Ley de la conservación de la materia

LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MATERIA

Andrés Valderrama Paz 051750212022

Daniela Sofia Angel Escobar 051750032022

Universidad del Tolima

Licenciatura en Ciencias Naturales y Educación Ambiental

Química fundamental I

Laboratorio VI

Dra. Diana María Gómez Cabal

Ibagué-Tolima

9 de Diciembre del 2022

RESUMEN

Se realizó la práctica experimental de comprobación de la materia para la cual se procedió a realizar una sucesión de reacciones químicas en las que siempre estuvo implicado el elemento inicial que fue el cobre (0.38g) y que se obtuvo como resultado primordial al final de las mismas (0.16g), todo esto para comprobar que su masa fuese la misma tanto al inicio como al final del procedimiento. Para dichas reacciones se utilizó primeramente ácido nítrico, seguido de hidróxido de sodio, ácido sulfúrico y laminillas de magnesio respectivamente en ese orden. Adicionalmente se determinó el porcentaje de rendimiento de la reacción (42% y 55%) y el porcentaje de error (58% y 44.2%) teniendo en cuenta una variedad de factores por las cuales el resultado no fué el esperado. Además se analizó el tipo de reacciones que estuvieron presentes en la práctica experimental. Para ello se tuvieron en cuenta conceptos como la ley de conservación de la materia propuesta por Lavoisier, las propiedades químicas de la materia y de estequiometría.

Palabras clave: Reacción química, conservación de la materia, estequiometría, cobre y rendimiento.

INTRODUCCIÓN

     La materia posee propiedades físicas y químicas, estas últimas son evidenciables cuando ocurren cambios en la estructura y composición de una sustancia, como por ejemplo la radiactividad, la combustión, oxidación, reducción, acidez y basicidad (Rosales, 2005). Todo ello se manifiesta mediante una reacción química, en la cual se altera la composición de una o más sustancias dando como resultado uno o más productos nuevos (Chang, 2010). La cual involucra la ruptura, intercambio de partículas y formación de nuevos enlaces. Las partículas que se intercambian pueden ser átomos, grupos de átomos, iones, radicales o electrones (Rosales, 2005).  Con el fin de poder representar estas reacciones químicas, los científicos han desarrollado “ecuaciones químicas”. Una ecuación química utiliza símbolos para mostrar que sucede en dicha reacción química. Se es definida entonces a esta ecuación química como la descripción abreviada que un químico hace de una reacción química en la cual se busca el equilibrio en cuanto al número de moléculas con relación del número de moles presentes en la misma (Chang, 2010).En una ecuación química las fórmulas o sustancias de  la izquierda de la flecha representarán los reactivos de los que se parten, de esta manera se les llamará reactivos, y las sustancias formadas en la reacción serán llamadas productos. En estas ecuaciones también encontramos que las cantidades de los átomos de un elemento están dados por dos números: subíndices y coeficientes los cuales se deben de multiplicar para hallar la cantidad correspondiente de átomos de dicho elemento (Montoya, 1978). Los símbolos anteriormente mencionados se presentan en la siguiente figura.
Figura 1
[simbología de las ecuaciones químicas]

[pic 1]Figura recuperada de Rosales .E (2005) Química 1 para bachillerato, México D.F. México: Editorial limusa.

     Para proporcionar información adicional, con frecuencia se agrega el estado físico de los reactivos y productos utilizando las letras “s”, “l”, “g” y “ac” para sólido, líquido, gaseoso y acuoso respectivamente. En caso de que los estados físicos de los reactivos y productos no se suministren, una persona no informada podría intentar llevar a cabo una reacción inviable ya que está puede darse, por ejemplo únicamente en estado líquido y este intentó llevarla en estado sólido (Chang 2010).

      La estequiometría es el estudio cuantitativo de de reactivos y productos en una reacción química. Independientemente de las unidades utilizadas para los reactivos sean moles, gramos, litros u otras unidades, para calcular la cantidad de producto formado se utilizan moles, que indica el número de moles de cada sustancia. Para resolver problemas estequiométricos se encuentran los siguientes pasos a seguir, primero se debe escribir una ecuación balanceada de la reacción, luego se convierte la cantidad conocida del reactivo en las unidades necesarias a número de moles, después de esto se tendrá que utilizar la relación molar de la ecuación balanceada para así poder calcular el número de moles del producto formado, y por último se convierten los moles de producto en las unidades que se requieran.        Para la práctica experimental fue importante reconocer los términos de reactivo limite o limitante y reactivo en exceso, ya que el reactivo límite es aquel que estará en menor proporción y determinará la cantidad máxima de producto que podemos obtener consumiendo este en su totalidad, por otro lado el reactivo en exceso es aquel que sobrará de la reacción y se encuentra en mayor proporción; Mediante este reactivo límite es que se obtendrá el rendimiento teórico de la reacción, este hace referencia a la cantidad de producto que se podrá obtener mediante la reacción total de reactivo limitante. A partir de este rendimiento teórico se procederá a calcular el porcentaje de rendimiento de la reacción llevada a cabo en la práctica experimental, pues el rendimiento real suele ser menor al teórico, para lo cual se usa la siguiente ecuación:    

ECUACIÓN 1[pic 2]

        Existen una diversidad de razones por las cuales el rendimiento teórico y el rendimiento real difieren, una de ellas puede ser que ,muchas reacciones son reversibles, por lo que no proceden en un 100% de izquierda a derecha y aún si la reacción se completa en un 100%, resulta difícil recuperar todo el producto del medio de reacción , otra razón puede ser porque hay algunas reacciones que son complicadas en el sentido de que los productos formados pueden seguir reaccionando entre sí o con los reactivos para formar otros productos por lo que reducen el rendimiento de la primera reacción (Chang, 2010).

     Se puede considerar que una reacción química es una consecuencia de una redistribución de la densidad de carga electrónica entre estados energéticamente más favorables. Lo anteriormente mencionado puede ocurrir de maneras diferentes lo que permite clasificar las reacciones en varios grupos generales (Moeller, 1994).

     Las reacciones de síntesis son aquellas en las que los reactantes siempre son elementos y la sustancia producida es un compuesto:

H₂ + Cl₂ ⟶ 2HCl

     Las reacciones de adición son aquellas en que las sustancias reactantes son dos compuestos o un elemento y un compuesto y la sustancia producida será siempre un compuesto:

• H₂O + SO₃ ⟶ H₂SO₄
• 2SO₂ + O₂ ⟶ 2SO₃

     En términos generales, todas las reacciones de síntesis son reacciones de adición.

     Las reacciones de descomposición son todas aquellas en las que una sola sustancia reaccionante por acción del calor o la electricidad se descompone en dos o más elementos o compuestos:

2H₂O₂ ⟶ 2H₂O + O₂

     Las reacciones de sustitución simple o desplazamiento simple son aquellas en que las sustancias reaccionantes son un compuesto y un elemento y los productos son un elemento y un compuesto diferentes de los anteriores:

2KI + Cl₂ ⟶ 2KCl + I₂

     Las reacciones de doble desplazamiento se caracterizan por el hecho de que las sustancias reaccionantes son dos compuestos y los productos también son dos compuestos diferentes de los anteriores:

2KCl + H₂SO₄ ⟶ K₂SO₄ + 2HCl

     Por último las reacciones de neutralización corresponden a una reacción de sustitución doble, pero específicamente es la reacción entre un ácido y una base para producir una sal y agua:

H₂SO₄ + Ca(OH)₂ ⟶ CaSO₄ + 2H₂O

     En términos generales una reacción de neutralización es una reacción de doble desplazamiento (De la Llata, 2005).

      Todos los cambios y reacciones químicas anteriormente mencionadas deben seguir la ley de la conservación de la materia de Antonie Laurent Lavoisier, este propuso que “el aumento de peso al calentar un metal era debido a la combinación de este con el oxígeno del aire y no al flogisto” aventurandose así a dar una explicación de la formación de metales a partir de sus minerales; diciendo que estos eran una combinación de metal y gas; cuando se calentaban con carbón, este tomaba el gas del mineral formando dióxido de carbono y metal libre. Por lo que su ley establece que “la masa no se crea ni se destruye,sólo se transforma” (Ramirez, 2016).

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