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


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.



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:



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.



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



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.



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).



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)



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)



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



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


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


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.



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:



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.



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?


http://es.wikipedia.org/wiki/Fenolftale%C3%ADna

http://es.wikipedia.org/wiki/Alcalino

http://www.elergonomista.com/quimica/alca.htm


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.



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



Gradillas

Vaso de precipitado

Cepillo



Pinza de metal

Pinza de metal


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