Estequiometría, rendimiento del producto y reactivos limitantes

En las reacciones químicas, los átomos, que son los componentes básicos de los reactivos, se reorganizan para formar nuevas entidades llamadas productos. La ley de la conservación de las masas establece que la materia no puede ser creada ni destruida. Por lo tanto, para una reacción química en un sistema aislado, la masa permanece constante.

El número de átomos en el lado del reactivo es igual al del lado del producto, y vemos que la ecuación está equilibrada. Esta relación entre las cantidades de reactivo y producto se conoce como estequiometría.

Ahora, practiquemos el equilibrio de una ecuación química. Estos son los coeficientes de dióxido de carbono y dióxido de nitrógeno para ayudarlo a comenzar. Primero, contemos el número de átomos de cada lado. Presta atención tanto al coeficiente, que indica cuántas moléculas hay en la ecuación, como al subíndice, que nos dice cuántos átomos hay en una molécula.

A continuación, multiplique los valores del coeficiente y el subíndice de cada átomo. Repita el procedimiento para todos los elementos. Si un elemento está en varias moléculas, simplemente agregue el número de átomos en cada molécula. Una vez que esto esté completo para todos los elementos, verifique si la reacción está equilibrada.

En su estado actual, la ecuación no está equilibrada. Vemos que hay un nitrógeno en el lado del reactivo, pero cuatro en el lado del producto. Para equilibrar el nitrógeno, necesitamos cuatro moléculas reactivas, por lo que multiplicamos todos sus elementos por cuatro. Esto también equilibra el carbono. Hay dos átomos de hidrógeno en el lado del producto. Por lo tanto, fabricaremos 14 productos H2O. Esto produce 38 átomos de oxígeno en el lado del producto, lo que requiere 19 moléculas de oxígeno en el lado del reactivo. Finalmente, la ecuación está equilibrada.

La relación entre coeficientes representa la relación entre las cantidades molares. En esta ecuación, una molécula de metano reacciona con dos moléculas de oxígeno para formar una molécula de dióxido de carbono y dos moléculas de agua. La reacción se detiene cuando cualquier reactivo se consume por completo, lo que limita la cantidad de producto que se puede fabricar. Ese reactivo se llama reactivo limitante.

La cantidad máxima posible de producto, que se denomina rendimiento teórico, depende de la cantidad del reactivo limitante. Sin embargo, el rendimiento real del producto puede diferir en función de las reacciones secundarias, la pérdida de los pasos de purificación o el error humano. El rendimiento porcentual nos dice qué porcentaje del rendimiento teórico se obtuvo y se determina con esta ecuación.

En este laboratorio, hará reaccionar cloruro de níquel hexahidratado con etilendiamina para sintetizar un complejo de coordinación de níquel. Luego, medirá la cantidad producida, determinará el reactivo limitante de la reacción y calculará el rendimiento porcentual del producto.