. 𝟔𝟒 𝒈 𝑩𝒂𝑪𝒓𝑶𝟒)

𝒙 𝟏𝟎𝟎

𝒙 𝟏𝟎𝟎 = 𝟗𝟖. 𝟒𝟑%

Compare y analice cada uno de los valores de rendimientos determinados Reactivo limitante 0.67 𝑔 Ba(NO3)2

Reactivo en exceso 0.5 𝑔 𝐾2𝐶𝑟𝑂4

R.T.

R.R.

R.P.

0.64 𝑔 𝐵𝑎𝐶𝑟𝑂4

0.63 𝑔 𝐵𝑎𝐶𝑟𝑂4

98.43%

R.T.: Rendimiento teórico; R.R.: Rendimiento Real; R.P.: Rendimiento Porcentual.

Conclusiones •

En una reacción química, el reactivo limitante es el reactivo que determina cuánto producto se va a obtener.

•

A veces decimos que los otros reactivos están en exceso porque va a sobrar algo cuando el reactivo limitante se haya utilizado por completo.

•

La cantidad máxima de producto que se puede producir se llama el rendimiento teórico.

Recomendaciones • Contar con su mandil y guantes para trabajar en el laboratorio. • Seguir la técnica paso a paso, empleando las debidas medidas de bioseguridad. • Reconocer los conceptos al momento de aplicar a las preguntas. Bibliografía 1. Burns, R.(2011). FUNDAMENTOS DE QUIMICA, Quinta Edición, Editorial Pearson. 2. Chang, R.(2013). QUÍMICA, Undécima Edición, Editorial Mc Graw Hill. 3. Petrucci, R. H., Herring, F.G., Madura, G.D. y Bissonnette, C.(2011). QUÍMICA GENERAL, Décima edición, Editorial Pearson...