Integradora Quimica II

OBJETIVO:

Conocer los fundamento básicos acerca de la estequiometria en el área de química, para poder aplicarlos en la resolución de problemas de procesos industriales, ambientales y de la vida cotidiana, con respecto a; relaciones estequiometrias, determinación de reactivo limitante y en exceso, y rendimiento de una reacción.

Marco teórico

L a estequiometria es una herramienta indispensable en la química. Viene del griego “stoicheran” (elemento) y “metron” (medida). Calculo de las relaciones cuantitativas entre reactivos y productos en el transcurso de una reacción química.

El primer personaje que enuncio los principios fue: Jermias Benjamin Rischer.

Unidades físicas y químicas

Temperatura: Magnitud referida a las nociones comùnes de caliente, tibio o frìo (ºC, ºF, ºK, ºR).

Presión: Es la fuerza ejercida sobre la unidad de area (mmHg, atm, pa, psi, kg/cm2 , Torr).

Volumen: Es la cantidad de espacio tridimensional ocupado por una sustancia (m3, cm3, L, mL).

Masa: Es la cantidad de sustancia contenida en un cuerpo (g, kg, Lb, t).

Mol: Es la cantidad de sustancia que contiene un número de partículas de un elemento o de un compuesto, igual al número de Avogadro (6.023x1023).

Reactivo en exceso: Es aquel que no se agota primero en una reacción (por completo).

Reactivo limitante: Es el que se encuentra en menor proporción respecto a los demás reactivos, también limita la formación de mas producto.

Para la estequiometria es indispensable comprobar la Ley de Lavoiser, donde la suma de los reactantes sea igual a la de los productos.; y es importante hacer las relaciones: mol-mol, masa-masa, volumen-volumen. 

DESAFIO 1

¿Qué pasa con el gas utilizado para llenar la bolsa de aire?

Reacciones químicas utilizados para generar el gas

Dentro de la bolsa de aire es un generador de gas que contiene una mezcla de NaN 3 , KNO 3 , y SiO 2 . Cuando el coche sufre una colisión frontal, una serie de tres reacciones químicas dentro de los gases de producto generador de gas (N 2 ) para llenar la bolsa de aire y convertir NaN 3 . La acida de sodio (NaN 3 ) puede descomponerse a 300 o C para producir metal de sodio (Na) y el gas nitrógeno (N 2 ). La señal del sensor de deceleración enciende la mezcla de gas-generador por un impulso eléctrico, la creación de la condición necesaria de alta temperatura para NaN 3 a descomponerse. El gas nitrógeno que se genera a continuación, se llena la bolsa de aire.

1-.Plantea la reacción química completa

2NaN3 2Na+3N2 (gas)

2-.Que cantidades de reactantes están en una bolsa de seguridad

R=250gr

3-.Indica que gas es el que infla las bolsas de seguridad

R=Nitrógeno

4-.Balancea la ecuación de la reacción

2NaN3 2Na+3N2 (gas)

5-.Investiga en base a la estequiometria que volumen de ese gas se produce

2NaN3 2Na+3N2

2(22.4L)NaN3 2(22.4L)+3(22.4L)

44.8 NaN3 44.8L+ 67.2

6-.Calcula cuantos gramos de gas se producen

7-.Comprueba la ley de Lavoisier

2mol (36.995) 2mol (22.098)+ 3 mol (14.006)

73.99 NaN3 44.196 Na + 42.018N

8-.Si colocamos 0.692 mol de cada uno de los reactivos ¡cuántos mol de gas se producen??

44.8 gr + 67.2gr 44.8 gr

Ecuación Estequiometria

67.2g 44.8gr

.692 x x=0.4613

DESAFIO 2

A) PROCESO DE HABER-BOSCH

Los abonos artificiales, su producción y su uso masivo, son la base de la expansión industrial de la agricultura. La rarefacción de los depósitos mineros de nitratos, a finales del siglo XIX, fue el detonante de toda una serie de experiencias científicas tendientes a obtener la fijación del nitrógeno del aire y a la producción masiva de fertilizantes nitrogenados a bajo costo y de rápida expansión.

Este objetivo se logra con la síntesis Haber-Bosch que, en 1913, entrega al mercado mundial el amoníaco que permite la fabricación de toda una serie de abonos químicos. La síntesis Haber-Bosch supone la utilización de altas temperaturas y alta presión para combinar el hidrógeno y el nitrógeno (del aire) con miras a la producción de amoniaco (NH3).

Aunque la extracción de nitrógeno del aire no causa ningún problema de rarefacción, el proceso anual de síntesis de 500 millones de toneladas de fertilizantes artificiales consume el 1% de los suministros mundiales de energía.

Como la reacción natural es muy lenta, se acelera con un catalizador de hierro (Fe3+) y óxidos de aluminio (Al2O3) y potasio (K2O). Los factores que aumentan el rendimiento, al desplazar el equilibrio de la reacción hacia los productos (Principio de Le Châtelier), son las condiciones de alta presión (150-300 atmósferas) y altas temperaturas (400-500°C) , resultando en un rendimiento del 10-20%.

N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g) + ΔH ...(1)

ΔH representa el calor generado, también llamado entalpía, y equivale a -92,4 kj/mol. Como libera calor, la reacción es exotérmica.

B) ELEMENTOS MAS IMPORTANTES PARA EL CRECIEMIENTO DE LAS PLANTAS

Las plantas absorben los nutrientes contenidos en el aire y en el suelo a través de las hojas y de las raíces. Los macronutrientes son los elementos necesarios en cantidades relativamente abundantes

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