informe de laboratorio n 2: propiedades periodicas y enlace quimico

Universidad Nacional de Ingeniera Facultad de Ingeniera Geolgica, Minera y Metalrgica

Informe de Qumica - Laboratorio N2Facultad:Facultad de ingeniera Geolgica, Minera y MetalrgicaEspecialidad:Ingeniera Geolgica.Curso:Qumica I.Tema:Propiedades peridicas y enlace qumico.Profesor:Sespedes Valkarsel, SvitlanaIntegrantes:Gutirrez Alcntara, Carlos Alberto.Naquiche Ossio, CarlosSantiago Duran, ItaloSemestre: 2014 I

INTRODUCCIONDurante el siglo XIX los qumicos descubrieron que haba tendencias peridicas en las propiedades fsicas y qumicas de los elementos. A pesar de no poseer la tecnologa de hoy y desconocer los electrones y protones, sus estudios fueron muy exactos. Su afn por sistematizar la qumica los impulso a estudiar las propiedades peridicas y los enlaces qumicos de los elementos.

OBJETIVOSEstudiar algunas propiedades peridicas de los elementos y de los compuestos qumicos.

FUNDAMENTO TEORICOPROPIEDADES PERIODICASLos qumicos del siglo xix desarrollaron la tabla peridica acomodando los elementos en orden creciente de sus masas atmicas. Se resolvieron algunas discrepancias de las primeras versiones de la tabla peridica acomodando los elementos en orden creciente de sus nmeros atmicos. La configuracin electrnica determina las propiedades de los elementos. La tabla peridica moderna clasifica los elementos de acuerdo con sus nmeros atmicos y tambin segn su configuracin electrnica. La configuracin de los electrones de valencia afecta de manera directa las propiedades de los tomos de los elementos representativos.Las variaciones peridicas de las propiedades fsicas de los elementos reflejan diferencias en la estructura atmica. El carcter metlico de los elementos disminuye a lo largo de un periodo: empieza con metales, contina con metaloides y termina con no metales; adems, aumenta de arriba abajo dentro de un grupo especfico de elementos representativos. El radio atmico vara peridicamente con la posicin de los elementos en la tabla peridica. Disminuye de izquierda a derecha y aumenta de arriba abajo. La energa de ionizacin es una medida de la tendencia de un tomo a evitar la prdida de un electrn. A mayor energa de ionizacin, es mayor la fuerza de atraccin del ncleo sobre el electrn. La afinidad electrnica es una medida de la tendencia de un tomo a ganar un electrn. Cuanto ms positivo sea el valor de la afinidad electrnica, mayor la tendencia del tomo a ganar un electrn. Por lo general, los metales tienen bajas energas de ionizacin, y los no metales altas afinidades electrnicas.ENLACE QUIMICOLos smbolos de puntos de Lewis representan el nmero de electrones de valencia que posee un tomo de un elemento dado. Estos smbolos se usan principalmente para los elementos representativos. Los elementos que tienden a formar compuestos inicos tienen valores bajos de energas de ionizacin (como los metales alcalinos y alcalinotrreos, que forman cationes) o afinidades electrnicas elevadas (como los halgenos y el oxgeno, que forman aniones). Un enlace inico es el producto de las fuerzas electrostticas de atraccin entre iones positivos y negativos. Un compuesto inico se compone de una red grande de iones donde estn balanceadas las cargas negativas y las positivas. En la estructura de un compuesto inico slido es mxima la fuerza de atraccin neta entre los iones.En un enlace covalente, dos tomos comparten dos electrones (un par). En los enlaces covalentes mltiples, dos tomos comparten dos o tres pares de electrones. Algunos tomos unidos por enlaces covalentes tambin tienen pares libres, es decir, pares de electrones de valencia que no participan en los enlaces. La distribucin de los electrones de enlace y los pares libres alrededor de los tomos de una molcula se representa por medio de la estructura de Lewis.La electronegatividad es una medida de la capacidad de un tomo para atraer electrones en un enlace qumico.

PARTE EXPERIMENTALEXPERIMENTO 1: Comparacin de la acidez y basicidad relativa de las soluciones acuosas de los xidos del tercer periodoEn esta experiencia la comparacin se hace midiendo el pH de las soluciones acuosas. El pH nos indica el grado de acidez (basicidad) de una solucin; si el pH es 1 la sustancia es fuertemente acida (dbilmente bsica); si el pH es 13 la solucin es dbilmente cida (fuertemente bsica). Si el pH es 7 la solucin es neutra.Los valores del pH se obtendrn utilizando un papel indicador adecuado y si se pudiese con la ayuda del pH-metro digital.Materiales, equipos y reactivos Soluciones acuosas de: NaOH, Mg(OH)2, Al(OH)3, H3PO4, H2SO4, HCl (en goteros plsticos) Papel indicador universal de pH (escala de colores)Procedimiento1. Humedecemos la punta de un pedazo de papel indicador en una de las soluciones acuosas.2. Comparamos el color del papel indicador humedecido, con el disco de indicadores de pH.3. Repetimos el procedimiento con las dems soluciones

Graficas , tablas y dibujos CompuestoNaOHMg(OH)2Al(OH)3H3PO4H2SO4HCl

pH(papel)1310101 - 1.511 - 1.5

Conclusiones del experimento Concluimos entonces que cada compuesto tiene su pH caracterstico. Podemos identificar la acidez y basicidad relativa de las soluciones acuosas.

EXPERIMENTO 2: Carcter anfotrico del hidrxido de cromo III)Materiales, equipos y reactivos 3 tubos de ensayo de 18x150 mm 4 frascos goteros para las soluciones acuosas: Nitrato de cromo(III) Hidroxido de amonio Acido clorhdrico Hidroxido de sodio

Procedimiento 1.-Agregamos a un tubo de ensayo aproximadamente 5 gotas de solucin de nitrato de cromo (III) que contienes iones de Cr+3(ac) y iones de NO3- (ac)2.-Agregamos al tubo 1 a 2 gotas de la solucin acuosa de hidrxido de amonio, formaremos el hidrxido de cromo (III), que es un precipitado gelatinoso

3.-Dividimos la mitad del contenido del tubo a otro tubo limpio.

4.-Agregamos al primer tubo, gota a gota la solucin acuosa de HCl.

5.-Al otro tubo, agregar gota a gota la solucin acuosa de NaOH. Anotamos las observaciones. Luego agregamos a este tubo gotas de HCl

Datos y observaciones del experimentoObservamos finalmente su carcter anftero

Calculos y resultadosCr(NO3)3 + NH4OH Cr(OH)3 + NH4NO3Cr(OH)3 + 3HCl CrCl3 + 3H2OCr(OH)3 + NaOH

Experimento 3: Solubilidad de los sulfatos, de los metales alcalinotrreos en medio acuosoSolubilidad.- cuando aadimos cantidades de soluto (NaCl) a una cantidad definida de solvente (agua), llega un momento en el que a una determinada temperatura ya no disuelve ms soluto; en ese limite se dice que el solvente esta saturado de soluto a dicha temperatura.La concentracin de soluto que se disolvi para obtener una solucin saturada a la temperatura de realizacin de la experiencia se denomina la solubilidad del soluto en cuestin.La solucin saturada en contacto con el soluto puro, se encuentra en equilibrio.El soluto se disuelve y cristaliza a la vez.Es importante saber que la solubilidad de un compuesto ionico depende del tamao de los iones, tanto anion como catin y de la naturaleza del solvente (polar o no polar)En la experiencia a realizar el grado de solubilidad se puede correlacionar hallando las conductividades especificas de las soluciones acuosas de los sulfatos de los metales alcalinotrreos. A mayor cantidad de iones habr mayor solubilidad y tambin mayor conductividad especificaMaterial, equipos y reactivos-5 frascos de reactivos conteniendo soluciones acuosas de: Sulfato de magnesio Sulfato de calcio Sulfato de estroncio Sulfato de bario Cloruro de potasio 0,100N-Dos electrodos de carbn obtenidos de pilas comunes grandes- 1 tubo en U de vidrio- 1 multitester- 1 piceta con agua destilada-Papeles de filtro para secar los electrodos de carbn

ProcedimientoPara cada una de las soluciones y para el KCl 0,100N, seguiremos los siguientes pasos:1. Medimos la temperatura de la solucin problema y anotamos2. Llenamos el tubo en U con la primera solucin de tal forma que la altura del lquido que moja el electrodo se mantenga constante en todas las mediciones.3. Conectar los electrodos de carbn al multitester en el cual se leer la resistencia en Ohm de la solucin analizada.

Nota: antes de cada experiencia lavar bien el tubo en U y los electrodos de carbn, primero con agua de cao y luego con agua destilada, secar los electrodos con papel filtro antes de introducirlos en la siguiente solucin.Para hallar la constante de celda se mide la resistencia de la solucin KCl 0,100N a la temperatura de la experiencia y basndose en la siguiente tabla de conductividades especficas para el cloruro de potasio a diferentes temperaturas. Se puede encontrar la constante de celda con la siguiente ecuacin: K= Kcel/ R (Ohm-1cm-1)Clculo y ResultadosEs conocido que la frmula de la resistencia de un material viene dada por:R= Donde es la resistividad, L la longitud del material, y el rea de la seccin transversal. Si se midiese la resistencia de una solucin en una porcin dada, y se usa la ecuacin de modo conveniente, se tendra: = x K=) x K= Kcel x Tal que es definido como una constante en la celda dada (Kcel), pues posee los parmetros longitud y reas, invariables ante diversos experimentos en un mismo equipo. Y la inversa de la resistividad se definir como la conductividad especfica, caracterstica del compuesto en cuestin.Temperatura18C20C24C25C

Conductividad especfica en Ohm-1cm-1 del KCl 0,1N0.011200.011670.012640.01289

Para el KCl, la conductividad especfica de una muestra 0.1 N est dada a diversas temperaturas, tales como:

Graficas tablas y dibujosKCl 0,1NMgSOCaSOSrSO4BaSOAgua destiladaAgua potable

R resistencia (Ohm)2001.99 75 125 1200k 16k

Kcel Constante de la celda (cm-1 )2.24 cm-12.24 cm-12.24 cm-12.24 cm-12.24 cm-12.24 cm-12.24 cm-1

K conductividad especifica ( Ohm-1cm-1)

A una temperatura de 18C aproximadamente, el valor de la conductividad especfica ser de 0.01120. En consecuencia, est dada la constante de la celda mediante la ecuacin:K= Kcel x 0.01120 = Kcel x Por lo tanto, la Kcel tiene un valor de 2.24 cm-1.Con este dato, se podr llenar la tabla de la conductividad especfica satisfactoriamente.

Conclusion del experimentoCuando la solucin saturada entra en contacto con el soluto puro se disuelve y se cristaliza a la vez, su solubilidad depende del tamao de los iones y de la naturaleza del solvente.

Conclusiones Generales El comportamiento de los compuestos qumicos est determinado principalmente por los enlaces qumicos que lo constituyen Es til conocer su posicin en la tabla peridica ya que esto nos permite predecir el tipo de reacciones en las que participen y las propiedades de los compuestos que se formen.

CUESTIONARIO1. Explicar cmo vara la energa de ionizacin de los siguientes metales alcalinos: Rb, Na, Cs.

A la mnima energa requerida para que sea expulsado el electrn ms dbilmente retenido de un tomo neutro, gaseoso y en estado fundamental, es denominada energa de ionizacin. Las energas de ionizacin de los metales alcalinos, de menor a mayor nmero atmico, son:Li: 520 kJ/molNa: 496 kJ/molK: 419 kJ/molRb: 403 kJ/molCs: 376 kJ/molObs: No se cuenta al francio por ser radioactivo.Esta disminucin en el valor de la energa de ionizacin, es debido a que a mayor periodo la fuerza electrosttica entre el electrn ms lejano y el ncleo disminuir. Es decir que, en general, a mayor periodo en un mismo grupo, el esfuerzo para arrancar un electrn de un tomo decrece, y tambin, su energa de ionizacin disminuye.

La grfica izquierda da una mejor representacin de lo mencionado anteriormente. A mayor radio atmico, en el caso de los metales alcalinos, la energa de ionizacin disminuir, pues el electrn que est en la ltima capa estar menos atrado a su ncleo, pues habr mayor distancia.

2. Indique en forma decreciente la energa de excitacin de los siguientes metales alcalinos en estado gaseoso: K, Na, Rb.

Al dar a un tomo cantidad adicional de energa, cierto electrn, probablemente el dbilmente atrado por el ncleo, es capaz de llegar a un estado excitado. Si el fotn tiene demasiada energa, el electrn dejar de estar unido al tomo, y el tomo llegar a ser ionizado.Es decir, la energa de excitacin est ligada a la energa de ionizacin, ya que esta mide la variacin de la energa del sistema atmico para que el electrn del ltimo nivel escape de la nube electrnica. En consecuencia, la energa de excitacin para los metales K, Na, Rb, se dar de manera decreciente en el siguiente orden:Na > K > RbYa que, a mayor periodo, menor energa de ionizacin, y a la vez, la energa de excitacin ser menor.

3. Explicar cul de los siguientes iones tiene mayor radio: Ca2+, Mg2+, Ba2+, Sr2+ Por qu?Como la nube electrnica posee 2 electrones menos en cada caso, el radio atmico disminuir, pues la carga positiva de ncleo permanecer igual, y atraer a los electrones restantes. Pero, aun cuando los radios de los tomos, ahora iones, ha disminuido, al compararlos uno a uno, seguirn el mismo orden, como si se comparasen los radios de los tomos originales. Dado que, los cationes poseen la misma carga.Es decir, los radios inicos en un mismo grupo obedece a que, a mayor periodo, mayor ser el radio inico.El orden creciente de los radios sera:Mg2+ < Ca2+ < Sr2+ < Ba2+

4. Comprobar si el Zn(OH)2 es un compuesto anfotrico, escribir las reacciones necesarias para esta comprobacin, incluir las ecuaciones qumicas posibles.

Un hidrxido es una base, ya que al reaccionar con un cido, se neutralizan, formando la sal respectiva, como en la siguiente reaccin:

Zn(OH)2 + 2HCl ZnCl2 + 2H2OTambin, un hidrxido en estado acuoso, libera iones OH-1.

Zn(OH)2 (ac) Zn+2 + 2OH-1Entonces, para comprobar si este hidrxido es anfotrico, sera necesario hacerlo reaccionar con una base fuerte, de este modo el Zn(OH)2 se comportara como un cido, y la reaccin de neutralizacin de neutralizacin se dara a cabo. Un ejemplo de este hecho sera:

Zn(OH)2 + 2NaOH Na2ZnO2 + 2H2OEntonces, el hidrxido de zinc posee carcter anfotrico.

5. Demostrar por qu un compuesto se dice que es anfotrico.Se dice que un compuesto es anfotrico cuando posee la caracterstica de reaccionar como cido o como base, dependiendo de con qu otro compuesto reaccione. Si reacciona con una base fuerte se comportar como un cido y si reacciona con un cido fuerte, se comportar como una base.

Como un claro ejemplo, en el experimento N2, se comprob el carcter anfotrico del hidrxido de cromo, al reaccionar con un cido (HCl) y una base fuerte (NaOH).

6. Cmo sera la conductividad especfica de una solucin acuosa de una sustancia inica, covalente y una covalente polar?Conductividad de enlace inico: Es posible que las sustancias inicas conduzcan electricidad, lo que es definido como un flujo de carga direccionada, pero solo si estas sustancias estn es estado lquido, o en estado acuoso, pues es de ese modo que sus iones pueden poseer cierto grado de libertad que permita fluir carga elctrica. En estado slido, no fluir corriente elctrica, pues sus iones no estarn libres, sino relativamente estticos.Conductividad del enlace covalente: En general, es bastante baja, la conductividad en los compuestos covalente, pues no poseen cargas libre que puedan hacer fluir la corriente elctrica. Aunque algunas sustancias covalente polares, en solucin acuosa, pueden transmitir corriente. Un ejemplo sera el cido clorhdrico (HCl). En una solucin de HCl(ac) concentrado, debido a la polaridad del enlace, esta molcula covalente, se dividir en iones, tal como:HCl(ac) H+1 + Cl-1 Entonces, estos iones permitirn el flujo de corriente elctrica.En general, se dira de la conductividad de las sustancias del siguiente modo: Sustancia inicaBuena Sustancia covalenteMala Sustancia covalente polarRegular

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