Reactivo limitante, porcentaje de rendimiento y pureza con sus respectivos pasos

1. Objetivos.
1_ Determinar de forma práctica el rendimiento de una
reacción y compararlo con un estándar teórico, identificando
los aspectos estequiométricos.
MARCO TEÓRICO
En química, la estequiometría (del griego "stoicheion”
(elemento) y "métrón” (medida) es el cálculo de las
relaciones cuantitativas entre reactivos y productos en el
transcurso de una reacción química .
La estequiometría es una herramienta indispensable en la
química. Problemas tan diversos como, por ejemplo, la
medición de la concentración de ozono en la atmósfera, la
determinación del rendimiento potencial de oro a partir de
una mina y la evaluación de diferentes procesos para
convertir el carbón en combustibles gaseosos, comprenden
aspectos de estequiometría .
El primero que enunció los principios de la estequiometría
fue Jeremias Benjamin Richter (1762-1807), en 1792.
Escribió:
La estequiometría es la ciencia que mide las proporciones
cuantitativas o relaciones de masa en la que los elementos
químicos que están implicados.
Reacciones balanceadas y relaciones molares

2. Los coeficientes estequiométricos son los números que
utilizamos para asegurar que nuestra ecuación está
balanceada. Con los coeficientes estequiométricos podemos
calcular razones (también llamadas relaciones), y estas
relaciones nos darán información sobre las proporciones
relativas de las sustancias químicas en nuestra reacción.
Podrías encontrar que a esta proporción se le llama relación
molar, factor estequiométrico o relación estequiométrica. La
relación molar se puede usar como un factor de conversión
entre diferentes cantidades.
NaOH+H2SO4→H2O+Na2SO4
¡No está balanceada!
En esta reacción tenemos 1 Na a y 3 H del lado de los
reactivos, y 2 Na y 2 H del lado de los productos. Podemos
balancear nuestra ecuación al multiplicar NaOH por dos, de
manera que haya 2 Na, a de cada lado, y multiplicar H2O por
dos, para que haya 6 O y 4 H en ambos lados. Esto nos da la
siguiente reacción balanceada:
2NaOH(aq)+H2SO4(aq)→2H2O+Na2SO4(aq)
¡Balanceada

3. Paso 1: convertir una cantidad conocida de reactivo a
moles
Paso 2: el uso de la relaciónmolar para encontrar los
moles de otro reactivo

4. Paso 3: convertir moles a masa

5. Si observamos cuidadosamente la expresión, la podemos
descomponer en los pasos 1 a 3 arriba. La única diferencia es
que en lugar de hacer cada conversión por separado, las
hicimos todas a la vez.
REACTIVO LIMITANTE
Cuando una ecuación está ajustada, la estequiometría se
emplea para saber las moles de un producto obtenidas a
partir de un número conocido de moles de un reactivo. La
relación de moles entre reactivo y producto se obtiene de la
ecuación ajustada. A veces se cree equivocadamente que en
las reacciones se utilizan siempre las cantidades exactas de
reactivos. Sin embargo, en la práctica lo normal suele ser que
se use un exceso de uno o más reactivos, para conseguir que
reaccione la mayor cantidad posible del reactivo menos
abundante.
Cuando una reacción se detiene porque se acaba uno de los
reactivos, a ese reactivo se le llama reactivo limitante.
Ejemplos

6. Ejercicio 1:
Sea la siguiente reacción:
CH3OH + CH3Br + LiC4H9 → CH3OCH3 + LiBr + C4H1
Si están presentes 100 gramos de cada uno de los reactivos,
calcular cuál es el limitante y la cantidad sobrante del resto.
Los pesos moleculares del CH3OH, CH3Br y LiC4H9 son
32,04, 94,94 y 64,06 gramos/mol
Ejercicio 2: Sea la siguiente reacción:
2 Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2 Fe
Si están presentes 100 gramos de cada uno de los reactivos,
calcular cuál es el limitante, la cantidad sobrante del resto de
reactivos y la cantidad de Al2O3 generada.
Los pesos moleculares del Al, Fe2O3 y Al2O3 son 26,98,
159,69 y 101,96 gramos/mol respectivamente.
PORCENTAJE DE RENDIMIENTO
El rendimiento teórico es la máxima cantidad de producto
que podemos esperar obtener de una reacción basándonos en
la cantidad de reactivo limitante. En la práctica, sin embargo,
es difícil que los químicos obtengan el rendimiento máximo
por varias razones. Cuando se realiza una reacción en el
laboratorio se puede perder algo del producto durante la
purificación o los pasos de aislamiento. Incluso puedes llegar
a decidir que vale la pena perder 10% de tu producto en un
paso extra de purificación porque sabes que es más

7. importante obtener un producto extremadamente puro en
lugar de tener más cantidad de un producto menos puro.
El rendimiento porcentual se determina usando la siguiente
ecuación:
calcular el rendimiento teórico y porcentual
¿Cuál es el rendimiento porcentual de esta reacción?
Primero tenemos que revisar si la reacción está balanceada.
Parece que tenemos el mismo número de átomos en los dos
lados, por lo que podemos proceder a calcular el rendimiento
teórico.
Paso 1: encontrar los moles del reactivo limitante.

8. Paso 2: calcular los moles de producto.
Paso 3: convertir los moles de producto a gramos.

9. PORCENTAJE DE PUREZA
Las sustancias y reactivos químicos producidos por la
industria química pueden contener una cierta cantidad de
impurezas, tales como metales pesados, inertes y
otros. Cuando se realizan cálculos estequiométricos es
necesario tener en cuenta el porcentaje de pureza de estos
reactivos.
Se denomina pureza al porcentaje efectivo de reactivo puro
en la masa total. Por ejemplo: 60.0 g de cobre con pureza del
80% significa que 48 g de cobre corresponden a cobre puro,
siendo el resto impurezas inertes.
Ejemplo
Una piedra caliza tiene una pureza en CaCO3 del
92 ¿Cuántos
gramos de cal viva (CaO) se obtendrán por descomposición
térmica de 200 g de la misma?
CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2(g)
1 mol 1 mol 1 mol

10. Significa que en los 200 g de caliza hay exactamente 184 g
de CaCO3 puro. Con este dato se realizan los cálculos
estequiométricos.
ACTIVIDAD