Actividad 6. Estequiometría de una reacción

Para realizar esta actividad, es importante que investigues la reacción que se lleva a cabo entre el vinagre (ácido acético) y el bicarbonato de sodio.

1. Realiza el experimento y observa lo que sucede al hacer reaccionar el vinagre con el bicarbonato de sodio, al variar la cantidad de éste último. Reúne el material: 5 vasos de vidrio 1 botella de vinagre blanco 1 caja de bicarbonato de sodio (250g) 1 cuchara cafetera cuaderno y pluma

2. Una vez que has conseguido todo el material, realiza lo siguiente: Coloca vinagre en cada vaso, aproximadamente a la mitad de su capacidad. Al primer vaso adiciónale 1 cucharada cafetera de bicarbonato de sodio. Posteriormente, al segundo vaso agrégale 2 cucharadas, y así sucesivamente hasta

llegar al quinto vaso. Elabora una tabla en la que indiques lo sucedido en cada vaso de acuerdo con el

número de cucharadas adicionadas.3. Con base en los resultados del experimento, responde las siguientes cuestiones:

¿En qué casos el vinagre funcionó como reactivo limitante y cuáles como reactivo en exceso? ¿Por qué?

¿En qué casos el bicarbonato fue el reactivo limitante y en cuáles el reactivo en exceso? ¿Por qué?

¿Cómo podrías determinar la cantidad de dióxido de carbono formada en cada vaso? ¿Qué diseño experimental utilizarías para atrapar y cuantificar el dióxido de carbono

formado? Elabora una conclusión en la que indiques cuál es la importancia de la estequiometría

en los procesos químicos, y de qué manera te será útil en tu vida profesional.4. Elabora un reporte de no más de 5 cuartillas, que incluya:

a. Títulob. Introducciónc. Objetivosd. Desarrollo experimentale. Resultadosf. Conclusionesg. Referencias (formato APA)

5. Guarda tu documento como: QUI_U5_A6_XXYZ. Sustituye las XX por las dos primeras letras de tu primer nombre, la Y por la inicial de tu apellido paterno y la Z por la inicial de tu apellido materno.

6. Envía tu archivo y espera la retroalimentación de tu Facilitador(a). Considera sus observaciones para mejorar tu trabajo y en caso de dudas, puedes participar en el foro, compartiéndolas.

Para ingresar a la actividad: En la ruta (parte superior izquierda del aula) da clic en Química. Se enlistarán las actividades, da clic en Actividad 6. Estequiometría de una reacción.

TÍTULO

ESTEQUIOMETRÍA DE UNA REACCIÓN

Introducción

Para empezar debemos entender que la estequiometría es el estudio cuantitativo de reactivos y productos en una reacción química, a este método se le llama método del mol, que representa los coeficientes estequiométricos en una reacción química y que se pueden interpretar como el número de moles de cada sustancia.

Y se basa en el entendimiento de las masas atómicas y en el principio que se expresa por medio de la ley de conservación de las masas de Antoine Lavoisier al final del siglo XVI y que dice que “la masa total de todas las sustancias presentes, después de una reacción química es la misma que la masa total antes de la reacción”.

Ahora conocemos que una reacción química es un proceso mediante el cual una sustancia se combina para formar una sustancia nueva, para su representación se utilizan las ecuaciones químicas, mediante las cuales se puede representar las reacciones, ejemplo:

El hidrogeno puede reaccionar con oxígeno y al combinarse forman agua y se representa mediante la siguiente fórmula:

El símbolo "+" se lee como "reacciona con" y la flecha significa “produce”.

La fórmula situada del lado izquierdo de la flecha es donde se representan las sustancias individuales se les llama “reactivos”, y la fórmula a la derecha de la flecha se le llama “producto”.

La estequiometria de la reacción química es la medición de los elementos, las combinaciones en una reacción de química se encuentran regidas por “La ley de la conservación de la masa: Los átomos “no se crean ni se destruyen durante una reacción química” o la “reordenación de los átomos”, así que el conjunto de átomos siempre están presentes antes, durante y después de la reacción y, al ser una ecuación química, siempre van a tener el mismo número de átomos de cada elemento a ambos lados de la flecha, es cuando se dice que la ecuación esta balanceada.

Para escribir las fórmulas en balanceo seguimos los siguientes pasos:

1. Se determina cuales son los reactivos y los productos.2. Se escribe una ecuación no ajustada usando las fórmulas de los reactivos y de los

productos.3. Se ajusta la reacción determinando los coeficientes que nos dan números iguales de

cada tipo de átomo en cada lado de la flecha de reacción, generalmente números enteros.

Utilizara un ejemplo que encontré en la siguiente dirección web http://www.eis.uva.es/~qgintro/esteq/tutorial-02.html, para esto vamos a considerar la reacción de combustión del metano gaseoso (CH4) en aire.

Paso 1:Sabemos que en esta reacción se consume (O2) y produce agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2).

Luego: los reactivos son CH4 y O2, y los productos son H2O y CO2

Paso 2:La ecuación química sin ajustar será:

Paso 3:Ahora contamos los átomos de cada reactivo y de cada producto y los sumamos:

Así llegamos al punto en donde: una molécula de metano reacciona con dos moléculas de oxígeno para producir dos moléculas agua y una molécula de dióxido de carbono.

ObjetivosAquí tenemos como objetivo llevar a cabo un experimento para la investigación de la reacción que se presenta entre el vinagre (ácido acético) y el bicarbonato de sodio, a la que se ha nombrado como “Estequiometría de una reacción”.

Desarrollo experimental

Material: 5 vasos de vidrio 1 botella de vinagre blanco 1 caja de bicarbonato de sodio (250g) 1 cuchara cafetera

El experimento consiste en colocar vinagre en cada vaso, aproximadamente a la mitad de su capacidad.

Al primer vaso adiciónale 1 cucharada cafetera de bicarbonato de sodio. Posteriormente, al segundo vaso agrégale 2 cucharadas, y así sucesivamente hasta

llegar al quinto vaso. Elabora una tabla en la que indiques lo sucedido en cada vaso de acuerdo con el

número de cucharadas adicionadas

1. 1.- Primero se coloco a misma cantidad de vinagre en cada uno de los vasos.2. 2.- Se procedió a aplicar el carbonato a cada uno de los vasos según las cucharadas

que nos indican las instrucciones en la práctica.

Vaso Nº cucharadasReacción

(Cantidad de espuma)

1 1 XXXXX (la espuma no rebase el vaso=2 2 XXXX (la espuma casi llena el vaso)3 3 XXX (la espuma rebasa el vaso)4 4 XX (la espuma se desborda del vaso)5 5 X (la espuma desborda el vaso y casi queda vacio)

Se puede ver que en la reacción se desprende dióxido de carbono, debido a la reacción del vinagre con el bicarbonato.

Esta reacción se puede escribir con una fórmula:

NaHCO3 + HAc → NaAc + CO2 + H2O

De esta combinación se obtiene una sal (NaAc) que se disuelve en el agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2), el cual convertido en gas se libera y hace que burbujee la reacción.

EVIDENCIA:

Con 1 cucharada. Con 2 cucharadas

Con 3 cucharadas Con 4 cucharadas

Después de un buen tiempo, así quedaron los vasos.

Con 5 cucharadas

Resultados

Se sabe que el bicarbonato de sodio (NaHCO3) es un compuesto que reacciona fuertemente con sustancias ácidas, el vinagre blanco es una solución de ácido

acético (H3CCOOH) cuya densidad es de 1,05 g/ml.

La masa molar del ácido es:C = 12 X 2 = 24H = 1 X 4 = 4O = 16 X 2 = 32

Masa molar del ácido acético = 60 g/mol.La masa molar del bicarbonato de sodio es:Na = 1 X 23 = 23C = 1 X 12 = 12O = 16 X 3 = 48

Masa molar del bicarbonato de sodio = 83 g/mol.

Ahora ya teniendo estos datos, se puede determinar cuál es el reactivo, para eso vamos a calcular que la cuchara cafetera, medirá aproximadamente 5 gramos y añadimos 40 gramos de bicarbonato de sodio, y determinamos:

83 g de NaHCO3 = 1 mol de bicarbonato de sodio5 g de NaHCO3 x = 0.0602 mol de CH3COOH

Ahora para los 40 gramos de bicarbonato de sodio:83 g de NaHCO3 = 1 mol de bicarbonato de sodio40 g de NaHCO3 x = 04819 mol de CH3COOH

Conclusiones

Lo que nos lleva a la conclusión de que el bicarbonato de sodio es el reactivo limitante y al vinagre le toca ser el reactivo en exceso.

Así concluimos que al ser la estequiometría una herramienta de gran valor para la resolución de problemas que se nos presentan en la vida diaria, directa o indirectamente, con tal diversidad como poder determinar la concentración de calcio en una muestra de agua, o el colesterol en nuestro sistema, la medición de bióxido de carbono en el medio ambiente y saber el nivel de contaminación que hay, entre otras miles de cosas más.

REFERENCIAS (FORMATO APA)

Bibliografía:

Eis.uva.es.- Recuperado de http://www.eis.uva.es/~qgintro/esteq/tutorial-02.htmlGobiernodecanarias.org.- Recuperado de

http://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/DIR-Q/estequio-reactivolimi/teoria-estequiometria-limitante.htm

El prisma, portal para investigadores y profesionales.- Recuperado de http://www.elprisma.com/apuntes/quimica/estequiometria/

Aprendeenlínea.udea.edu.co.- Recuperado de http://aprendeenlinea.udea.edu.co/lms/ocw/mod/resource/view.php?inpopup=true&id=249

IMAGEN TOMADA DE:Gobiernodecanarias.org.- Recuperado de

http://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/DIR-Q/estequio-reactivolimi/teoria-estequiometria-limitante.htm