Informe de Laboratorio Numero 2

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE QUIMICA

E.A.P INGENIERÍA MECÁNICA DE FLUIDOS

GRUPO: Martes de 15:00 a 17:00

INTEGRANTES: Carlos Sanchez Ortiz

PROFESOR: Hugo Galarreta Díaz

2015

Ing. Mecánica de fluidos | Informe de Laboratorio De Química 1

UNIVERSIDAD NACIONEL MAYOR DE SAN MARCOSFacultad De Química

TABLA DE CONTENIDOS:

1. RESUMEN:......................................................................................................................3

2. PRINCIPIOS TEÓRICOS:...................................................................................................4

METALES ALCALINOS (GRUPO IA -> LI, NA, K, RB, CS Y FR)............................................5

METALES ALCALINOS TÉRREOS (GRUPO IIA -> BE, MG, CA, SR, BA Y RA).......................5

HALÓGENOS (GRUPO VIIA-> F, CL, BR, I Y AT)................................................................5

3. DETALLES EXPERIMENTALES:.........................................................................................6

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:.................................................................................7

FAMILIA DE LOS ALCALINOS TÉRREOS (GRUPO IIA).......................................................7

FAMILIA DE LOS HALÓGENOS (GRUPO VIIA)..................................................................8

DESPLAZAMIENTO DE LOS HALÓGENOS........................................................................9

5. CONCLUSIONES:...........................................................................................................11

6. RECOMENDACIONES:...................................................................................................12

7. BIBLIOGRAFÍA:.............................................................................................................12

8. APÉNDICE:....................................................................................................................13

9. TABLAS:........................................................................................................................14

PRIMER EXPERIMENTO, METALES ALCALINOS:............................................................14

SEGUNDO EXPERIMENTO, METALES ALCALINOS TÉRREOS:.........................................14

TERCER EXPERIMENTO, FAMILIA DE LOS HALÓGENOS:...............................................15

CUARTO EXPERIMENTO, DESPLAZAMIENTO DE HALÓGENOS:....................................15



1. Resumen:El objetivo principal de la esta segunda práctica de laboratorio fue el de realizar un estudio experimental de la Ley Periódica de los Elementos, observar las reacciones y cambios químicos que experimentan o sufren algunos de los elementos del grupo IA, IIA (METALES) y VIIA (NO METALES) dando algunos ejemplos tales como el Litio(Li), Sodio(Na), Potasio(K), Magnesio(Mg), Calcio(Ca),Cloro(Cl), entre otros esto acompañado de la previa observación de la ley de Mosley. En el siguiente proyecto utilizaremos sodio y potasio, observando su brusca reacción frente al agua. Esto lo realizaremos mediante diversas pruebas químicas y físicas de las distintas series de elementos de la tabla periódica. La importancia de esta práctica, es evidente, ya que en base a la clasificación periódica y a los experimentos previamente realizados, pudimos saber cuáles son las propiedades y diferentes comportamientos que tienen los elementos periódicos de la tabla, y clasificarlos en tablas de acuerdo a su reacción, abriéndonos a cada uno de nosotros un gran interés por saber cuáles son las demás propiedades de los elementos restantes ya estudiados y analizados; como se pudo observar en el grupo IA y la reacción del sodio y el potasio frente al agua, resultando ser el potasio más reactivo, al igual que en el grupo IIA y VIIA en los que se clasificaran los compuestos por solubilidad y producción de precipitados.



2. Principios teóricos: Basta dar un vistazo a nuestro alrededor y ver todo lo material, y sentir lo que nos rodea, si nos ponemos a pensar solo un momento nos daremos cuenta que todo lo que existe, la materia, está conformada por elementos químicos, los cuales son el pilar de cualquier estructura con este simple hecho nos damos cuenta de la gran importancia de estudiar este tema.

En la actualidad ya superamos los 100 elementos químicos y como es lógico se necesitaba una manera de organizarlos, al que se le atribuye este logro es al ruso Dimitri Mendeleiev el cual con pocos datos y gran ingenio logro ordenarlos y para su época predecir la aparición de más elementos y dejar espacios libres en su tabla para la incorporación de estos nuevos elementos que poco a poco se fueron descubriendo, en la actualidad ya con mejoras y más conocimientos los elementos se ordenaron de acuerdo a su número atómico y el ente que se encarga de su regulación es la IUPAC.

Tabla periódica de los elementos:

El químico ruso Dimitri Mendeléiev propuso la tabla periódica de los elementos, que agrupaba a éstos en filas y columnas según sus propiedades químicas. Inicialmente, los elementos fueron ordenados por su peso atómico. A mediados del siglo XIX, cuando Mendeléiev hizo esta clasificación, se desconocían muchos elementos; los siguientes descubrimientos completaron la tabla, que ahora está ordenada según el número atómico de los elementos (el número de protones que contienen).

El Sistema periódico o Tabla periódica es un esquema de todos los elementos químicos dispuestos por orden de número atómico creciente y en una forma que refleja la estructura de los elementos. Los elementos están ordenados en siete hileras horizontales, llamadas periodos, y en 18 columnas verticales, llamadas grupos. El primer periodo, que contiene dos elementos, el hidrógeno y el helio, y los dos periodos siguientes, cada uno con ocho elementos, se llaman periodos cortos. Los periodos restantes, llamados periodos largos, contienen 18 elementos en el caso de los periodos 4 y 5, o 32 elementos en el del periodo 6. El periodo largo 7 incluye el grupo de los actínidos, que ha sido completado sintetizando núcleos radiactivos más allá del elemento 92, el uranio.

Los grupos o columnas verticales de la tabla periódica fueron clasificados tradicionalmente de izquierda a derecha utilizando números romanos seguidos de las letras "A" o "B", en donde la "B" se refiere a los elementos de transición. En la actualidad ha ganado popularidad otro sistema de clasificación, que ha sido adoptado por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC, siglas en inglés). Este nuevo sistema enumera los grupos consecutivamente del 1 al 18 a través de la tabla periódica.

Ley Periódica:



Esta ley es la base de la tabla periódica y establece que las propiedades físicas y químicas de los elementos tienden a repetirse de forma sistemática conforme aumenta el número atómico.

Todos los elementos de un grupo presentan una gran semejanza y, por lo general, difieren de los elementos de los demás grupos. Por ejemplo, los elementos del grupo IA, a excepción del hidrógeno, son metales con valencia química +1; mientras que los del grupo VIIA), exceptuando el astato, son no metales, que normalmente forman compuestos con valencia -1.

Metales Alcalinos (grupo IA -> Li, Na, K, Rb, Cs y Fr) Todos tienen un solo electrón en su último nivel, con tendencia a perderlo (esto debido a

que tienen poca afinidad electrónica y baja energía de ionización). Se pueden obtener como metales puros, mediante procesos electroquímicos a partir de

sus sales y luego se les conserva en líquidos apolares como el aceite mineral o dentro de una atmosfera inerte (sin oxígeno).

Poseen baja densidad; por tanto, son metales ligeros o livianos; bajo punto de fusión y ebullición respecto a los demás metales.

Poseen alta reactividad química, así por ejemplo, reaccionan con agua, oxigeno o halógeno en forma rápida. En cualquier caso pierden un electrón por cada átomo metálico.

Reaccionan vigorosamente con el H2O, produciendo explosión en algunos casos. Son metales blandos, pueden ser rayados con facilidad.

Metales Alcalinos Térreos (grupo IIA -> Be, Mg, Ca, Sr, Ba y Ra) No se encuentran libres en la naturaleza, se encuentran formando compuestos. El calcio y el magnesio son los más abundantes en la corteza terrestre, principalmente en

forma de carbonatos y sulfatos. Son de color blanco plateado, maleables, dúctiles, ligeramente más duros que los del

grupo IA.

Halógenos (grupo VIIA-> F, Cl, Br, I y At) El termino halógeno proviene de un término griego que significa formador de sales,

porque la mayoría de ellos se les encuentra formando sales en las aguas marinas. Son los elementos no metálicos de alta reactividad química, cuyo orden es:

F2 > Cl2 > Br2 > I2

Su poder oxidante disminuye al descender en el grupo. En general, son toxico y antisépticos.



3. Detalles experimentales:Materiales:

vaso de 150 mL Tubos de ensayo (1.2 x 10 cm.) Espátula Luna de vidrio Goteros Pisceta Baguete Probeta Pinza de metal Gradilla

Reactivos:

Solidos: sodio(Na) y potasio(K) Soluciones:

o Agua de cloro y bromoo NaF, NaCl, KBr, KI, MgCl2, CaCl2, SrCl2, BaCl2, 0.1 Mo AgNO3 al 1%, NH3 (ac) 7 M, H2SO4 al 10%o NaOH 5 M y HCl 5 m, solución del indicador de fenolftaleína. (solución de

almidón al 1%) Solventes:

o Etanol, tetracloruro de carbono (CCl4)





4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:• Familia de los alcalinos (grupo IA)

Para realizar el siguiente experimento utilizamos los siguientes. Metales: Sodio (Na), Potasio (K)

Procedimiento:

a) Verter en el vaso de precipitados cierta cantidad de agua.

b) Cortar una pequeña muestra de metal.

c) Introducir el trozo del metal en el vaso de precipitado que contiene el agua.

d) Observar la reacción.

e) Agregar 2 gotas de fenolftaleína al vaso que contiene la nueva sustancia.

f) Observamos lo siguiente.

Observación al agregar el metal en el vaso con agua destilada Al agregar 2 gotas de fenolftaleína

El Na es plateado, un poco blando; al dejarlo en contacto con el H2O, este reacciona rápidamente liberando un gas, e inmediatamente se consume por el agua, respetando la siguiente reacción.

-2Na+H2O→Na2O+H2

El color que toma la solución es rojo grosella

El K al igual que el Na es un poco blando, pero al reaccionar con el agua, este reacciona mucho más brusco, tanto así que salen chispas, este respeta la siguiente reacción.

-2Li+H2O→K2O+H2

la coloración de las solución es rojo grosella

Como se observa en las ecuaciones el gas liberado es hidrogeno.



Familia de los alcalinos térreos (grupo IIA)Para el siguiente experimento utilizaremos las siguientes soluciones: Cloruro de Magnesio (MgCl2), Cloruro de Calcio (CaCl2), Cloruro de Estroncio (SrCl2) y Cloruro de Bario (BaCl2)

Procedimiento:

a) Colocar de manera vertical 4 tubos de ensayo (limpias y secas) en la rejilla.

b) Verter 10 gotas de las soluciones en cada uno de los tubos de ensayo.

c) Agregar 10 gotas de ácido sulfúrico (H2SO4)

d) Agitar los tubos y esperar la sedimentación de los precipitados si se llegaran a formar.

e) A los precipitados formados agregar 10 gotas de etanol.

f) Agitar nuevamente y observar la solubilidad de los precipitados.

Observación al agregar el H2SO4 Al agregar 20 gotas de etanol

MgCl2(ac)+H2SO4(ac)→MgSO4(ac)+2HCl(ac) no se observó precipitados, la solución resultante quedo transparente.

el líquido no se altera para nada

CaCl2(ac)+H2SO4(ac)→CaSO4(ac)+2HCl(ac) se observó una mínima precipitación, solo visible con la lupa de reloj. el líquido se enturbia

SrCl2(ac)+H2SO4(ac)→SrSO4(ac)+2HCl(ac) se observa precipitación de un color gris claro (blanco humo)

el agua se enturbia y se produce sedimentación

BaCl2(ac)+H2SO4(ac)→BaSO4(ac)+2HCl(ac) hubo gran cantidad de precipitado el cual tuvo un color gris oscuro.




Observación de PP: MgCl2<CaCl2<SrCl2<BaCl2 este es el valor diferencial que existe entre estas soluciones con respecto a la producción de precipitados.

Observación de solubilidad: BaCl2> SrCl2> CaCl2> MgCl2 este es el valor diferencial que existe entre estas sustancias con respecto a solubilidad.

Familia de los halógenos (grupo VIIA)Para el siguiente experimento utilizaremos las siguientes soluciones: Fluoruro de Sodio (NaF), Cloruro de Sodio (NaCl), Bromuro de Potasio (KBr) e Ioduro de Potasio (KI)

Procedimiento:

a) Verter 10 gotas de cada una de las soluciones en cada tubo de ensayo.

b) Adicionar 10 gotas de nitrito de plata (AgNO3) en cada solución.

c) Observamos la formación de haluros de plata y sus precipitados.

d) A los precipitados formados, adicionar 10 gotas de amoniaco, para determinar su solubilidad.

Observación al agregar el H2SO4 Con el AgNO3 al agregar 10 gotas de NH4O4

NaF+AgNO3→AgF+NaNO3 incoloro siguió incoloro

NaCl+AgNO3→AgCl+NaNO3 blanco se disolvió por completo



KBr+AgNO3→AgBr+KNO3 gris verdusco se disolvió

KI+AgNO3→AgI+KNO3 amarrillono se disolvió, al contrario apareció precipitado amarillento

Observación de PP: NaF<NaCl<KBr<KI este es el valor diferencial que existe entre estas soluciones con respecto a la producción de precipitados.

Observación de solubilidad: AgF>AgCl>AgBr>AgI este es el valor diferencial que existe entre estas sustancias con respecto a solubilidad.

Desplazamiento de los halógenosPara el siguiente experimento utilizaremos las siguientes soluciones: Bromuro de Potasio (KBr) e Ioduro de Potasio (KI)

Procedimiento

a) Verter 10 gotas de solución en el tubo de ensayo.

b) Agregar 20 gotas de agua de cloro (Cl2 (ac)).

c) Adicionar tetracloruro de carbono (CCl4), agitar y observar. Para el Ioduro de Potasio (KI), se debe agregar agua de bromo (Br2 (ac)).

Ecuaciones químicas Al echar el Cl2 y el Br2

2KBr+Cl2(H2O)→Br2+2KCl la sedimentación es de color pardo, mientras el líquido es incoloro



2KL+Cl2(H2O)→I2+2KCl la solución es amarrilla, y se forma poco precipitado de color violeta

2KI+Br2(H2O)→I2+2KBr es más oscuro que el anterior y el precipitado es naranja

En el caso de KBr al agregar el agua de cloro, su color cambia ligeramente amarillo, y al añadir tetracloruro de carbono (CCl4), se agito y se agito y se observó que los líquidos no se llegaban a mezclar y emitió un gas de olor fétido.

En el caso de Ioduro de Potasio (KI) observamos que cambia a un color mostaza claro cuando le agregamos agua de cloro (Cl2 (ac)); al añadirle tetracloruro de carbono (CCl4) observamos que se forma 2 fases, pudiendo diferenciar las sustancias ya que una es de color violeta y la otra de color amarillo.

En el caso del KI, al ser mezclado con agua de bromo y añadiendo el tetracloruro de carbono, observamos que las sustancias se tornan colores diferentes y notando así que el yodo se separe tomando un color violeta.



5. Conclusiones:•De los detalles alcalinos con los que se trabajaron, el más reactivo es el potasio, debido a que es más fácil que pierda electrones he aquí el carácter reactivo.

•Estos metales son los más reactivos químicamente. Por ejemplo: El sodio reacciona enérgicamente con el agua, mientras flota, desprendiéndose gases de hidrogeno .El potasio reacciona aún más violentamente que el sodio .Por estos motivos, esta clase de metales no se encuentran en estado libre de la naturaleza, sino en forma de compuestos, generalmente sales, es por eso que estos se encuentran en frascos oscuros y sumergidos en kerosene.

•Queda demostrado que los elementos químicos, según su grupo y periodo, tienen diferentes reacciones y estos van en concordancia a la ley de Mosley "Cuando los elementos se arreglan en orden de sus números atómicos sus propiedades físicas y químicas muestran tendencias periódicas."



6. Recomendaciones:•Ante todo, lo más importante es la seguridad. Se es necesario del mandil, para proteger la ropa y demás y los guantes, pero en esta práctica de laboratorio no nos pidieron guantes así que procuramos tener cuidado a cada movimiento que dábamos, siendo estos últimos los más necesarios, ya que se trabajara con ácidos como el ácido sulfúrico y dentro de los tubos de ensayo se formará el ácido clorhídrico, también hemos trabajado con amoniaco; todos ellos corrosivos y perjudiciales para la salud si entran en contacto con la piel.

•Ya que los tubos de ensayo no están marcados ni nada, se requiere de un orden para saber que sustancia hay en cada uno. Si en caso surja alguna confusión, conociendo las propiedades periódicas y observando los tubos, se puede determinar que sustancia hallen cada tubo de ensayo.

•Al momento de echar las soluciones, levantar ligeramente la tapa del gotero, voltearla y sostenerla para que no se caiga.

•Cuando se vaya a echar el amoniaco, no acercarse mucho, ya que tiene un olor fuerte.

•Para agitar los tubos de ensayo, no tapar con el dedo y agitarlo, sino pegarle en la parte inferior con el dedo.

7. Bibliografía: 1. Raymond Chang, "Química" Sexta Edición, McGraw-Hill Pág. 248–250.

2. Whitten, "Química General" Quinta Edición, McGraw-Hill Pág. 348–216.

3. Principios de Química, Pág. 84 -85–97.

4. J. B. Russell, "Química" McGRaw-Hill / Interamericana de México

5. http://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_peri%C3%B3dica_de_los_elementos

8.



8. Apéndice: • ¿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 el metal?

Los recipientes deben de ser de colores opacos debido a que los metales alcalinos pueden reaccionar bruscamente con los rayos de luz que pudieran ingresar, estos elementos deben ser conservados en un líquido inerte (como es el querosene) debido a que los alcalinos pueden reaccionar de inmediato hasta con el aire que pudiera estar dentro del recipiente o algún gas producido por otros líquidos, a diferencia del querosene.

• ¿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?

Los metales alcalinos son muy reactivos debido a que pierden fácilmente sus electrones esta es la razón por la cual fácilmente reaccionan, ejemplo

Cuando un metal alcalino reacciona con el agua se lleva la siguiente reacción:

El hidrogeno es un elemento muy reactivo, es por ello que vemos una pequeña explosión al reaccionar estos elementos con el agua.

Como observamos en la última reacción lo que nos queda en el recipiente es hidróxido de sodio, el cual es una solución básica, es por eso que al dejarlo en contacto con la fenolftaleína se produce un color violeta.

• ¿Qué propiedad permite que los elementos precipiten cuando están en solución acuosa?

Un ejemplo claro lo tenemos en el agua y el aceite no son miscibles, y si estos elementos son insolubles y con diferentes densidades se podrá observar la solución fragmentada, o sedimentada. Otro ejemplo podría deberse al carácter metálico como en el ejemplo de los haluros.

•Explicar el color de la fase orgánica en la experiencia de los halógenos.

Para comenzar creo que llaman la fase orgánica debido a que interviene el carbono.

El color que obtuvimos en esta fase, en el caso de la KI la aparición del color violeta, se debió a la reacción que ocurrió entre el CCl4 y el I2. Asimismo si hiciéramos reaccionar el CCl4 con Cl2, Br2 obtuviéramos los colores amarillo pálido y naranja rojizos respectivamente, con lo cual podemos decir que el Yodo produce una coloración violeta.



9. TABLAS: Primer experimento, metales alcalinos:

Observación al agregar el metal en el vaso con agua destilada Al agregar 2 gotas de fenolftaleína

El Na es plateado, un poco blando; al dejarlo en contacto con el H2O, este reacciona rápidamente liberando un gas, e inmediatamente se consume por el agua, respetando la siguiente reacción.

-2Na+H2O→Na2O+H2

El color que toma la solución es rojo grosella

El K al igual que el Na es un poco blando, pero al reaccionar con el agua, este reacciona mucho más brusco, tanto así que salen chispas, este respeta la siguiente reacción.

-2Li+H2O→K2O+H2

la coloración de las solución es rojo grosella

Segundo experimento, metales alcalinos térreos:

Observación al agregar el H2SO4 Al agregar 20 gotas de etanol

MgCl2(ac)+H2SO4(ac)→MgSO4(ac)+2HCl(ac) no se observó precipitados, la solución resultante quedo transparente.

el líquido no se altera para nada

CaCl2(ac)+H2SO4(ac)→CaSO4(ac)+2HCl(ac) se observó una mínima precipitación, solo visible con la lupa de reloj. el líquido se enturbia

SrCl2(ac)+H2SO4(ac)→SrSO4(ac)+2HCl(ac) se observa precipitación de un color gris claro (blanco humo)


BaCl2(ac)+H2SO4(ac)→BaSO4(ac)+2HCl(ac) hubo gran cantidad de precipitado el cual tuvo un color gris oscuro.




Tercer experimento, familia de los halógenos:

Observación al agregar el H2SO4 Con el AgNO3 al agregar 10 gotas de NH4O4

NaF+AgNO3→AgF+NaNO3 incoloro siguió incoloro

NaCl+AgNO3→AgCl+NaNO3 blanco se disolvió por completo

KBr+AgNO3→AgBr+KNO3 gris verdusco se disolvió

KI+AgNO3→AgI+KNO3 amarrillono se disolvió, al contrario apareció precipitado amarillento

Cuarto experimento, desplazamiento de halógenos:Ecuaciones químicas Al echar el Cl2 y el Br2

2KBr+Cl2(H2O)→Br2+2KCl la sedimentación es de color pardo, mientras el líquido es incoloro

2KL+Cl2(H2O)→I2+2KCl la solución es amarrilla, y se forma poco precipitado de color violeta

2KI+Br2(H2O)→I2+2KBr es más oscuro que el anterior y el precipitado es naranja




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