COMBUSTIÓN DEL AIRE

Combustión en aire
 

La mayoría de estas reacciones incluyen al oxígeno (O₂) del aire como reactivo.

Una clase de compuestos que puede participar en las reacciones de combustión son los hidrocarburos (estos son compuestos que sólo tienen C y H).

Cuando los hidrocarburos se queman, reaccionan con el oxígeno del aire (O₂) para formar dióxido de carbono (CO₂) y agua (H₂O).

Por ejemplo cuando el propano se quema la reacción de combustión es:

C₃H₈(g)  +  5 O₂(g)   →   3 CO₂(g)  +  4 H₂O(l)

Ejemplos de hidrocarburos comunes:
Nombre	Fórmula Molecular
metano	CH4
propano	C3H8
butano	C4H10
octano	C8H18

En las reacciones de combustión, muchos otros compuestos que tienen carbono, hidrógeno y oxígeno (por ejemplo el alcohol metílico CH₃OH, y la glucosa C₆H₁₂O₆) también se queman en presencia de oxígeno (O₂) para producir CO₂ y H₂O.

Cuando conocemos la manera en que una serie de sustancias reaccionan entre sí, es factible determinar características cuantitativas de estas, entre otras su fórmula y hasta su fórmula molecular en caso de conocer el peso molecular de la sustancia.

A esto se le conoce como análisis cuantitativo.

Análisis de combustión

Cuando un compuesto que tiene H y C se quema en presencia de O en un aparato especial, todo el carbono se convierte en CO₂ y el hidrógeno en H₂O.

La cantidad de carbono existente se determina midiendo la cantidad de CO₂ producida.

Al CO₂ lo atrapamos usando el hidróxido de sodio, de manera que podemos saber cuanto CO₂ se ha producido simplemente midiendo el cambio de peso de la trampa de NaOH y de aquí podemos calcular cuanto C había en la muestra.

De la misma manera, podemos saber cuanto H se ha producido atrapando al H₂O y midiendo el cambio de masa en la trampa de perclorato de magnesio.

Ejemplo:

Consideremos la combustión del alcohol isopropílico. Un análisis de la muestra revela que esta tiene únicamente tres elementos: C, H y O.

Al quemar 0,255 g de alcohol isopropílico vemos que se producen 0,561 g de CO₂ y 0,306 g de H₂O.

Con esta información podemos calcular la cantidad de C e H en la muestra, ¿Cuántas moles de C tenemos?

(0,561 g de CO₂) x (1 mol de CO₂/44,0 g) = 0,0128 moles de CO₂

Dado que un mol de CO₂ tiene un mol de C y dos de O, y tenemos 0,0128 moles de CO₂ en la muestra, entonces hay 0,0128 moles de C en nuestra muestra.

¿Cuántos gramos de C tenemos?

(0,0128 moles de C) x (12,01 g/mol de C) = 0,154 g de C

¿Cuántos moles de H tenemos?

(0,306 g de H₂O) x (1 mol de H₂O/18,0 g) = 0,017 moles de H₂O

Dado que un mol de H₂O tiene un mol de oxígeno y dos moles de hidrógeno, en 0,017 moles de H₂O, tendremos 2 x 0,017 = 0,034 moles de H.

Como el hidrógeno es casi 1 gramo / mol, entonces tenemos 0,034 gramos de hidrógeno en la muestra.

Si ahora sumamos la cantidad en gramos de C y de H, obtenemos:

0,154 gramos (C) + 0,034 gramos (H) = 0,188 gramos

Pero sabemos que el peso de la muestra era de 0,255 gramos.

La masa que falta debe ser de los átomos de oxígeno que hay en la muestra de alcohol isopropílico:

0,255 gramos - 0,188 gramos = 0,067 gramos (O)

Pero esto, ¿cuántos moles de O representa?

(0,067 g de O) x (1 mol de O/15,999 g) = 0,0042 moles de O

Entonces resumiendo, lo que tenemos es:

0,0128 moles Carbono

0,0340 moles Hidrógeno

0,0042 moles Oxígeno

Con esta información podemos encontrar la fórmula empírica, si dividimos entre la menor cantidad para obtener enteros:

C = 3,05 átomos

H = 8,1 átomos

O = 1 átomo

Si consideramos el error experimental, es probable que la muestra tenga la fórmula empírica:

C₃H₈O

Como ejercicio resuelve las siguientes fórmilas empíricas las subes aquí y te las puedo revisar. 

Saludos

Qué nombre y fórmila reciben los siguientes: 

1.-Calcular la formula empírica de un compuesto que tiene 11.9% de H y 88.81% de O .

2.-Calcular la formula empírica de un compuesto que posee 39% de Na y 61% de Cl .