UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURIGIA

Departamento Académico de Ingeniería Química

ESCUELA DE FORMACIÓN PRFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

Laboratorio de Química “B”

ASIGNATURA: QU-141 QUÍMICA I

PRÁCTICA N° 4

ESTUDIO DE LA TABLA PERIÓDICA

PROFESOR DE TEORÍA: ING. VARGAS CAMARENA, MauroPROFESOR DE PRÁCTICA: ING. VARGAS CAMARENA, MauroESTUDIANTES: LLOCLLA QUISPE, Frank Alfredo CURASMA LUCAS, Edison Cleos LLACCTAS VENEGAS, Cesar Jhosep

DÍA DE PRÁCTICA: 19/05/2015 HORA: 7-9AM. MESA: 03FECHA DE EJECUCIÓN: 19/05/2015 FECHA DE ENTREGA: 26/05/15

AYACUCHO PERÚ

2015

ESTUDIO DE LA TABLA PERIÓDICA

I. OBJETIVOS- Identificar y diferenciar las propiedades físicas y químicas de los

principales grupos o familias de elementos químicos de la tabla periódica.

- Explicar el comportamiento de los principales grupos de elementos químicos de acuerdo a su carácter metálico.

II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA- Guía de Prácticas de Laboratorio de Química I- Tabla Periódica

III. MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS DE LABORATORIO Y REACTIVOS QUÍMICOS UTILIZADOS

- Gradilla para tubos de prueba- Luna de reloj- Mechero de Bunsen- Papel toalla- Piseta- Pinza para crisol- Probeta graduada de 100 mL- Tubos de ensayo(6)- Vaso precipitado de 250 mL- Indicador Fenolftaleína- Metales: Litio (Li), Sodio (Na), Calcio (Ca), Magnesio (Mg), Cobre (Cu),

Fierro (Fe), Aluminio (Al), Zinc (Zn).- No Metales: Carbono (C), Azufre (Z), Yodo(I2) - HCl(Ácido Clorhídrico) concentrado y diluido- HNO3(Ácido Nítrico) concentrado y diluido- H2SO4(Ácido Sulfúrico) concentrado y diluido- NH4OH (Hidróxido de Nitrato) diluido- NaOH (Hidróxido de Sodio) 2 M- NaOH (Hidróxido de Sodio) 0,1 M- CuSO4(Sulfato Cúprico) 0,1 M- Al2(SO4)3(Sulfato de Aluminio) 0,1 M

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALENSAYO N° 1 DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS

- Observe el estado físico y color de los elementos químicos proporcionados por el profesor (Na, Mg, Ca, Fe, Cu, Al, Zn, I2, C, S) Anote en el cuadro y resultados experimentales.

- Clasifique dichos elementos en metales y no metales.

N° Elementos

Símbolo PRPOIEDADES FÍSICAS CARÁCTEREstado físico Color Metálico No Metálico

1 Aluminio Al Sólido Plateado X2 Azufre Z Sólido Amarillo Pálido X3 Calcio Ca Sólido Blanco Plateado X4 Carbono C Carbón(Solido) Negro X5 Cobre Cu Sólido Pardo Rojizo X6 Hierro Fe Sólido Blanco Plateado X7 Litio Li Sólido(Nafta) Blanco Plateado X8 Magnesio Mg Sólido Blanco Plateado X9 Sodio Na Sólido(Nafta) Blanco Plateado X

10 Yodo I2 Sólido Negro Azulado X11 Cinc Zn Sólido Blanco Azulado X

ENSAYO N°2 CORPORTAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO IA (Li, Na)Formación de un óxido e hidróxido de elementos alcalinos

- Coja con una pinza un trozo de SODIO metálico del frasco con nafta en el que se conserva.

- Coloque sobre papel filtro y utilizando una cuchilla, corte un pedazo de metal y con sumo cuidado seque con el papel filtro a fin de eliminar el keroseno que lo recubre.

- Vuelva a cortar el metal y observe los cambios que ocurren en la superficie del reciente corte del metal.

- En un vaso precipitado de 250ML coloque aproximadamente 100ML de agua destilada. Deje caer trocitos del metal sobre el agua y observe los cambios ocurridos. Si es posible, acerque una llama a la boca del vaso y una pequeña explosión indicará la liberación de hidrógeno.

- Cuando la reacción haya terminado, agregue 2-3 gotas del indicador fenolftaleína a la solución obtenida, con la finalidad de reconocer el medio de la solución resultante.

- Repita en ambos elementos, anote las observaciones y formule las ecuaciones de las reacciones químicas producidas.

Ecuación Química: 4Li + O2 → 2Li2O(s)

Nombre: Litio Oxígeno Óxido de Litio

Color: Blanco plateado Incoloro Gris opaco

Estado: Sólido Gaseoso Sólido

Función Química: Metal Oxígeno Óxido Básico

Ecuación Química: 4Li + H2O → LiOH

Nombre: Litio Agua Destilada Hidróxido de Litio

Color: Blanco plateado Incoloro Gris opaco

Estado: Sólido Líquido Líquido

Función Química: Metal Agua Hidróxido

Ecuación Química: Na + O2 → NaO(s)

Nombre: Sodio Oxígeno Óxido de Sodio

Color: Blanco plateado Incoloro Gris opaco

Estado: Sólido Gaseoso Sólido

Función Química: Metal Oxígeno Óxido Básico

Ecuación Química: Na + H2O → NaOH(s)

Nombre: Sodio Agua Destilada Hidróxido de Sodio

Color: Blanco plateado Incoloro Gris opaco

Estado: Sólido Líquido Líquido

Función Química: Metal Agua Hidróxido

ENSAYO N°3 COMPORTAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO IIA (Mg y Ca)

Acción de los ácidos diluidos y concentrados sobre los metales.- Coloque un trozo de cobre metálico sobre papel de filtro. Con cuidado

lije la superficie y observe si ocurre cambios en la superficie- Divida el trozo de metal seis (6) porciones. En seis (6) tubos de ensayo

coloque un trocito de cobre metálico. Al primero adicione aproximadamente 1 mL de ácido clorhídrico diluido al segundo clorhídrico concentrado

- Al tercer tubo agregue 1 mL de ácido nítrico diluido y concentrado respectivamente, haga lo mismo con 1 mL de ácido sulfúrico diluido y concentrado.

- Formule las ecuaciones de las reacciones químicas producidas en cada caso; así como el nombre, color, estado y función química de cada una de las reactantes y productos de la reacción.

Cobre + Ácido Clorhídrico diluido y concentrado

EQ Cu + HCl (d) → CuCl + H+

N Cobre Ácido clorhídrico dil Cloruro de Cobre Ión hidrógenoC Pardo

RojizoIncoloro Incoloro Incoloro

E Sólido Líquido Líquido GaseosoFQ Metal Acido Ácido*El cobre pierde densidad a medida que la disolución aumenta de temperatura

EQ Cu + HCl (conc) → CuCl + H+

N Cobre Ácido clorhídrico conc

Cloruro de Cobre

Ión hidrógeno

C Pardo Rojizo Amarillo verdoso Incoloro IncoloroE Sólido Líquido Líquido Gaseoso

FQ Metal Acido Ácido

- Cobre + Ácido Nítrico diluido y concentrado

EQ

Cu + HNO3 (d) → NO + CuOH-

N Cobre Ácido nítrico diluido

Monóxido de nitrógeno

Hidróxido de cobre

C Pardo Rojizo Incoloro Incoloro IncoloroE Sólido Líquido Gaseoso Acuoso

FQ Metal Acido ÁcidoEQ Cu + H2SO4 (d) → Cu(SO4)3 + SO2 + H2ON Cobre Ácido

sulfúrico dilSulfato Cúprico

Dióxido de Azufre

Agua

C Pardo Rojizo

Incoloro Incoloro Incoloro Incoloro

E Sólido Líquido Acuoso Acuoso LíquidoFQ Metal Acido Ácido

EQ Cu + HNO3 (conc) → NO2 + CuOH-

N Cobre Ácido nítrico conc Dióxido de nitrógeno Ión hidrógeno

C Pardo Rojizo

Incoloro Mostaza Verde

E Sólido Líquido Gaseoso AcuosoFQ Metal Acido Ácido

*Pérdida de color en el Cobre – de pardo rojizo a plateado para luego ser corroído.

- Cobre + Ácido Sulfúrico diluido y concentrado

*El cobre es corroído casi instantáneamente por el ácido desprendiendo gas hidrógeno

Reacciones de compuestos de los metales de transición

EQ Cu + H2SO4 (conc) → Cu(SO4)3

N Cobre Ácido sulfúrico concentrado

Sulfato Cúprico

C Pardo Rojizo

Incoloro Incoloro

E Sólido Líquido AcuosoFQ Metal Acido Sin Reacción

- Coloque en dos tubos de ensayo 1 Ml de solución acuosa de sulfato cúprico (CuSO4 0,1M). Al primer tubo adicione gotas de solución amoniaco diluido (NH3OH(dil)). Observe la formación de un precipitado. Luego, adicione exceso de solución amoniaco y observe la producción de una solución color azul.

- Al segundo tubo adicione gotas de solución acuosa de NaOH 0,1M, observe la formación de un precipitado. En seguida, agregue exceso de reactivo. Observe si ocurre cambios en el precipitado.

EQ

CuSO4(ac) + NH3OH(ac) → Cu(OH)2CuSO4(d) + NH4SO(ac) → [Cu(NH2)4]SO4(ac)

N Sulfato Cúprico

Hidróxido de

Amonio

Hidróxido de Cobre sulfato

cúprico

Sulfato de

Amonio

Sulfato de tetramín cúprico

C Celeste Incoloro Celeste Incoloro AzulE Líquido Líquido Acuoso Líquido Líquido

FQ Ácido Acido Ión Complejo de cobre

ENSAYO N°5 COMPORTAMIENTO DE LOS ELEMENTOS METÁLICOS O ANFÓTEROS

- En tres (03) tubos de ensayo coloque virutas de aluminio. Al primer tubo agregue 1Ml de ácido clorhídrico diluido. Al segundo agregue 1 mL de solución de ácido nítrico concentrado. Al tercer tubo adicione 1 mL de solución acuosa de NaOH 2M. Anote lo ocurrido en cada uno de los tubos y formule las ecuaciones de las reacciones químicas.

EQ

Al (s) + HCl (d) → AlCl (d) + H+

N Aluminio Ácido Clorhídrico Cloruro de Aluminio HidrógenoC Plateado Incoloro Incoloro Incoloro

EQ CuSO4(ac) + NaOH(ac) → CuOH(d)

N Sulfato Cúprico Hidróxido de Sodio Hidróxido CúpricoC Celeste Incoloro CelesteE Líquido Líquido Acuoso

FQ Ácido Acido Sin reacción

E Sólido Líquido Líquido GaseosoFQ Metal Acido Solución Ácida Líquida

Se observa la pérdida de densidad por parte del aluminio y emite gases.

EQ

Al (s) + HNO3 (conc) → Al + HNO3

N Aluminio Ácido Nítrico Aluminio Ácido NítricoC Plateado Incoloro Plateado IncoloroE Sólido Líquido Sólido Líquido

FQ Metal Acido Ácido

EQ

Al (s) + NaOH → Na(OH)2Al(OH)2

N Aluminio Hidróxido de Sodio Hidróxido de Sodio AluminioC Plateado Incoloro IncoloroE Sólido Acuoso Líquido

FQ Metal Base Solución ÁcidaEl aluminio se corroe lentamente hasta diluirse en el ácido, desprende gases

- En un tubo de ensayo coloque 2Ml de solución acuosa de Sulfato de Aluminio 0,1M y agregue gotas de solución acuosa de Hidróxido de Sodio 2M hasta la formación de un precipitado. Separe en dos (02) tubos de ensayo la mezcla obtenida. Al primero, agregue exceso de solución de Hidróxido de Sodio, hasta la disolución del precipitado; y al segundo adicione solución de Ácido Clorhídrico diluido. Anote las observaciones necesarias.

EQ

Al2(SO4) (ac) + NaOH(ac) → Al(OH)3 (c) + Na2SO4 (c)

N Aluminio Hidróxido de Sodio Hidróxido de AluminioC Plateado Incoloro BlancoE Sólido Acuoso Acuoso

FQ Metal Base Hidróxido Base

Al(OH)3(c) + Na(OH)(ac) → [Al(OH)4]Na(ac)

Hidróxido de Aluminio Hidróxido de Sodio TetrahidroxiAluminin de SodioBlanco Incoloro IncoloroAcuoso Líquido Líquido

Hidróxido Base Base Ión complejo de aluminio

Al(OH)3(c) + HCl(ac) → AlCl3(ac) + H2O(l)

Hidróxido de Aluminio

Ácido Clorhídrico

Cloruro de Aluminio Agua

Blanco Incoloro Incoloro IncoloroAcuoso Líquido Líquido Líquido

Hidróxido Base Ácido Ión complejo de aluminio Agua

V. OBSERVACIONES, DATOS, RESULTADOS EXPERIMENTALES OBTENIDOS, ECUACIONES QUÍMICAS, CÁLCULOS Y/O GRÁFICAS (SUGÚN LOS CASOS)

- [Cu(NH2)4]SO4(ac) → Sulfato de tetramín CúpricoEs una solución del ión complejo de cobre, la fase principal consta de 3 etapas: color azul, color celeste blanquecina en fase acuosa y por último es de color celeste, lo cual al ser revuelta o ligeramente agitada toma el color azul.

- [Al(OH)4]Na(ac) → TetrahidroxiAluminin de Sodio- Los ácidos concentrados son más potentes que los diluidos y no

necesitan de energía externa para corroer los metales.VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

- Los elementos químicos del grupo IA siempre reaccionarán de la misma manera, pero con diferente velocidad de reacción y también siempre tomarán el color rojo grosella al contacto con fenolftaleína, son blandos, tienen puntos de fusión bajos, y son tan reactivos que nunca se encuentran en la naturaleza si no es combinados con otros elementos. Son poderosos agentes reductores, o sea, pierden fácilmente un electrón, y reaccionan violentamente con agua para formar hidrógeno gas e hidróxidos del metal, que son bases fuertes. Los metales alcalinos son, por orden de número atómico creciente: litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio.

- Los elementos del grupo IIA cuando se calientan arden fácilmente en el aire. Los metales alcalinotérreos son, por orden de número atómico creciente: berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio. Sus óxidos se llaman tierras alcalinas.

VII. CUESTIONARIO1. TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS

Separar y clasificar los elementos químicos estudiados en los diferentes grupos y periodos.

Construir un diagrama vacío de la tabla periódica, en la que se indique solo el número atómico y ubicar en los casilleros correspondientes a los elementos señalados.

N° Nombre Grupo Periodo1 C IV A 22 Fe VIII B 43 Al III A 34 Mg II A 35 Zn II B 46 Li I A 27 I VII A 58 S VI A 39 Ca II A 4

10 Cu I B 411 Na I A 312 K I A 4

2. COMPORTAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO IA (Li, Na y K)2.1. ¿Por qué el sodio es más reactivo que el litio frente al agua?

Explique su respuesta teniendo en cuenta las propiedades periódicas de estos elementos.

- Porque su el número atómico de sodio (11) es mayor al del litio (3)

2.2. Formular la configuración electrónica simplificada de los tres metales alcalinos y predecir el estado de oxidación de éstos al formar compuestos.

- Li (1s22s1) =[He]2s1 E.O=1- Na (1s22s22p63s1) = [Ne]3s1 E.O=1- K (1s22s22p63s23p64s1) = [Ar]4s1 E.O=1

1 2

Li 4 5 C 7 8 9 10

Na

Mg

Al 14 15 S 17

18

K Ca 21 22 23 24 25 Fe 27 28 Cu Zn 31 32 33 34 35

36

37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 I 54

55 56 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85

86

87 88 103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70

89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102

2.3. De tablas, reportar el radio atómico y el radio iónico de los tres metales alcalinos y explicar cuál de ellos tiene mayor movilidad en solución acuosa.

- Radio Atómico Li(),Na(),K().- Radio Iónico Li(),Na(),K().

2.4. Explique, en términos de configuración electrónica, por qué el hidrógeno exhibe propiedades similares tanto a las del litio como a las del flúor.

El hidrógeno no es metal 2.5. Escriba la fórmula y el nombre de diez compuestos inorgánicos

que formaría los elementos de sodio y potasio.1. Na2O2 (Peróxido de Sodio)2. NaH (Hidróxido de Sodio)3. NaCl (Cloruro de Sodio)4. Na2CO3 (Carbonato de Sodio)5. NaHCO3 (Bicarbonato de Sodio)6. NaF (Fluoruro de Sodio)7. KMgCl3 (Cloruro de potasio-magnesio hidratado)8. KAlSi3O8 (Feldespato monoclínico)9. KNO3 (Nitrato de Potasio)10. K2CrO4 (Cromato de Potasio)

3. COMPORTAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO IIA (Mg y Ca)3.1. ¿Qué diferencias observa entre las reacciones del magnesio y del

calcio frente al agua?- El magnesio reacciona más lentamente que el calcio

3.2. Escribir la configuración electrónica por orbitales spin de los metales magnesio y calcio, determinar cuál de ellos es diamagnético y paramagnético.- Mg (1s22s32p63s2) ___

- Ca (1s22s22p63s23p64s2) ___

3.3. Escribir la fórmula y el nombre de cinco compuestos químicos

inorgánicos comunes del calcio y del magnesio.1. CaCO3 (Carbonato de Calcio)

2. CaSO4 (Sulfato de Calcio)3. CaF2 (Fluoruro de Calcio)4. (Ca(PO4)2) (Fosfato de Calcio)5. MgCO3 (Carbonato de Magnesio)6. Mg(OH)2 (Hidróxido de Magnesio)

3.4. Establecer las diferencias entre “cal viva” y “cal apagada”- Cal, sustancia sólida cáustica, blanca cuando es pura, que se

obtiene calcinando caliza y otras formas de carbonato de calcio. La cal pura, llamada también cal viva o cal cáustica, está compuesta por óxido de calcio (CaO), aunque normalmente los preparados comerciales contienen impurezas, como óxidos de aluminio, hierro, silicio y magnesio. Al tratarla con agua se desprenden grandes cantidades de calor y se forma el hidróxido de calcio, que se vende comercialmente como un polvo blanco denominado cal apagada o cal muerta.

4. COMPORTAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DE TRANSICIÓN (Cu Y Fe)4.1. ¿Por qué el aluminio no se oxida fácilmente y no es atacado por

el ácido nítrico?-

4.2. ¿Por qué el hierro se corroe fácilmente?-

4.3. ¿Cómo se encuentran los metales Cu y Fe en la naturaleza y qué procesos se emplean para obtenerlos como metales?

- El cobre frecuentemente se encuentra agregado con otros metales como el oro, plata, bismuto y plomo, apareciendo en pequeñas partículas en rocas.

- El cobre se encuentra por todo el mundo en la lava basáltica.- El hierro se encuentra en los meteoritos, normalmente

aleado con níquel.- Las principales fuentes del cobre son la calcopirita y la

bornita, sulfuros mixtos de hierro y cobre. Otras menas importantes son los sulfuros de cobre calcosina y covellina.

4.4. Señale las aplicaciones más importantes de los metales en la industria y en la vida humana.

- Los compuestos del hierro se usan en medicina para el tratamiento de la anemia.

- Un compuesto del hierro, Azul de Prusia se usa como pigmento en pintura y como añil en el lavado de ropa para corregir el tinte amarillento dejado por las sales de hierro (ii) en el agua.

- El cloruro de hierro (III), que se obtiene en forma de cristales brillantes de color verde oscuro al calentar hierro con cloro, se utiliza en medicina y como una disolución alcohólica llamada tintura de hierro.

4.5. Escribir la fórmula y el número de cinco compuestos químicos inorgánicos comunes del hierro y cobre.

1. Fe[Fe(CN6)]3 (Ferrocianuro férrico)2. FeSO4 (Sulfato de Hierro II)3. Fe3O4 (Óxido ferrosoférrico)4. CuFeS2 (Sulfuro de cobre-hierro) – calcopirita5. Cu2S (Sulfuro de cobre) - calcosina

VIII. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA- "Sistema periódico." Microsoft® Encarta® 2009 [DVD]. Microsoft Corporation,

2008.- Ing. Vargas Camarena Mauro, Guía de Practica de Laboratorio de

Química I.