QUÍMICA UNIVERSITARIA -PRÁCTICA 3 DE LABORATORIO: PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS IÓNICOS Y...

QUÍMICA UNIVERSITARIA - PRÁCTICA 1 DE LABORATORIO: ESTEQUIOMETRÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS Elaboró: Luis Ángel Álvarez Rendón

1

UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO – DIVISIÓN DE INGENIERÍAS CAMPUS IRAPUATO-SALAMANCA

QUÍMICA UNIVERSITARIA

PRÁCTICA 3

Profesor: Ing. César Gasca Jasintes

Alumno: Luis Ángel Álvarez Rendón

Equipo: 3

Grupo: B

Fecha de ejecución: 4 de Marzo de 2015


2


Pág.

Diagrama de flujo de la práctica 3

Objetivo de la práctica 3

Alcance de la práctica 3

Antecedentes 4

Desarrollo de la práctica 7

Resultados 9

Conclusiones 10

Anexos 10

Bibliografía 11

Índice


3


Comprender el concepto de enlace iónico y enlace covalente, de qué características y propiedades están dotadas las sustancias con cada tipo de enlace, y así entender que el tipo de enlace de las sustancias puede facilitar la elección de una de estas para realizar determinado experimento. Por medio de los dos métodos establecidos, en la práctica se Identificarán experimentalmente, sustancias iónicas y covalentes.

Ésta es una práctica de estudio descriptivo y explicativo que pretende llegar a la comprobación de ciertas propiedades de las que se dotarán sustancias que tengan enlace iónico, covalente o una porción de ambos con métodos relativamente simples. Se estudiará un tema elemental de la química –haciendo referencia a que es constantemente explorado y explicado con variaciones entre cada experimentación- por lo que los resultados arrojados servirán meramente como una comprobación general de la teoría en práctica, no se buscará mayor profundización y aplicación del tema en la práctica, si no su comprensión.

Diagrama de flujo de la práctica

Alcance de la práctica

Objetivo de la práctica


4


Uno de los aspectos más importantes de la Química es el estudio de las fuerzas entre los átomos. Es importante decir que algunos compuestos contienen enlaces iónicos y covalentes, por lo que no son 100% iónicos ni 100% covalentes y por lo tanto poseen características intermedias. Los átomos, iones y moléculas se unen entre sí porque al hacerlo se llega a una situación de mínima energía, lo que equivale a decir de máxima estabilidad. Son los electrones más externos, los también llamados electrones de valencia los responsables de esta unión, al igual que de la Estequiometría y geometría de las sustancias químicas. Se tienen los siguientes tipos de enlaces químicos:

Iónico (entre metal y no metal).

Covalente (entre no metales).

Metálico (entre cationes metálicos unidos por el río de e–). Los enlaces de interés en la práctica son el iónico y el covalente. Enlace iónico En Química, el enlace iónico es la unión que resulta de la presencia de fuerzas de atracción electrostática entre los iones de distinto signo. Se da cuando uno de los átomos capta electrones del otro. Tienen una diferencia de

electronegatividad de 1,7 ó mayor. Las reacciones de pérdida o ganancia de e– se llaman reacciones de ionización. Ejemplo de reacciones de ionización:

Na – 1 e– → Na+ O + 2e– → O2– Reacción global: O + 2Na → Na2O.

Estructura cristalina de los compuestos iónicos Los iones en los compuestos iónicos se ordenan regularmente en el espacio de la manera más compacta posible. Cada ión se rodea de iones de signo contrario dando lugar a celdas o unidades que se repiten en las tres direcciones del espacio. Propiedades de los compuestos iónicos.

Una vez fundidos o en solución acuosa, sí conducen electricidad. En estado sólido no conducen la electricidad. Si utilizamos un bloque de sal como parte de un circuito en lugar del cable, el circuito no funcionará. Así tampoco funcionará una bombilla si utilizamos como parte de un circuito un cubo de agua, pero si disolvemos sal en abundancia en dicho cubo, la bombilla, del extraño circuito, se encenderá. Esto se debe a que los iones

Antecedentes

El flúor y el litio uniéndose iónicamente para

formar fluoruro de litio.


5


disueltos de la sal son capaces de acudir al polo opuesto (a su signo) de la pila del circuito y por ello este funciona.

Son enlaces resultantes de la interacción entre los metales de los grupos I y II y los no metales de los grupos VI y VII.

Puntos de fusión y ebullición elevados (tanto más cuanto mayor energía reticular), ya que para fundirlos es necesario romper la red cristalina tan estable por la cantidad de uniones atracciones electrostáticas entre iones de distinto signo. Por ello, los compuestos iónicos son sólidos a temperatura

estructura cristalina.

Solubilidad en solventes polares puesto que dichos solventes al presentar cargas son capaces de introducirse en la estructura cristalina y estabilizar los iones por atracción ión-dipolo. Por la misma razón no son solubles en solventes no polares.

Conductividad en estado disuelto o fundido ya en dichos estados los iones presentan movilidad y son atraídos hacia los electrodos de signo contrario. Sin embargo, en estado sólido, al estar los iones fijos dentro de la estructura cristalina no conducen la electricidad.

Fragilidad, pues al golpear ligeramente el cristal produciendo el desplazamiento de tan sólo un átomo, todas las fuerzas que eran atractivas se convierten en repulsivas al enfrentarse dos capas de iones de la misma carga.

Enlace covalente En Química las reacciones entre dos átomos no metales producen enlaces covalentes.

Lewis expuso la teoría de que todos los elementos tienen tendencia a conseguir

configuración electrónica de gas noble (8 electrones en la última capa).

Elementos situados a la derecha de la tabla periódica (no metales) consiguen

dicha configuración por captura de electrones; elementos situados a la izquierda

y en el centro de la tabla (metales), la consiguen por pérdida de electrones. De

esta forma la combinación de un metal con un no metal se hace por enlace

iónico; pero la combinación de no metales entre sí no puede tener lugar

mediante este proceso de transferencia de electrones; por lo que Lewis supuso

que debían compartirlos.

Este tipo de enlace se produce cuando cada átomo tiene una electronegatividad nula o muy baja, se forma cuando la diferencia de electronegatividad no es

Enlace covalente no polar hidrógeno-carbono en el metano.


6


suficientemente grande como para que se efectúe transferencia de electrones, entonces los átomos comparten uno o más pares de electrones en un nuevo tipo de orbital denominado orbital molecular. A diferencia de lo que pasa en un enlace iónico, en donde se produce la transferencia de electrones de un átomo a otro, en el enlace químico covalente, los electrones de enlace son compartidos por ambos átomos. Lo que hace el enlace covalente es que los dos átomos no metálicos compartan un electrón, es decir se unen por uno de sus electrones del último orbital el cual depende del número atómico del átomo del que estamos hablando. Propiedades de los compuestos covalentes.

Temperatura de fusión y ebullición bajas.

En condiciones ordinales (25 ºC aprox.) pueden ser sólidos, líquidos o gases.

Son blandos en estado sólido.

Aislantes de corriente eléctrica y calor.

Solubilidad. Las moléculas polares son solubles en solventes polares y las no polares son solubles en solventes no polares (semejante disuelve a semejante).

Además, las sustancias covalentes sólidas también forman redes, semejantes a los compuestos iónicos. Polaridad del enlace covalente Consideremos a los átomos de Hidrógeno, a medida que se aproximan entre sí se van haciendo notar las fuerzas que atraen a cada electrón al núcleo del otro átomo, hasta que dichas fuerzas de atracción se llegan a compensar con la repulsión que los electrones sienten entre sí. En ese punto, la molécula presenta la configuración más estable. Lo que ha sucedido es que los orbitales de ambos electrones se han solapado, de modo que ahora es imposible distinguir a qué átomo pertenece cada uno de los electrones. Sin embargo, cuando los átomos son distintos, los electrones compartidos no serán atraídos por igual, de modo que estos tenderán a aproximarse hacia el átomo más electronegativo, es decir, aquel que tenga una mayor apetencia de electrones. Este fenómeno se denomina polaridad (los átomos con mayor electronegatividad obtienen una polaridad más negativa, atrayendo los electrones compartidos hacia su núcleo), y resulta en un desplazamiento de las cargas dentro de la molécula. Se podría decir que al átomo más electronegativo no le gusta mucho compartir sus electrones con los demás átomos, y en el caso más extremo, deseará que el electrón le sea cedido sin condiciones formándose entonces un enlace iónico, de ahí que se diga que los enlaces covalentes polares tienen, en alguna medida, carácter iónico. Cuando la diferencia de electronegatividades es nula (dos átomos iguales), el enlace formado será covalente puro; para una diferencia de electronegatividades de 1.7 el carácter iónico alcanza ya el 35%, y para una diferencia de 3 será del 49.5%. Así pues, para diferencias de electronegatividades mayores de 1,7 el enlace será predominantemente de carácter iónico, como sucede entre el oxígeno o flúor con los elementos de los grupos 1 y 2; sin embargo, cuando está entre 0 y 1,7 será el carácter covalente el que predomine, como es el caso del enlace C-H. No obstante, según el químico Raymond Chang, esta diferencia de electronegatividad entre los átomos debe ser 2,0 o mayor para que el enlace sea considerado iónico (Chang, 371).


7


Dependiendo de la diferencia de electronegatividad, el enlace covalente puede ser clasificado en covalente polar y covalente puro o no polar. Si la diferencia de electronegatividad está entre 0,4 y 1,7 es un enlace covalente polar, y si es inferior a 0,4 es covalente no polar. Tipos de enlace covalente Enlace simple: se comparten un par de electrones. Enlace doble: se comparten dos pares de electrones. Enlace triple: se comparten 3 pares de electrones. Enlace covalente coordinado, que una vez formado es idéntico a los demás enlaces covalentes.

PROCEDIMIENTO A: Tratamiento de sustancias iónicas y covalentes con nitrato de plata.

1. Se marcan los tubos de ensaye del 1 al 3 y se vierten cinco mililitros de agua destilada en los tubos 1 y 2. 2. Posteriormente se añaden cinco mililitros de etanol en el tubo 3. 3. Enseguida se añade un mililitro de cloruro de sodio (NaCl al 10%) al tubo 1, este se agita hasta que la

disolución sea completa. 4. Después se agregan 0.5 mililitros de hexano puro a los tubos 2 y 3. 5. A los tubos 1 y 2 se les añaden unas gotas de Nitrato de plata (AgNO3 al 5%) y se agitan suavemente. 6. Se agrega un mililitro de solución de hidróxido de sodio (NaOH 0.1 M) al tubo 3. Sosteniendo con una

pinza el tubo de ensaye se calienta con sumo cuidado hasta ebullición durante un minuto, inclinando el tubo de ensaye y retirándolo del fuego cuando la ebullición sea agresiva.

Materiales

Mechero de Bunsen.

3 tubos de ensaye.

2 pipetas graduadas.

Varilla de vidrio (agitador).

Vaso de precipitados de 300 mililitros.

Cilindro de grafito para utilizarlo como ánodo (polo positivo).

Trozo de Zinc para utilizar como cátodo (polo negativo).

Dispositivo para Electrólisis (con fuente de poder).

Amperímetro.

Papel indicador.

Parrilla de calentamiento.

Reactivos

Fenolftaleína (indicador)

Agua destilada

Nitrato de plata (AgNO3 5%)

Cloruro de Sodio (NaCl 10%)

Glucosa (C6H12O6 10%)

Etanol (C2H5OH 95%)

Ácido Clorhídrico (HCl 1:1)

Hexano (C6H14 100%)

Hidróxido de Sodio (NaOH 0.1M)

Desarrollo de la práctica


8


Observación: Es importante sostener la pinza por el extremo opuesto al tubo de ensaye debido a que si se le sostiene por en medio de la pinza se corre el riesgo de presionar y soltar al tubo de ensaye de manera accidental. Observación: Si se incendia la boca del tubo de ensaye, simplemente se debe tapar con la mano y al momento se apagará. Obviamente esto no causa daño a la mano, pues es una flama muy débil.

7. Se deja enfriar el tubo (3) y posteriormente se agrega unas gotas de ácido nítrico hasta obtener una solución ácida.

8. Se verifica la acidez con el papel medidor de pH. 9. Finalmente se agregan unas gotas de Nitrato de Plata (aproximadamente un mililitro) al mismo tubo 3. 10. Se comparan los tres tubos.

Imágenes del procedimiento A: Agregando las sustancias, apreciando las reacciones, sometiendo a cambio de temperatura, midiendo pH y comparando los tubos.

PROCEDIMIENTO B: Efecto de la corriente eléctrica sobre sustancias iónicas y covalentes.

1. Se coloca en el vaso de precipitados 150 mililitros de agua destilada con algunas gotas de fenolftaleína como indicador.

2. Posteriormente se limpian los electrodos con solución de ácido clorhídrico diluido (1:1), después se enjuagan con un poco de agua destilada. Observación: Los electrodos deben ser lavados forzosamente para evitar contaminación en los siguientes pasos.

3. Se enciende y conecta la fuente poder con 10 voltios de corriente, por 5 minutos. 4. Se apaga el dispositivo y se retiran los electrodos. 5. Enseguida se agregan 100 mililitros de solución de Cloruro de Sodio al 10% en el vaso de precipitados y

se agita con la varilla de vidrio hasta la disolución.


9


6. Se vuelven a colocar los electrodos de la misma manera y se enciende el dispositivo pero ahora el tiempo será de 10 minutos aproximadamente.

7. Se anotan las observaciones. Observación: Al final de este proceso se formó una nube de color rosa en un electrodo y se trasladó hacia el otro electrodo. Esta nube son iones [OH] -1 coloreados de rosa por el indicador fenolftaleína.

8. Se repite este procedimiento solo que en lugar de NaCl se utilizará glucosa (C6H12O6 al 10%). Imágenes del procedimiento B: Preparando las soluciones, los electrodos y el amperímetro, colocando los electrodos -en ambas soluciones- conectados al amperímetro encendido.

Procedimiento A

TUBO 1. H2O, NaCL, AgNO3, La solución en este tubo presenta una coloración ligeramente blanquecina.

Dif. De electronegat

Nula Compuesto Iónico

TUBO 2. H2O, AgNO3, C6H14 En este tubo la solución se exhibe con una leve coloración amarillenta.


Superior a 1.7 Compuesto Covalente

TUBO 3. C2H6O, C6H14, NaOH, HNO3 La solución en este tubo presenta un matiz amarillo más intenso que en el tubo 2.


Superior a 1.7 Compuesto Covalente

Procedimiento B

H2O + NaCl + C20H14O4. Antes de agregar el Cloruro de Sodio no muestra mucho a simple vista. Después al agregarlo, al final de este proceso se formó una nube de color rosa en un electrodo y se trasladó hacia el otro electrodo. Esta nube son iones [OH]-1 coloreados de rosa por el indicador fenolftaleína. Hay paso de corriente.

Resultados


10


H2O + C6H12O6 + C20H14O4. No pasa nada, no hay paso de corriente.

Procedimiento A

A través de este método pusimos en práctica la apreciación de algunas características físicas y químicas de los compuestos y pudimos así identificar de qué tipo (iónico o covalente) era cada uno. Éste es un tipo de procedimiento con el que debemos familiarizarnos, pues las futuras prácticas que realicemos en laboratorio podrán requerir un procedimiento similar.

Procedimiento B

Aprendimos más sobre los electrodos, los cuáles se utilizan para hacer contacto con la parte no metálica de un circuito, permitiendo el paso de corriente eléctrica, en este caso el zinc y el grafito. Se observó cómo uno de los electrodos desprendía sal (el zinc) y otro gas (el grafito) durante el paso de la corriente. Este conocimiento de igual manera nos servirá para futuros problemas de aplicación o prácticas.

1. Escribe todas las reacciones que se llevaron a cabo durante este experimento, explicando cada una de ellas (muy importante).

NaCl(s) + H2O(l) -> Na+(ac) + Cl (ac)

El cloruro de sodio sólido al reaccionar con agua líquida, se disocia en iones positivos Na+ y iones negativos Cl-. Dado que el compuesto se disocia en un alto grado, el movimiento de una gran cantidad de iones Na+ hacia el electrodo negativo (-) y de los iones Cl- al electrodo positivo (+), genera una gran conducción eléctrica en la disolución generando una disolución electrolítica. Por consiguiente, se dice que el NaCl es un electrolito fuerte.

C6H12O6(s) + H2O(l) -> C6H12O6(ac)

La glucosa se disuelve en agua como una molécula neutra, en lugar de formar iones que conduzcan la electricidad. Algunos alcoholes y azucares son no electrolitos. En la siguiente tabla se muestran algunos electrolitos fuertes y débiles y no electrolitos.

2NaCl(s) + 2H2O(l) -> 2NaOH(ac) + H2(g) + Cl2(g)

Ocurre una electrólisis. AgNO3 + NaOH + NaNO3 + AgOH(s)

Ocurre una reacción de precipitación. C2H5OH + C6H24

Es una reacción que no denota cambio alguno H2O+ C6H24

En esta etapa fue imposible ver modificación en el vaso NaCl + (H2O)4

Se tuvo que aplicar un voltaje de 10V y reaccionó gracias a esto. NaCl-

Debido a la excitación de un voltaje aplicado ocurrió esto.

Conclusiones

Anexos


11


2. Define sustancia iónica. Se conoce como sustancia iónica a aquella que Conducen la electricidad en estado líquido y en solución acuosa pero no en estado sólido. Las sustancias que comúnmente se conocen como sales son un ejemplo de sustancias iónicas.

3. Define sustancia covalente. Se conoce como sustancia covalente a aquella que no conduce electricidad ni en estado sólido, líquido o en disolución. Un ejemplo claro de este tipo de sustancia es el metano.

4. Define conductividad eléctrica. Capacidad de un material, en este caso sustancia, para dejar pasar (circular) libremente la corriente eléctrica dependiendo de la estructura atómica y molecular del material o sustancia. Los metales son buenos conductores porque tienen una estructura con muchos electrones con vínculos débiles, y esto permite el movimiento de la corriente.

5. ¿Cuáles fueron las sustancias iónicas y covalentes utilizadas? Sustancias iónicas: Sustancia con NaCl Sustancias covalentes: Sustancia con glucosa

6. ¿En cuáles sustancias se observó conductividad eléctrica? Explica por qué son conductoras eléctricamente. La disolución con cloruro de sodio al 10%. Es conductora de electricidad por, como ya se explicó en la pregunta anterior, es una sal. Las sales son conductoras de electricidad puesto que son electrolitos, que son aquellas sustancias que al disolverse en agua permiten el paso de la corriente eléctrica.

7. ¿En cuáles sustancias no se observó conductividad eléctrica? Explica por qué no son conductoras eléctricamente. En la sustancia con glucosa puesto que al estar disuelto en agua, lo que ocurre es un proceso de hidratación de las moléculas de agua con la molécula covalente, sin formar iones que actúen como transportadores de corriente eléctrica.

8. ¿Qué función tiene la fenolftaleína en esta práctica? Sirve, únicamente, como indicador puesto hace que sea más fácil la visibilidad de la reacción ocurrida en la sustancia cuando se insertan los electrodos conectados a la fuente de poder.

García Hernández, María de Guadalupe, Dra. “PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS IÓNICOS Y COVALENTES”. Química Universitaria: 2-11

Carranza García, Alberto. ENLACES QUÍMICOS Y EL ESTADO SÓLIDO. [En línea] http://es.slideshare.net/albertojeca/enlaces-qumicos-y-el-estado-slido

Anónimo. TIPOS DE ENLACES QUÍMICOS. Textos Científicos. [En línea] http://www.textoscientificos.com/quimica/enlaces-quimicos

Anónimo. ENLACE IÓNICO. Wikipedia, la enciclopedia libre. [En línea] http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_iónico

Anónimo. ENLACE COVALENTE. Wikipedia, la enciclopedia libre. [En línea] http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_iónico

Lewis, Gilbert N. (1916-04-01). «The atom and the molecule». Journal of the American Chemical Society 38 (4): 762–785.

Anónimo. 100 PREGUNTAS, 100 RESPUESTAS. Clickmica, preguntas y respuestas sobre química. [En línea] http://clickmica.fundaciondescubre.es/conoce/100-preguntas-100-respuestas/7-cotidiana/124-ipor-que-las-sales-conducen-la-corriente-

Bibliografía

Date post:	22-Nov-2023
Category:	Documents
Upload:	ugto
View:	0 times
Download:	0 times

QUÍMICA UNIVERSITARIA -PRÁCTICA 3 DE LABORATORIO: PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS IÓNICOS Y...

Documents