DETERMINACIÓN DE LA ESTEQUIOMETRÍA DE UNA REACCIONQUIMICA POR ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO Karina Murillo 1226451
[email protected] Daniela Pérez Salamanca 1224221
[email protected] Albert Abraham Ruiz 1228490
[email protected] Facultad de Ingeniería, Escuela Ingeniería de Alimentos (Diurna) Universidad del Valle, Cali, Colombia RESUMEN: En esta práctica se preparó una mezcla de carbonato de sodio con cloruro de bario, primero se calculó los gramos necesario para preparar 50mL de de soluciones de 0.50M de las dichas anteriormente. En 5 tubos de ensayo se envasaron a distintas medidas (mL) cada uno de los anteriores compuestos, generando una reacción y como consecuencia un nuevo producto. Con 5 papeles filtro rotulados y previamente pesados, y con ayuda de un embudo de vidrio se hizo el proceso de filtración de cada uno de estas reacciones en los tubos y finalmente al calentarlos por un tiempo determinado se obtuvo un precipitado en cada una de ellas. PALABRAS CLAVES: Carbonato de sodio, Cloruro de Bario, Carbonato de Bario. OBJETIVOS: -Determinar la estequiometria de la reacción química entre el Carbonato de Sodio y el Cloruro de Bario mediante el análisis gravimétrico. -Aprender procesos de separación de sustancias como por ejemplo la filtración. -Comprender qué es una reacción de precipitado y cómo se forma en la reacción del carbonato de sodio y el cloruro de bario. -Aprender a usar nuevo material de laboratorio y saber cómo hacer el debido tratamiento de desechos con estas nuevas sustancias no implementadas anteriormente. PROCEDIMIENTO Se calculó la cantidad necesaria de gramos para preparar soluciones de 50mL de Carbonato de Sodio y Cloruro de Bario a concentraciones de 0.50M (en el tablero). Se roturaron 5 tubos de ensayo, y en cada uno de ellos con ayuda de una pipeta graduada se trasvasaron unas cantidades específicas de estos dos compuestos. Posteriormente se enumeraron 5 papeles filtro y se pesó cada uno de ellos. Se humedeció cada uno de los papeles y cada cantidad de los tubos de ensayo se trasladaron a este papel filtro ubicado en un embudo de vidrio; Cuando se terminó este proceso cada uno de los papeles se expusieron en un horno a aproximadamente 70ºC hasta que se hubieran secado completamente el papel. Se retiró cada uno de los papeles y se pesaron en una balanza con 0.1g de precisión. DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS. •Preparación 50mL de 0.50M de Na 2 CO 3 y BaCl 2. PM=Na 2 =45.978g/mol C=12.011g/mol O 3 =47.997g/mol ----------------------- Na 2 CO 3 =105.986g/mol PM=Ba=137.34g/mol Cl 2 =70.906g/mol ----------------------- BaCl 2 =208.246g/mol (0.5mol/L)(0.05L)(105.989g/mol)= 2.649g de Na 2 CO 3 (0.5mol/L)(0.05L)(208.246g/mol)= 5.206g de BaCl 2 •Reacción entre el Na 2 CO 3 y BaCl 2. Na 2 CO 3 +BaCl 2 BaCO 3 + 2NaCl Tabla 1. Cantidad de mL de cada compuesto TUBO mL0.50M BaCl 2 mL 0.50M Na 2 CO 3 1 3.0 1.0 2 3.0 2.0 3 3.0 3.0 4 3.0 4.0 5 3.0 5.0 Tabla 2. Pesos Papel filtro y Precipitado. PF=Papel Filtro PR=precipitado Nº PF Peso del Peso del Peso PR PF(g) PF más PR (g) (g) 1 1.8 1.9 0.1 2 1.9 2.1 0.2 3 1.9 2.3 0.4 4 1.7 2.1 0.4 5 1.9 3.1 1.2 1. Haga una gráfica de gramos de Carbonato de Bario (eje Y), versus mL de solución de Carbonato de Sodio (eje x). Elabore La gráfica teórica y compare (% de error). 2. Calcule El número de moles de BaCl2 y de Na2CO3 utilizados en cada uno de los 5 tubos de ensayo. Tabla 3. Gramos BaCO 3 vs mL NaCO 3 mL Na 2 CO 3 BaCO 3 (g) 1 0,1 2 0,2 3 0,4 4 0,4 5 1,2 Gráfica 1. Gramos BaCO 3 vs mL Na 2 CO 3 Para realizar la gráfica teórica se deben realizar primero los siguientes cálculos: -Calculo Nº de moles en los 5 tubos de BaCl 2 y Na 2 CO 3 a 0.50M: Todos los 5 tubos de ensayo tienen 0.003L de BaCl 2 así: 0.003L*0.50mol/L=0.0015mol BaCl 2 Moles de Na 2 CO 3 en: Tubo 1: 0.001L*0.50mol/L=0.0005mol Tubo 2: 0.002L*0.50mol/L=0.001mol Tubo 3: 0.003L*0.50mol/L=0.0015mol Tubo 4: 0.004L*0.50mol/L=0.002mol Tubo 5: 0.005L*0.50mol/L=0.0025mol Tabla 4. Moles de BaCl 2 y Na 2 CO 3 Tubo Moles de BaCl 2 Moles de Na 2 CO 3 1 0.0015 0.0005 2 0.0015 0.001 3 0.0015 0.0015 4 0.0015 0.002 5 0.0015 0.0025 3. De la gráfica obtenida del numeral 1 deduzca el tubo a partir de la cual, la cantidad del producto es constante. R//: De acuerdo a la gráfica y a los cálculos estequiométricos hechos, se puede deducir que el tubo donde el producto es constante es el 3, ya que la cantidad de reactivos se consume completamente, igualmente en el tubo 4 y 5 la reacción se completa, lo único es que hay gramos en exceso de Na 2 CO 3 que no reaccionan. 4. Para el tubo de ensayo seleccionado en el numeral 1 y utilizando los datos de la tabla del numeral 2, determine la relación de de moles de carbonato de sodio a moles de cloruro de bario. Teniendo en cuenta esta relación, determine la estequiometria de la reacción y la fórmula del carbonato de bario producido. R//: Para determinar la relación de moles entre el Na 2 CO 3 y el BaCl 2 se divide la cantidad de moles de cada uno en donde el producto se vuelve constante, en este caso como se determino, es en el tubo 3: Relación=0.0015mol BaCl 2 /0.0015mol Na 2 CO 3 = 1mol BaCl 2 / Na 2 CO 3 Teniendo en cuenta esto la estequiometria de la reacción ya balanceada es: Na 2 CO 3 +BaCl 2 BaCO 3 + 2NaCl Donde BaCO 3 es el carbonato de bario producido. DISCUSION GRAFICA EXPERIMENTAL El Carbonato de Sodio y Cloruro de Bario al reaccionar producen Carbonato de Bario. Esta reacción es especial y se llama Reacción de Precipitación. Esta reacción es común en disoluciones acuosas y se caracteriza por la formación de un producto insoluble o un precipitado. El precipitado es un sólido insoluble que se separa de la disolución. [1] Las reacciones de precipitación tienen diversas aplicaciones en el análisis químico. Por enumerar las más importantes: Métodos separativos, análisis gravimétrico, volumetría de precipitación, etc. El análisis gravimétrico es una técnica analítica que se basa en la medición de masa, consiste en la precipitación de un compuesto insoluble y altamente puro, la separación por filtración, secado o calcinación y determinación de dicha masa. [2] Cuando se mezclan las dos sustancias el producto se torna de una coloración blanca. Después de aproximadamente 15 minutos se observan dos fases en este producto, una de color blanca y la otra transparente, donde la blanca se encuentra en mayor proporción en cada uno de los tubos. Cuando se hizo el proceso de filtración este fue un poco lento. Los residuos que al final quedaron en el tubo de ensayo fueron los transparentes, por lo tanto el blanco es el precipitado que quedó en el papel filtro. Este papel se puso en un horno para completar el proceso de la formación de la sales de esta reacción. De acuerdo a los cálculos anteriores (Datos, cálculos y resultados), teóricamente la reacción se cumple completamente hasta el tubo 3, en el 4 y 5 hay un exceso de Na 2 CO 3 y no reacciona con el BaCL 2 . Ahora teóricamente la cantidad de gramos en cada tubo de ensayo para que la reacción se cumpla es: Tubo 1: Tubo 2: Tubo 3: Tubo 4: Tubo 5: Tabla 5. Teórico Gramos BaCO3 vs mL NaCO3 Gráfica 2. Teórica BaCO 3 (g) vs Na 2 CO 3 (mL) Porcentaje de error: El valor teórico y relativo se toma de acuerdo al tubo 3 donde la reacción ocurre completamente. %E=|valor teórico-valor experimental| -------------------------------------------- *100 valor teórico %E= (|0.2959-0.4|/0.2959)*100=10.41% El porcentaje de error dio un poco alto, esto se debe a que quizá durante el proceso de filtrado no se dejo el tiempo suficiente a que el precipitado quedara en el papel filtro, y al final no se formara lo que se debía formar teóricamente es decir la reacción. Otro factor que se debe de tomar es que las balanzas tienen precisión pero no exactitud en el peso. PREGUNTAS 1) Para el tubo que Ud. selecciono en el numeral 3 de Cálculos y Reactivos, ¿Cuál es la naturaleza del filtrado? Si a este filtrado se le evapora el agua ¿quedaría algún residuo? ¿De qué? ¿Cuánto de él? R//: La naturaleza del filtrado es que en este proceso de separación la parte más sólida, pura e insoluble queda en el papel filtro, esto se debe a que es un precipitado y cumple con esas condiciones y el NaCl diluido en agua pasa separándose del sólido. Si se evapora toda el agua podría presentar y quedar residuos de NaCl solamente. (0.0015molBaCl 2 )(2molNaCl/1molBaCl 2 ) (58.64gNaCl/1molNaCl)=0.1759gNaCl 2) Para el tubo Nº5 responda la pregunta 1. R//: La naturaleza de filtrado era más concentrada y más turbia, ya que aquí aparece Na 2 CO 3 sin reaccionar y NaCl. Por lo tanto si se evapora completamente el agua quedaran residuos de NaCl y Na 2 CO 3. La cantidad de sal que se encuentra en los tubos 3, 4 y 5 es la misma es decir 0.1789gNaCl. Gramos totales de Na 2 CO 3 necesarios: mL Na 2 CO 3 BaCO 3 (g) 1 0,0986 2 0,1793 3 0,2959 4 0,2959 5 0,2959 Gramos de que reaccionan: Cantidad de gramos de que no reaccionan. 3) Se requiere saber cuánta sal (NaCl), hay en una agua marina para la cual se trató 50g del agua con un exceso de solución de nitrato de plata (AgNO3). El precipitado fue cloruro de plata (AgCl), formado se filtró, se lavó, con agua y luego se secó. Su peso fue de 1.23 g. Calcule el porcentaje (peso a peso) de NaCl en el agua marina. R//: La reacción de precipitado que ocurre es: NaCl + AgNO 3 AgCl + NaNO 3 Pesos moleculares NaCl=58.43g/mol AgCl=143.31g/mol Se necesita saber cuánto NaCl se utilizó en la reacción. (1.23gAgCl)(1mol AgCl/143.31gAgCl)(1mol NaCl/1mol AgCl)(58.43gNaCl/1molNaCl)=0.501gNaCl %p/p=g soluto *100/g solución %p/p=0.0501gNaCl*100/50gsolución %p/p=1.002% CONCLUSIONES - Se aprendió como a partir del análisis gravimétrico se logra determinar la estequiometria de una reacción. - Se aprendió a usar nuevo material de laboratorio y cuáles son los cuidados que hay que tener con estos. - Se identificaron las propiedades de un precipitado en una reacción. - Se aprendió a determinar cuáles reactivos se consumían primero en una reacción y cuáles excedían en ella. - Se aprendieron nuevos cálculos estequiométricos sencillos. BIBLIOGRAFÍA 1. Chang, R; Química General; Séptima edición; McGraw- Hill, 2003, Pg.108. 2. http://catedras.quimica.unlp. edu.ar/qa/Capitulo%208%2 0-%20Separaciones.pdf; Consultado 12 de noviembre de 2011.