Secundaria Duda acerca de esta reacción

[alexpglez]

Hola, tenía una duda sobre cierta reacción química:

$$4C_6H_{12}O_6+4KNO_3+21O_2 \rightarrow 24CO_2 ++ 22H_2O+4KOH+4NO$$

Supongo que la reacción está bien ajustada. El caso es que estamos llevando a cabo esta reacción en el laboratorio, y pretendía sacar la riqueza en masa de cada componente de la mezcla nitrato-glucosa que habría que hacer para llevarse a cabo la reacción. Ya busqué estos datos antes para hacer la reacción, 66 % nitrato y 33 % glucosa. Y si lo intento sacar por mi cuenta creo que me salen resultados a la inversa...
Primero saco una relación entre masas.

$$n_{nitrato}=n_{glucosa}$$

$$\frac{m_{nitrato}}{Mm_{nitrato}}=\frac{m_{glucosa}}{Mm_{glucosa}}$$

$$m_{nitrato}=\frac{Mm_{nitrato}}{Mm_{glucosa}}m_{glucosa}$$

Los datos de las masas moleculares:

$$Mm_{nitrato}=101,1 g/mol$$

$$Mm_{glucosa}=180 g/mol$$

La razón:

$$\frac{Mm_{nitrato}}{Mm_{glucosa}}=0,56$$

Entonces:

$$m_{nitrato}=0,56m_{glucosa}$$

Ya me deja de cuadrar el resultado con la soluciones, ya que ahí hay más nitrato que glucosa..

$$m_{T}=m_{nitrato}+m_{glucosa}=1,56m_{glucosa}$$

$$r.m._{nitrato} = \frac{100m_{nitrato}}{m_{T}}=\frac{100*0,56m_{glucosa}}{1,56m_{glucosa}}=36$$

$$r.m._{glucosa} = \frac{100m_{glucosa}}{m_{T}}=\frac{100m_{glucosa}}{1,56m_{glucosa}}=64$$

Saliéndome justo al revés que los datos de arriba. Lo he revisado varias veces y no encuentro ningún error.

Un saludo, gracias

[juan lopez]

Re: Duda acerca de esta reacción

Hola
la reaccion esta mal ajustada , y mal escrita , es es NO,aunque supongo que es un error tipografico.Los coeficientes estequiometricos son 2,1,9/2---6,5,2,2

[pilimafiqui]

Re: Duda acerca de esta reacción

En vez de NO ,no será ácido nítrico: HNO3.
No obstante si es NO con los coeficientes que pone Juan ya no queda ajustado el C porque en la 1ª parte quedan 12C y en la 2ª 6

[alexpglez]

Re: Duda acerca de esta reacción

Hola, sí, quería escribir NO, lo corrijo para que se vea.

Los coeficientes estequiometricos son 2,1,9/2---6,5,2,2

Tal y como está escrito, si interpreto que van en orden.. en 2 glucosas hay 12 carbonos, en 6 dióxidos de carbono hay 6 carbonos, no coincide.

Si repaso mis coeficientes me sale:
Carbono:

$$4*6=24$$

Nitrógeno:

$$4=4$$

Potasio:

$$4=4$$

Hidrógeno:

$$4*12=22*2+4$$

Oxígeno:

$$4*6+4*3+21*2=24*2+22+4+4$$

No veo error..

Edito:

Los coeficientes estequiometricos son 2,1,9/2---6,5,2,2

Supongo que 1 te querías referir a la glucosa.. Así también me da bien:
C:

$$6=6$$

K:

$$2=2$$

N:

$$2=2$$

H:

$$12=5*2+2$$

O:

$$6+2*3+\frac{9}{2}*2=6*2+5+2+2$$

Entonces cómo se debe ajustar estas reacciones¿? Además es que solo participan 5 elementos y hay 7 compuestos, por lo tanto planteando el sistema de ecuaciones, saldrían 5 ecuaciones con 6 incógnitas, lo que no sería un sistema...(¿?)

Un saludo, gracias

- - - Actualizado - - -

He probado a ver que relaciones me daba lo que habías propuesto, y me da 50 %, 50 % aproximadamente, así que tampoco me da esos valores 33 % glucosa y 66 % de nitrato..

[arivasm]

Re: Duda acerca de esta reacción

Sobre el ajuste de la reacción: se trata de un proceso redox, con lo que a priori podría recurrirse a cualquier método específico (método del ión-electrón). El problema está en que en realidad tenemos *tres* semirreacciones: glucosa (nº de oxidación del C=0) a CO2 (nº de ox del C=4), oxígeno (nº de ox=0) a otras formas con nº de oxidación -2, y también nitrato (nº de ox del N=5) a NO (nº de ox del N =2).

Esto ya nos lleva a sospechar que el ajuste no va a ser único: el proceso será una suma (arbitraria, además) de dos reacciones, la oxidación de la glucosa por el oxígeno más la oxidación de la glucosa por el nitrato.

Por tanto, podemos tirar de una primera pista: ajustarlas por separado.

La primera no es complicada, es una combustión y sale de un modo bastante directo:

$$\rm C_6H_{12}O_6 + 6 O_2 \rightarrow 6 CO_2+ 6 H_2O$$

La segunda la podemos abordar con un enfoque tipo ión-electrón (para medio básico, pues en los productos aparece una base fuerte). Así tenemos estas dos semirreacciones:

$$\rm C_6H_{12}O_6 + 24 OH^- \rightarrow 6 CO_2 + 24 e^- + 18 H_2O$$

$$\rm NO_3^- + 3 e^- + 2 H_2O \rightarrow NO + 4 OH^-$$

Aprovecho para comentar que, si no me equivoco, encima ocurre que el ión nitrato suele adoptar diversos modos de reducirse, a los diversos óxidos de nitrógeno existentes. De todos modos, continuaré con el NO. Pero conviene tenerlo en mente para lo que comentaré más adelante.

Combinando (2) y (3) tenemos finalmente el ajuste buscado:

$$\rm C_6H_{12}O_6 + 8 NO_3^- \rightarrow 6 CO_2 + 2 H_2O + 8 NO + 8 OH^-$$

Introduciendo el ión $\rm K^+$, para que tome la forma que quiere Álex:

$$\rm C_6H_{12}O_6 + 8 KNO_3 \rightarrow 6 CO_2 + 2 H_2O + 8 NO + 8 KOH$$

Por tanto, si combinamos (1) y (5) tenemos toda la plétora de ajustes posibles. Por ponerlo cómodo, tomemos la primera multiplicada por $x$ y la segunda por 1 y combinemos:

$$\rm (x+1)\,C_6H_{12}O_6 + 8 KNO_3 + 6x\,O_2 \rightarrow (6+6x)\, CO_2 + (2+6x)\, H_2O + 8 NO + 8 KOH$$

¿De qué depende exactamente x? En el fondo es una cuestión de probabilidad, o si se prefiere de Termodinámica. Una de las dos reacciones está más favorecida que la otra. En cualquier caso existirá un x, que no tengo ni idea de cuál será, aunque podemos obtenerlo a partir del dato que nos da Álex: la proporción en masa entre glucosa y nitrato que reacciona en realidad.

Eso sí, al actuar de esa manera estaremos olvidando algo importante: seguro que hay más procesos presentes, relacionados con las diferentes reducciones del nitrato a las que me referí antes.

[alexpglez]

Re: Duda acerca de esta reacción

Muchas gracias Arivasm, voy a analizarlo más y probar a ver según los datos que tengo, no hemos dado el método ión-electrón así que no lo veo tan claro, pero entiendo cómo funciona y cómo lo has utilizado. Gracias.
La reacción química la eligió un amigo para técnicas experimentales, me dijo que esa era la reacción, también en wikipedia viene así, y en otros sitios que he buscado, ahora he buscado más a fondo y parece que se pueden producir muchas otras reacciones con los mismos reactivos. Así que voy a investigar un poco más, porque, según lo que me acabas de indicar, se producirían seguramente otros óxidos de nitrógeno, entonces, de qué depende de que se produzca más cantidad de unos que de otros¿?

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Pues creo que con $x=1$ me salen aproximadamente esas proporciones, 31 % glucosa 69 % nitrato.
Ya con $x=2$, 40 % de glucosa y 60 % nitrato. Así que lo que más se aproxima es $x=1$
Muchas gracias otra vez.

[juan lopez]

Re: Duda acerca de esta reacción

Hola .
la reaccion ajustada es 2 KNO3 + C6H12O6 + 9/2 O2=6CO2+5H2O +2KOH +2NO

[arivasm]

Re: Duda acerca de esta reacción

Pues creo que con $x=1$ me salen aproximadamente esas proporciones, 31 % glucosa 69 % nitrato.
Ya con $x=2$, 40 % de glucosa y 60 % nitrato. Así que lo que más se aproxima es $x=1$

$x$ es un número real, que puede tomar cualquier valor de 0 a infinito. Claramente estará próximo a 1, lo que significa que ambas reacciones se producen en una extensión parecida.

la reaccion ajustada es 2 KNO3 + C6H12O6 + 9/2 O2=6CO2+5H2O +2KOH +2NO

No hay un único ajuste para esta reacción, como ya comenté anteriormente. La que pones se corresponde con combinar 3/4 de combustión con 1/4 de oxidación por nitrato (en términos de mi post anterior, sería el caso particular $x=3$).

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Por cierto: a mí me sale $x=1,25$