Experimento de quimica






Experimento: Estequiometría con Reactivo Limitante
(Se lleva a cabo en dos sesiones de laboratorio)

Materiales y Reactivos
Vidrio de reloj Mezcla conocida de Na3PO4. 12H2O y BaCl2. 2H2O
Vaso de precipitado de 400 mL BaCl2 0.5M
Probeta de 100 mL Na3PO4 0.5M
Agitador de vidrio
Mechero
Soporte universal con aro
2 vasos de precipitado de 100 mL
Embudo
Frascolavador con agua destilada
Pipeta de 10 mL
Balanza granataria o analítica digital


I. Introducción

Dos factores que limitan el rendimiento de los productos en una reacción química son (1) la cantidad de sustancias iniciales (reactantes) y (2) el rendimiento en porcentaje de la reacción. Algunas condiciones experimentales, por ejemplo, temperatura y presión, pueden ajustarse paraincrementar el rendimiento de una reacción, pero dado que las sustancias químicas reaccionan de acuerdo a una proporción fija (estequiométrica) solo se forma una determinada cantidad de producto de acuerdo a los reactantes iniciales. El reactante que restringe la cantidad producida de producto se llama reactante limitante en ese sistema químico.

Para entender mejor el concepto de reactante limitante,veamos la reacción estudiada en éste experimento.

La ecuación molecular es:

(1) 2Na3PO4 . 12H2O(ac) + 3BaCl2 . 2H2O(ac)  Ba3(PO4)2 (s) + 6NaCl(ac) + 30 H2O(l)

Los reactantes (2Na3PO4 . 12H2O y 3BaCl2 . 2H2O) son solubles, el Ba3(PO4)2 es insoluble y el NaCl soluble, por lo tanto la ecuación iónica es:

6Na+ (ac) + 2PO43- (ac) + 24 H2O + 3Ba2+ (ac) + 6Cl – (ac) + 6H2O  Ba3(PO4)2 (s) +6Na + (ac) + 6Cl – (ac) + 30H2O

Eliminando los iones espectadores, la reacción iónica neta es:

(2) 2PO4 3-(ac) + 3Ba 2+(ac)  Ba3(PO4)2 (s)

Dos moles del ión fosfato procedentes de 2 moles de Na3PO4 . 12H2O (PM = 380.2 uma) o de 760.4 g, reaccionan con 3 moles del ión bario procedentes de 3 moles de BaCl2 . 2H2O (PM = 244.2 uma) o 732.6 g, produce 1 mol de precipitado de Ba3(PO4)2 (PM =602.0 uma) ó 602.0 g, si la reacción se lleva a cabo hasta completarse.

Para este experimento se parte de una mezcla desconocida formada de Na3PO4 . 12H2O y BaCl2 . 2H2O, a la cual se agrega agua para producir el Ba3 (PO4)2 que es insoluble en agua. Pesando inicialmente la mezcla de sales y pesando el producto final, se puede determinar el reactante limitante y la composición de la mezcla desales.


II. Procedimiento Experimental

A. Precipitación del Ba3(PO4)2 1ª. SESION

1. Pesa en un vaso de precipitado alrededor de 1.0 g de la mezcla desconocida de sales Na3PO4 . 12H2O y BaCl2 . 2H2O .
2. Añade 200 mL de agua destilada. Agita la mezcla con un agitador por alrededor de 1 minuto y deja reposar para que el precipitado se asiente.
3. Cubre el vaso de precipitado con unvidrio de reloj y mantén la solución caliente, (80 a 90 oC) con una llama baja durante 30 min. Permite que el precipitado sedimente.
4. Decanta dos porciones de 50 mL del líquido sobrenadante en dos vasos de precipitado de 100 mL, marcándolos como vaso 1 y vaso 2. Guárdalos para la parte B.
5. Pesa y marca un papel filtro de poro fino. Colócalo en el embudo y se séllalo con agua destilada.6. Filtra la solución en caliente, removiendo con agua destilada caliente cualquier precipitado que haya quedado en el vaso de precipitado.
7. Lava el precipitado con 5mL de agua destilada caliente.
8. Cuidadosamente quita el papel filtro del embudo y colócalo en un vidrio de reloj y sécalo en el horno a una temperatura constante de 110 oC por toda la noche. Pesa el papel filtro con elprecipitado.







B. Determinación del Reactante Limitante 2ª. SESION

Por medio de las siguientes dos pruebas se determina el reactante limitante en la mezcla de sales. La formación de una nubosidad (formación de nubes) puede aparecer en ambas pruebas, pero una muestra la formación más definida de un precipitado.

1. Prueba para determinar un exceso de PO4 3- .
Añade 2 gotas de BaCl2...