Universidad Nacional Experimental Del Táchira. Departamento de Química. Laboratorio de Química General 1. Integrantes: Angely Rogmar Molina Rincón. Grupo 2 Luis Ángel Ramírez Vázquez. Grupo 2 Valeria de los Ángeles Sarmiento Clavijo. Grupo 2 Práctica 4. Reacciones químicas. Resumen La práctica n4 que posee como título “Reacciones Químicas”, se trabajó con los conceptos de los diferentes tipos de reacciones, así como en la definición de reactivo limitante y el rendimiento porcentual de una reacción. Todos los pasos que se mencionan a continuación tienen la finalidad de que con los datos obtenidos tanto en la práctica como en los cálculos hechos durante esta, se logre determinar el rendimiento porcentual que tuvo la reacción así como lograr la destreza necesaria en la realización de reacciones químicas sencillas. Al inicio de la práctica, se colocó una cinta de magnesio metálico de 0,039g dentro de un matraz, el cual contenía 2 ml de una solución de HCL 2 M, posteriormente a través de la estequiometría se calculó la cantidad necesaria de NaOH para que este reaccionara con los moles de MgCl2, asimismo luego de dicho cálculo se agregó al matraz el volumen de la solución de NaOH previamente calculado; al finalizar esta reacción, se filtró al vacío en un papel pesado con anterioridad el precipitado que se formó, posteriormente se llevó a secar en la estufa a 100°C por aproximadamente 30 minutos, dicho precipitado se dividió en dos partes, la primera fue puesta en un beaker de 50ml con 20 ml de agua destilada y 2 gotas de indicador rojo fenol, asimismo a la segunda porción en un beaker del mismo tamaño que el anterior, se le agregó 20 ml de HCl y 2 gotas de indicador rojo de fenol. Se obtuvo un rendimiento teórico de 0.095 g Mg(OH)₂ , un rendimiento real 0.0916 g Mg(OH)₂ y un rendimiento porcentual de 96.421 % de la segunda reacción, de igual manera se desarrollaron reacciones químicas sencillas y se obtuvieron más datos en el transcurso de la práctica. Leyenda: --- Breve introducción. --- Objetivos. --- Metodología. --- Resultados. 299/300 palabras Datos experimentales. ❖ Reacción 1. Masa de la cinta de magnesio…………………………….. 0.0395 g Volumen de hidrógeno formado………………………….. 45.8 ml Observaciones: Se observó que al momento de agregar 0,0395 gr de cinta de magnesio metálico a los 2 mL de HCl 2M los cuales estaban contenidos dentro de un matraz, esta cinta comienza a disolverse al entrar en contacto con el HCl, a su vez, se logra apreciar un aumento considerable de temperatura, al mismo tiempo de que se desprendió hidrógeno, el cual ocasionó múltiples burbujas y efervescencia. Al finalizar esta reacción se obtuvo cloruro de magnesio (MgCl₂). ❖ Reacción 2. Masa de NaOH calculado……………………………….... 0.130 g Masa del papel de filtro…………………………………... 0.44 g Masa del papel de filtro + precipitado…………………… 0.5316 g Observaciones: Al combinarse el cloruro de magnesio (MgCl2) con el Hidróxido de sodio (NaOH), se logró visualizar como el color fue cambiando a tonos grisáceos, hasta convertirse en un tono más blanco, a su vez, se observó cómo este se fue volviendo más viscoso y espeso. Al finalizar la reacción se logró apreciar la formación de hidróxido de magnesio. Posteriormente, el precipitado obtenido se pasó a filtrar, en donde se pudo distinguir la separación del Mg(OH)2 y NaCl, en donde Mg(OH)2 se quedó en el papel filtro, el cual posteriormente se llevó al desecador para ser usado nuevamente en la próxima reacción; mientras que el NaCl pasó por el embudo, esto se debe a que el NaCl es un compuesto más soluble. ❖ Reacción 3 a) Precipitado + agua Observaciones: En un beaker se preparó 20mL de agua destilada, la cual siendo transparente, se tornó amarilla al agregar dos gotas de rojo de fenol. Al introducir en agua la mitad del papel filtro previamente seco el cual contenía Mg(OH)2, el agua cambió de color velozmente, pasando de un color amarillo a un color fucsia. b) Precipitado + ácido Observaciones: En un beaker se agregó 20 mL de ácido clorhídrico (HCl), posteriormente dos gotas de rojo de fenol, este pasó de ser transparente a un tono naranja claro. Al agregar la otra mitad del papel filtro que contenía Mg(OH)2, este no alteró su color, ni se originó ningún cambio. Cálculos. 1.- Balancear la ecuación química de la primera reacción: M g (s) + HCl(ac) → M gCl2 (ac) + H 2 (g) (Expresión de partida) M g (s) + 2 HCl(ac) → M gCl2 (ac) + H 2 (g) (ajuste de H y Cl) 2.-Balancear la ecuación química de la segunda reacción: M gCl2 (ac) + N aOH (ac) → M g(OH) 2 (s) + N aCl (ac) (Expresión de partida) M gCl2 (ac) + N aOH (ac) → M g(OH) 2 (s) + 2N aCl (ac) (Ajuste de Cl) M gCl2 (ac) + 2N aOH (ac) → M g(OH) 2 (s) + 2N aCl (ac) (Ajuste de O, H y Na) 3.- Desarrollar y balancear las ecuaciones químicas de la tercera reacción: 3. A. M g(OH)2 (s) + HCl (ac) → Reacciones de neutralización. HX + MOH → MX + H2O Ácido Base M g(OH)2 (s) + HCl (ac) → Mg 2+ − + + OH + H + Cl⁻ → M gCl2 + H 2 O M g(OH)2 (s) + HCl (ac) → M gCl2 + H 2 O M g(OH)2 (s) + 2HCl (ac) → M gCl2 + 2H 2 O 3. B. M g(OH)2 (s) + H 2 O (l) →? No se produce ninguna reacción química. 4. Calcular la cantidad de NaOH necesaria para reaccionar con los moles de MgCl2 formados de acuerdo con las reacciones: M g (s) + 2 HCl(ac) → M gCl2 (ac) + H 2 (g) M gCl2 (ac) + 2N aOH (ac) → M g(OH) 2 (s) + 2N aCl (ac) g NaOH= 0.0395 g Mg x 1 mol Mg x 1 mol MgCl₂ x 2 mol NaOH x 39.995 g NaOH 24.305 g Mg 1 mol Mg = 0.130 g NaOH 5.- Duplicar la masa de NaOH obtenida: g NaOH = 0.130 g NaOH x 2 = 0.260 g NaOH 1 mol MgCl₂ 1 mol NaOH 6.-Calcular el volumen en mL de una solución de NaOH 1 M: mL NaOH 1 M = 0.260 g NaOH x 1 mol NaOH x 39.995 g NaOH 1 L NaOH x 1000 mL NaOH 1 mol NaOH 1 L NaOH = 6.501 mL NaOH 1 M 7.-Calcular el reactivo limitante: 7. A. Primera reacción: M g (s) + 2 HCl(ac) → M gCl2 (ac) + H 2 (g) g de MgCl₂= 0.0395 g Mg x 1 mol Mg x 1 mol MgCl₂ x 95.211 g MgCl₂ 24.305 g Mg 1 mol Mg 1 mol MgCl₂ = 0.155 g MgCl₂ g de MgCl₂= 2 mL HCl x 1 L HCl x 2 moles HCl x 1 mol MgCl₂ x 95.211 g MgCl₂ 1000 mL HCl 1 L HCl 2 moles HCl 1 mol MgCl₂ =0.190 g MgCl₂ El reactivo limitante es el Mg y el reactivo en exceso el HCl como se puede comprobar con estos cálculos. Nota: Se realizó el mismo procedimiento con la segunda reacción para calcular el reactivo limitante. 8.-Calcular el rendimiento teórico del precipitado de Mg(OH)₂ formado: Rendimiento = 0.0395g Mg x 1 mol Mg x 1 mol MgCl₂ x 1 mol Mg(OH)₂ x 58.317gMg(OH)₂ teórico 24.305 g Mg 1 mol Mg 1 mol MgCl₂ 1 mol Mg(OH)₂ = 0.095 g Mg(OH)₂ 9.-Calcular el rendimiento real: Masa del precipitado= (Masa del papel filtro + Precipitado) - (Masa del papel filtro) Masa del precipitado= 0.5316 - 0.44 = 0.0916 g Mg(OH)₂ Rendimiento real = masa del precipitado. Rendimiento real = 0.0916 g Mg(OH)₂ 10.-Calcular el rendimiento porcentual: Rendimiento Real 0.0916 g M g(OH)₂ Rendimiento porcentual = Rendimiento T eórico = 0.095 g M g(OH)₂ x 100% = 96.421% Resultados. TABLA 18. Tipo de reacciones y ecuaciones químicas. Experiencia Tipo de reacción Reacción 1 Ecuación Química Balanceada de M g + 2 HCl(ac) → M gCl2 (ac) + H 2 (g) sustitución sencilla y reacción redox. Reacción de doble M gCl2 (ac) + 2N aOH (ac) → M g(OH) 2 (s) + 2N aCl (ac) 2 sustitución. 3. A. Reacción de 3 3. A. M g(OH)2 (s) + 2HCl → M gCl2 + 2H 2 0 doble sustitución 3. B. No hay una 3. B. M g(OH)2 (s) + H 2 O (l) → ? reacción química. ❖ Reacción 2 Rendimiento 0.095 g Teórico……………………………………….. Mg(OH)₂ Rendimiento 0.0916 real…………………………………………… Mg(OH)₂ Rendimiento porcentual……………………… 96.421 % g Análisis de resultados. -En la tabla 18 se puede apreciar el tipo de reacción que hubo en cada una de las experiencias al igual que la ecuación química balanceada correspondiente. Revisando la tabla detalladamente se puede analizar que: ● En la primera experiencia se obtuvo una reacción del tipo de sustitución sencilla y redox, esto se concluye al ver como dos átomos de cloruro (Cl) que conforman las dos moléculas de ácido clorhídrico (HCl) se separa de las moléculas para unirse con el átomo de magnesio (Mg) formando una molécula cloruro de magnesio (MgCl2), donde el hidrógeno se reduce y el magnesio se oxida siendo el ácido clorhídrico (HCl) el agente de oxidación y el magnesio (Mg) el agente reductor. Por otro lado, se muestra dicha reacción balanceada, donde se puede ver que por cada un mol de magnesio se necesita dos mol de ácido clorhídrico para obtener un mol de cloruro de magnesio y un mol de hidrógeno (H₂). ● En la segunda experiencia se obtuvo una reacción de doble sustitución, debido a que el átomo de magnesio (Mg) que conforman la molécula de cloruro de magnesio (MgCl₂) se intercambia con los dos átomos de sodio (Na) que conforman las dos moléculas de hidróxido de sodio (2NaOH) formando hidróxido de magnesio (Mg(OH)2) y cloruro de sodio (2 NaCl), todo esto se demuestra con la ecuación balanceada, donde además, se evidencia que se requiere necesariamente un mol de cloruro de magnesio y dos mol de hidróxido de sodio para obtener un mol de hidróxido de magnesio y dos mol de cloruro de sodio. - La última experiencia se divide en dos partes: ● En la primera parte de la tercera experiencia 3.A, se obtuvo una reacción, siendo esta del tipo de neutralización. El ácido de clorhídrico (Mg(OH)2) al entrar en contacto con el hidróxido de magnesio (Mg(OH)2) el cual es el compuesto base, genera la sal llamada cloruro de magnesio (MgCl2) y agua (H2O). Gracias a la ecuación balanceada se observa a qué cantidades funciona esta reacción, en este caso un mol de hidróxido de magnesio necesita reaccionar con un mol de ácido clorhídrico para obtener un mol de cloruro de magnesio y otro de agua. Cabe destacar con base a la utilización del rojo fenol como indicador en esta reacción que el nivel de pH del ácido clorhídrico (HCl) no está en el intervalo de transición de pH del indicador como lo indica Gómez (2010) estableciendo que el intervalo de transición de pH del indicador rojo de fenol es de 6.8–8.4 obteniendo un color amarillo ante un pH bajo y un color rojo ante un pH alto, por lo tanto no podemos guiarnos con base al color para determinar su nivel de Ph con certeza, de igual manera como al momento de ocurrir la reacción de neutralización se mantuvo su color podemos intuir que a pesar de que se produjo la reacción de neutralización su ph se mantuvo estable y con muy poca casi nula variación. ● En la segunda parte de esta experiencia 3.B. se descarta que se generó una reacción, esto es debido a que se mezcló una cantidad del hidróxido de magnesio obtenido de la segunda reacción con 20 mL de agua destilada. Tareas de procesos (n.d) explicó que “Los óxidos e hidróxidos metálicos son insolubles, excepto los de metales alcalinos”, por lo tanto, el hidróxido de magnesio es un compuesto insoluble en agua, ya que, un compuesto hidróxido no genera ninguna reacción con el agua destilada, en las observaciones de esta parte de la experiencia (Datos experimentales, reacción 3, parte 1) se indica que la sustancia cambia de color al agregarle el indicador rojo de fenol de un tono amarillo el cual se debe al nivel de pH un poco ácido del agua destilada a un tono fucsia, esto se debe al PH elevado que posee el hidróxido de magnesio, mas no porque ocurrió una reacción entre este compuesto y el agua. -En cuanto a la reacción 2 se puede observar que: ● Con los 0,395g de magnesio pesados al inicio de la práctica, se pudo a través de cálculos obtener de manera teórica la cantidad máxima de productos que se formaría en la reacción, indicando que el rendimiento teórico es de 0,096g de hidróxido de magnesio, (dichos cálculos se encuentran en la viñeta número 8 de cálculos). En la siguiente parte se indica que el rendimiento real es de 0,0916 g de hidróxido de magnesio, al finalizar la segunda reacción de la práctica se generó un precipitado el cual era hidróxido de magnesio, esto se conoce porque es el compuesto insoluble que genera la reacción, para calcular la masa del precipitado se pesó con anterioridad el papel sin el precipitado dando 0,44 g, luego el peso del papel con el precipitado fue de 0,5136 g, por último se restaron dicho pesos, obteniendo así la masa del precipitado, por consiguiente, el rendimiento real de 0,0916 g de hidróxido de magnesio. Por último se obtuvo un rendimiento porcentual del 96,421%, para calcular este porcentaje se dividió el rendimiento real entre el rendimiento teórico y luego se multiplicó por 100. Como el rendimiento porcentual dio como resultado un porcentaje cercano al 100% se considera que el resultado se encuentra dentro del rango de lo aceptable, además se podría indicar que durante la parte experimental de la práctica no se cometieron errores que pudieran perjudicar a la misma, la pérdida de ese 3,579% de producto que hace falta se puede justificar al hecho de que es imposible obtener ese 100% de rendimiento porcentual, la página web TP Laboratorio Químico (n.d) afirmó lo siguiente: “Existen limitaciones instrumentales, físicas y humanas que causan una desviación del valor “verdadero” de las cantidades que se desean medir. Estas desviaciones son denominadas incertidumbres experimentales o errores en la medición. El valor verdadero es aquel que obtendremos si no existiesen errores en las mediciones, sin embargo esto es imposible.” Conclusiones. ❖ Se identificó las reacciones químicas de sustitución simple, doble sustitución y neutralización por medio de los cálculos y análisis realizados. ❖ Se interpretó la información contenida en una ecuación química para calcular la cantidad necesaria de NaOH que se debía utilizar para reaccionar con los moles de MgCl₂ obteniendo 0.130 g NaOH y de igual manera para calcular el volumen en mL de una solución de NaOH 1 M obteniendo 6.501 mL NaOH 1 M ; asimismo, se interpretó en términos estequiométricos dicha reacción. ❖ Se aplicó la reacción de neutralización y doble sustitución para obtener los productos de la reacción M g(OH)2 (s) + HCl (ac) → ❖ Se identificó el reactivo limitante de la primera y segunda reacción por medio de cálculos estequiométricos obteniendo como reactivo limitante de la primera reacción el magnesio (Mg) y de la segunda el cloruro de magnesio (MgCl₂) . ❖ Se predijo los productos de reacciones químicas sencillas como fue el caso de M g(OH)2 (s) + HCl (ac) obteniendo como productos M gCl2 + H 2 O , conformando la ecuación química balanceada M g(OH)2 (s) + 2HCl (ac) → M gCl2 + 2H 2 O ❖ Se predijo la formación del precipitado hidróxido de magnesio representado como Mg(OH)₂₍ ₎ en la reacciones presentes utilizando las reglas para la solubilidad de compuestos iónicos a 25°C ❖ Se obtuvo por medio de cálculos un rendimiento teórico de 0.095 g Mg(OH)₂ , un rendimiento real 0.0916 g Mg(OH)₂ y un rendimiento porcentual de 96.421 %. Bibliografía. -Tareas de procesos. (n.d). Reglas de solubilidad.[Página web en línea]. Consultado el 26 de julio del 2020. Disponible en: https://sites.google.com/site/tareasdeprocesos/home/reglas-de-solubilidad -TP Laboratorio Quimico. (n.d). Errores de Medición y su Propagación. [Página web en línea]. Consultado el 26 de julio del 2020. Disponible en: https://www.tplaboratorioquimico.com/laboratorio-quimico/procedimientos-basicos-de-l aboratorio/errores-de-medicion-y-su-propagacion.html -Goméz, G. (2010). Indicadores de Ph. Facultad de química UNAM línea].Consultado el 28 de julio del http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/12.IndicadoresdepH_9152.pdf [PDF en 2020.
