Facultad de ingeniera de industrias Qumica general

Alimentarias informe #4

INDICE

INTRODUCCION....2

OBJETIVOS.3

FUNDAMENTO TEORICO.4-6

CUERPO O DESARROLLO.6-10

MATERIALES Y REACTIVOS

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

RESULTADOS

CALCULOS

CONCLUCIONES.11

CUESTIONARIO.12-14

BIBLIOGRAFIA..15

INTRODUCCION

En una reaccin qumica, el reactivo limitante no necesariamente es el que se encuentra en menor cantidad estequiometria, es aquel que se encuentra en una proporcin inferior respecto a los dems reactivos. El reactivo limitante se consume primero y limita la formacin de ms productos. Los reactivos que participan en una reaccin y que no son limitantes se llaman reactivos en exceso o RNL, porque al consumirse completamente el reactivo limitante, sobra una cantidad (un exceso) de aqullos. Cuando un qumico efecta una reaccin, generalmente los reactivos no estn presentes en las cantidades estequiometrias exactas, es decir, en las proporciones que indica la ecuacin balanceada. Como consecuencia, algunos reactivos se consumen mientras que parte de otros se recuperan al finalizar la reaccin. El reactivo que se consume primero en la reaccin recibe el nombre de reactivo Limitante, ya que la mxima cantidad de producto que se forma depende de la cantidad de este reactivo que haba originalmente. Cuando este reactivo se consume, no se puede formar ms producto. Los reactivos en exceso son tos reactivos presentes en mayor cantidad que la necesaria para reaccionar con la cantidad de reactivo Limitante. Cuando una ecuacin est ajustada, la estequiometria se emplea para saber las moles de un producto obtenidas a partir de un nmero conocido de moles de un reactivo. La relacin de moles entre reactivo y producto se obtiene de la ecuacin ajustada. A veces se cree equivocadamente que en las reacciones se utilizan siempre las cantidades exactas de reactivos. Sin embargo, en la prctica lo normal suele ser que se use un exceso de uno o ms reactivos, para conseguir que reaccione la mayor cantidad posible del reactivo menos abundante.

OBJETIVOS

Comprobar que las reacciones qumicas son verdaderas y no meras invenciones.

Determinar la composicin de un nuevo compuesto qumico.

Determinar el peso de KCl y O2 producidos experimentalmente.

Calcular el % de error en el experimento.

FUNDAMENTO TEORICO

Existen dos factores que limitan el rendimiento de los productos en una reaccin qumica (1) la cantidad de material inicial (reactantes) y (2) el % de rendimiento de la reaccin. Muchas condiciones experimentales como por ejemplo: Temperatura y precisin, pueden ajustarse a incrementar el rendimiento de la reaccin.

Los reactivos qumicos estn de acuerdo a la relacin de moles y solamente una cantidad limitada de producto es capaz de formarse a partir de una cantidad de material inicial. El reactivo que limita la cantidad de producto en la reaccin qumica se llama REACTIVO LIMITANTE. Para un mejor entendimiento tenemos el siguiente ejemplo:

2C3H8 + 7O2 6CO + 8 H2O

Esta ecuacin balanceada, indica que 7 moles de oxigeno (224g) reaccionan con dos moles de propano (88g) para producir 6 moles de monxido de carbono (168g) y 8 moles de agua (144g). Ahora supongamos que solamente se dispone de 160g de O2 y 88g de propano para la reaccin. Cuantas moles y gramos de monxido de carbono se produciran:

N de moles O2 = 160g O2 X 1mol O2 = 5 moles

32g O2

N moles C3H8 = 88g C3H8 x 1mol C3H8 = 2 moles

44g C3H8

La ecuacin nos indica que 7 moles de O2 reaccionan con 2 dos moles de C3H8 pero se dispone de 5 moles de O2, que no son insuficientes para reaccionar con todo el C3H8. Entonces la relacin de 2 moles es: 2 moles de C3H8/7 moles de O2

5moles O2 x 2 moles C3H8 = 1.4moles C3H8

7 moles O2

Es decir, que de los 2 moles iniciales de C3H8 solo reaccionan 1.4 moles. Como el oxgeno no puede reaccionar con todo el propano se dice que el O2 es el REACTIVO LIMITANTE en esta reaccin, quedando el C3H8 como REACTIVO EN EXESO.

Determinado el reactivo limitante, se puede calcular el nmero de moles de CO producidos mediante la relacin de moles: 6 moles CO/7 moles de O2.

5moles O2 x 2moles CO = 4.3 moles CO

7moles O2

Si, 4.3 moles CO x 28g CO = 120g CO

7 moles CO

Luego se ha producido 120g de CO

Otro caso: Ahora supongamos que se dispone de 25.6g de O2 y 8080g de propano. Cuantos gramos de CO se producen siguiendo el mismo orden en etapas.

1. Ecuacion balanceada:

2 C3H8 + 7O2 6 CO + 8H2O

2. Determinar el numero de moles de cada reactante:

Nde moles O2 = 25.6G O2 x Mol O2 = 0.8 moles

32g O2

N de moles C3H8 = 8.80g C3H8 x Mol C3H8 = 0.2 moles

44g C3H8

3. Determinar el reactivo limitante.

0.8 moles O2 x 2 moles C3H8 = 0.229 moles

7 moles O2

0.2 moles C3H8 x 7moles de O2 = 0.7 moles O2

2moles C3H8

Quiere decir que el oxigeno no es el ractante limitante si no el propano.

Luego son necesario 0.7 moles de O2 para reaccionar con 0.2 moles de propano

4. Determinan la cantidad de producto formado:

Como los 0.2 moles de C3H8 gobiernan la cantidad de producto formado, tenemos:

0.2 moles C3H8 x 6moles CO = 0.6 moles de CO

2 moles C3H8

0.6 moles CO x 28g CO = 16.8g CO

1Mol CO

Es frecuente que cuando la reaccin ocurre, la cantidad de producto obtenido experimentalmente (recuperado) es menor que la cantidad de producto calculado, en base a la reaccin estequiomtrica. El % de rendimiento o recuperacin es:

Masa real

%Rend. = x 100

Masa terica

CUERPO O DESARROLLO

MATERIALES Y REACTIVOS

VASO CHICO 100ml

VASO GRANDE

EMBUDO BUCHNER

PIPETA

LUNA DE RELOJ

PAPEL FILTRO

Na3PO4.2H2O 0.5M

BaCl2.2H2O 0.5M

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

En este experimento una mezcla desconocida de sales, Na3PO4. 2H2O y BaCl2 .2H2O se disuelve en agua para que reaccionen y formen un precipitado insoluble de Ba3 (PO4)2 de acuerdo a la reaccin siguiente.

2Na3PO4 (ac) + 3 BaCl2 (ac) H2O Ba3 (PO4)2(S) + 6NaCl(ac)

Se puede determinar el reactivo limitante y la composicin de la mezcla de sales.

PARTE EXPERIMENTAL:

Anlisis de una mezcla desconocida de sal de fosfato y sal de bario.

A. PRESIPITADO:

1. Pesar aproximadamente 1 g de muestra desconocida de la mezcla de sales, depositar en un vaso grande, adicionar 200 mL de agua destilada. Agitar la mezcla acuosa con una varilla de vidrio durante un min; dejar que se precipite y se sedimente. Decantar y luego tomar dos volmenes de 50 ml cada uno del lquido sobrenadante en vasos pequeos y guardarlos para la parte B.

2. Transferir el precipitado a un embudo Bchner y filtrar al vaco, usar el papel de porosidad muy fina previamente pesado. Lavar con agua destilada, sacar el precipitado y colocarlo en una luna de reloj previamente pesada y secarlo a 112C por media hora, enfriar y pesar. Deducir el peso del precipitado.

B. DETERMINACION DEL REACTIVO LIMITANTE:

1. Tomar 50 ml de la porcin del lquido sobrenadante de la parte A, para determinar la presencia del ion PO43- en exceso mediante la adicin de 2 gotas de Ba2+ 0.5 M (BaCl2 0,5 M). si se forma un precipitado entonces el ion PO43-est en exceso en la mezcla de sal original, entonces el ion Ba2+ fue el reactivo limitante y luego guardar toda la solucin restante para la parte C.

2. En la otra porcin de 50 ml probar la presencia del exceso de Ba2+ adicionar dos gotas de ion PO43- 0,5 M (Na3 PO4 0,5 M). Si se forma un precipitado el ion Ba2+ fue el reactivo en exceso en la mezcla de la sal original y el PO43- fue el reactivo limitante y luego guardar toda la solucin para la parte C.

3. Mediante estas dos pruebas se determina el reactivo limitante en la mezcla de sal original.

NOTA: algunas nubosidades pueden aparecer en ambos casos, pero la muestra definida es la aparicin de un precipitado.

C. DETERMINACION DEL EXCESO DE REACTANTE:

Se realiza determinado la cantidad del exceso de ion Ba2+ o PO43- en sal original de la mezcla original, por adicin de 5 ml de un agente precipitante 0,5 M para la porcin de 50 ml de la parte B que demuestra la aparicin definitiva del precipitado ( destacar los otros 50 ml de solucin ). Agitar la solucin durante un minuto, filtrar al vaco a travs de embudo Buchner, lavar, secar y pesar como en la parte A.

RESULTADOS

Precipitacin del Ba3(PO4) 2

1.- peso de la mezcla de sal: 1g

2.-peso del Ba3 (PO4) 2 precipitado: 1.601

3.- moles de Ba3 (PO4) 2: 0.0266 moles

4.-moles de BaCl2. Reaccionante: 0.026moles

5.- peso del BaCl2. Reaccionante: 1.368

6.- moles de Na2 PO4. Reaccionante: 0,097 moles

7.- peso de Na2PO4. Reaccionante: 1.368

DETERMINE EL REACCTIVO LIMITANTE.

1.- reactivo limitante en la mezcla de la sal original: Ba3 (PO4)2 (s)

Al hallar la masa molecular de: Ba3 (PO4)2 nos sale 601g

1.368g Ba3 (PO4)2 x 1mol = 0.027

601g Ba3 (PO4)2

Al hallar la masa molecular de Na2 PO4 nos sale 141g

1.368g Na2 PO4 x 1mol = 0.097

141g Na2 PO4

DETERMINACION DEL EXCESO DE REACTANTE.

1.- peso del precipitado Ba3 (PO4) 2 adicional (x4 por que solamente de la solucin 50 ml) que fue precipitada=

2.- moles de Ba3 (PO4) 2 adicional precipitado =0.027moles

3.- peso del reactante en exceso determinado (C) =1.368g

CALCULOS

N 1. Peso de la mezcla de la sal original = 1g

N 2. Peso del reactivo limitante en la mezcla de sal: 50g

N 3. Peso del exceso de reactante que fue ppdo. Por el reactivo limitante= 14,78g

N 4. Peso del exceso del reactante (no reaccionante) = 12,7g

N 5. Peso de la mezcla de sal estimado para N 2 + N 3 y N 4 = 77.48g

N 6. %de error en experimento = 27%

N 7. % promedio de error (si se realiza 2 o ms pruebas)= 18%

N 7. % de rendimiento = 72%

Nota: 1mL = 1g

CONCLUSIONES

Se estudi que la importancia del reactivo limitante en los laboratorios de qumica es que haya un reactivo limitante, te sobrar masa del otro (s) elemento(s). quiere decir que se basa en la conservacin de la materia y mediante ella pueden calcularse con exactitud en teora las cantidades de productos y reactivos en una reaccin qumica.

Se reconoci que el reactivo que primero se consume es el reactivo limitante ya que la mxima cantidad de producto que se forma depende de la cantidad de este reactivo que haba originalmente porque cuando, este reactivo se consume, no se puede formar ms producto y a nivel industrial el reactivo limitante es el que ms se toma en cuenta para producir cualquier alimento ya que con el exceso este nos sobra y no traera problemas a los productos.

Se defini al reactivo en exceso que son los que participan en una reaccin y que no son limitantes, porque al consumirse completamente el reactivo limitante, sobra una cantidad (un exceso) de aqullos, el reactivo en exceso esta presentes en mayor cantidad que la necesaria para reaccionar con la cantidad de reactivo Limitante.

CUESTIONARIO

1.- Qu significa para usted reactivo limitante, fundamente su respuesta e indique dos ejemplos?

RSTA:

Es aquel reactivo que se ha consumido por completo una reaccin qumica, se le conoce como el nombre de reactivo limitante.

Ejemplo 1:

PARA LA REACCIN:

Cul es el reactivo limitante si tenemos 10 molculas de hidrgeno y 10 molculas de oxgeno?

Necesitamos 2 molculas de H2por cada molcula de O2

Pero tenemos slo 10 molculas de H2y 10 molculas de O2.

La proporcin requerida es de 2 : 1

Pero la proporcin que tenemos es de 1 : 1

Es claro que el reactivo en exceso es el O2y el reactivo limitante es el H2

Como trabajar con molculas es lo mismo que trabajar con moles.

Si ahora ponemos 15 moles de H2con 5 moles de O2entonces como la estequiometra de la reaccin es tal que 1 mol de O2reaccionan con 2 moles de H2, entonces el nmero de moles de O2necesarias para reaccionar con todo el H2es 7,5, y el nmero de moles de H2necesarias para reaccionar con todo el O2es 10.

Es decir, que despus que todo el oxgeno se ha consumido, sobrarn 5 moles de hidrgeno. El O2es el reactivo limitante

Ejemplo 2:

Se necesita un cierre, tres arandelas y dos tuercas para construir una baratija. Si el inventario habitual es 4,000 cierres, 12,000 arandelas y 7,000 tuercas. Cuantas baratijas se pueden producir?

LA ECUACIN CORRESPONDIENTE SER:

En esta reaccin, 1 mol de cierres, 3 moles de arandela y 2 moles de tuercas reaccionan para dar 1 mol de baratijas.

1. Divide la cantidad de cada reactivo por el nmero de moles de ese reactivo que se usan en la ecuacin ajustada. As se determina la mxima cantidad de baratijas que pueden producirse por cada reactivo.

Cierres: 4,000 / 1 = 4,000

Arandelas: 12,000 / 3 = 4,000

Tuercas: 7,000 / 2 = 3,500

Por tanto, el reactivo limitante es la tuerca.

2.- escriba la ecuacin correspondiente de este proceso experimental.

RSTA: 2Na3PO4 (ac) + 3 BaCl2 (ac) H2O Ba3 (PO4)2(S) + 6NaCl (ac)

3.- en este experimento que sustancia es el que determina el producto terico?

RSTA: En este experimento es el que determino que toda la prctica se diera fue la mezcla de sal ya que fue lo que se us ms en la prctica por falta de reactivos

4.- cuantos moles y cuantos gramos de reactivo en exceso quedar despus de finalizada la reaccin?

RSTA:

0.001moles sern los restantes ya que para cada Na2PO4 (0.097g) se necesitan 0.027 mol de Ba3 (PO4)2

0.368g

5.- como el Ba3 (PO4)2 es un precipitado muy fino se pierde algo en el proceso de filtracin. Si ha usado un papel de filtro grueso en lugar de papel de filtro de porosidad fina Cmo afectara el %de error en el experimento?

RSTA:

En el papel filtro grueso se perder un poco del reactivo y disminuir su aumentara su % de error, en cambio con el papel filtro de porosidad fina es ms probable que el reactivo quede en el filtro y no se pierda nada de ello la cual es menos el % de error.

6.- los iones Ba2+ y PO43- no precipitan totalmente en soluciones acuosas por la solubilidad residual del Ba3 (PO4) 2 (muy pequea). Cmo esta pequea pero finita solubilidad afecta en el % de error del experimento?

RSTA:

Al tener una pequea solubilidad finita el porcentaje de error es mayor ya que puede haber el caso en que no pueda reaccionar o haya ms de un reactivo, al ser finita es imposible que reaccione bien con los reactivos.

BIBLIOGRAFIA

Miller / Augustine. 1978. QUMICA BSICA Impreso por los talleres de offset, Rebosan, S.A. PP. 245- 246-Ollero-/A- 1989.

Enciclopedia universal/Impreso por printed/Editorial 9 / PP. 126-127- 128

http://www.reactivo//limitante/16-07-2009/efectos//-estequiometria://.com

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