RENDIMIENTO DE UNA REACCIÓN.

La cantidad de producto teórica no se obtiene en una reacción por diversos motivos, entre

los que pueden mencionarse:

Las pérdidas debido a la manipulación, condiciones de reacción inadecuadas, separación de producto de la mezcla final, reacciones secundarias, etc.

Debido a ello cuando se determina las cantidades de reactivos que se van a utilizar para obtener determinada cantidad de producto se deben hacer los ajustes según el rendimiento específico de esa reacción.

Cantidad de producto obtenida = cantidad de producto teórica x rendimiento

Ejemplo

Cuántos gramos de cobre se necesitan para obtener 100 gramos de sulfato de cobre si el rendimiento de la reacción es del 65 %?

Cu + 2 H₂SO₄  ----→  CuSO₄ + SO₂ + 2 H₂O

Por cada 63,5 g de cobre se obtienen 159,5 g de sulfato de cobre. Si se tiene en cuenta el rendimiento:

Cantidad obtenida =  159,5 g x 0,65 = 103.7 g  (a partir de 63,5 g de cobre)

Si se plantea la proporción:

63,5 g cobre x 100 g de sulfato de cobre / 103,7 g de sulfato de cobre = 61,23 g de cobre

Para saber más sobre este tema y otros, te esperamos en nuestro nuevo sitio: Química para todos:  para estudiantes, química cotidiana,  ciencia para chicos. Problemas resueltos, descarga gratuita de apuntes y tutoriales.

ESTEQUEOMETRÍA II - Reactivo Limitante

 

Dijimos que  los reactivos se unen en determinadas proporciones, llamadas cantidades estequeométricas. Ahora bien cuando se tienen dos cantidades no estequeométricas de reactivos, cuánto reacciona?

Cuánto y de cuál de los reactivos está en exceso?

Cuánto producto se forma?

Para responder a estos interrogantes se debe averiguar cual es el reactivo limitante (RL).

Para interpretar el concepto supongamos una situación cotidiana: para hacer una torta se necesitan, entre otras cosas, 3 huevos y 2 tazas de harina. Se tienen 6 huevos y 10 tazas de harina.

Qué ingrediente está limitando la reacción?

Cuánto producto se forma?

Los huevos permiten duplicar la receta mientras que la harina permite hacerla 5 veces. El límite lo ponen los huevos. Son el ingrediente limitante. Determinan también cuanto del otro vamos a utilizar y cuanto producto obtendremos. En este caso se podrán hacer 2 tortas, se utilizarán todos los huevos y quedará un excedente de 6 tazas de harina.

En Química el razonamiento es similar.

Supongamos que se tienen 100 gramos de hidróxido de magnesio y 50 g de ácido fluorhídrico. Cuánta sal se puede formar? cuál es el reactivo limitante? Cuál está en exceso? en qué cantidad?

Se debe plantear y balancear la reacción:

Mg (OH)2 + 2 HF ---------------------------- Mg F2  + 2 H2O

Hallando las masas molares se tiene que:

58 g de hidróxido reaccionan con 20 g de ácido. Si se tienen 100 g de hidróxido y 50 de ácido puede estimarse que el limitante es el hidróxido por cuanto el ácido permite hacer dos veces y media la reacción pero no el hidróxido.

Es entonces el hidróxido quien determinará cuanto producto se formará:

100 g x 62 g / 58 g = 106,89 g de sal

También determina cuanto ácido se va a utilizar:

100 g x 20 g / 58 g = 34,48 g

Eso confirma nuestra estimación porque se tienen 50 gramos de ácido, lo que implica que está en exceso.

Exceso ácido: 50 g - 34,48 g = 15,52 g

Para saber más sobre este tema y otros, te esperamos en nuestro nuevo sitio: Química para todos:  para estudiantes, química cotidiana,  ciencia para chicos. Problemas resueltos, descarga gratuita de apuntes y tutoriales.

ESTEQUEOMETRÍA I

Cuando se produce una reacción química, cuál es la relación de masa de los reactivos en los que se produce? Cuánto producto se forma? Qué limita a la reacción?

Todas estas preguntas tienen respuesta en la estequeometría, que se encarga de establecer relaciones de cantidad entre reactivos, entre productos o entre reactivos y productos. La cantidad de uno y de otro puede expresarse en masa, moles, volumen (gases CNPT), etc.

El primer paso consiste en tener la ecuación que representa a la reacción química bien escrita y balanceada.

Por ejemplo la formación de la sal cloruro de magnesio:

2 HCl   +     Mg(OH)2   ---------------------  MgCl2   + 2 H2O

Esta ecuación está balanceada por cuanto el número y clase de átomos de los reactivos es igual al de los productos.

Puede leerse de diferentes maneras:

2 moles de ácido clorhídrico reaccionan con 1 mol de hidróxido de magnesio y dan como productos 1 mol de cloruro de magnesio y dos moles de agua.

Ahora bien si se hallan los pesos molares puede establecerse una relación de masa:

HCl = 35,5 + 1 = 36,5

Mg (OH)2 = 24 + (16 + 1) x 2 = 58

MgCl2 = 24 + 35,5x2 = 24 + 71 = 95

H2O = 2x1 + 16 = 18

Teniendo en cuenta el número de moles de reactivos y productos y las masas molares puede plantearse:

73 g de HCl reaccionan con 58 g de Mg(OH)2 y se obtienen como productos 95 gramos de MgCl2  y 36 gramos de H2O.

La masa de los reactivos es 131 g (73 + 58) y la de productos 131 g (95 + 36) lo que muestra que se verifica la Ley de conservación de la masa.

Ahora cuáles son los problemas más simples que se plantean?

Sabemos que 73 g de ácido reaccionan con 58 g de hidróxido, cualquier otra cantidad de uno de los reactivos reaccionará con una cantidad proporcional del otro.

Ejemplo: cuántos gramos de ácido clorhídrico reaccionarán con 100 gramos de hidróxido suponiendo un rendimiento del 100 %?

Si se plantea la proporción correspondiente (regla de tres) se tiene:

100 x 73 / 58 = 125,86 g

De esta manera pueden plantearse relaciones de masa entre reactivos, entre productos o entre reactivos y productos.

Para saber más sobre este tema y otros, te esperamos en nuestro nuevo sitio: Química para todos:  para estudiantes, química cotidiana,  ciencia para chicos. Problemas resueltos, descarga gratuita de apuntes y tutoriales.