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UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS

QUÍMICA

PORCENTAJE DE OXÍGENO EN EL CLORATO DE POTASIO

ARTURO MENDOZA SALGADO, HAMILTON CARPIO SERNA

JUAN FERNANDO ORREGO, GRUPO 5, 21 DE ABRIL 2014, LABORATORIO DE FUNDAMENTOS DE QUÍMICA, UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO.

RESUMEN

En este laboratorio se pudo llegar a determinar el porcentaje oxígeno en el clorato de potasio, mediante una serie de procesos, luego se emplearon razones matemáticas para poder determinar el porcentaje de oxígeno en dicho compuesto.

INTRODUCCIÓN

Un trabajo cualquiera en química puede ser determinar la composición de una sustancia. Las propiedades físicas y químicas que presente el compuesto proveerán la información necesaria para lograr este objetivo. En este caso se aplicará el proceso de descomposición térmica del clorato de potasio, que da como productos cloruro de potasio y oxígeno. Lo que nos interesa conocer es el porcentaje de la masa de oxígeno que se encuentra presente en una muestra de KClO3. En esta reacción se puede observar que es liberado una sustancia gaseosa y dándose al mismo tiempo un residuo sólido de otra sustancia. La diferencia que existe en el peso, antes y después de haber sido calentada la muestra corresponde al gas carbónico que fue liberado. En esta práctica el KClO3 se descompone en presencia de un catalizador, el MnO2, en oxígeno gaseoso y en KCl sólido, por aumento de temperatura.

La necesidad del catalizador es porque gracias a estos se evita utilizar más energía en una reacción química, en este caso tendríamos que calentar la muestra a temperaturas mucho mayores a las que expusimos a la sustancia. Se ha comprobado experimentalmente que al bióxido de manganeso no le ocurre nada en

absoluto durante el calentamiento y que se le recupera, igual en cantidad y calidad, después de la reacción. La pérdida de peso luego del calentamiento corresponde al oxígeno liberado. Ya al conocer cuánta masa de oxígeno hay en un determinado peso de KClO3 s puede calcular el porcentaje en peso del elemento en el compuesto KClO3.

OBJETIVOS

Se busca poder ilustrar una reacción de tipo descomposición térmica de un compuesto y, basándose en el estudio experimental de los pesos de reactivos y productos, podrá determinar la composición porcentual de un elemento de cualquier compuesto que se esté estudiando (en este caso el oxígeno en el compuesto KClO3).

OBSERVACIONES

Se pesó un tubo de ensayo con una precisión de más o menos 0.01 g. Se le agregó al tubo unos 2g de KClO3 y se volvió a pesar. Seguidamente se tomaron los debidos apuntes en la tabla de datos. Después se le agregó al tubo de ensayo unos 0.6g de MnO2 y se volvió a pesar todo el compuesto. De nuevo se volvió

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escribir los apuntes en la tabla de datos. Posteriormente se mezcló bien el contenido del tubo y con la pinza se inclinó el tubo de ensayo sobre la llama. Se calentó la parte inferior del tubo con llama pequeña. El clorato empezó a fundirse y parecía ebullir de este algún restante, el cual era el oxígeno. Se logró apreciar el desprendimiento del oxígeno con una leve combustión de una pequeña pieza de madera un poco encendida. Ya tiempo después de haber iniciado el experimento al darnos cuenta de que el desprendimiento de oxigeno disminuía, se tuvo que aumentar aún más el calor suministrado a este. Esto se hace para evitar que se pueda perder algo de clorato en el humo. Apagamos el mechero y procedimos a esperar que se enfriara el conjunto para poder tomar de nuevo el peso de este. Ya frio se procedió a pesar el conjunto para poder empezar a emplear los valores numéricos de cada ocasión en la que pesamos el conjunto y determinar mediante razones matemáticas el porcentaje de oxígeno que se encontraba en el clorato de potasio.

CALCULOS Y RESULTADOS

Se hallaron los siguientes valores cuando se realizó la experiencia:

PESO DEL TUBO DE ENSAYO Y BEAKER, LIMPIO Y SECO.

140.72g

PESO DEL TUBO CON KClO3

142.79g

PESO DE KClO3 2.07g PESO DEL TUBO CON KClO3 Y MnO2

143.39g

PESO DE MnO2 0.6g PESO DEL TUBO DESPUÉS DE CALENTADO

142.57g

PESO DE OXÍGENO

0.82g

PESO DE KCl 1.25g

Para determinar el porcentaje de oxígeno en nuestra muestra seguimos los siguientes pasos.

Sea (xg) el peso del tubo de ensayo y el Beaker limpio y seco.

Sea (yg) el peso del tubo de ensayo y el Beaker limpio y seco más KClO3

Sea (zg) el peso del tubo de ensayo y el Beaker limpio y seco más KClO3 más MnO2.

Sea (mg) el peso del tubo y el Beaker después del calentado más los residuos.

Para ello se necesitó el peso del oxígeno en la muestra el cual se determinó mediante la siguiente formula:

W oxígeno = zg – mg.

W oxígeno= 143.39g – 142.57g= 0.82g

Después calculamos el peso de KClO3 de la muestra mediante la siguiente ecuación:

W KClO3= yg – xg.

W KClO3= 142.79g – 140.72g = 2.07g

Entonces ahora se calcula el porcentaje de oxígeno en la muestra mediante la siguiente ecuación:

%�������

����������

Reemplazamos y tenemos:

%������.���

�.���������.��%

Dado este resultado se concluye que en la muestra de KClO3 hay un 39.61%.

La ecuación química que describe la ecuación en la siguiente:

2 KClO3 + calor -------- 2 KCl + 3 O2 en presencia de un catalizador (MnO2)

“La composición porcentual de un elemento es el porcentaje en masa de cada elemento presente en un compuesto. La composición

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porcentual se obtiene al dividir la masa de cada elemento en 1 mol del compuesto entre la masa molar del compuesto y multiplicando por 100%. De manera matemática, la composición porcentual de un elemento en un compuesto se expresa como”i:

������������������������������

= ���������������������

������������������������

Por lo tanto para calcular el porcentaje teórico de O2 en el compuesto utilizamos la fórmula anterior.

������������������������������

= ��������

�����������������.��%

Por lo tanto porcentaje teórico es mucho más preciso.

Para el problema 4 de la guía tenemos:

La respuesta es carbonato de magnesio porque debido a la reacción:

MgCO3-------CO2 + MgO

Peso molecular de MgCO3 = 84.3g

Peso molecular de MgO = 40.3g

Para ello empleamos el siguiente factor de conversión.

2.15�������3 ×1�������3

84.3�������3

×1��������

1���������3

×40.3������

1��������

= 1.03������

Para el problema 5 de la guía tenemos:

2 KClO3 + calor -------- 2 KCl + 3 O2 en presencia de un catalizador (MnO2)

Masa de la muestra 2.45gr KClO3

Masa después del calentado 1.62g de KClO3

Por lo tanto se necesita el peso del oxígeno presente para hallar los g de KClO3.

Para hallar el pero de oxigeno tenemos: W oxígeno= 2.45g – 1.63g= 0.82g

Para se calcula a partir del oxígeno el peso de KClO3 mediante el siguiente factor de conversión:

0.82���� ×1����

48����×1���������3

1������

×122.5�������3

1���������3= 2.092�������3

El porcentaje en peso de KClO3 se calcula:

%������3 =2.092�������3

2.45������������× 100

= 85.42%

CONCLUSIONES

En el laboratorio es indispensable calcular el porcentaje de un elemento en un compuesto, esto se hace muy a menudo. Se comprobó que el porcentaje teórico es más preciso que y mucho más recomendado para hallar el porcentaje de un elemento en un compuesto.

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i Raymond Chang, Química General, décima edición. McGraw Hill