LABORATORIO DE QUIMICA

Introducción

La química es una ciencia empírica, ya que estudia las cosas por medio del método científico, es decir, por medio de la observación, la cuantificación y, sobre todo, la experimentación. En su sentido más amplio, la química estudia las diversas sustancias que existen en nuestro planeta así como las reacciones que las transforman en otras sustancias. Un ejemplo es el cambio de estado del agua, de líquida a sólida, o de gaseosa a líquida. Por otra parte, la química estudia la estructura de las sustancias a su nivel molecular. Y por último, pero no menos importante, sus propiedades.

En el presente trabajo se desarrollan temas de la química como los compuestos orgánicos e inorgánicos, las propiedades físicas y mecánicas de los elementos, las reacciones químicas y la ley de la conservación de la masa.

Objetivos

Los objetivos en Química son:

• inculcar el interés por el aprendizaje de la Química, que les permita valorar sus aplicaciones en diferentes contextos e involucrarlos en la experiencia intelectualmente estimulante y satisfactoria de aprender y estudiar.

• Proporcionar una base sólida y equilibrada de conocimientos químicos y habilidades prácticas.

• Desarrollar la habilidad para aplicar sus conocimientos químicos, teóricos y prácticos, a la solución de problemas en Química.

• Desarrollar, mediante la educación en Química, un rango de habilidades valiosas tanto en aspectos químicos como no químicos.

• Proporcionar una base de conocimientos y habilidades con las que pueda continuar sus estudios en áreas especializadas de Química o áreas multidisciplinares.

•  Generar la capacidad de valorar la importancia de la Química en el contexto industrial, económico, medioambiental y social.

BALANCEO DE ECUACIONES 

Balancear una ecuación es realmente un procedimiento de ensayo y error, que se fundamenta en la búsqueda de diferentes coeficientes numéricos que hagan que el numero de cada tipo de átomos presentes en la reacción química sea el mismo tanto en reactantes como en productos

Hay varios métodos para equilibrar ecuaciones: 

1. MÉTODO DEL TANTEO O INSPECCIÓN

Este método es utilizado para ecuaciones sencillas y consiste en colocar coeficientes a la izquierda de cada sustancia, hasta tener igual número de átomos tanto en reactantes como en productos.

EJEMPLO:

N2 + H2 → NH3

En esta ecuación hay dos átomos de nitrógeno en los reactantes, por tanto se debe colocar coeficiente 2 al NH3, para que en los productos quede el mismo número de átomos de dicho elemento.

N2 + H2 → 2NH3

Al colocar este coeficiente tenemos en el producto seis átomos de hidrógeno; para balancearlos hay que colocar un coeficiente 3 al H2 reactante:

N2 + 3H2 → 2NH3

La ecuación ha quedado equilibrada. El número de átomos de cada elemento es el mismo en reactivos y productos.

2. MÉTODO DE OXIDO REDUCCIÓN

Para utilizar éste método es necesario tener en cuenta que sustancia gana electrones y cual los pierde, además se requiere manejar los términos que aparecen en la siguiente tabla:

BALANCEO DE ECUACIONES CAMBIO EN ELECTRONES CAMBIO DE NÚMERO DE OXIDACIÓN

Oxidación Perdida Aumento

Reducción Ganancia Disminución

Agente oxidante

( sustancia que se reduce) Gana Disminuye

Agente reductor

( sustancia que se oxida) Pierde Aumenta

Como los procesos de oxido-reducción son de intercambio de electrones, las ecuaciones químicas estarán igualadas cuando el número de electrones cedidos por el agente oxidante sea igual al recibido por el agente reductor. El número de electrones intercambiados se calcula fácilmente, teniendo en cuenta la variación de los números de oxidación de los elementos.

OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN

Oxidación: Es la perdida de electrones acompañada de un aumento en el numero de oxidación de un elemento hacia un valor mas positivo.

Ejemplo: cuando el Zn reacciona con HCl, cada átomo de Zn pierde dos electrones y aumenta su numero de oxidación de 0 o +2.

Zn + HCl --- Zn2 Cl2 + H2

Zn° - 2e --- Zn2    Oxidación

Reducción: Es la ganancia de electrones acompañada de una disminución de numero de oxidación hacia un valor menos positivo.

ZH1 + 2e --- H2°   Reducción

Agente Oxidante: Es el elemento o compuesto que capta electrones para reducirse los metales se comportan como oxidante, este carácter aumenta al crecer la afinidad electrónica.

• Los alogenos y el oxigeno son agentes oxidantes muy energéticos.

Agente Reductor: Es el elemento o compuesto que sede electrones oxidantes, los elementos electropositivos metales son reductores.

  Método de Oxido reducción

 El mecanismo de Oxido reducción es el siguiente: 

•      Se escribe la ecuación del proceso y se determina el número de oxidación para cada uno de los elementos participantes de cada reacción.

•      Se establece cuales átomos sufre cambios en su número de oxidación y cuál de ellos es el oxidado y reducido.

•      Se calcula el número de oxidación de cada uno de estos átomos tanto en su forma oxidada y reducida, y se procede hacer ecuaciones iónicas. 

•      Se establece la ecuación del oxidante y del reductor de tal forma que el número total de electrones ganados o perdidos, para ello multiplicamos en ecuaciones iónicas el número de electrones por factores.

•       Se asignan como coeficientes de las sustancias afectadas de la ecuación de los factores afectados que sean igual·         

•      Por último el equilibrio se logra por el método de ensayo y error.

Relaciones Estequiometricas en las Reacciones Químicas

La estequiometria de una reacción química queda perfectamente establecida mediante la ecuación química. En ella, aparecen las fórmulas de reactivos y productos precedidos de unos números (los coeficientes estequiometricos) que indican las proporciones según las cuales ocurre la transformación. Una flecha establece el sentido del cambio.

Los coeficientes estequiometricos de una ecuación química obedecen al hecho de que los átomos presentes antes de la reacción deben ser los mismos después de la misma, si bien se habrá reorganizado para producir nuevas sustancias. Para encontrar los valores de estos coeficientes se utiliza un procedimiento sistemático llamado ajuste de la reacción química.

 

•     Cálculos de Masa a Masa: El método de factor molar se basa en la relación del número de moles entre dos sustancias que participan en una reacción química.

•      Cálculos de Mol a Mol: En este tipo de relación la sustancia de partida está expresada en moles, y la sustancia deseada se pide en moles. En los cálculos estequiométricos los resultados se reportan redondeándolos a dos decimales. Igualmente, las masas atómicas de los elementos, deben utilizarse redondeadas a dos decimales. 

•      Mol a Masa: Para encontrar la masa de producto, basta con multiplicar las moles de producto por su peso molecular en g/mol. 

•     Reactivo Limite: Cuando una reacción se detiene porque se acaba uno de los reactivos, a ese reactivo se le llama reactivo limitante. Aquel reactivo que se ha consumido por completo en una reacción química se le conoce con el nombre de reactivo limitante pues determina o limita la cantidad de producto formado. Reactivo limitante es aquel que se encuentra en defecto basado en la ecuación química ajustada.

Porcentaje de Rendimiento y Pureza

•     Pureza: hablar de la pureza de un elemento es hacer un ejercicio de estequiometría un poco más realista, puesto que en la naturaleza o en el laboratorio es muy difícil conseguir trabajar con un compuesto 100% puro. Lo normal es que el ácido clorhídrico que estés usando no sea todo ácido clorhídrico (por ejemplo, porque el agua en donde esté diluido tenga otras cosas) o que el azufre que reacciona tenga impurezas. Así pues, cuando tengamos un compuesto “defectuoso”, éste va a contar a la hora de hacer los cálculos como si estuviera en menor cantidad.

•    Rendimiento: Del mismo modo, indicar que nuestra reacción tiene un rendimiento del x % es acercar las cosas a como ocurren en la realidad. Los cálculos estequiométricos básicos de cualquier problema son puramente matemáticos, pero en el laboratorio pueden darse fluctuaciones de temperatura, pérdidas por evaporación, irregularidades imperceptibles y mil cosas1 más que hacen que no se obtengan las cifras que tan limpiamente hemos obtenido mediante ecuaciones (de hecho, siempre se obtiene menos, porque todos los rendimientos reales son inferiores al 100%)

ACTIVIDADES

Link: https://phet.colorado.edu/es/simulation/balancing-chemical-equations