2do informe quimica general
-
Upload
kevin-calderon-pizarro -
Category
Documents
-
view
26 -
download
0
description
Transcript of 2do informe quimica general
Introducción experimental al sistema periódico
Índice: Pág.
I. INTRODUCCIÓN 03
II. PRINCIPIOS TEORICOS 04
III. DETALLES EXPERIMENTALES 08
IV. DISCUSIÓN DE RESULTADOS 15
V. CONCLUCIONES 15
VI. RECOMENDACIONES 15
VII. BIBLIOGRAFIA 16
VIII. APENDICE 16
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Página 2
Introducción experimental al sistema periódico
I. INTRODUCCIÓN:
Uno de los logros más importantes de la química, después del
descubrimiento del átomo, fue la clasificación y la identificación del lugar que
ocuparía cada elemento en la tabla periódica, ubicándolos en base a grupos y
periodos.
Los metales alcalinos metales muy reactivos, son metales blandos,
pueden ser rayados con facilidad y tienen un gran poder reductor. Los metales
alcalinos térreos, aunque son bastante frágiles, son maleables y dúctiles.
Conducen bien la electricidad y cuando se calientan arden fácilmente en el
aire. En los halógenos, la reactividad o capacidad de combinación con otros
elementos es tan grande que rara vez aparecen libres en la naturaleza.
En la presente asignación explicaremos más detallado las propiedades
químicas de los grupos IA, IIA y VIIA, principalmente en la cual podremos
observar la capacidad de reacción de cada elemento, lo que nos permitirá
diferenciar las propiedades de cada metal alcalino, alcalino terreo y cada
halógeno poder identificar la reactividad mediante la observación de su color y
solubilidad.
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Página 3
Introducción experimental al sistema periódico
II. PRINCIPIOS TEÓRICOS: Tabla Periódica
Inicialmente a medida que se iban descubriendo nuevos elementos
químicos. Los químicos se preocuparon por ordenarlos de acuerdo a sus
propiedades semejantes o de acuerdo a las leyes que se regían. En este
arduo trabajo participaron muchos químicos. Siendo Werner quien
modifica la tabla propuesta en 1913 por el Inglés Henry Moseley, propone
la tabla periódica moderna que nos rige en la actualidad. Esta tabla tiene la
ventaja que se pueden distinguir 4 bloques, bien diferenciados
correspondientes a los ocupados por los orbitales: s, p, d, f; tal que como se
muestra en la siguiente figura:
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Página 4
Introducción experimental al sistema periódico
Existe un fundamento de mecánica cuántica para la periodicidad de los
elementos y la disposición de los átomos, sigue el orden normal del principio de
Aufbau.Resumiendo los diferentes elementos de la tabla periódica se pueden clasificar
de la siguiente manera:
Los elementos se ubican en orden creciente a su número atómico en columnas
verticales o grupos (I,II,III, IV, V, VI, VII, VIII). Cada grupo se halla formado
por dos subgrupos que contienen elementos con propiedades similares:
Subgrupos A: (IA, IIA,……..,VIIIA) se llaman Elementos Representativos.
Subgrupos B: (IB, IIB,……., VIIIB) se llaman elementos de transición.
Para los elementos representativos el número de grupo indica el número de
electrones de valencia que este podrá perder, ganar o compartir.
Existen 7 filas horizontales o periodos (1, 2, 3, 4, 5, 6,7).
Periodos cortos: 1 (2 elementos) 2 y 3 (8 elementos)
Periodos largos: 4 y 5 (18 elementos), 6 (32 elementos), 7 (19 elementos-
incompleto): los periodos 6 y 7 tienen una prolongación en la parte inferior de
14 elementos cada uno, que se le llama TIERRAS RARAS: LANTANOIDES Y
ACTINOIDES respectivamente.
El número de periodo indica el número de niveles de energía o capas de
los átomos (K,L,M.N.O,P,Q).
Propiedades atómicas importantes que varían en la tabla|
Las variaciones periódicas de las propiedades de los átomos de los
elementos, se manifiesta a través de la configuración electrónica, del tamaño
atómico, energía de ionización, electronegatividad, y afinidad electrónica.
Mientras que propiedades como la acidez y solubilidad de los
compuestos a través de un periodo o grupo de la tabla periódica se analizan en
función a otros factores que dependen a su vez de propiedades simples.
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Página 5
Introducción experimental al sistema periódico
Energía de Ionización o potencial de Ionización(EI)
Es la energía mínima necesaria para sacar
un electrón de un átomo cuando éste se encuentra
en estado gaseoso y eléctricamente neutro, y
convertirlo en un ión positivo (catión).
Afinidad Electrónica(AE)
Se define como la energía involucrada cuando un átomo gaseoso neutro
en su estado fundamental (de mínima energía) captura un electrón y forma un
ión mononegativo:
Dado que se trata de energía liberada, tiene
signo negativo. En los casos en los que la energía
sea absorbida, tendrá signo positivo. Y varía según:
Radio Atómico
El radio atómico representa la distancia que existe entre el núcleo y la
capa de valencia (la más externa). Por medio del radio atómico es posible
determinar el tamaño del átomo.El radio atómico puede ser
covalente o metálico. El radio covalente es la distancia entre átomos "vecinos"
en moléculas. El radio metálico es la mitad de la distancia entre núcleos de
átomos "vecinos" en cristales metálicos. Usualmente, cuando se habla de radio
atómico, se refiere a radio covalente. Varía según:
Radio Iónico
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Página 6
Introducción experimental al sistema periódico
El radio iónico es, al igual que el radio atómico, la distancia entre el
centro del núcleo del átomo y el electrón estable más alejado del mismo, pero
haciendo referencia no al átomo, sino al ion.
Electronegatividad
Es una medida de la fuerza de atracción que
ejerce un átomo sobre los electrones de otro en un
enlace químico. Los diferentes valores de
electronegatividad se clasifican según diferentes
escalas, entre ellas la escala de Pauling y la escala de
Mulliken.
En general, los diferentes valores de electronegatividad de los átomos
determinan el tipo de enlace que se formará en la molécula que los combina.
Así, según la diferencia entre las electronegatividades de éstos se puede
determinar (convencionalmente) si el enlace será, según la escala de Linus
Pauling:
Iónico (diferencia superior o igual a 1.7)
Covalente polar (diferencia entre 1.7 y 0.4)
Covalente no polar (diferencia inferior a 0.4)
Cuanto más pequeño es el radio atómico, mayor es la energía de
ionización y mayor la electronegatividad y viceversa.
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Página 7
Introducción experimental al sistema periódico
III. DETALLES EXPERIMENTALES:
Materiales:
- Tubos de ensayo
- Gradilla
- Piseta
- Vaso de 150 ml.
- Pinza de metal
- Espátula
Reactivos:
Solido: Li, Na, K. Soluciones:
- Agua de Cloro , agua de Bromo y Amoniaco (NH3(aq) )
- NaF, NaCl, KBr, KI, MgCl2, CaCl2, SrCl2, BaCl2.
- AgNO3 al 1%, NH3(ac) 7M, H2SO4 al 10%.
- NaOH 5M y HCl 5M.
Solventes:
- Tetracloruro de Carbono(CCl4)
- Etanol(C2H5OH)
PROCEDIMIENTOS
Nuestro objetivo es verificar experimentalmente las propiedades químicas del
grupo IA, IIA y VIIA
Los elementos como M =Li, Na, K; reaccionan con el agua (H2O) y forman
hidróxidos (MOH) liberando Hidrógeno (H2).
1) FAMILIA DE LOS ALCALINOS (GRUPO IA)
Características generales:
- Cuando están combinados todos los elementos tienen estado de oxidación +1.
- Se obtienen por reducción química o por electrolisis de sus sales fundidas.
- No se encuentran libres en la naturaleza (generalmente están combinados con
otros elementos).
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Página 8
Introducción experimental al sistema periódico
Experimentando la reactividad del metal Litio(Li) en agua(H2O)
1. Se procede a extraer el metal Litio que se encuentra en una solución de kerosene.
2. Sobre la plancha de un vidrio colocamos una pequeña muestra de metal.
Observamos que es muy reactivo al contacto con el oxigeno por eso no lo
podemos tocar.
El Litio (Li) es un metal blando, brilloso, plateado pero se pone cada vez
más oscuro por que se oxida.
3. Se corta con la espátula un pequeño trozo de metal
4. Se agrega esta muestra al recipiente con agua con algunas gotas de Fenolftaleina,y
observamos que se disuelve rápidamente liberando gas hidrógeno (H2), es muy
reactivo; tomando un color fucsia.
Ecuación Química:
Li +H2O LiOH+H2
Experimentando la reactividad del metal Sodio(Na) en agua(H2O)
1. Se procede a extraer el metal Sodio(Na) que se encuentra en una solución de
kerosene
2. Sobre la plancha de un vidrio colocamos una pequeña muestra de metal.;
elSodio(Na) es un metal blando como jabón, más plateado que el Litio.
3. Cortamos con una espátula un pequeño trozo de metal.
4. Añadimos el metal al segundo vaso que contiene agua (H2O) con gotas de
fenolftaleina, se nota la reacción que va formando al hidróxido de sodio (NaOH)
siendo más reactivo que el Litio. Vemos que se despide más rápido el gas
hidrógeno (H2).
Ecuación Química:
Na+H2O NaOH+H2
Experimentando con la reactividad del metal Potasio(K) en agua(H2O)
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Página 9
Introducción experimental al sistema periódico
1. Utilizamos el metal Potasio (k) este se encuentra almacenado en un recipiente con
kerosene.
2. Sobre la plancha de un vidrio se coloca una pequeña muestra de metal; el Potasio
(K) es un metal un sólido blando que se corta con facilidad con la espátula tiene
un punto de fusión muy bajo, arde con llama violeta y presenta un color plateado
en las superficies no expuestas al aire, en cuyo contacto se oxida con rapidez.
3. Se repiten los mismos pasos de los dos metales anteriores; observamos que el
agua cambia de color rápidamente ha el fucsia o rojo grosella, se enciende una
chispa ya que la muestra tiene residuos de kerosene ya que la reacción es muy
violenta liberando gas hidrógeno (H2)
Ecuación Química:
K +H2O KOH +H2
2) FAMILIA DE LOS ALCALINOS TERREOS(GRUPO IIA)
Para este experimento se realizamos lo siguiente:
1. Separamos cuatro tubos de ensayo que se limpiaron adecuadamente usando
agua destilada.
2. En el primero se vertió 10 gotas de MgCl2; en el segundo, 10 gotas de CaCl2; en el tercero, 10 gotas de SrCl2; y en el cuarto, 10 gotas de BaCl2.
3. Luego se introducen 4 gotas de H2SO4al 10% en cada uno de los tubos de
ensayo, obteniéndose así sulfatos, como se aprecia en la siguiente imagen.
En la siguiente lista de reacciones detallaremos las características luego de la
reacción:
a. - MgCl2(ac) + H2SO4(ac) MgSO4(ac) + HCl(ac)
Incoloro
b. - CaCl2(ac) + H2SO4(ac) CaSO4(ac) + HCl(ac)
Incoloro
c. - SrCl2(ac) + H2SO4(ac) SnSO4(s) + HCl(ac)
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Página 10
Introducción experimental al sistema periódico
Pp Sólido Blanco
d. -BaCl2(ac) + H2SO4(ac) BaSO4(s) + HCl(ac)
Pp Sólido Blanco
*Pp: Precipitado
4. Luego se agregan 4 gotas de Etanol (C2H5OH) a los tubos donde no se formó
precipitado.
Se observa que el MgSO4(ac) se mantiene soluble, es incoloro.
El CaSO4(ac) llega a precipitar lo cual indica su insolubilidad.
SnSO4(s) y BaSO4(s) se mantienen insoluble.
3) FAMILIA DE LOS HALOGENOS(GRUPO VIIA)
3.1) Formación de los Haluros de Plata
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Página 11
Introducción experimental al sistema periódico
Para este experimento realizamos lo siguiente:
1. Se tiene cuatro tubos de ensayos, y antes de empezar con el experimento se le
hace un respectivo enjuague con agua destilada.
2. A cada tubo de ensayo y por orden se la añade 10 gotas de los siguientes
compuestos: NaF, KCl, KBr y KI respectivamente.
3. Luego se añaden otras 4 gotas de AgNO3 a cada tubo de ensayo.
NaF(ac)+AgNO3(ac)AgF(s)+NaNO3(ac)
KCl(ac)+AgNO3(ac)AgCl(s)+KNO3(ac)
KBr(ac)+AgNO3(ac) AgBr(s)+KNO3(ac)
KI(ac)+AgNO3(ac) AgI(s)+KNO3(ac)
4. Luego se añade 4 gotas de NH3(ac)a los tubos de ensayos que precipitaron
observándose lo siguiente.
El AgF se mantiene incoloro, es soluble
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Página 12
No se observa precipitado, es incoloro; soluble
Se observa precipitado, con un color blanco; es insoluble
Se observa precipitado, con un color crema muy tenue; es insoluble
Se observa precipitado, con un color amarillo; es insoluble
Introducción experimental al sistema periódico
El AgCl se aclara, por lo tanto se vuelve soluble.
AgBr cambio a una composición parcialmente soluble.
El AgI sigue precipitando, por tanto no es soluble.
3.2) Desplazamiento de Halógenos
Para esto se hace lo siguiente:
1. En tres tubos de ensayo colocar 10 gotas de la solución KBr, KI, KI
respectivamente.
2. En la solución de KBr y KI agregamos 4 gotas de agua de cloro Cl2 (ac), en
la tercera solución KI agregamos 4 gotas de Br2 (ac).
2KBr (ac) + Cl2 (ac) KCl + Br2 (ac)
CCl4
KCl (ac) + Br2 (ac) Br2 (CCl4) + KCl (ac)
Al agregar el tetracloruro de carbono, el Br2 (CCl4) no forma un
precipitado ya que la sustancia obtenida es un líquido y los precipitados son
sólidos.
Observamos que, en primer lugar, al agregar el agua de bromo, las reacciones empiezan
a cambiar de color:
1.- KBr +Cl2 (ac) Br2 + KCl cambia a colormanzanilla
2. - 2KI +Cl2 (ac) I2 + 2KCl cambia a color amarillo ámbar
3.- 2KI +Br2 (ac) I2 + 2KBr cambia a un color oscuro
3. Luego añadimos tetracloruro de carbono(CCl4) a todos los tubos de ensayo
observamos lo siguiente
Se observa que el Br2 es más denso que el agua.
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Página 13
Introducción experimental al sistema periódico
Se nota 2 fases: el color amarillo es el agua, el color rosado claro el I2(CCl4);
el Yodo es más denso que el agua
Se observan 2 tonalidades: color pardo claro el agua, y de color lila oscuro
el I2; el I2(CCl4) es más denso que el agua.
-
IV. CONCLUCIONES:
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Página 14
Introducción experimental al sistema periódico
1. Los metales alcalinos son aquellos que están situados en el grupo IA de la
tabla periódica (excepto el Hidrógeno que es un gas). Todos tienen un solo
electrón en su nivel energético más externo, con tendencia a perderlo (esto es
debido a que tienen poca afinidad electrónica, y baja energía de ionización),
con lo que forman un ion monopositivo, M+.
2. Alcalinos térreos, constituyen algo más del 4% de la corteza terrestre (sobre
todo calcio y magnesio), pero son bastante reactivos y no se encuentran libres.
El radio es muy raro.
3. Los halógenos poseen una electronegatividad ≥ 2,5 según la escala de
Pauling, presentando el flúor la mayor electronegatividad, y disminuyendo ésta
al bajar en el grupo. Son elementos oxidantes (disminuyendo esta característica
al bajar en el grupo), y el flúor es capaz de llevar a la mayor parte de los
elementos al mayor estado de oxidación que presentan.
V. RECOMENDACIONES:
Para tener una buena reactividad, color y solubilidad se debe tener en cuenta lo
siguiente.
- Los vasos y los tubos de ensayo no deben tener ningún residuo, en caso
contrario lavarlos con agua destilada.
- Tenemos que agregar con sumo cuidado la menor cantidad de gotas para evitar
la alta concentración de tal sustancia agregada.
- Los metales deben cortarse con un cuchillo de metal y no deben ser tocados con
la piel, por su alta reactividad.
- Cumpliendo estas recomendaciones y utilizado correctamente los objetos
podemos obtener un excelente trabajo y un buen resultado.
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Página 15
Introducción experimental al sistema periódico
VI. BIBLIOGRAFIA:
1. CHANG, Raymond; Química General, D`vinni Ltda., impreso en
Colombia, año 2002, pág.- 109
2. Jean b. Umland, “Química General”, publicado en México 2000, Pág.
(73-76), editorial: Thomson Learning, 3era edición
3. http://www.elergonomista.com/quimica/alca.htm
4. http://es.wikipedia.org/wiki/Alcalino
5. http://es.wikipedia.org/wiki/Fenolftale%C3%ADna
VII. APENDICE:
A) Cuestionario:
1. ¿Por qué el color del recipiente de vidrio en el que se almacena el metal alcalino? ¿Qué propiedades debe tener el líquido en el cual se encuentra sumergido el metal?
El color del recipiente evita que los metales alcalinos reaccionen con la luz, ya que al reaccionar emiten electrones no deseados.
Los metales alcalinos deben conservarse en aceite mineral el cual tiene estabilidad a la oxidación, propiedad antiespumante y eliminación del aire.
2. ¿A qué se debe la reactividad de los metales alcalinos con agua, la formación de llama en algunos casos y el cambio de coloración cuando se agrega fenolftaleína a la solución final?
La reactividad de los metales alcalinos con agua se debe a su gran poder reductor, es decir a la gran capacidad de donar electrones.
La reacción es explosiva, ya que al ser más densos que el agua, la reacción se produce en el fondo y el hidrógeno formado arde produciendo una onda de choque que puede romper el recipiente.
La fenolftaleína es un ácido débil que pierde cationes H+ en solución. Cuando se agrega fenolftaleína a un hidróxido, pierde H+ formándose el anión y haciendo que tome coloración rosa.
3. ¿Qué propiedad permite que los elementos precipiten cuando están en solución acuosa?
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Página 16
Introducción experimental al sistema periódico
La aparición de un precipitado en una reacción entre dos disoluciones significa que es una reacción de doble desplazamiento
AB+CD AD+BC
A, B, C Y D son sustancias, A Y B forman un compuesto y C y D forman otro. En este tipo de reacción al disociarse las sustancias que antes formaban compuestos se combinan entre sí formando dos compuestos nuevos.
Ejemplo:
Ba(OH)2(ac)+K2CrO4(ac) BaCrO4(s)+2KOH(ac)
Lo que ocurre en este ejemplo es que el agua ha disociado el Ba(OH) 2 y el K2CrO4 cuyos iones luego se han unido formando dos substancias nuevas: BaCrO4 y KOH.
El agua puede seguir manteniendo disociada la segunda sustancia y mantenerla disuelta, pero no tiene fuerza como para separar en iones la primera de ellas, por lo cual se mantiene en estado sólido sin poder disolverse.
4. Explicar el color de la fase orgánica en la experiencia de los halógenos
Reacciones de precipitación
La reacción de precipitación es un tipo común de reacción en disolución acuosa que se caracteriza por la formación de un producto insoluble o precipitado. Un precipitado es un sólido insoluble que se separa de la disolución. En las reacciones de precipitación por lo general participan compuestos iónicos.
Solubilidad
¿Cómo se puede predecir la formación de un precipitado cuando se añade un compuesto a una disolución o cuando se mezclan dos disoluciones? Esto depende de la solubilidad del soluto, que se define como la máxima cantidad de soluto que se disolverá en una cantidad dada de disolvente a una temperatura específica. Los químicos describen a las sustancias como solubles, ligeramente solubles o insolubles en términos cualitativos. Se dice que una sustancia es soluble si se disuelve visiblemente una cantidad suficiente cuando se agrega al agua. Si no es así, la sustancia se describe como ligeramente soluble o insoluble.
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Página 17
Introducción experimental al sistema periódico
Aunque todos los compuestos iónicos son electrólitos fuertes, no todos tienen la misma solubilidad.
En la siguiente tabla, se clasifican algunos compuestos iónicos como solubles o insolubles. Sin embargo, conviene recordar que aun los compuestos insolubles se disuelven en un cierto grado.
Compuestos Solubles Excepciones
Compuestos que contengan iones de metales alcalinos (Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+) y el ion amonio (NH4+).
Nitratos (NO3-), bicarbonatos
(HCO3-) y cloratos (ClO3
-)
Halogenuros (Cl-, Br-, I-)
Sulfatos (SO42-)
Halogenuros de Ag, Hg, y Pb.
Sulfatos de Ag+, Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+, Hg 2+ y Pb 2+
Compuestos insolubles Excepciones
Carbonatos (CO32-), fosfatos
(PO43-), cromatos (CrO4
2-), sulfuros (S2-)
Hidróxidos (OH -)
Compuestos que contengan iones de metales alcalinos y el ion amonio.
Compuestos que contengan iones de metales alcalinos y el ion Ba 2+
B) Gráficos
Tubos de ensayo
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Página 18
Introducción experimental al sistema periódico
Gradillas
Vaso de precipitado
Cepillo
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Página 19
Introducción experimental al sistema periódico
Pinza de metal
Pinza de metal
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Página 20