Informe de bicarbonato

I. Extracto

El propósito del experimento es identificar un

desconocido mediante una reacción química. En este caso, la

meta fue identificar un bicarbonato desconocido. Los

posibles bicarbonatos fueron los de Sodio, Potasio y Cesio.

Estos compuestos son sólidos cristalinos color blanco

solubles en agua. Los antes mencionados tienen la misma

solubilidad en agua y la misma apariencia física. Lo único

que las distingue es su punto de fusión. Conociendo la masa

molar de los posibles bicarbonatos, se halló, mediante razón

estequiométrica, la cantidad de ácido sulfúrico (H2SO4) para

que reaccionaran los bicarbonatos. Se encontró una cantidad

que haría que cualquiera de ellos reaccionara y se aplicó.

Se tomó un bicarbonato desconocido y se le echó suficiente

H2SO4. Se esperó que reaccionara por completo y se observó

que había una diferencia en masa de productos en comparación

con la masa de los reactivos. Esto se debió a que se formó

el gas dióxido de carbono (CO2). Se halló la cantidad

liberada de éste mediante razones estequiométricas y

utilizando como base el Principio de Conservación de la

Masa. Con la información del CO2 liberado se pudo entonces

hallar la masa molar del bicarbonato desconocido. Se

concluyó que la masa molar del bicarbonato fue de 86 ± 4

g/mol. En el caso particular de este experimento, por

1

comparación con la masa molar teórica, se descubrió que el

bicarbonato era de Sodio (NaHCO3)

II. Introducción

Este informe presentará el método utilizado para

identificar un bicarbonato desconocido. Este método sólo se

puede llevar a cabo basándose en el Principio de la

Conservación de la Masa. Este principio establece que la

masa no se crea ni se destruye, simplemente se transforma.

Esto quiere decir que si pesamos la masa de los reactivos de

una reacción, debemos obtener la misma cantidad de masa de

los productos de dicha reacción. Véase la reacción a

utilizarse para este experimento:

2

2MHCO3 (s) + H2SO4 (ac) 2H2O (l) + 2CO2 (g) + M2SO4

(ac)

Considerando que M puede ser Sodio (Na), Potasio (K) o

Cesio (Cs)

Los reactivos aparecen a la izquierda de la flecha y

los productos aparecen a la derecha de la flecha. No siempre

se obtiene la cantidad de masa de los reactivos en los

productos. Esto es porque se puede producir algún gas e

inevitablemente escaparse. Como se puede observar en la

reacción provista, se produce el gas CO2. Debido a esto, al

computar los datos de las masas se obtuvo una cantidad de

masa menor de productos. Se puede hallar la masa de CO2

liberada si se halla la diferencia en masa entre la de los

reactivos y productos. Se decidió utilizar este método ya

que no se tiene los instrumentos necesarios para identificar

el punto de fusión del desconocido.

Si se obtiene la masa del CO2 liberado se puede

conseguir mediante razones estequiométricas. La

estequiometría es el cálculo mediante relaciones o razones

cuantitativas entre los reactivos y los productos de una

reacción química. Se pueden hallar varios datos utilizando

este método, incluyendo los moles del desconocido para así

hallar la masa molar y así poder identificar el bicarbonato.

La masa molar es la masa en moles de un átomo o molécula en

3

gramos (g/mol). El reactivo desconocido es el reactivo

limitante. El ácido sulfúrico es el reactivo en exceso, de

acuerdo a los cálculos. Un reactivo es una sustancia que

interactúa con otra y al unirse puede formar una reacción;

un reactivo limitante es quien se consume completamente y

limita la cantidad de producto a formarse.

No puede haber reacción sin el otro reactante que es el

ácido sulfúrico. Al manejar éste ácido se debe tener mucha

precaución ya que puede causar irritaciones en la piel. Se

recomienda que se utilicen guantes durante el experimento.

En fin, cuando se determinó la cantidad del CO2 que fue

liberado se convirtió a la masa molar del desconocido. Al

ser un cálculo con datos experimentales existió un margen de

error. Si se desea determinar dicho porcentaje de error se

utiliza la siguiente fórmula:

¿gramosteóricos−gramosexperimentales∨ ¿gramosteóricos

x100¿

Antes de comenzar se debe reconocer todas las debidas

precauciones que se deben tomar en el laboratorio para

prevenir cualquier accidente. Hacer uso de las medidas de

seguridad exhortadas en los “Material Safety Data Sheet”

(MSDS) de las sustancias a utilizarse a demás de las

precauciones estándar del laboratorio.

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III. Metodología

Este experimento se realizó dos veces simultáneamente,

con el propósito de corroborar los resultados del mismo.

Antes de comenzar todo experimento se debió limpiar y

calibrar los instrumentos a utilizarse. Se le llama

calibración al ajuste de un equipo mediante una comparación

de resultados obtenidos al medir una sustancia. Si las

medidas son bastante cercanas entre sí, se le puede

considerar un instrumento confiable y debidamente calibrado.

En este caso, el único equipo se calibró fue la balanza de

dos espacios decimales. Se utilizó un vaso suficientemente

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alto para que no se perdieran partes de la muestra. En este

caso, se utilizaron dos vaso de 150mL pero no tuvieron que

ser calibrados, ya que no son instrumentos de medición sino

que son utilizados para contener o transportar sustancias.

Luego de tener la balanza calibrada, se comenzó el

experimento con los vasos antes mencionados. Éstos se

pesaron para conocer cuánto pesaban los vasos vacíos. El de

la muestra 1 pesó 66.38g y el de la muestra 2 pesó 67.69g. A

cada vaso se le añadió la muestra del bicarbonato

desconocido. Se colocaron los vasos nuevamente en la balanza

para obtener el peso de los mismos, esta vez con el

bicarbonato. Se determinó que la cantidad que se echó fue

1.00g de bicarbonato a cada uno.

El otro reactivo que se utilizó para la reacción fue

ácido sulfúrico (H2SO4). Al manipular tal reactivo se

tomaron las debidas precauciones ya que el mismo es

corrosivo. Debido a esto se utilizó guantes para éste paso.

Para depositar este reactivo, se necesitaron dos probetas.

Se colocaron las probetas en la balanza para obtener su

peso. Se le añadió 10mL de H2SO4 4 Molar (mol/L) y se pesó

nuevamente. Se determinó que el peso de la probeta 1 que

contenía el ácido fue de 45.88g y la probeta 2, 45.90g. Se

depositó esta sustancia en los vasos 1 y 2 que contenían el

bicarbonato y se pesó el conjunto de los componentes de la

reacción. Las probetas tenían residuos del ácido; se pesaron

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nuevamente las probetas y la 1 pesó 41.00g y la 2 pesó

41.00g también. Esto quiere decir que dentro del vaso con la

muestra 1, donde se depositó el ácido de la probeta 1, había

4.88g de H2SO4 mientras que en el vaso con la muestra 2,

donde se depositó el ácido de la probeta 2, había 4.90g de

H2SO4. Al mezclar el Bicarbonato con el H2SO4, ocurrió una

reacción. Se esperó un intervalo cinco minutos

aproximadamente para que la reacción se realizara por

completo. Luego de esto, se pesaron los vasos que contenían

las mezclas. Se comprobó que hubo una diferencia en masa al

medir el peso de los productos en comparación con los

reactivos en ambos casos. Según el principio mencionado

anteriormente, esto quiere decir que se formó y se liberó un

gas mediante la reacción. El gas que se formó fue dióxido de

carbono (CO2). La reacción es representada mediante la

siguiente ecuación química:

2MHCO3 (s) + H2SO4 (ac) 2H2O (l) + 2CO2 (g) + M2SO4 (ac)

Considerando que M puede ser Sodio (Na), Potasio (K) o

Cesio (Cs)

En esta ecuación se observó claramente que uno de los

productos es el dióxido de carbono. Éste tiene la propiedad

de ser gaseoso. Por esta razón, al pesar la masa final de la

reacción se encuentra menos cantidad en comparación con la

masa de los reactivos. Los otros dos productos no se

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utilizaron para la determinación del bicarbonato ya que

tienen semejante apariencia y solubilidad más tampoco se

tiene el equipo para determinar el punto de fusión para ver

la identidad del bicarbonato que se formó. Para hallar el

bicarbonato desconocido se utilizó razones estequiométricas

utilizando la masa del CO2 que fue liberado en la reacción.

Se convirtió la masa molar de NaHCO3, KHCO3 y CsHCO3 a

gramos de CO2 teóricamente. Con la masa molar de NaHCO3 se

halló que se forma 52.00% de CO2, con la de KHCO3 se forman

44.00% de CO2 y con la de CsHCO3 se forman 23.00% de CO2.

Luego de recopilar todos los datos experimentales se halló

cuánto CO2 fue realmente liberado. Se concluyó la cantidad

de gas liberado mediante siguiente fórmula:

[ (vaso+desconocido)+(probeta+ácido )−(vaso+desconocido+ácido )+(probeta+residuodelácido ) ]x100

En la muestra 1 se liberó 0.50g de CO2 y en la 2 se

liberó 0.53g de CO2. Estos resultados se compararon con los

teóricos para así determinar el bicarbonato utilizado. Para

hallar los porcentajes experimentales y teóricos de CO2

formado se utilizaron las siguientes fórmulas:

gramosexperimentalesdeCO2gramosdeldesconocido

x100

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gramosteóricosCO2

gramosdeldesconocidox100

Ya que se hizo el experimento dos veces se buscó el

promedio y la desviación estándar entre el CO2 liberado en

la primera muestra (50.00% de CO2) y la segunda muestra

(53.00% de CO2) que se determino ser 51.50% ± 0.02g de CO2.

Por comparación se asemejó más al resultado que se obtuvo

con NaHCO3. Finalmente se determinó cuál era la masa molar

del desconocido mediante razones estequiométricas. Se obtuvo

que se tenía 88.02g/mol de NaHCO3 según la primera muestra y

83.04g/mol de NaHCO3 según la segunda. Su promedio fue 86 ±

4 g/mol de NaHCO3

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IV. Cálculos

a) Balanceo de Ecuaciones

2NaHCO3 + H2SO4 2H2O + 2CO2 + Na2SO4

2KHCO3 + H2SO4 2H2O + 2CO2 + K2SO4

2CsHCO3 + H2SO4 2H2O + 2CO2 + Cs2SO4

b) H2SO4 necesario para reaccionar

1.00gNaHCO3( 1molNaHCO3

84.01gNaHCO3)( 1molH2SO42molNaHCO3

)( 1LH2SO4

4molH2SO4)(1,000mLH2SO4

1LH2SO4)=1.49mLH2SO4

1.00gKHCO3( 1molKHCO3100.12gKHCO3 )(

1molH2SO42molKHCO3 )(

1LH2SO44molH2SO4 )(

1,000mLH2SO4

1LH2SO4)=1.25mLH2SO4

1.00gCsHCO3( 1molCsHCO3

193.92gCsHCO3)( 1molH2SO42molCsHCO3

)( 1LH2SO4

4molH2SO4 )(1,000mLH2SO4

1LH2SO4 )=0.64mLH2SO4

c) Gramos de CO2 a formarse (teóricamente)

1.00gNaHCO3( 1molNaHCO3

84.01gNaHCO3)( 2molCO22molNaHCO3

)(44.01gCO2

1molCO2 )=0.52gCO21.00gKHCO3( 1molKHCO3

100.12gKCO3 )(2molCO2

2molKHCO3 )(44.01gCO2

1molCO2 )=0.44gCO2

1.00gCsHCO3( 1molCsHCO3

193.92gCsHCO3)( 2molCO22molCsHCO3

)(44.01gCO21molCO2 )=0.23gCO2

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*nota: estos datos multiplicados por 100 darían el porcentaje de recobro

teórico de CO2.

d) Hallar los Moles del Desconocido

Muestra 1:

0.50gCO2( 1molCO244.01gCO2

)(2molNaHCO3

2molCO2 )=0.011molNaHCO3

Muestra 2:

0.53gCO2( 1molCO244.01gCO2

)(2molNaHCO3

2molCO2 )=0.012molNaHCO3e) Masa Molar del Desconocido

Muestra 1:

( 1.00gNaHCO30.011molNaHCO3 )=88.02g /molNaHCO3

Muestra 2:

( 1.00gNaHCO30.012molNaHCO3 )=83.04g /molNaHCO3

f) Porcentaje de Recobro Experimental

Muestra 1:

( 0.53gCO21.00gNaHCO3

)(100)=53 %CO2

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Muestra 2:

( 0.50gCO21.00gNaHCO2

)(100)=50 %CO2

g) Hallar la masa del CO2 liberado

(masa del vaso+desconocido)+(masa de

probeta+ácido) – (masa del vaso+desconocido+ácido)

+(masa de probeta+residuo)

Muestra 1:

113.26g – 112.76g = 0.50g C O2

Muestra 2:

114.59g – 114.06g = 0.53g CO2

h) H2SO4 en la mezcla

(masa de probeta+ácido) – (masa de

probeta+residuo)

Muestra 1:

45.90 – 41.00g = 4.90g H2SO4

Muestra 2:

45.88 – 41.00g = 4.88g H2SO4

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V. Datos Tabulados

Tabla 1. Masas Molares de los Bicarbonatos

Bicarbonatos Masa Molar (g/mol)

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NaHCO3 84.01KHCO3 100.12CsHCO3 193.92

Tabla 2. Ácido Sulfúrico Necesario Para Reaccionar con los

Bicarbonatos

Bicarbonato (1.00g) H2SO4 (mL)NaHCO3 1.49KHCO3 1.25CsHCO3 0.64

Tabla 3. Porcentaje de Dióxido de Carbono a Formarse.

Bicarbonato (1.00g) Porcentaje de CO2 a formarse

teóricamente (g)NaHCO3 52.00%KHCO3 44.00%CsHCO3 23.00%

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VI. Resultados Tabulados

Tabla 4. Medidas Experimentales de la Muestra 1

Masa Muestra 1 de MHCO3

(g)Vaso vacío 66.38gVaso conteniendo el MHCO3 67.38gMHCO3 1.00gProbeta+H2SO4 45.88gProbeta+Residuo de H2SO4 41.00gH2SO4 4.88gVaso+MHCO3+H2SO4 71.76g(Vaso+MHCO3)+(Probeta+H2SO4) 113.26g(Vaso+MHCO3+H2SO4)+(Probeta+residuo de

H2SO4)

112.76g

CO2 liberado 0.50g

Tabla 5. Medidas Experimentales de la Muestra 2

Masa Muestra 2 de MHCO3

(g)Vaso vacío 67.69gVaso conteniendo el MHCO3 68.69gMHCO3 1.00gProbeta+H2SO4 45.90gProbeta+residuo de H2SO4 41.00g

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H2SO4 4.90gVaso+MHCO3+H2SO4 73.06g(Vaso+MHCO3)+(Probeta+H2SO4) 114.59g(Vaso+MHCO3+H2SO4)+(Probeta+residuo de

H2SO4)

114.06g

CO2 liberado 0.53g

Tabla 6. Comparación del Porcentaje de Recobro Teórico y

Experimental

Muestras de MHCO3 Porcentaje de

recobro teórico (%)

Porcentaje de

recobro

experimental (%)Muestra 1 52% 50%Muestra 2 52% 53%

Tabla 7. Moles y Masas Molares Experimentales del

Desconocido

Muestras de NaHCO3 Moles

Experimentales de

NaHCO3 (mol)

Masa Molar

Experimental de

NaHCO3 (g/mol)Muestra 1 0.011 moles 88.02 g/molMuestra 2 0.012 moles 83.04 g/mol

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VII. Discusión

En este experimento no habían datos evidentes al

comenzar el mismo que nos permitiera predecir cuál iba a

ser el resultado de la investigación. Luego de hacer las

pruebas y cálculos pertinentes, fue cada vez más evidente

quién iba a ser el bicarbonato desconocido. En fin, este fue

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identificado como bicarbonato de sodio. Esto fue

determinado mediante procesos matemáticos, estequiométricos

y comparación de datos teóricos con resultados

experimentales. El método utilizado fue bastante efectivo,

pero no es el único modo de identificar un desconocido. Se

pueden utilizar características como la apariencia, el

color, la textura, la solubilidad, entre otras cosas. En el

caso de los bicarbonatos que se presentaban como posibles

desconocidos tienen características de solubilidad y

apariencia semejantes por lo que no son cualidades

distintivas. Un ejemplo de una manera por la cual se pudo

haber identificado este desconocido era por su punto de

fusión ya que los tres bicarbonatos tenían puntos de fusión

diferentes. No se utilizó este método ya que no se tenía el

equipo disponible en el laboratorio.

No hubo errores crasos ya que se consiguieron vasos

suficientemente altos para que no se saliera la muestra y se

contabilizó todo con calma y con cuidado. Sin embargo, sí

hubo errores sistemáticos por dificultades con la balanza

que se utilizó. Normalmente se mantiene bastante estable

pero era difícil de tomar datos confiables con tanta

inquietud en los espacios decimales. Se utilizó como método

de minimización de error colocar el vaso en la balanza por

lo menos un minuto para que así fuera una medida más cercana

a la real. Aunque no provoca un cambio drástico ni una

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desviación muy grande, sigue siendo una fuente de error. Se

intentó calibrar nuevamente pero el problema permanecía así

que se prosiguió con el experimento. Este mal funcionamiento

del equipo por consiguiente afectó un poco las otras

determinaciones ya que las mediciones de la masa mediante la

balanza fueron la base para los datos experimentales.

A pesar de los inconvenientes mencionados, no hubo un

problema grave o un impedimento para que no se pudiera

llevar a cabo el experimento de manera normal. No hubo

ningún inconveniente con el ácido ya que todos tomamos las

debidas precauciones y se obedeció toda regla a seguir de la

ética y vestimenta del laboratorio.

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VIII. Conclusión

Mediante este experimento se persiguió determinar o

identificar cuál bicarbonato fue utilizado en una reacción

química particular. Se utilizó el bióxido de carbono que se

formaba en la reacción para la determinación del

desconocido. Se utilizó el CO2 porque al ser gaseoso, tenía

propiedades distintivas a diferencia de los otros productos

que se encontraban en estado acuoso por lo que no se podía

diferenciar con certeza sus componentes. Se utilizó como

base el Principio de la Conservación de la Masa para

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concluir cuánto dióxido de carbono se había liberado durante

la reacción. Basado en esos hallazgos, se llegó a la masa

molar del desconocido y de esta manera se pudo concluir que

el bicarbonato que se utilizó fue el de sodio y no el de

potasio ni cesio.

IX. Referencias

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Arce Josefina, PhD, Betancourt, & Motta. Laboratorio de

Química General. Ed.S.A. de C. V. Cedro 512, Colonia

Atlampa, Méjico. Me Graw Hill, Inc. 2001.

Dingrando Laurel, Gregg K, Hainen N. Wistron C. Química

General. Mc Graw Hill Inc. Ed. S. A. DE, C. V. Méjico, 2003.

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