balance molar en procesos con reacción química

5/24/2018 Balance Molar en Procesos Con Reaccin Qumica

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BALANCE MOLAR EN PROCESOS CON REACCIN QUMICA

I. OBJETIVOS: Utilizar y desarrollar balances estequiometricos para manejar cantidades molares en una reaccin qumica. Identificar y cuantificar el reactivo limitante.II. MARCO TEORICO:

Balance Estequiometrico:Las reacciones qumicas son algo cotidiano en la naturaleza, los cambios qumicos que se producen pueden

representarse por medio de una ecuacin qumica, en la cual los componentes deben estar en un balance

estequiomtrico, es decir, en relaciones de proporcionalidad que respeten la ley de la conservacin de la materia.

En los procesos qumicos no cambia la cantidad de materia. La masa total de los productos es igual a la masa total de los

reactivos.Sin embargo, la reaccin qumica no es solamente un proceso mediante el cual una serie de sustancias a las

que llamamos reactivos se transforman en productos, sino una relacin estequiomtrica definida, es decir, un proceso

donde se conservan las cantidades de materia y de energa.

As entonces, una reaccin qumica puede representarse por medio de una ecuacin qumica, representada con smbolosy frmulas, con la indicacin de proporcionalidad de materia por medio de los coeficientes estequiomtricos.

Cintica de una Reaccin Qumica:La cintica qumica es el estudio de las velocidades de las reacciones qumicas y de los mecanismos mediante los que

tienen lugar. La cintica qumica introduce la variable tiempo en el estudio de las reacciones qumicas y estudia el camino

que siguen los reactivos para convertirse en productos.

Reactivo Limitante:

Cuando se ha ajustado una ecuacin, los coeficientes representan el nmero de tomos de cada elemento en losreactivos y en los productos. Tambin representan el nmero de molculas y de moles de reactivos y productos.

Cuando una ecuacin est ajustada, la estequiometra se emplea para saber las moles de un producto obtenidas a partirde un nmero conocido de moles de un reactivo. La relacin de moles entre reactivo y producto se obtiene de la ecuacinajustada. A veces se cree equivocadamente que en las reacciones se utilizan siempre las cantidades exactas dereactivos. Sin embargo, en la prctica lo normal suele ser que se use un exceso de uno o ms reactivos, para conseguirque reaccione la mayor cantidad posible del reactivo menos abundante.

Cuando una reaccin 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 reaccin qumica se le conoce con el nombre de reactivolimitante pues determina o limita la cantidad de producto formado.


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III. MATERIALES Y EQUIPO

Granella de Mg, Zn y Cu. Hcl 3M. 20 ml. de Sacarosa, glucosa, fructuosa al 8%. Reactivo de Fehling 50 ml. Fenoltaleina. Solucion de NaOH 0.5M. ( VER ANEXO 1 )

IV. PROCEDIMIENTO

A. Comparacin velocidad de reaccin entre metales y cidos.

1. Se prepar 20 ml HCL 3 M . (VER ANEXO 1)2. Se coloc 5 ml HCL 3 M en 3 tubos de ensayo3. Se pes las granellas de Zn , Mg y Cu4. Se introdujo las granellas en cada uno de los tubos de ensayo5. Tomar el tiempo de desaparicin de los metales.6. Se hall la velocidad de reaccin qumica en gr/seg y moles/seg en funcin de reactantes y luego de

productos formados de cada uno de los sistemas.

7. Se expres la reaccin qumica de cada uno de los sistemas.8. Se identific el reactivo limitante9. Se Calcul la cantidad de producto formado en cada uno de los sistemas.10.Se realiz el diagrama de operaciones de la experienciaB. Accin reductora de los azucares:

a) PRUEBA DE FEHLING

- En 2 mL (1 mL Sol A + 1mL Sol B) de disolucin Fehling (VER ANEXO 1) unas gotas (1,0ml) dedisolucin de glucosa.

- Se puso a hervir suavemente durante 1 minuto, dejar reposar.- Se repiti el experimento con solucin de fructuosa, sacarosa

1. HIDRLISIS CIDA DE LA SACAROSA

- Se puso en un tubo de ensayo 5 mL de disolucin de sacarosa.10%p/v- Se agreg 1 mL de HCL 0.5 M y calent en bao de mara, por espacio de 15 min, se adicion una

gota de fenoltalena y se neutraliz con NaOH 0.5 M. Se Repeti el ensayo de la prueba de Felhing

con unas gotas de la solucin hidrolizada.

2. HIDRLISIS ENZIMATICA

- Se puso 5 mL de disolucin de sacarosa 5 %p/v en un tubo de ensayo, adicionar una cantidad desaliva, colocar un bao mara (35-37C). Se deja en reposo 15 min. Y se ensaya con Fehling.


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V. RESULTADOS

A. Comparacin velocidad de reaccin entre metales y cidos.

Luego de pesar las respectivos metales se procedi a introducir cada metal , en su respectivo tubo conHCl y se observ los siguientes resultados :

Figura 1.Tubo de ensayo con solucin de HCl ( 5 ml.) ms Magnesio

Figura 2. Tubo de ensayo con solucin de HCl ( 5 ml.) ms Zinc


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Figura 3.Tubo de ensayo con solucin de HCl ( 5 ml.) ms Cobre

Luego se calcul las velocidades de Reaccin qumica en gr/seg y moles/seg en funcin de reactantesy luego productos formados de cada uno de los sistemas. ( Ver ANEXO 2 )

Metal usado Masa utilizada( gr. )

Tiempo dedesaparicin( seg. )

Velocidad dereaccin

Reactivolimitante

Mg 0.039 48. 65 Magnesio

Cu 0.14 2760 Cobre

Zn 0.081 390 Zinc

Cuadro 1.Resultados de la comparacin de velocidades de reaccin de metales y cidos


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B. Accin reductora de los azucares:

PRUEBA DE FEHLING

Figura 4.Resultados luego de la prueba de Fehling a las muestras de Glucosa, Fructuosa y Sacarosa.

Azcar Sometido al calor Color producido ReaccinGlucosa Si Rojo ladrillo Positiva

Fructuosa Si Rojo Ladrillo Positiva

Sacarosa Si Azul Negativa

Cuadro 2.Resultados comparativos de la prueba de Fehling a diferentes azcares


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HIDRLISIS CIDA DE LA SACAROSA

Figura 5.Se someti a calor durante 15 minutos

Figura 6.Se neutraliz con NaOH (se utilizaron aproximadamente 20 gotas)

Luego de calentar (la reaccin sucedi rpidamente ya que se hace con una sustancia inorgnica porlo cual acelera la reaccin) un precipitado blanco lechoso con liquido transparente que al mover la

solucin se haca uniforme logrando hasta aqu descomponer la sacarosa en glucosa y fructosa, luego

de agregarle las gotas de fenolftalena con hidrxido de sodio pasamos la solucin de medio acido absico con un pH=7.


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HIDRLISIS ENZIMTICA DE LA SACAROSA

Figura 7.La reaccin dio negativa

La reaccin dio negativa porque quiz no haba la cantidad suficiente de ( enzimas ) , para la posteriorruptura de enlaces de la Sacarosa.


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VI. DISCUSIN

Stephen J.; (1988) Para que un azcar sea reductor debe tener el grupo carbonilo libre, por lo que el carcterreductor est presente en los monosacridos. En el caso de los disacridos, poseen carcter reductor aquellas

molculas cuyo OH del carbono anomrico de la segunda molcula no interviene en la reaccin acetal, como es

el caso de la maltosa (glucosa + glucosa, enlace 1-4), mientras que la sacarosa (glucosa + fructosa, enlace 1-2),

pierde esta funcin por desaparecer el OH del carbono anomrico de la fructosa.

La enzima encargada de hidrolizar este enlace es la sacarasa, tambin conocida como invertasa, ya que lasacarosa hidrolizada es llamada tambin azcar invertido. Esta se compone de dos monosacridos: glucosa y

fructosa. La sacarosa no tiene poder reductor sobre el reactivo de Fehling. El reactivo de Fehling, tambin

conocido como Licor de Fehling, se utiliza como reactivo para la determinacin de azcares reductores. Sirve

para demostrar la presencia de glucosa, as como para detectar derivados de sta tales como la sacarosa o la

fructosa. El licor de Fehling consiste en dos soluciones acuosas:

Sulfato de cobre cristalizado, 35 g y agua destilad hasta 1.000 mL.Sal de Seignette o Tartrato mixto de potasio y sodio 150 g, solucin de hidrxido de sodio al 40 %, 3 g y agua

hasta 1.000 mL.

Los disacridos son azucares formados por la unin de dos monosacridos mediante el enlace glucosdico. Sieste enlace se efecta entre dos carbonos anomricos, el disacrido no tendr el potencial aldehdo o cetona

libre, por lo tanto no dan positivas aquellas pruebas que involucren la participacin de estos grupos, recibiendo el

nombre de azcar no reductor, la sacarosay la trealosa son ejemplos de los disacridos no reductores.Todos

los disacridos que posean un carbono anomrico libre, darn positivas estas reacciones, llamndose azucares

reductores, debido a que promueven la reduccin del reactivo usado y ellos mismos se oxidan. Segn Brice ( 2008 ), La sacarosa est constituida por la asociacin de una molcula de -D-glucopiranosa y

una molcula de de -fructofuranosa. Su hidrlisis enzimtica, se hace a nivel de puente de oxgeno del lado de

la glucosa por medio de una glucosidasa o de lado de la fructuosa con la intervencin de una -fructosidasa. En

cualquier caso sea cual sea la enzima que catalice el proceso, la hidrlisis da siempre los mismo productos.

Estas enzimas se renen bajo el nombre de invertasas.

VII. CONCLUSIONES

Existen Factores que influyen en la velocidad de reaccin, como el Estado fsico de los reactivos, Concentracinde los reactivos, Temperatura, Catalizadores que debemos tomar en cuenta en la prctica.

El magnesio tubo una mayor velocidad de reaccin, considerando su estado. Se pudo notar que la reaccin dada con el magnesio fue exotrmica. La prueba de fehling nos dio una reaccin negativa para la sacarosa lo cual nos indica que no es un azcar

reductor.

Los azucares reductores sern aquellos que tengan un grupo funcional libre, en conclusin todos losmonosacridos son considerados reductores.

El HCl rompe los enlaces de la sacarosa por lo cual luego fehling puede reconocer al monosacrido fructuosa.


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VIII. CUESTIONARIO

Se sabe que la velocidad a la que el magnesio reacciona con HCl es 5,0 X 10-2 moles / seg y que la reaccintiene 5,0 segundos a ocurrir. Calcular el nmero de moles de magnesio que han reaccionado. Complete el

espacio en blanco, y ver si se puede obtener la respuesta que se le da.

(5,0 x 10-2mole Mg) / 1 seg x __5seg_____ = 0,25 mol de Mg. (VER ANEXO 3)

1. Calcular el nmero de gramos de Mg que reaccionaron en el problema anterior. Muestra tu trabajo. _0.6075__gMg.

2. Dado que el magnesio reacciona con el aire a una velocidad de 4,00 x 10-3 moles por 1,00 segundos, losminutos que le tomara a 4,00 moles de Mg. para reaccionar?

Rpta. 0.06 minutos3. En 3,0 minutos 0,10 g de CaCO3 se descompone en HCl. Calcular la tasa del reacyion en moles de CaCO3 por

segundo. _5.5 x 10-5___Moles de Ca CO3/sec.

IX. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

BRUICE P. 2008. Qumica Orgnica. 5ta Edicin. Editorial Prentice HallPearson Education. Mxico. CAREY F. 2000. Organic Chemistry. 4th Edition. Editorial McGraw-Hill. EE UU. MENGER F, GOLDSMITH D y MANDELL L. 1976. Qumica Orgnica. 2da Edicin. Editorial Fondo Educativo

Interamericano, S. A.

Stephen J. Weininger,Frank R. Stermitz;(1988)Qumica orgnica editorial revertesa
http://www.google.com.pe/search?hl=es&tbo=p&tbm=bks&q=inauthor:%22Stephen+J.+Weininger%22http://www.google.com.pe/search?hl=es&tbo=p&tbm=bks&q=inauthor:%22Frank+R.+Stermitz%22http://www.google.com.pe/search?hl=es&tbo=p&tbm=bks&q=inauthor:%22Frank+R.+Stermitz%22http://www.google.com.pe/search?hl=es&tbo=p&tbm=bks&q=inauthor:%22Stephen+J.+Weininger%22


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ANEXO 1


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ANEXO 2


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ANEXO 3

balance molar en procesos con reacción química

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