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1. OBJETIVOS

1.1. Determinar la relación estequiométrica en el cual se combinan los reactivos de una reacción, utilizando el método de Job

1.2. Identificar en forma experimental el reactivo límite de una reacción.

1.3. Determinar el rendimiento de una reacción.























2. TEORIA RELACIONADA

REACCIONES QUÍMICAS

Una reacción es un procesomediante el cual una o varias sustancias se combinan para dar lugar a otras sustancias nuevas. La reacción se representa mediante una ecuación química, la cual simboliza el tipo de sustancias que toman parte en el proceso y sus proporciones estequiométricas.

En la reacción de combustión del gas propano con el oxígeno, se forman dióxido de carbono y agua como productos. Este proceso serepresenta mediante la ecuación química:

C3H8 + O2 --> CO2 + H2O

Sin embargo, la ecuación debe estar balanceada para que representa correctamente las cantidades químicas de cada sustancia que participan en la reacción:

C3H8 + 5 O2 --> 3 CO2 + 4 H2O

Los coeficientes estequiométricos denotan la proporción, como cantidades químicas, en la que se combinan los reactivos y aparecen los productos.Por lo tanto, por 1 mol de C3H8 que reacciona, se requieren 5 mol de O2 y se forman 3 mol de CO2 y 4 mol de H2O.
Las proporciones también se pueden se pueden expresar en masa:

C3H8 + 5 O2 --> 3 CO2 + 4 H2O
1 x 44 g    5 x 32 g      =    3 x 44 g       4 x 18 g
44 g      160 g     =   132 g       72 g
204 g      =     204 g


REACTIVO LÍMITE

Cuando ocurre una reacción, uno o varios delos reactivos se pueden encontrar en exceso. Esto significa que existe un reactivo que determina la proporción estequiometria exacta en la que ocurrirá el cambio químico. Dicho reactivo, denominado reactivo límite, se consume completamente si el proceso es irreversible. Todos los cálculos estequiométricos deben realizarse tomando como referencia el reactivo límite.
Ejemplo La hidracina, N2H4, seha usado como combustible para cohetes combinada con el peróxido de hidrógeno, H2O2. La ecuación química que representa el proceso es:

N2H4  +  7 H2O2   --->  2 HNO3 + 8 H2O

Si se combinan 1.60 g de hidracina con 20.0 g de peróxido, ¿qué masa de ácido se nítrico se obtiene?
N2H4  +  7 H2O2   --->  2 HNO3 + 8 H2O
32.0 g      7 x34.0 g              2 x63.0 g

Uno de los métodos paradeterminar cuál es el reactivo límite, consiste en seleccionar uno de ellos como referencia y calcular cuánto se requiere del otro:



Por lo tanto, se requieren 11.9 g de H2O2 para reaccionar con la hidracina. Esto significa que el peróxido se encuentra en exceso, ya que de él se tienen 20.0 g.
El reactivo límite es el N2H4 y de peróxido sobran 20.0 g - 11.9 g = 2.1 g.

RENDIMIENTO OEFICIENCIA DE UNA REACCIÓN

Muchas reacciones químicas no conducen a la formación de la cantidad esperada de productos. En algunos casos, un conjunto particular de reactivos sufren dos o más reacciones simultáneas y aparecen productos laterales no deseados. En estos casos, se habla de eficiencia o de rendimiento, el cual se calcula mediante la expresión:

x 100

Ejemplo Una muestra de 21.6 g debenceno, C6H6, reacciona con un exceso de ácido nítrico, HNO3, y se forman 18.0 g de nitrobenceno, C6H5NO2. ¿Cuál fue el rendimiento del proceso?

C6H6 + HNO3   -->  C6H5NO2 + H2O
15.6 g                     18.0 g




R = 18.0 g / 24.6 x 100 = 73.2 %








MÉTODO DE JOB O MÉTODO DE LA VARIACIÓN CONTINUA

Este método se ideó para determinar experimentalmente la relaciónestequiométrica en la que se combinan los reactivos de una reacción. Se basa en la realización de una serie reacciones empleando cantidades diferentes de cada reactivo pero manteniendo constante la cantidad total de ambos. Puede entonces medirse una variable del sistema, relacionada con la masa, y representarse gráficamente contra las cantidades de reactivos utilizadas. La variable puede ser el peso de...