Práctica "Ley de la conservación de la materia"

Introducción

En esta práctica se buscará comprobar la ley de la conservación de la materia, utilizando conceptos como el de reactivo limitante, porcentaje de rendimiento y reacciones químicas.

Estequiometría

Rama de la química que estudia las relaciones cuantitativas entre los elementos y los compuestos involucrados en reacciones químicas.

Reacción Química

Proceso en el que una o varias sustancias se transforman para formar nuevas. Para representarlas se hace uso de las ecuaciones químicas, las cuales utilizan símbolos para mostrar lo que ocurre durante la reacción.

Como ejemplo podemos tomar al hidrógeno gaseoso, que al quemarse en presencia de aire se forma agua y puede ser expresada con la siguiente ecuación química:

H2+O2H2O

Donde H es el hidrógeno, el signo “más” significa que reacciona con la otra sustancia/ elemento, O es el oxígeno presente en el aire, la flecha significa produce y la H2O es el agua que se forma.

Sin embargo para que se cumpla la ley de la conservación de la materia y por lo tanto se considere balanceada se deben tener la misma cantidad de átomos de cada lado, por lo que para conseguirlo se llevan a cabo los siguientes pasos:

Se escriben todos los reactivos y productos involucrados.

Se toma en cuenta el coeficiente estequiométrico de cada uno

Se identifica a aquellos elementos que aparecen una sola vez de cada lado y con igual número de átomos y con el mismo coeficiente, siendo estos aquellos que no necesitaremos ajustar en un inicio.

Se prueban diferentes coeficientes con el fin de lograr la igualdad, sin embargo no se pueden modificar los subíndices.

Se verifica que la igualdad de átomos este presente en la ecuación:

2H2+O22H2O

Reactivos

Productos

H (4)

H (4)

O (2)

O (2)

Ley de la Conservación de la Materia

La materia no se crea ni se destruye durante una reacción química por lo que una ecuación química que esté balanceada adecuadamente debe tener la misma cantidad de átomos de ambos lados.

Reactivos Limitantes

Debido a que en una reacción los reactivos no se encuentran presentes en cantidades estequiométricas exactas, con regularidad se proporciona una de los reactivos con el fin de que el reactivo más costoso se convierta en su totalidad en el producto que queremos. Al reactivo que se agota con mayor rapidez se le determina reactivo limitante ya que al tener esta propiedad, la cantidad máxima de producto que se puede realizar depende de la cantidad de este reactivo.

Rendimiento de Reacción

El reactivo limitante determina el rendimiento teórico de la reacción, en otras palabras, la cantidad de producto que se genera a partir de esta. Para calcular el rendimiento de las reacciones se utiliza el porcentaje de rendimiento, el cual se calcula con la siguiente fórmula:

% de rendimiento = rendimiento realrendimiento teórico100

Tipos de Reacciones

Las reacciones químicas inorgánicas, se clasifican a partir de la manera en que reaccionaría las sustancias iniciales (reactivos), siendo las siguientes:

De síntesis

Dos o más sustancias se unen para formar una sola nueva sustancia.

A + B ⟶ AB

De descomposición

Cuando una sola sustancia (compuesto) se fragmenta para dar lugar a la formación de dos o más nuevas sustancias por acción de algún tipo de energía externa. (Aguilar, 2011)

AB ⟶ A+B

De desplazamiento o sustitución simple

Una sustancia sustituye (ocupa el lugar) de alguno de los componentes de otra sustancia reaccionante, el componente sustituido queda libre.

A + BC ⟶ AC+B

De desplazamiento doble o sustitución doble

Los iones en un compuesto cambian lugares con los iones de otro para formar dos sustancias diferentes.

AB + CD ⟶ AD+BC

Objetivos

Comprobar la ley de la conservación de la materia en una reacción.

Usar el concepto de reactivo limitante en cálculos con ecuaciones químicas.

Determinar el porcentaje de rendimiento, comparando la cantidad de sustancia realmente formada con la cantidad teórica pronosticada.

Conocer los diferentes tipos de reacciones químicas (formación, descomposición, desplazamiento simple y desplazamiento doble).

Diagramas

Reacción de descomposición mediante la enzima catalasa

Reacción de síntesis

Reacción de la moneda de cobre

Reacciones de intercambio doble

Reacción de combustión

Reacción reactivo limitante y rendimiento

Tabla 1. Materiales de vidrio y general

Material de Vidrio y general || Equipo

Cantidad

Vidrio de reloj

2

Goteros con tapa

2

Cuchara de combustión

1

Mechero de Bunsen

1

Tapón horadado para matraz Erlenmeyer

1

Papel pH

2 cm

Moneda de cobre

2

Tubos de ensayo de 18 x 150 mm

2

Matraz Erlenmeyer de 50 mL

1

Soporte universal

1

Pinzas para bureta

1

Gradilla

1

Embudo de filtración rápida

1

Anillo mediano

1

Frasco de 120 mL para residuos líquidos

1

Pomadero para residuos sólidos

1

Vaso de precipitado de 250 mL

2

Matraz Kitasato de 500 ml con

manguera

1

Embudo Buchner de 9 cm

1

Pizeta

1

Pomadero para amarillo cromo

1

Cronómetro

1

Balanza semianalitica

1

Estufa a 110 °C

1

Tabla 2. Toxicidad de las sustancias

Sustancia

Tipo de peligro

Medidas para la prevención de accidentes

Primeros auxilios

Tratamiento y manejo de residuos

Peróxido de hidrógeno al 3%

-Esta mezcla no reúne los criterios para ser clasificada conforme al Reglamento no 1272/2008/CE (el reglamento es parte de un sistema para identificar productos químicos

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