LICEO TAJAMAR

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PROVIDENCIA

Depto de Qumica

GUA DE APRENDIZAJE N 1, Segunda Etapa

Nombre de la Gua de Aprendizaje: Leyes de la Combinacin Qumica o Leyes Ponderales.

SECTOR: Qumica NIVEL: Diferenciados de 3 Medio

PROFESOR(A): Ma. Cecilia lvarez A.

UNIDAD TEMTICA: Estequiometra.

CONTENIDO: Ley de Lavoisier.

Ley de Proust.

Reactivo Limitante.

OBJETIVO DE APRENDIZAJE: Aplicar las Leyes de la Combinacin Qumica en la resolucin de ejercicios estequiomtricos.

e-mail DE LOS PROFESORES CON RESPONSABILIDAD EN EL NIVEL: profececiliaqca@hotmail.com

Fecha mxima para la entrega de las respuestas de las alumnas: 10 das hbiles desde la fecha en que las Guas estn a disposicin de las alumnas en la plataforma virtual.

Instrucciones

Lea atentamente la gua y luego realice los ejercicios planteados (en grupo mximo de 4 personas del mismo curso) al final de la gua. No olvide indicar el nombre completo, nmero de lista y curso de las integrantes de este trabajo. Para responder las preguntas puede respaldarse con informacin adicional de cualquier libro de Qumica General u otras fuentes de informacin pertinentes como Internet.LEYES DE LA COMBINACIN QUMICA O LEYES PONDERALES.

Son las regularidades que se establecen en relacin con las masas de las sustancias que intervienen en las reacciones qumicas. Estas fueron las primeras leyes qumicas que se establecieron en las postrimeras del siglo XVIII, las bases netamente experimentales.

Ley de la conservacin de la masa o Ley de Lavoisier.

Una reaccin qumica es un proceso mediante el cual una o ms sustancias, al interaccionar se transforman en otras. As por ejemplo, en la reaccin:

4 NH3 + 5O2 4NO + 6H2O

2Se puede observar que:

a) Las molculas reactantes (NH3 y O2) son diferentes a las molculas productos (NO y H2O).

b) Los tomos que eran constituyentes de las molculas reactantes se encuentran distribuidos de otra manera en las molculas productos.

c) Aun cuando la cantidad de molculas reactantes (9 en total) es diferente a la cantidad de molculas productos (10 en total), el numero de tomos de cada elemento, distribuidos en ellas, es el mismo (4 tomos N, 12 tomos H y 10 tomos O).

d) Consecuencia de lo anterior, en esta reaccin qumica, como en todas las dems, se conserva la masa, es decir, se cumple la Ley de Lavoisier.

Ley de las Proporciones Definidas o Ley de Proust.

Las masas de elementos que constituyen un compuesto, se podran considerar los resultados que arroja el estudio de la reaccin de combinacin del compuesto FeS, que se muestra en la tabla, el que se obtiene al calentar hierro en polvo con un exceso de azufre, segn:

Fe(s) + S(s) ( FeS(s)

Tabla 1. Estudio de la relacin ponderal en el FeS.

Masa de Fe(g)Masa de FeS(g)Masa de S(g)% de Fe% de S

0,420,660,2463,6336,37

0,951,490,5463,7536,25

1,031,610,5863,9736,03

1,181,850,6763,7836,22

1,251,960,7163,7736,23

Se puede observar que sea cual fuere la cantidad de reactantes empleada, la proporcin de combinacin entre los dos elementos tiende a ser constante: 64% de Fe y 36% de S aproximadamente, como consecuencia el compuesto formado es el mismo, FeS, es decir, los tomos se han unido en una proporcin fija para formar molculas iguales. Regularidad semejante en la proporcin de combinacin se da para la formacin de los dems compuestos, lo que le permiti a Louis Joseph Proust enunciar la Ley de las Proporciones Definidas y Constantes. Un compuesto qumico tiene siempre la misma composicin, es decir, la misma proporcin en masa de los elementos que lo forman, independientemente del mtodo empleado para obtenerlo.

Ejemplo:

1.- Cuando se queman 0,96 g de magnesio (Mg) se obtienen 1,60 g de MgO. Al respecto:

a) Cuntos gramos de compuesto se obtendrn al quemar 5,76 g de magnesio?.

Reaccin: 2 Mg + O2 2 MgO

Si 0,96g forman 1,60 g

Entonces 5,76g formarn X

3

Luego 0,96g = 1,60g

5,76g X

X = 9,6 g MgO

La unidad g de MgO es el resultado de la operacin con las unidades:

g de MgO . g de Mg

g de Mg

b) Cuntos gramos de oxgeno se requieren para quemar 0,65 g de Mg ?

Qu masa de compuesto MgO se formara?

2 Mg + O2 2 MgO

0,96 g 1,60 g

Aplicando la Ley de Lavoisier, la masa de oxgeno (O2) se determina as:

1,60 g de MgO

0,96 g de Mg

0,64 g de O

2 Mg + O2 2 MgO

0,96 g 0,64 g 1,60 g

0,65 g X

0,96 g = 0,64 g

0,65 g X

X = 0,65 g . 0,64g

0,96g

X = 0,43 g de O

Por lo tanto, la masa de compuesto ser: 0,65 g de Mg +0,43 g de O = 1,08 g de Mg

c) Cul es la composicin centesimal del compuesto?

2 Mg + O2 2 MgO

0,96 g 0,64 g 1,60 g

g g 100 g

4

Clculo de porcentaje de Mg:

0,96 g = 1,60 g

X 100

X = 0,96 g. 100

1,60 g

X = 60%

Luego, el porcentaje de O ser : 100 60 = 40% de O.

Se llama composicin centesimal o porcentual al porcentaje en masa de cada elemento en el compuesto y se puede calcular:

% Elemento = masa del elemento x 100

masa del compuesto

Reactivo LimitanteEn muchas ocasiones, los qumicos practican reacciones en las que no es necesario medir con exactitud la masa de todos los reactantes. Esto significa que no es necesario saber las cantidades estequiomtricas exactas, aunque suele ocurrir que masen la cantidad justa de uno de los reactantes y que lo hagan reaccionar con el exceso de los otros. Al reactivo que se consume primero, porque est en menor cantidad, se le llama reactivo limitante: de l depende la cantidad mxima de producto que se forma; cuando la reaccin cesa, es porque el reactivo limitante ha reaccionado hasta consumirse por completo. En cambio, al reactivo que est en exceso se le llama reactivo excedente.

Se podra ejemplificar estos conceptos con una analoga. Imagnate que en una competencia interescolar se hace una alianza entre un curso de 35 alumnos con otro curso de 27 alumnas. Al finalizar sus actividades deciden hacer una fiesta para celebrar su participacin en el evento. Dadas las condiciones iniciales, slo es posible la formacin de 27 parejas, por lo que habr un exceso de 8 alumnos. En este caso, las mujeres sern las que limitan el nmero de parejas que pueden formarse. Algo similar a la situacin descrita sucede con el reactivo limitante en una reaccin qumica.

Ejemplo: 1.- Cuando se queman 0,96 g de magnesio (Mg) se obtienen 1,6 g de MgO.

Al respecto:

a) Si se someten a reaccin 4,5 g de Mg con 2,8 g de O. Qu masa de compuesto se forma?

Si reaccionaran completamente 4,5 g de Mg:

60 g de Mg 40 g de O (composicin centesimal)

4,5 g de Mg X

60g = 40g

4,5g X

X = 3 g de O

5

De acuerdo con esto, la cantidad de oxgeno (2,8 g) no es suficiente para los 4,5 g de Mg que se dan. Entonces, el elemento Mg est en exceso y se debe considerar que los 2,8 g de O sern consumidos totalmente. Luego, se debe recurrir al siguiente planteamiento.

60 g de Mg 40 g de O

X g de Mg 2,8 g de O

Es decir : 60g = 40g

X 2,8g

X = 4,2 g de MgPor lo tanto, se han consumido 2,8 g de O y 4,2 de Mg (de los 4,5 g originales) y se han formado: 2,8 g O + 4,2 g Mg = 7,0 g de MgOquedando sin reaccionar: 4,5g - 4,2g = 0,3 g de Mg2.- El compuesto CaBr2 contiene en masa 20% de Ca y 80% de Br. Si se someten a reaccin 2,6 g de Ca con 11 g de Br2, responde:Qu elemento no reacciona completamente? Qu masa en gramos est en exceso? Qu masa de compuesto en gramos se forma?

Ca + Br2 CaBr2 20 g 80g 100 g

2,6 g ? ?

? 11 g ?

Si reaccionaran completamente 11 g de bromo, la masa de Ca necesaria estara dada por:

20g = 80g

X 11g

X = 2,75 g de CaPero slo se dispone de 2,6 g de este elemento, lo que significa entonces que reaccionarn completamente 2,6 g de Ca y quedar un exceso de bromo sin reaccionar. As, entonces: 20g = 80g

2,6g X X = 10,4 g de Br2Hay entonces un exceso de: 11 g de Br2 - 10,4 g de Br2 = 0,6 g de Br2

Se formarn de compuesto:

2,6 g Ca + 10,4 g de Br2 = 13 g de compuesto

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EJERCICIOS PARA RESOLVER

1.- Al quemar 16 g de metano se obtuvieron 44 g de dixido de carbono y 36 g de agua.

Cuntos gramos de oxgeno se ocuparon en esta combustin?.CH4 + 2O2 CO2 + 2 H2O

Resp: 64 g2.- Se hicieron reaccionar 40 g de calcio con 20 g de oxgeno y se obtuvieron 56 g de xido de calcio. Cuntos gramos de oxgeno hay en exceso en este experimento?.2Ca + O2 2CaOResp: 4 g.3.- En un experimento se encuentra que 1,05 g de arsnico (As) se combinan con 0,67 g de azufre (S). Cul es la composicin centesimal del compuesto formado?.Resp: As = 61 %

S = 39%

3.- El xido de calcio contiene 28% de oxgeno y 72% de calcio. Cuntos gramos de oxgeno se combinarn con 100 g de calcio, para formar xido de calcio?.Resp: 38,9 g de oxgeno.4.- Se combustionaron 25 g de carbono en un reactor que contiene 30g de oxgeno. Si se sabe que la composicin centesimal del dixido de carbono es 27,27% de C y 72,73% de O. Calcular:

a) Qu masa de dixido de carbono se forma? Resp: 41,25 g

b) Cul es el reactivo limitante? Resp: oxgeno.

c) Cul es el reactivo en exceso ? Resp: carbono

d) Cuntos gramos hay en exceso ? Resp: 13,75 g

EJERCICIOS PARA RESOLVER1.- En una reaccin qumica 4,314g de vanadio reaccionan con 8,453g de azufre Cuntos g de azufre se obtendrn de 52,8g de vanadio ?2.- Si se hacen reaccionar 28 gramos de nitrgeno (N2) con 9,02 de hidrgeno (H2). Calcular la masa en gramos de amonaco (NH3) producida.N2 + 3H2 2NH328g 6g 34 g

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3.- De acuerdo a la siguiente reaccin:C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O

44g 160g

132g 72g

a) Calcular la masa en gramos de oxgeno que se necesitan para combustionar 1 Kg de propano.

b) Calcular la masa en gramos de CO2 desprendida a partir de 1 Kg de propano.

c) Calcular la masa en gramos de H2O liberada al medio ambiente a partir de 1 Kg de propano.

d) Calcular la masa en gramos de propano necesaria para combustionar 500 g de oxgeno.

4.- Se combinan 23 gramos de yodo (I2) con 6 gramos de sodio (Na) para formar yoduro de sodio ( NaI).2 Na + I2 2 NaI

46 g 253,8 g 299,8 g

Responde:

a) Cul es reactivo limitante ?

b) Cul es el reactivo en exceso ?

c) Cuntos gramos hay en exceso ?

d) Qu masa en gramos de producto se forma ?

5.- El azufre(S) reacciona con el hierro (Fe) a altas temperaturas para formar FeS. Si en un experimento reaccionaron 8,67 gramos de azufre y 7,62 gramos de hierro. Calcular:Fe + S FeS

55,85 g 32g

Responde:

a) Cul es reactivo limitante ?

b) Cul es el reactivo en exceso ?

c) Cuntos gramos hay en exceso ?

d) Qu masa en gramos de producto se forma ?

6.- El compuesto AB contiene en masa 70% de A y 30% de B: Al respecto:a) Cuntos gramos de cada elemento se requieren para obtener 24 gramos de este compuesto?

b) Qu masa en gramos de compuesto se obtiene al hacer reaccionar 9,8 gramos de A con 9,8 gramos de B?

7.- El compuesto Al4C3 contiene en masa 75% de Al y 25% de C. Al respecto:a) Qu masa de carbono se combinara con 27 gramos de aluminio? Qu masa en gramos de este compuesto se obtiene?

b) Cuntos gramos de cada elemento se requieren para obtener 40 gramos de este compuesto?

c) Si se hacen reaccionar 18 gramos de cada elemento. Qu masa en gramos de compuesto se obtiene?8.- La masa del calcio en el CaS es 1,25 veces la masa de azufre. Responde:a) Cuntos gramos de cada elemento se requieren para preparar 7,2 gramos de compuesto?

b) Cul es la composicin porcentual del compuesto?