ESTEQUIOMETRÍA DE REACCIONES QUIMICAS

ESTEQUIOMETRIA DE LAS REACCIONES QUIMICAS: DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE LA MASA MOLECULAR DEL CARBONATO DE CALCIO (CaCO3) Y PORCENTAJE DE RENDIMIENTO DEL CLORURO DE CALCIO (CaCl2).

STOICHIOMETRY OF CHEMICAL REACTIONS: EXPERIMENTAL DETERMINATION OF THE MOLECULAR MASS OF CALCIUM CARBONATE (CaCO3) AND PERCENTAGE YIELD OF CALCIUM CHLORIDE (CaCl2).

INFORME DE LABORATORIO N° 5

AUTORES

Yizeth Lorena Rincón Ortiz (1), Eimy Yineth Castilla Leal (2), Christian Daniel Espejo

Quevedo (3), Efraín Zea Leaño (4)

Programa de Química: ylrinconor@ut.edu.co (1), eycatillal@ut.edu.co(2),

cdespejoq@ut.edu.co (3), ezeal@ut.edu.co (4)

Fecha de realización 00/08/2022

Fecha de presentación 4/09/2022

RESUMEN - Se llevó a cabo el protocolo de laboratorio de vestimenta y de útiles de laboratorio, y se procedió a realizar la práctica, la cual como primera parte se basaba en determinar experimentalmente la masa molecular del carbonato de calcio (CaCO3) por medio del método gravimétrico, el cual consiste en cuantificar la pérdida de peso que causa el desarrollo de la reacción sobre el sistema (se pierde CO2), o en cuantificar la cantidad de cloruro de calcio (CaCl2) que se forma. Por otro lado, como segunda parte, se basaba en determinar el porcentaje de rendimiento del cloruro de calcio (CaCl2), para ello se utilizó el método gravimétrico, el cual consiste en cuantificar la masa de CaCl2 formado en la reacción.    

PALABRAS CLAVES: Estequiometria, reacciones químicas, reactivos, productos, reactivo limite, reactivo en exceso, porcentaje de rendimiento y masa molecular.

ABSTRACT - The laboratory protocol of clothing and laboratory supplies was carried out, and the practice was carried out, which as a first part was based on experimentally determining the molecular mass of calcium carbonate (CaCO3) by means of the method gravimetric, which consists of quantifying the weight loss caused by the development of the reaction on the system (CO2 is lost), or in quantifying the amount of calcium chloride (CaCl2) that is formed. On the other hand, as a second part, it was based on determining the percentage yield of calcium chloride (CaCl2), for which the gravimetric method was used, which consists of quantifying the mass of CaCl2 formed in the reaction.

KEY WORDS: Stoichiometry, chemical reactions, reagents, products, limit reagent, excess reagent, yield percentage and molecular mass.

I. MARCO TEÓRICO

Reacciones químicas:

La definición de reacción química es muy sencilla. Los enlaces químicos entre átomos se rompen y se forman nuevos enlaces. En este proceso intervienen dos tipos de sustancias: las que tenemos inicialmente y conocemos como reactivos y las que se obtienen después de la reacción química, llamadas productos.

Continuamente los átomos están tratando de alcanzar el estado más estable posible, es decir, el que requiera menos energía. Para lograrlo interactúan con otros átomos, intercambiando o compartiendo electrones mediante enlaces químicos. Por esta razón, en una reacción química los átomos no cambian. Solo cambian los tipos de enlaces químicos que los unen.

También se debe de tener en cuenta que para que ocurra una reacción química los reactivos deben chocar ya que la energía es necesaria para romper los enlaces químicos entre átomos. (ZSCHIMMER & SCHWARZ, 2020)

Propiedad física de la materia:

Las propiedades físicas de la materia son aquellas características que pueden ser medidas y observadas sin que la sustancia cambie su fórmula química. (Fernández Ana, 2018 – 2022)  

Propiedad química de la materia:

Las propiedades químicas de la materia son aquellas características que se manifiestan cuando se produce un cambio en la estructura química de la materia. Es decir, para poder medir dicha propiedad, la sustancia reacciona y cambia su constitución química. (Fernández Ana, 2018 – 2022)  

Ecuaciones químicas:

Una ecuación química es un enunciado que utiliza fórmulas químicas para describir las identidades y cantidades relativas de los reactivos y productos involucrados en una reacción química.

Para poder representar lo que ocurre en una reacción química mediante una ecuación, ésta debe cumplir con la Ley de la conservación de la materia y con la Ley de conservación de la energía. Es decir, la ecuación debe indicar que el número de átomos de los reactivos y productos es igual en ambos lados de la flecha y que las cargas también lo son. Dicho en otras palabras, se debe contar con una ecuación balanceada. (Escuela Nacional Colegio de Ciencias y Humanidades, 2017)

Reactivo límite y reactivo en exceso:

En la práctica, cuando se produce una reacción química en laboratorio, aun cuando las cantidades están exactamente pesadas, puede ocurrir que uno de los reactivos no se consuma totalmente y el otro, en cambio, sí. Al reactivo que se consume primero en una reacción química se lo llama REACTIVO LÍMITE, ya que la máxima cantidad de producto que se forma depende de la cantidad que había de este reactivo originalmente. Cuando este reactivo se consume, no se puede formar más producto. El REACTIVO EN EXCESO es aquel que está presente en mayor cantidad que la necesaria para reaccionar con la cantidad de reactivo limitante. (Facultad de ciencias agrarias, 2020)

Estequiometría:

La estequiometría (del griego "στοιχειον" = stoicheion (elemento) y "μετρον"=métron, (medida)) es el cálculo de las relaciones cuantitativas entre reactivos y productos en el transcurso de una reacción química. Estas relaciones se pueden deducir a partir de la teoría atómica aunque históricamente fueron enunciadas sin hacer referencia a la composición de la materia según distintas leyes y principios. (química.es, 1997-2022)

Método gravimétrico:

En química analítica, el análisis gravimétrico o gravimetría consiste en determinar la cantidad proporcionada de un elemento, radical o compuesto presente en una muestra, eliminando todas las sustancias que interfieren y convirtiendo el constituyente o componente deseado en un compuesto de composición definida, que sea susceptible de pesarse. La gravimetría es un método analítico cuantitativo, es decir, que determina la cantidad de sustancia, midiendo el peso de la misma con una balanza analítica y por último sin llevar a cabo el análisis por volatilización.

Los cálculos se realizan con base en los pesos atómicos y moleculares, y se fundamentan en una constancia en la composición de sustancias puras y en las relaciones ponderales (estequiometría) de las reacciones químicas. (Equipos y Laboratorio de Colombia, 2011 – 2021)

Porcentaje de rendimiento:

El rendimiento porcentual es la relación porcentual entre el rendimiento real y el rendimiento teórico. Se calcula como el rendimiento experimental dividido por el rendimiento teórico, multiplicado por 100%. Si el rendimiento real y el teórico son iguales, el porcentaje de rendimiento es del 100 %. Por lo general, el rendimiento porcentual es inferior al 100 % porque el rendimiento real suele ser inferior al valor teórico. Las razones de esto pueden incluir reacciones incompletas o en competencia y pérdida de muestra durante la recuperación. Es posible que el porcentaje de rendimiento supere el 100 %, lo que significa que se recuperó más muestra de una reacción de lo previsto. Esto puede suceder cuando ocurrían otras reacciones que también formaban el producto. También puede ser una fuente de error si el exceso se debe a una eliminación incompleta del agua u otras impurezas de la muestra. El porcentaje de rendimiento es siempre un valor positivo. (greelane,2019)

II. OBJETIVOS

A. Objetivo general

• Determinar experimentalmente la masa molecular del carbonato de calcio (CaCO3) y porcentaje de rendimiento del cloruro de calcio (CaCl2).

B. Objetivos específicos

• Determinar experimentalmente la masa molecular del carbonato de calcio (CaCO3), cuantificando la pérdida de peso que causa el desarrollo de la reacción sobre el sistema (se pierde CO2).
• Determinar experimentalmente la masa molecular del carbonato de calcio (CaCO3), cuantificando la cantidad de cloruro de calcio (CaCl2) que se forma.
• Determinar el porcentaje de rendimiento real (experimental) del cloruro de calcio (CaCl2), cuantificando la masa de CaCl2 formado en la reacción.  
• Determinar el porcentaje de rendimiento teórico del cloruro de calcio (CaCl2).
• Determinar teóricamente al masa molar del carbonato de calcio (CaCO3) y compararlo con el experimental.

III. MATERIALES Y REACTIVOS

A. Materiales

• Balanza
• Beakers 100mL (2)
• Matraz aforado 100mL
• Probeta de vidrio 250mL
• Frasco lavador  
• Vidrio de reloj
• Mechero
• Rejilla de asbesto
• Trípode

B. Reactivos

• Carbonato de calcio
• Ácido clorhídrico. Reactivo analítico. Pureza 37.0 % en masa y Gravedad específica 1.19 Kg/L
• Agua destilada

IV. METODOLOGIA

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V. CÁLCULOS, DATOS Y RESULTADOS

A. Cálculos estequiométricos.

• Parte uno: Cálculos para determinación experimental del peso molecular del CaCO3.

La determinación de la masa molecular del carbonato de calcio se realizará haciendo

uso de la reacción química que se produce entre el CaCO3 y el ácido clorhídrico.

Esta reacción se representa mediante la siguiente ecuación química:
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           CaCO3 (S)           +            HCl (ac)                           CaCl2 (ac)   +  CO2   +  H2O[pic 12]

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