0. Determinar La Eficiencia De Una Reacción

• OBJETIVOS GENERALES

Que el alumno a través de la experimentación compruebe que la eficiencia de una reacción depende tanto de la pureza de los reactivos como su concentración y balance estequiometrico.

¿Podrá el alumno determinar la eficiencia de la reacción propuesta con el fin de llegar a la conclusión de que existen factores que afectan a la misma y que la "materia no se crea ni se destruye, simplemente se transforma"?

• Manufactura
• Agraria
• Minería
• Textil
• Farmacéutica

Las reacciones químicas se representan en una forma concisa mediante, Ecuaciones Químicas, que no es mas que la representación grafica de proceso que se esta llevando acabo.

Números = proporción de combinación (coeficientes estequiométricos);

Signo (+) = "reacciona con";

Signo ( ) = "produce" o "para dar";

Letras en ( ) = indican el estado de agregación de las especies químicas;

Fórmulas químicas = a la izquierda de son reactantes, a la derecha productos.

• Reactivo Limitante

Los cálculos se basan en la sustancia de la que había menor cantidad, denominada "reactivo limitante". Antes de estudiar el concepto de reactivo limitante en ESTEQUIOMETRIA, vamos a presentar la idea básica mediante algunos ejemplos sencillos no químicos.

• Suponga que tiene 20 lonchas de jamón y 36 rebanadas de pan, y que quiere preparar tantos bocadillos como sea posible con una loncha de jamón y dos rebanadas de pan por bocadillo. Obviamente sólo podemos preparar 18 bocadillos, ya que no hay pan para más. Entonces, el pan es el reactivo limitante y las dos lonchas de jamón demás son el "exceso de reactivo".
• Suponga que una caja contiene 93 pernos, 102 tuercas y 150 arandelas. ¿Cuántos grupos de un perno, una tuerca y dos arandelas pueden formarse? Setenta y cinco, ya que se emplean todas las arandelas. Por tanto, éstas serán el "reactivo limitante". Aún quedarían 18 pernos y 27 tuercas, que son los reactivos en "exceso".

¿Qué masa de CO₂ se producirá al reaccionar 8,0 gramos de CH₄ con 48 gramos de O₂ en la combustión del metano?

Reproduzcamos la reacción ajustada:

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1 mol       2 moles                   1 mol            2  moles

16 g          64 g                       44 g              36 g

Con nuestros datos se calcula el número de moles de cada uno.

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La ecuación ajustada indica la relación de los reactivos al reaccionar:

pero como realmente tenemos:

Entonces una vez que han reaccionado 0,5 moles de CH₄ con 1 mol de O₂, la reacción se detiene por agotamiento del CH₄, y quedarían 0,5 moles de O₂ de exceso. El CH₄ es el reactivo limitante y sobre él deben basarse los cálculos.

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Consideremos la preparación de nitrobenceno, C₆H₅NO₂, por reacción de ácido nítrico, HNO₃, en exceso con una cantidad limitada de benceno, C₆H₆. La ecuación ajustada de la reacción es :

Una muestra de 15,6 gramos de C₆H₆ reacciona con HNO₃ en exceso y origina 18,0 g de C₆H₅NO₂. ¿Cuál es el rendimiento de esta reacción con respecto al C₆H₅NO₂? Calcúlese en primer lugar el rendimiento teórico del C₆H₅NO₂ de acuerdo a la ESTEQUIOMETRIA.

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Esto significa que si todo el C₆H₆ se convirtiera en C₆H₅NO₂, se obtendrían 24,6 de C₆H₅NO₂ (rendimiento del 100%); sin embargo, la reacción produce solamente 18,0 gramos de C₆H₅NO₂, que es mucho menos que el 100%.

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Sus conocimientos de ESTEQUIOMETRIA aumentarán si observa que la mayor parte de las sustancias no son 100% puras. Al utilizar sustancias impuras, como generalmente lo son, han de tenerse en cuenta algunas o todas las impurezas.  El termino pureza (o impureza) suele indicar el "Tanto Por Ciento de Pureza" .

Nombre comercial: ácido clorhídrico

Nombre químico (español): ácido clorhídrico

Nombre químico (ingles): Hydrochloric acid.

Formula condensada: HCl

Sinónimos: ácido muriático, hidrocloruro

• IDENTIFICACIÓN DE LOS COMPONENTES.

% y nombre de componentes: ácido clorhídrico 35 – 40%

Nº de CAS: 7647-01-0

Nº DE ONU: 27891789

CPT, CCT o P: ND

IPVS (NIOSH): NW4025000

• GRADO DE RIESGO O-4

Inflamabilidad: 0 ninguna

Corrosividad: 3 severa

Reactividad: 2 moderada

Salud: 3 severa

• EQUIPO DE PROTECCIÓN

Bata, mandil, lentes de seguridad, careta, campana, guantes de protección.

• PRECAUCIONES

Peligro. Veneno. Causa severas quemaduras. Puede ser fatal si se ingiere o se inhala. Evítese el contacto con los ojos, piel o ropa.

No aspirar el vapor. Daña el sistema respiratorio (pulmones), ojos y piel. Mantengase el recipiente totalmente cerrado. Ábralo cuidadosamente. Utilice ventilación adecuada. Lavese abundantemente después de manipularlo. En caso de derrame neutralice con ceniza de soda (carbonato de sodio Na₂Co₃) o lima (oxido de calcio CaO) y acomódelo dentro de un contenedor seco.

• PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS

Temp. De ebullición (ºC): 110.00

Peso molecular: 36.46

Temp. De inflamación (ºC): NA

Densidad relativa: 1.19

Temp. De fusión (ºC): -25.00

% de volatilidad: 100.00

Densidad de vapor (aire = 1): 1.30

Presión de vapor (mmHg a 20ºC): NA

Velocidad de vapor (butilacetato = 1): NA

Estado físico, color y olor: líquido, amarillento, repugnante completa en todas

proporciones.

Solubilidad en agua: NA

• RIESGO DE FUEGO O EXPLOSIÓN

Temp. De inflamación (ºC): NA

Lim. De inflamabilidad y explosividad: inferior NA, superior NA

• MEDIO DE EXTINCIÓN

Niebla de agua (¹)

Espuma (¹)

Polvo químico seco (¹)

CO2 (¹)

Otros (¹)

• EQUIPOS DE PROTECCIÓN PERSONAL

Los bomberos deben utilizar equipos de protección con respirador y careta operado en modo de presión positiva.

• PROCEDIMIENTO Y PRECAUCIONES ESPECIALES EN EL COMBATE DE INCENDIO.

Mover los recipientes expuestos lejos del área de fuego, si se puede hacerlo sin arriesgarse. Utilice agua para mantenerlos fríos los recipientes expuestos al calor. No introduzca agua dentro de los recipientes.

• CONDICIONES QUE CONLLEVAN A OTRO RIESGO ESPECIAL.

Puede emitir gas hidrogeno, en contacto con el metal

• PRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓN NOCIVOS PARA LA SALUD.

Se producen gases de cloruro de hidrógeno e hidrogeno.

• DATOS DE REACTIVIDAD

Sustancia: estable

Polimerización espontánea: no ocurre.

• INCOMPATIBILIDAD (SUSTANCIAS A EVITAR)

Metales comunes, agua, aminas, óxidos metálicos, anhídridos acéticos, propiolactona, acetato de vinilo, sulfato mercúrico, fosfuro de calcio, formaldehído, álcalis, carbonatos, bases fuertes, ácido sulfúrico, ácido cloro sulfúrico.

• CONDICIONES A EVITAR

Calor, humedad.

• PRODUCTOS PELIGROSOS DE LA DESCOMPOSICIÓN:

Cloruro de hidrogeno. Hidrogeno, cloro.

• EFECTOS A LA SALUD.

La inhalación de los vapores puede causar edema pulmonar, colapso del sistema circular, daño en el sistema respiratorio superior, colapso, dolor de cabeza y dificultad para respira. El liquido puede causar severas quemaduras en la piel, ojos. La ingestión es dañina y puede ser fatal, puede causar quemaduras severas en la boca y el estomago así como nauseas y vomito.

• POR EXPOSICIÓN CRÓNICA

Depresión del sistema nervioso central.

Sustancia considerada como:

• Cancerigena ( )
• Teratogenica ( )
• Mutagénica ( )
• Otras ( )
• INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA (DL₅₀, CL₅₀, etc.)

Toxicidad:

DL₅₀ (oral-rata) (mg/Kg): 900

DL₅₀ (IV-RATON): (mg/kg): 40

DL₅₀ (PIEL-CONEJO): (mg/Kg): 3124

• EMERGENCIA Y PRIMEROS AUXILIOS.

Llame al medico. Si lo ingirió, NO inducir el vomito; si esta conciente dar agua, leche o leche de magnesia. Si lo inhalo, llevar a la persona a tomar aire fresco, si no tiene aliento, dar respiración artificial; si se dificulta la respiración, proporcionar oxigeno. En caso de contacto, inmediatamente lavar los ojos o la piel con agua en abundancia durante 15 min. Y quitar ropa y zapatos contaminados. Lavar la ropa antes de volverlo a utilizar.

• INDICACIONES EN CASO DE FUEGO O DERRAME.

Detenga el derrame si puede hacerlo sin arriesgarse. Ventile el área. Neutralice con ceniza de soda (carbonato de sodio Na₂Co₃) o lima (oxido de calcio CaO). Con una toalla limpia acomode el material dentro de un contenedor limpio, seco y con tapa. Quitarlo del área. Lavar el área con agua. Se recomienda utilizar neutralizante de ácido de J.T. BAKER NEUTRASORB ® "LOW Na" en derrames de este productos.

• PRECAUCIONES ESPECIALES.

SAF*T-DAT. Código de colores de almacenaje: blanco (corrosivo). Mantengase el recipiente totalmente cerrado, en el área de prueba de corrosión. Asilado de materiales incompatibles. No almacenar cerca del material oxidante

Nombre comercial: ácido nítrico

Nombre químico (español): ácido nítrico

Nombre químico (ingles): Nitic acid.

Formula condensada: HNO₃

Sinónimos: ácido Azotico

• IDENTIFICACIÓN DE LOS COMPONENTES.

% y nombre de componentes: ácido nítrico

Nº de CAS: 7697-37-2

Nº DE ONU: 2031

CPT, CCT o P: 2,4 ppm

IPVS (NIOSH): QU5775000

• GRADO DE RIESGO O-4

Inflamabilidad: 0 ninguna

Corrosividad: 4 extrema

Reactividad: 3 severa

Salud: 3 severa

• EQUIPO DE PROTECCIÓN

Bata, mandil, lentes de seguridad, careta, campana, guantes de protección.

• PRECAUCIONES

Peligro. Veneno. Oxidante fuete –el contacto con otro material puede causar fuego. El liquido y el vapor causan severas quemaduras- puede ser fatal si se ingiere. Dañino si se inhala y puede causar lesiones en el pulmón. El derrame puede causar fuego o liberar gases peligrosos. Evítese el contacto con la ropa o cualquier otro material combustible. No se almacene cerca de materiales combustibles. Evítese el contacto con ojos, piel o ropa. No aspire los vapores. Mantenga los recipientes totalmente cerrados. Utilice ventilación adecuada. En caso de fuego, utilice niebla de agua, espuma, polvo químico seco, CO₂. Lavar el área de derrame con agua.

• PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS

Temp. De ebullición (ºC): 121.00

Peso molecular: 63.01

Temp. De inflamación (ºC): NA

Densidad relativa: 1.41

Temp. De fusión (ºC): -42.00

% de volatilidad: 100.00

Densidad de vapor (aire = 1): NA

Presión de vapor (mmHg a 20ºC): NA

Velocidad de vapor (butilacetato = 1): NA

Estado físico, color y olor: líquido, incoloro, olor irritante completa en todas proporciones

Solubilidad en agua: NA

• RIESGO DE FUEGO O EXPLOSIÓN

Temp. De inflamación (ºC): NA

Lim. De inflamabilidad y explosividad: inferior NA, superior NA

• MEDIO DE EXTINCIÓN

Niebla de agua (¹)

Espuma (¹)

Polvo químico seco (¹)

CO2 (¹)

Otros ( )

• EQUIPOS DE PROTECCIÓN PERSONAL

Los bomberos deben utilizar equipos de protección con respirador, operado en modo de presión positiva.

• PROCEDIMIENTO Y PRECAUCIONES ESPECIALES EN EL COMBATE DE INCENDIO.

Mover los recipientes expuestos lejos del área de fuego, si se puede hacerlo sin arriesgarse. Utilice agua para mantenerlos fríos los recipientes expuestos al calor. No introduzca agua dentro de los recipientes.

• CONDICIONES QUE CONLLEVAN A OTRO RIESGO ESPECIAL.

Oxidantes fuertes. El contacto con otro material puede causar fuego.

• PRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓN NOCIVOS PARA LA SALUD.

Se producen gases de oxido de nitrógeno y gas hidrogeno.

• DATOS DE REACTIVIDAD

Sustancia: estable

Polimerización espontánea: no ocurre.

• INCOMPATIBILIDAD (SUSTANCIAS A EVITAR)

Bases fuertes, materiales combustibles, agentes reductores fuertes, álcalis, metales comunes, materiales orgánicos, alcoholes, carburos.

• CONDICIONES A EVITAR

Calor, luz, humedad.

• PRODUCTOS PELIGROSOS DE LA DESCOMPOSICIÓN:

Oxido de nitrógeno, Hidrogeno

• EFECTOS A LA SALUD.

La inhalación de los vapores puede causar nauseas, vomito, mareos o dolor de cabeza, severa irritación en el sistema respiratorio, tos, dolor de pecho y dificultades para respirar o inconciencia. El contacto con el líquido o el vapor puede causar severa irritación o quemadura en los ojos, piel y membrana mucosa. La ingestión puede causar severas quemaduras en la boca y el estomago, puede causar un efecto adverso en la función del riñón y puede ser fatal. La ingestión es dañina y puede ser fatal.

Sustancia considerada como:

• Cancerigena ( )
• Teratogenica ( )
• Mutagénica ( )
• Otras ( )
• EMERGENCIA Y PRIMEROS AUXILIOS.

Llame al medico. Si lo ingirió, NO inducir el vomito; si esta conciente dar agua, leche o leche de magnesia. Si lo inhalo, llevar a la persona a tomar aire fresco, si no tiene aliento, dar respiración artificial; si se dificulta la respiración, proporcionar oxigeno. En caso de contacto, inmediatamente lavar los ojos o la piel con agua en abundancia durante 15 min. Y quitar ropa y zapatos contaminados. Lavar la ropa antes de volverlo a utilizar.

• INDICACIONES EN CASO DE FUEGO O DERRAME.

Detenga el derrame si puede hacerlo sin arriesgarse. Ventile el área. Neutralice con ceniza de soda (carbonato de sodio Na₂Co₃) o lima (oxido de calcio CaO). Con una toalla limpia acomode el material dentro de un contenedor limpio, seco y con tapa. Quitarlo del área. Lavar el área con agua. Se recomienda utilizar neutralizante de ácido de J.T. BAKER NEUTRASORB ® "LOW Na" en derrames de este productos.

• PRECAUCIONES ESPECIALES.

SAF*T-DAT. Código de colores de almacenaje: amarillo (reactivo). Mantengase el recipiente totalmente cerrado, en el área de prueba de corrosión. Asilado de materiales incompatibles. No almacenar cerca del material oxidante.

• Concentración de la solución de Pb(NO₃)₂

100ml sol’n

• Cálculos estequiometricos (HCl al 38%)

1ml Pb(NO₃)₂ {20g Pb(NO₃)₂ / 100 ml} = 0.2g de Pb(NO₃)_{2 …………………….}(real)

(0.2 ml HCl)(1.185 g/ml)(0.38) = 0.0901g HCl…………………...(real)

• Reactivo limitante

• Eficiencia sabiendo que de la experimentación se tienen 0.16g PbCl₂

 = (0.16g / 0.1679g) x 100% = 92.29%

• Balance de masa

(0.2 ml HCl)(1.098 g/ml)(0.20) = 0.04392g HCl…………………...(real)

• Reactivo limitante

• Eficiencia sabiendo que de la experimentación se tienen 0.11g PbCl₂

 = (0.11g / 0.1679g) x 100% = 65.52%

• Balance de masa

(0.2 ml HCl)(1. 4074g/ml)(0.10) = 0.02815g HCl…………………...(real)

• Reactivo limitante

• Eficiencia sabiendo que de la experimentación se tienen 0.02g PbCl₂

 = (0.02g / 0.1679g) x 100% = 11.91%

• Balance de masa

0. Douglas, B.E., McDaniel, D.H., y Alexander, J.J. Conceptos y Modelos de Química Inorgánica, 2ª Edición Reverté, 1994 Pag. 20-25
1. Cotton, F.A., Wilkinson, G., y Gaus, P.L. Química Inorgánica Básica, Limusa, 1978 pag. 10-18
2. Butler, I.S. y Harrod, J.F. Química Inorgánica. Principios y Aplicaciones, Addison-Wesley Iberoamericana, 1992, pag. 50-65

TEC, EN TELECOM