Rendimiento de una reaccion quimica

PRÁCTICA Nº 3
BALANCE DE MATERIA
1 OBJETIVO GENERAL

• Comprobar la ley de conservación de la materia de Lavoisier, tanto en sistemas sin reacción química como en sistemas con reacción química..
1.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS

 Preparar una solución saturada
 Determinar la cantidad de soluto que no se disuelve
 Determinar la solubilidad de varias sustancias en agua
 Realizar operacionesde filtración y secado
 Realizar una reacción química midiendo las cantidades de reactivos introducidos al sistema y de productos formados, para diferentes cantidades de reactivo.
 Determinar el rendimiento de la reacción
2 FUNDAMENTO TEORICO

2.1. Ley de Lavoisier

La ley de conservación de la materia fue enunciada por ANTOINE LAURENT LAVOISIER en 1774 de la siguiente manera: LA MASA DEUN SISTEMA PERMANECE INVARIABLE ANTE CUALQUIER TRANSFORMACION QUE OCURRA DENTRO DE EL. También se la puede enunciar indicando: LA SUMA DE LA MASA DE LAS SUSTANCVIAS REACCIONANTES ES IGUAL A LA SUMA DE LA MASA DE LAS SUSTANCIAS RESULTANTES O PRODUCTOS. La expresión matemática de esta ley es la siguiente:

La ley de Lavoisier de una manera mucho más sencilla se la puede expresar de la siguientemanera: EN LA NATURALEZA, LA MATERIA NO SE CREA NI SE DETRUYE, UNICAMENTE SE TRANSFORMA.

2.2. Balance de materia

En toda mezcla homogénea se considera a una determinada sustancia tomada como referencia como sustancia pura, considerándose al resto como IMPUREZAS; la cantidad porcentual de la sustancia pura con relación a toda la mezcla homogénea se denomina PUREZA. Así por ejemplo cuando sedice que el permanganato de potasio tiene una pureza del 90% significa que de 100 g de sustancia. 90 g son de permanganato de potasio puro y los 10 g restantes, constituyen las impurezas, formadas por la mezcla de otras substancias.
El balance de matera se pueden aplicar sistemas en los cuales no se produce reacción química alguna; en estos sistemas principalmente se debe considerar la ley de 1aconservación de la materia. Si se esquematiza un proceso sin reacción química como un sistema, abierto, en el cual ingresan substancias originales y sale un producto formado por la mezcla de las substancias iniciales, se tiene:

m1
mt
m2

Considerando el diagrama anterior se puede realizar un balance de materia.

Balance general


Donde
m1 es la masa que ingresa al procesocorrespondiente a la sustancia 1
m2 es la masa de la substancia 2.
mt es la masa que sale del proceso y que corresponde a la masa de la mezcla.

De un modo general la ecuación se puede escribir:


Si se considera que les substancias 1 y 2 están formadas por mezclas homogéneas binarias (cuyas composiciones porcentuales son A y B), el balance de materia de cada componente es el siguiente:

Deun modo general las dos ecuaciones anteriores se pueden escribir:

Donde:

Yi es la composición porcentual de la sustancia pura “Y” presente en el componente “i”

mi es la masa que ingresa al proceso de la sustancia "i"
mt es la masa de la mezcla que sale del proceso
Yt es la composición porcentual de la sustancia pura “Y“presente en la mezcla.
Las ecuaciones permiten efectuar elcálculo en mezclas homogéneas útiles en infinidad de procesos industriales.

2.3. Estequiometria

Rendimiento de una reacción.
Cuando se efectúa una reacción química en el laboratorio o en la industria, muy pocas veces se utilizan las cantidades exactamente estequiométricas de reactivos. Por lo general se trabaja con un exceso de un reaccionante, esperando de esta manera convertir completamente enproductos aquel reactivo o reactivos que puedan resultar más costosos o más difíciles de obtener.
Si se considera por ejemplo la reacción del benceno con ácido nítrico:


Se desea producir un mol de nitrobenceno a partir de un mol de benceno; para efectuar esta reacción se puede utilizar en principio un mol de ácido nítrico tomando en cuenta le reacción igualada; como en la práctica no es...