2 Laboratorio de Quimica

7/26/2019 2 Laboratorio de Quimica

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICAMINERA Y METALURGICA

INFORME

Segundo Laboratorio de Qumica IQU113-R

Ing.SESPEDES VALKARSEL SVITLANA

PROPIEDADES PERIODICAS

Y ENLACE QUIMICO

Integrantes:

Bustinza Agramonte Alex Valentn 20112620E

Cardenas Melo Leslie Helen 20111331J

Melgarejo Magario Gian Carlo 20112649C

LIMAPER

2011 - II


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INTRODUCCION

La mayora de las propiedades de los compuestos

qumicos esta determinado principalmente por los

enlaces qumicos que los constituyen, estos dependen

de la ubicacin en la tabla peridica, que tienen los

elementos combinados.

Es importante saber interpretar la tabla peridica para

reconocer las propiedades de los elementos y los

compuestos formados por los mismos.

Al mezclar dos o ms sustancias, estas pueden

mezclarse como tambin no; esto depende tambin de

los enlaces que las constituyen.


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OBJETIVOS

Analizar las propiedades qumicas de algunos

compuestos.

Conocer mtodos para obtener hidrxidos de

elementos qumicos que no pertenezcan a los grupos

IA y IIA.

Reconocer si una solucin tiene carcter cido o

bsico.

Determinar la solubilidad de una solucin segn la

resistencia que opone al paso de la corriente elctrica.


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FUNDAMENTO TEORICO

La tabla peridica

La tabla peridica es la herramienta ms importante que los qumicosusan para organizar y recordar datos qumicos.Muchos elementos tienen notables similitudes entre s. Por ejemplo, ellitio (Li), el sodio (Na) y el potasio (K) son metales blandos muy reactivos.Los elementos helio (He), nen (Ne) y argn (Ar) son gases muy pocoreactivos. Si disponemos los elementos en orden de nmero atmicocreciente, vemos que sus propiedades qumicas y fsicas exhiben un

patrn repetitivo, o peridico. Por ejemplo, cada uno de los metalesblandos y reactivos litio, sodio y potasio siguen inmediatamentedespus de los gases no reactivos helio, nen y argn-.La disposicin de los elementos en orden de nmero atmico creciente,colocando en columnas verticales los elementos que tienen propiedadessimilares, se conoce como tabla peridica.Los elementos que pertenecen al mismo grupo suelen exhibir ciertassimilitudes en sus propiedades fsicas y qumicas. Por ejemplo, losmetales de acuacin cobre (Cu), plata (Ag) y oro (Au)pertenecen algrupo 1B. Como su nombre sugiere, los metales de acuacin seemplean en todo el mundo para hacer monedas.

Anfoterismo

Ciertos hidrxidos y xidos metlicos relativamente insolubles en aguaneutra se disuelven en disoluciones fuertemente cidas y fuertementebsicas. Estas sustancias son solubles en cidos y bases fuertes porqueellas mismas son capaces de comportarse ya sea como un cido o comouna base; son anfteras. Entre las sustancias anfteras se cuentan loshidrxidos y xidos de Al3+, Cr3+, Zn2+ y Sn2+. Estas especies se disuelvenen soluciones cidas porque contienen aniones bsicos.


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Lo que distingue a los xidos e hidrxidos anfteros es, sin embargo, quetambin se disuelven en soluciones fuertemente bsicas. Estecomportamiento es consecuencia de la formacin de aniones complejosque contienen varios (tpicamente cuatro) hidrxidos unidos al ion

metlico.

Propiedades generales de las disoluciones acuosas

Una disolucin es una mezcla homognea de dos o ms sustancias. Lasustancia que est presente en mayor cantidad se llama disolvente. Lasdems sustancias de la disolucin se denominan solutos; y decimos queestn disueltas en el disolvente.Por ejemplo, cuando disolvemos una pequea cantidad de cloruro desodio (NaCl) en una gran cantidad de agua, decimos que el agua es eldisolvente y el cloruro de sodio es el soluto.

1.Propiedades electrolticas

Imagine que prepara dos disoluciones acuosas, una disolviendo unacucharadita de sal de mesa (cloruro de sodio) en un vaso de agua, yla otra disolviendo una cucharadita de azcar (sacarosa) en un vaso

de agua. Ambas disoluciones son transparentes e incoloras. Enqu difieren? Una diferencia, que tal vez no sea inmediatamenteobvia, est en su conductividad elctrica: la disolucin de sal es unbuen conductor de la electricidad, pero la disolucin de azcar nolo es.

Para encender la bombilla, debe fluir una corriente elctrica entrelos dos electrodos que estn sumergidos en la disolucin. Aunque

el agua en s es mal conductor de la electricidad, la presencia deiones hace que las disoluciones acuosas se conviertan en buenosconductores.Los iones transportan carga elctrica de un electrodo a otro,cerrando el circuito elctrico.


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As, la conductividad de las disoluciones de NaCl se puede atribuir a

la presencia de iones en la disolucin, y la falta de conductividad de

las disoluciones de sacarosa indica la ausencia de iones. Cuando el

NaCl se disuelve en agua, la disolucin contiene iones Na+

y Cl-

,ambos rodeados por molculas de agua. Cuando la sacarosa

(C12H22O11) se disuelve en agua, la disolucin slo contiene

molculas neutras de sacarosa rodeadas por molculas de agua.

La capacidad de una disolucin para conducir la electricidad

depende del nmero de iones que contiene. Una disolucin de un

no electrlito no contiene iones, y la bombilla no se enciende. Una

disolucin de un electrlito contiene iones que actan como

portadores de carga y hacen que la bombilla se encienda. Si la

disolucin contiene pocos iones, la bombilla tendr un brillo tenue.

Si la disolucin contiene gran cantidad de iones, la bombilla brillarintensamente.


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PARTE EXPERIMENTAL

Experimento 1: Comparacin de la acidez y basicidad relativa

de las soluciones acuosas de los xidos del tercer periodo:

En esta experiencia la comparacin se hace midiendo el pH delas soluciones acuosas. El pH nos indica el grado de acidez(basicidad) de una solucin; si el pH es 1 la sustancia esfuertemente acida (dbilmente bsica), si el pH es 13 la solucines dbilmente acida (fuertemente bsica). Si el pH es 7 la

solucin es neutra.Los valores del pH se obtendrn utilizando un papel indicadoradecuado 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.

Papel indicador universal de pH (escala de colores).


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Procedimiento:

a)Humedecer un pedazo del papel indicador con una de lassoluciones acuosas.

b)Comparar el color del papel indicador humedecido con eldisco de colores de pH.

c)Repetir el procedimiento con las dems soluciones.d)Anotar los datos en la tabla indicada.

Clculos y resultados:

Los niveles de pH obtenidos mediante las respectivas medicionesse muestran en la tabla a continuacin:

Compuesto NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 H3PO4 H2SO4 HCl

pH 14 11 11 1 0.75 0.5

Conclusiones:

Analizando los resultados obtenidos en la tabla podemosconcluir que conforme aumenta la fuerza de acidez obasicidad de la muestra, la solubilidad se incrementa.


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Experimento 2: Carcter anfotrico del Hidrxido de Cromo

(III):


3 tubos de ensayo de 18x150mm.

4 frascos goteros para soluciones acuosas de:

Nitrato de Cromo (III).

Hidrxido de aonio.

Acido clorhdrico.

Hidrxido de Sodio.

Procedimiento:

a)Agregar a un tubo de ensayo

aproximadamente 5 gotas de solucin

de nitrato de cromo (III) que contieneiones Cr+3(ac) e iones NO3

-(ac).

b)Agregar al tubo de ensayo 1 a 2 gotas

de solucin acuosa de hidrxido de

amonio, se formara el hidrxido de

cromo (III), que es un precipitado

gelatinoso.c)Dividir la mitad del contenido a otro

tubo de ensayo limpio.


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d)Agregar al primer tubo de ensayo, gota a gota la solucinacuosa de HCl. Anotar los resultados.

e)A otro tubo de ensayo, agregar gota a gota la solucin acuosa

de NaOH. Anotar las observaciones. Luego agregar a estetubo gotas de HCl Qu sucede?f)Escribir las ecuaciones de las reacciones que ocurren en

ambos tubos.

Datos y observaciones:

Ya que no podemos formar directamente el hidrxido;partimos de la reaccin entre la sal correspondiente y elNH4(OH). Observamos la formacin de un precipitado -Cr(OH)3 -.

Al agregar HCl y NaOH a cada una de las muestras, seevidencia la reaccin por el cambio de color.


En el proceso ya sealado se aprecian dos reacciones con lassiguientes ecuaciones qumicas:

Formacin de Hidrxido de Cromo (III):

Cr(NO)3 + NH4(OH)Cr(OH)3 + NH4(NO)3

Formacin de Tetra Hidroxicromato (III):Cr(OH)3 + NaOHNaCr(OH)4

Se observa el comportamiento acido del hidrxido de cromo (III).


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Cr(NO)3

+ NH4(OH)

Cr(OH)3

+ Na(OH) + HCl

NaCr(OH)4 CrCl3

Verde clarotransparente

Azul marinotransparente

Formacin de Cloruro de Cromo (III):

Cr(OH)3 + 3HClCrCl3+ 3H2O

Se observa el comportamiento bsico del hidrxido de cromo

(III).


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Conclusiones

Solo los metales alcalinos pueden formar sus hidrxidosrespectivos al reaccionar directamente sus xidos con agua;en cambio para otros metales como el Cr es necesariorealizar otros mtodos.

La formacin de un precipitado o el cambio de color de lamuestra indica que estn ocurriendo una reaccin qumica.

El Cr(OH)3 tiene un comportamiento diferente con elNa(OH) que con el HCl, el de un cido y una baserespectivamente; a lo que se denomina anfoterismo.

EXPERIMENTO 3: Solubilidad de los sulfatos, de los metales

alcalinotrreos (grupo II A) en medio acuoso:

Solubilidad: Cuando

aadimos cantidades desoluto (NaCl) a unacantidad definida desolvente (agua), llega unmomento en el que auna determinadatemperatura ya no se

disuelve mas soluto; enese lmite se dice que elsolvente est saturadode soluto a dichatemperatura.


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La concentracin de soluto que se disolvi para obtener unasolucin saturada a la temperatura de realizacin de laexperiencia se denomina solubilidad del soluto en cuestin.

La solucin saturada en contacto con el soluto puro, seencuentra en equilibrio (el soluto se disuelve y cristaliza a la vez).Es importante saber que la solubilidad de un compuesto inicodepende del tamao de los iones, tanto anin como catin y dela naturaleza del solvente (polar o no polar).En la experiencia a realizar el grado de solubilidad se puedecorrelacionar hallando las conductividades especficas de las

soluciones acuosas de los sulfatos de los metales alcalinotrreos.A mayor cantidad de iones habr mayor solubilidad y tambinmayor conductividad especifica.


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 pilar comunes

grandes. 1 tubo en U de vidrio.

1 multitester,

1 piceta con agua destilada.

Pareles de filtro para secar los electrodos del carbn.


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Procedimiento:

Para cada una de las soluciones y para el KCl 0,100N, siga lossiguientes pasos:

1.Medir la temperatura de la solucin y luego anotarla.2.Llenar el tubo en U con la primera solucin de tal forma que

la altura del lquido que moja el electrodo se mantengaconstante en todas las mediciones.

3.Conectar los electrodos del carbn al multitester en el cualse leer la resistencia en Ohm de la solucin a analizar.

Nota: Antes de cada experiencia lavar bien el tubo en U y loselectrodos de carbn, primero con agua de cao y luego conagua destilada. Secar los electrodos con papel de filtro antes deintroducirlos a la siguiente solucin.


Los resultados obtenidos que se muestran en la siguiente tabla,fueron obtenidos a 18oC (temperatura ambiente):

KCl

0.1 NMgSO4 CaSO4 SrSO4 BaSO4

Agua

destilada

R: Resistencia () 700 2000 7500 65000 180000 900000

Kcel

: Constante

de celda (cm-1) 7.84 7.84 7.84 7.84 7.84 7.84

K: Conductividad

especifica

(-1cm-1)

0.0112 3.92x10-3 1.0453x10-3 1.206x10-4 4.355x10-5 8.711x10-6


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Temperatura de la solucin = 18C = 291 K

Donde:

Para hallar la constante de celda se mide la resistencia de la

solucin de KCl 0,100 N a la temperatura de la experiencia y

basndose en la siguiente tabla de conductividades especificas

para el cloruro de potasio a diferentes temperaturas, se puedeencontrar la contante de celda utilizando la ecuacin antes

mencionada.

Conclusiones:

La conductividad de las disoluciones, se puede atribuir a la

presencia de iones y la falta de conductividad indica la

ausencia de iones. Por tanto la muestra que presente

mayor conductividad, ser la ms soluble en el agua.

Temperatura 18 C 20 C 24 C 25 C

Conductividad especifica

-1cm-1del KCl 0,100 N0.01120 0.01167 0.01264 0.01289


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Conclusiones generales del informe

Luego de realizar las distintas experiencias se llegan a las

siguientes conclusiones:

La afinidad electrnica para cada elemento de un mismo

periodo disminuye al aumentar el nmero atmico (de izquierda

a derecha).

Algunos elemento tienen comportamiento anfotrico, lo

cual les permite reaccionar con carcter bsico o acido segn el

grado de acidez o basicidad del compuesto con el que se le haga

reaccionar.

La solubilidad para cada elemento de mismo grupo

disminuye al aumentar el nmero atmico.

La conductividad especfica para cada elemento de mismo

grupo disminuye al aumentar el nmero atmico.

Aplicaciones a la carrera

Principalmente el ltimo experimento tiene la aplicacin

ms directa a la minera, especficamente en la separacin

de los metales como el oro, la plata y el cobre de losminerales que los rodean por flotacin y lixiviacin.

El Al(OH)3 es anftero, en tanto que el Fe(OH)3no lo es. El

aluminio est presente en gran cantidad en el mineral


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bauxita, que es prcticamente Al2O3con molculas de agua

adicionales.

El mineral est contaminado con Fe2O3 como impureza.

Cuando se agrega bauxita a una disolucin fuertementebsica, el Al2O3se disuelve porque el aluminio forma ionescomplejos, como Al(OH)4

-. La impureza de Fe2O3, sinembargo, no es anftera y permanece en forma de slido.Al filtrar la disolucin se elimina la impureza de hierro. Elhidrxido de aluminio se precipita entonces agregandocido. El hidrxido purificado se somete a otros

tratamientos y finalmente produce aluminio metlico.

Recomendaciones

Es importante mantener limpios los materiales, en especial

en los que vamos a depositar las muestras a analizar.

En el segundo experimento al obtener el respectivo

hidrxido, es mejor trabajar con una muestra de no ms de

tres gotas de Cr(NO)3 para que pueda reaccionar sin

necesidad de agregar demasiado NaOH.

Para el tercer experimento se necesita que la solucin esteal ras del tubo, es preferible que rebalse al introducir los

electrodos, luego secarlos y continuar normalmente.


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Cuestionario1.Explicar cmo vara la energa de ionizacin de los siguientes

metales: Rb, Na y Cs:

La energa de ionizacin de un tomo o un ion es la energamnima necesaria para eliminar un electrn desde el estadobasal del tomo o ion gaseoso aislado. La primera energa deionizacin (I1) es la energa requerida para quitar el primerelectrn de un tomo neutro.Dentro de cada fila, generalmente aumenta al incrementarse

el nmero atmico. Los metales alcalinos tienen la energa deionizacin ms baja de cada fila, y los gases nobles, la msalta. Dentro de cada grupo, la energa de ionizacingeneralmente disminuye al aumentar el nmero atmico.

Por lo tanto::

ICs< IRb< INa

2.

Indique en forma decreciente la energa de excitacin de los

siguientes metales alcalinos en estado gaseoso: K, Na, Rb.

Explique a qu se debe:

Los tomos solo pueden absorber cierta cantidad de energa;cuando se le suministra un cantidad mayor a la que puede


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soportar, es decir la energa extra que se le suministra, es la"energa que excita" a los electrones a pasar de un nivel deenerga a otro y esta se puede cuantificar.

sta, en un mismo grupo aumenta cuando el tomo poseamenor nmero de electrones debido a que estos seencuentran ms estables.

Por tanto, la variacin sera:

Na > K > Rb

3.

Explicar cul de los siguientes iones tiene mayor radio: Ca2+

,Mg

2+, Ba

2+y Sr

2+Por qu?

Al igual que el tamao de un tomo, el tamao de un iondepende de su carga nuclear, del nmero de electrones queposee y de los orbitales en los que residen los electrones decapa externa.

La formacin de un catin desocupa los orbitales msextendidos en el espacio y tambin reduce las repulsioneselectrn-electrn totales. El resultado es que los cationes sonms pequeos que sus tomos progenitores.En iones de la misma carga, el tamao aumenta al bajar porun grupo de la tabla peridica.Al aumentar el nmero cuntico principal del orbital ocupado

ms exterior de un ion, aumenta el tamao del ion.

Por lo tanto, el orden sera:

Mg2+< Ca2+< Sr2+< Ba2+


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4.Comprobar si el Zn(OH)2 es un compuesto anfotrico,

escribir las reacciones necesarias para esta comprobacin,

incluir las ecuaciones qumicas posibles.

Zn(OH)2+ 2HCl ZnCl2+ 2H2O

Zn(H2O)42+

(ac)+ (OH)-(ac)Zn(H2O)3(OH)

1+(ac)+ H2O(l)

Zn(H2O)3(OH)1+

(ac)+ (OH)-(ac)Zn(H2O)2(OH)2(s)+ H2O(l)

Zn(H2O)2(OH)2(s)+ (OH)-(ac)Zn(H2O)1(OH)3

1-(ac)+ H2O(l)

5.Demostrar por qu un compuesto se dice que es anfotrico.Entre las sustancias anfteras se cuentan los hidrxidos yxidos de Al3+, Cr3+, Zn2+y Sn2+.Lo que distingue a los xidos e hidrxidos anfteros es que sedisuelven en soluciones fuertemente bsicas. Estecomportamiento es consecuencia de la formacin de aniones

complejos que contienen varios hidrxidos unidos al ionmetlico.El anfoterismo se suele explicar en funcin delcomportamiento de las molculas de agua que rodean el ionmetlico, y que estn ligados a l por interacciones cido-basede Lewis.

6.Cmo ser la conductividad especfica de una sustancia

inica, covalente y una covalente polar?

El agua es muy buen disolvente de los compuestos inicos.


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Aunque es una molcula elctricamente neutra, un extremode la molcula (el tomo de O) es rico en electrones y por

tanto tiene una carga negativa parcial. El otro extremo (lostomos de H) tiene una carga positiva parcial. Los ionespositivos (cationes) son atrados por el extremo negativo delH2O, y los iones negativos (aniones) son atrados por elextremo positivo. Al disolverse un compuesto inico, los ionesquedan rodeados por molculas de H2O. Este proceso ayuda aestabilizar los iones en disolucin y evita que los cationes y

aniones se recombinen. Adems, dado que los iones y susconchas de molculas de agua estn libres paradesplazarse,los iones se dispersan uniformemente en la disolucin.

Cuando un compuesto molecular se disuelve en agua, ladisolucin por lo regular consiste en molculas individualesdispersas en la disolucin. Por ello, casi todos los compuestosmoleculares son no electrlitos. No obstante, hay unascuantas sustancias moleculares cuyas disoluciones acuosascontienen iones. Las ms importantes de stas son los cidos.Por ejemplo, cuando el HCl(g)se disuelve en agua para formarcido clorhdrico, HCl(ac), se ioniza o disgrega formando ionesH+(ac) y Cl

-(ac).


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Bibliografa

Silberberg. Qumica La naturaleza molecular del cambio y

la materia segunda edicin, editorial: Mc Graw-Hill.

Brown, Lemay, Bursten. Qumica La ciencia central

novena edicin, editorial Pearson.

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