Universidad Nacional Mayor de San Marcos Introduccin al Sistema Peridico Laboratorio de Qumica General

NDICE

Resumen pg. 2 Principios tericos pg. 3 Detalles experimentales pg. Clculos y tablas de resultados pg. Conclusiones pg. Recomendaciones pg. Apndice pg. Bibliografa pg.

RESUMEN

En el presente informe se hace estudio del Sistema peridico con el objetivo de estudiar las propiedades peridicas de los elementos como los del grupo IA (metales alcalinos), grupo IIA (metales alcalinos trreos), grupo VIIA (halgenos) y el grupo IIIA (familia del boro). En el grupo IA se determin las propiedades fsicas del Li, Na y K asi tenemos su dureza, brillo metlico, etc y su reactividad con el agua siendo: K>Na>Li.Para el grupo IIA se observ formacin de sulfatos para las soluciones de MgCl2, CaCl2, SrCl2, BaCl2 as como su nivel de solubilidad en presencia de etanol, el cual es de la siguiente manera: Mg>Ca>Sr>Ba.Para la familia de los halgenos se observ la formacin de haluros de plata en funcin del precipitado para las soluciones de NaF,NaCl, KBr, KI ,siendo el KI el de mayor cantidad de precipitado; tambin la solubilidad en medio amoniacal obtenindose: AgF>AgCl>AgBr>AgI y la propiedad de desplazamiento de los halgenos para KBr y KI. Finalmente se observ la propiedad anftera del grupo IIIA, el aluminio en presencia de un medio cido libera ms cantidad de H2 que en medio bsico.

PRINCIPIOS TERICOS

Tabla peridica de los elementosLa tabla peridica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos qumicos, conforme a sus propiedades y caractersticas. Suele atribuirse la tabla a Dimitri Mendeleiev, quien orden los elementos basndose en la variacin manual de las propiedades qumicas, si bien Julius Lothar Meyer, trabajando por separado, llev a cabo un ordenamiento a partir de las propiedades fsicas de los tomos.Grupos y perodosEl sistema peridico consta de filas (lneas horizontales) llamadas perodos y de columnas (lneas verticales) llamadas grupos. Los elementos conocidos hasta el momento se organizan en siete perodos y dieciocho grupos. Tenemos ocho grupos largos y diez cortos. Tambin nos encontramos con dos filas que habitualmente se colocan fuera de la tabla peridica, las denominadas 'Tierras Raras' o 'Metales de transicin externa', por propiedades esos elementos deberan estar en el La y en el Ac, cada una de las filas en uno de ellos; por dicho motivo, los elementos que tienen propiedades similares al lantano se denominan lantnidos (primera de las dos filas) y los otros (segunda fila de las dos) con propiedades parecidas al Actinio, actnidos.

Propiedades peridicas

Son propiedades que presentan los elementos qumicos y que se repiten secuencialmente en la tabla peridica. Por la colocacin en la misma de un elemento, se deduce que valores presentan dichas propiedades as como su comportamiento qumico.

Principales propiedades peridicas

Hay un gran nmero de propiedades peridicas. Entre las ms importantes destacan:

- Estructura electrnica: distribucin de los electrones en los orbitales del tomo

- Potencial de ionizacin: energa necesaria para arrancarle un electrn.

- Electronegatividad: mide la tendencia para atraer electrones.

- Afinidad electrnica: energa liberada al captar un electrn.

- Carcter metlico: define su comportamiento metlico o no metlico.

- Valencia inica: nmero de electrones que necesita ganar o perder para el octete.

Otras propiedades peridicas

- Volumen atmico - Radio inico - Radio atmico

- Densidad - Calor especfico - Calor de vaporizacin

- Punto de ebullicin - Punto de fusin - Valencia covalente

- Carcter oxidante o reductor

En el presente informe de laboratorio se experimentar con los elementos de los siguientes grupos de la tabla peridica: Metales AlcalinosLos metales alcalinos son aquellos que estn situados en el grupo IA de la tabla peridica (excepto el Hidrgeno que es un gas, cual actualmente no posee una ubicacin definida). Todos tienen un solo electrn en su nivel energtico ms externo, con tendencia a perderlo (esto es debido a que tienen poca afinidad electrnica, y baja energa de ionizacin), con lo que forman un in monopositivo, M+. Los alcalinos son los del grupo I A y la configuracin electrnica del grupo es ns. Por ello se dice que se encuentran en la zona "s" de la tabla.Propiedades Los metales alcalinos son metales muy reactivos, por ello se encuentran siempre en compuestos como xidos, haluros, hidrxidos, silicatos, etc. y nunca en estado puro. Son metales blandos, pueden ser rayados con facilidad. Los metales alcalinos tienen un gran poder reductor; de hecho, muchos de ellos deben conservarse en aceite mineral o gasleo para que su elevada reactividad no haga que reaccionen con el oxgeno o el vapor de agua atmosfricos. En disolucin acuosa muestran propiedades bsicas. En disolucin con el amonaco tien la disolucin de azul muy intenso y son capaces de conducir corriente elctrica.Reacciones Reaccionan fcilmente con los elementos del grupo VIA (halgenos) para formar sales inicas (haluros) y con azufre para formar sulfuros. Reaccionan con el hidrgeno al calor, formando hidruros. Reaccionan con el agua para producir hidrgeno e hidrxidos. stas reacciones varan desde efervescencia con Li hasta explosividad con los elementos inferiores en la tabla, donde el liberado se enciende. Reaccionan con oxgeno: xido, Li2O, perxido, Na2O2, y superxido, KO2. Solo el litio reacciona con nitrgeno formando nitruro de litio. Cabe destacar la reactividad en agua de estos componentes. El litio y el sodio producen luz; los dems metales alcalinos reaccionan muy violentamente produciendo gran cantidad de energa. Las bases formadas por metales alcalinos son bases muy fuertes reaccionan fcilmente con metales halgenos para formar sales inicas haluros y con azufre para formar sulfuros

Metales AlcalinotrreosSon aquellos elementos que se encuentran situados en el grupo IIA o grupo 2 (IUPAC) de la tabla peridica y son los siguientes: berilio(Be), magnesio(Mg), calcio(Ca), estroncio(Sr), bario(Ba) y radio(Ra). Este ltimo no siempre se considera, pues tiene un tiempo de vida media corto.El nombre de alcalinotrreos proviene del nombre que reciban sus xidos, tierras, que tienen propiedades bsicas (alcalinas). Poseen una electronegatividad 1,3 segn la escala de Pauling.Propiedades Tienen configuracin electrnica ns2. Tienen baja energa de ionizacin, aunque mayor que los alcalinos del mismo perodo, tanto menor si se desciende en el grupo. A excepcin del berilio, forman compuestos claramente inicos. Son metales de baja densidad, coloreados y blandos. La solubilidad de sus compuestos es bastante menor que sus correspondientes alcalinos. Todos tienen slo dos electrones en su nivel energtico ms externo, con tendencia a perderlos, con lo que forman un ion positivo. Reacciones Reaccionan con facilidad con halgenos para formar sales inicas.Ejemplo: BeBe + X2 > BeX2 Reaccionan con agua, aunque no tan rpidamente como los alcalinos, para formar hidrxidos fuertemente bsicos. Ejemplo: CaCa + H2O > Ca(OH)2 + H2

Los HalgenosLos elementos halgenos son aquellos que ocupan el grupo VIIA o grupo 17(IUPAC) del Sistema Peridico. Propiedades de los elementos del grupo: Los halgenos F, Cl, Br, I y At, son elementos voltiles, se encuentran en forma molecular y cuyo color se intensifica al aumentar el nmero atmico. El flor es un gas de color amarillo plido, ligeramente ms pesado que aire, corrosivo y de olor penetrante e irritante. El cloro es un gas amarillo verdoso de olor penetrante e irritante. El bromo a la temperatura ambiente es un lquido de color rojo oscuro, tres veces ms denso que el agua, que se volatiliza con facilidad produciendo un vapor rojizo venenoso. El yodo es un slido cristalino a temperatura ambiente, de color negro y brillante, que sublima dando un vapor violeta muy denso, venenoso, con un olor picante como el del cloro. El Astato es un elemento muy inestable que existe slo en formas radiactivas de vida corta, y que aparece en el proceso de desintegracin del 235U. En la Tabla 1 se muestran algunas de las propiedades fsicas y atmicas de los elementos de este grupo.

Familia del boro (Boroides)El primer elemento del grupo 13 es el boro(B) (aunque tambin se lo conoce como grupo del aluminio por ser este altamente usado actualmente), un metaloide con un punto de fusin muy elevado y en el que predominan las propiedades no metlicas. Los otros elementos que comprenden este grupo son: aluminio(Al), galio (Ga), indio (In), y talio(Tl), que forman iones con un carga triple positiva (3+), salvo el talio que lo hace con una carga monopositiva (1+).Propiedades La caracterstica del grupo es que los elementos tienen tres electrones en su capa ms externa, por lo que suelen formar compuestos en los que presentan un estado de oxidacin +3. El talio difiere de los dems en que tambin es importante su estado de oxidacin +1. Esta baja reactividad del par de electrones es conforme se baja en el grupo se presenta tambin en otros grupos, se denomina efecto del par inerte y se explica considerando que al bajar en el grupo las energas medias de enlace van disminuyendo. Esta es una caracterstica fundamental de el grupo III A. Estos pertenecen al bloque P Su C.E.E. es

MATERIALES Y REACTIVOS

A) Materiales: Vaso de precipitados de 150mL Tubos de ensayo (1,2x10cm) Pipeta graduada Luna de reloj Esptula Goteros Gradilla Pisceta

B) Reactivos slidos:

Li Na K

C) Reactivos lquidos (soluciones):

Agua de Cloro Agua de Bromo , , y 0.1M. al 10% 5M, solucin del indicador de fenolftalena (solucin de almidn al 1%) Solventes: Etanol, Tetracloruro de carbono ()

DETALLES EXPERIMENTALES

Familia de los metales alcalinos. Grupo IAA) Propiedades fsicas1. Observar que los instrumentos a utilizar estn limpios; en caso contrario, lavarlos. Una vez listo los materiales analizar cada uno de los metales y sus respectivos recipientes contenedores, determinar las caractersticas principales de los lquidos que los conservan y anotar las peculiaridades de ellos.2. Colocar la muestra sobre una plancha de vidrio observar el brillo metlico(al momento de cortar al metal), as como la reactividad con el oxgeno del medio ambiente.3. Luego de extraer una pequea porcin de metal, observar cuidadosamente, los cambios presentes en comparacin con la vista anterior; el color caracterstico de cada uno, anotar las propiedades fsicas presentes, como el brillo, la dureza, etc.

B) Reactividad con el agua1. En un vaso de precipitados, agregar aproximadamente 50mL de agua destilada o potable. Con sumo cuidado incorporar el pequeo trozo de metal, con la ayuda de la esptula e inmediatamente despus tapar el vaso con la luna de reloj. Observe cautelosamente lo que ocurre y anote las reacciones.2. Luego, agregar 2 gotas de fenolftalena, el cual sirve para indicar la basicidad o acidez de un compuesto, apunte lo que ocurre.3. Escribir las ecuaciones qumicas correspondientes a cada proceso.

Familia de los Alcalinos Trreos. Grupo IIAA) Formacin de sulfatos

1. Agregar a 4 tubos de ensayo 10 gotas de: , , y 0.1M. a cada uno de ellos; seguido a esto, adicionar 10 gotas de al 10%.2. Agitar el contenido y esperar a que ocurra la reaccin as sea el caso, una vez obtenido el precipitado (en caso de haber uno), observar sus caractersticas y anotar los hechos.

B) Solubilidad de los sulfatos de los metales Alcalinos Trreos en etanol

1. Una vez obtenido los sulfatos en los 4 tubos agregar 20 gotas de etanol, luego agitarlos y analizar si los precipitados presentan solubilidad o no. 2. Anotar cada una de las ecuaciones correspondientes, as como los resultados.

Familia de los Halgenos. Grupo VIIAA) Formacin de los Haluros de Plata

1. En 4 tubos de ensayo colocar 10 gotas de las soluciones: 0.1M. a cada uno de ellos.2. Agregar a cada tubo 10 gotas de al 1%, agitar y observar la existencia o no de precipitados. Analizar cuidadosamente si existe cambios en las caractersticas fsicas de las soluciones una vez terminada la reaccin.

B) Solubilidad de los Haluros de Plata en medio amoniacal:

1. Terminado el experimento anterior, en los mismos tubos de ensayo adicionar 10 gotas de 7M, agitar y observar los cambios que ocurren en relacin a los precipitados.2. Analizar y ordenar a cada uno de los Haluros de manera creciente al nivel de solubilidad que posean.

C) Propiedad de desplazamiento de los Halgenos:

1. En un tubo de ensayo suministrar 10 gotas de 0.1M., luego adicionar 20 gotas de agua de Cloro (hacer uso de la pipeta). Culminado el proceso, colocar por la pared del tubo 10 gotas de ; agitar fuertemente y analizar los colores de la fase orgnica.2. En un segundo tubo de ensayo, adicionar 10 gotas de 0.1M., aadir (como en el paso anterior) 20 gotas de agua de Cloro. Agregar 10 gotas de por la pared del tubo, finalmente agitar con fuerza y comparar con la fase orgnica de la muestra anterior.3. En otro tubo de prueba colocar 10 gotas de , repetir los pasos anteriores, con la d9ifernecia de que en esta ocasin se utilizar agua de Bromo. Comparar los resultados del color de esta fase con el anterior. Estudio del grupo IIIA (propiedad anftera):1. En 2 tubos de prueba colocar virutas de aluminio en la misma proporcin.

2. En uno de los tubos agregar 5mL de 2N, mientras que en el otro tubo adicionar 5mL de 2N. Dejar a ambos por unos minutos en estado de reposo (puede acelerar el proceso calentando los tubos suavemente). Observar las reacciones y comparar los resultados con el otro tubo.

CLCULO Y TABLAS DE RESULTADO

Familia de los metales alcalinos. Grupo IA:a) Propiedades Fsicas

Elemento qumicoColor del metalBrillo metlicoDurezaReactividad con el aguaEliminacin de Tipo de reaccinIndicador Fenolftalena

Litio (Li)PlateadoAltoAltoMedioAltaModeradaExotrmicaGrosella (Bsico)

Sodio(Na)Plateado medioMedioSuperiorMediaPocaExotrmicaGrosella (Bsico)

Potasio(K)Plateado oscuroBajoInferiorMuy AltaAbundanteExotrmicaGrosella (Bsico)

b) Reaccin con el aguaElemento metlicoEcuacin qumicas de la reaccin

Litio (Li)

Sodio (Na)

Potasio (K)

Ordenamiento creciente segn su reactividad: K>Na>Li

Familia de los Alcalinos Trreos. Grupo IIA:a) Formacin de SulfatosSolucionesEcuacin de reaccinPresencia de precipitadoConsistencia

NingunaTransparente

NingunaTransparente

Poca cantidadBlanquecina

Mayor cantidadMuy Blanquecina

b) Solubilidad de los Sulfatos de los Alcalino-Trreos en etanolSulfatosEcuacin de reaccinSolubilidadConsistencia del precipitado

TotalDiluido

ParcialDiluido parcialmente

ParcialPresente en poca cantidad

InsolubleSe mantiene igual

Ordenamiento creciente segn el nivel de Solubilidad: Mg>Ca>Sr>Ba

Familia de los Halgenos. Grupo VIIA:a) Formacin de Haluros de PlataSolucionesEcuacin de reaccin Cantidad de Caractersticas de color del

Solucin inicial incolora

PocoBlanco

RegularVerde claro

AbundanteAmarillo verdoso

b) Solubilidad de Haluros de Plata en medio amoniacalHalurosEcuacin de reaccinNivel de solubilidad restante

Alta

MediaMnimo

BajaRegular

Muy BajaTotal

c) Propiedad de desplazamiento de los HalgenosHalgenosEcuacin de desplazamientoDesplazamientoColor de fase orgnica

siAnaranjado pardo

siVioleta

siVioleta intenso

Ordenamiento creciente por nivel de solubilidad: AgF>AgCl>AgBr>AgI

Estudio del grupo IIIA (propiedad anftera):Virutas de AlEcuacin de reaccinCaractersticas

Tubo 1Aparicin abundante de burbujas, sistema dinmico

Tubo 22+H2Aparicin de burbujas, las virutas se dirigen a la zona superior

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

1. Prestar la mayor atencin posible en la realizacin de los experimentos, pues existen algunos cambios que ocurren en lapsos breves.

2. De manera permanente hacer uso del mandil de laboratorio as como de los guantes, y que en el experimento se hace uso de reactivos peligrosos.

3. Evitar inhalar los elementos voltiles o vapores de ciertas muestras, pues muchas de ellas producen alteraciones en el normal funcionamiento del organismo.

4. Tener mucho cuidado con el contacto directo de algunos elementos, como por ejemplo el Bromo () ya que pueden producir daos a los diferentes sistemas.

APNDICE

1. Por qu el color del recipiente de vidrio en el que se almacena el metal Alcalino? Qu propiedades debe tener el lquido en el cual se encuentra sumergido el metal?

El color del recipiente que contiene al metal alcalino tiene que ser de color oscuro para evitar el paso de la luz a travs de ste y cause posibles reacciones.Debido a su alta reactividad, los metales alcalinos reaccionan inclusive con el vapor de agua del aire o con la humedad de la piel. Es por ello que el liquido en el cual se almacena el metal alcalino debe tener la propiedad de ser una sustancia apolar anhidra. Estos lquidos apolares son aquellos cuyas molculas no presentan polarizacin, siendo de este modo hidrfugos (no se mezclan con el agua). As por ejemplo, el aceite, el metano o un hidrocarburo inflamable como tolueno o nafta.

2. A qu se debe la reactividad de los metales Alcalinos con agua, la formacin de llama en algunos casos y el cambio de coloracin cuando se agrega fenolftalena a la solucin final?

La reactividad de los metales se debe a que la energa de ionizacin, ya que cuando reacciona con el agua, el metal alcalino pierde un electrn.Al reaccionar tan vigorosamente algunos metales alcalinos como el potasio, que al agregarlo en el agua desprende gas hidrgeno que debido al gran desprendimiento de energa en forma de calor este arde.La fenolftalena es un indicador acido-base, que adquiere un color rojo grosella en presencia de una base confirmando as la presencia de iones OH- generados durante la reaccin

3. Explique la solubilidad del etanol en los sulfatos de los metales Alcalinos Trreos.

El etanol posee la propiedad de ser un buen disolvente para los sulfatos ya presentados debido a que es una molcula polar. Posee un grupo funcional capaz de ceder protones (en este caso seria el grupo funcional OH) y porque posee la capacidad de formar puentes de hidrgeno.

4. Qu propiedad peridica explica la cantidad de precipitado formado en los Haluros?

Los halgenos tienen la caracterstica de ser muy electronegativos y muy reactivos, donde la precipitacin tiene una relacin directa con el radio atmico y una relacin inversa con la electronegatividad.

5. En la prueba de desplazamiento de los Halgenos Cul es el objeto de aadir ? Cmo los reconocera a los distintos Halgenos?

El objeto de aadir el tetra cloruro de carbono, un solvente apolar, es para poder observar la formacin de dos fases: una fase acuosa (KCl(ac)) y una fase orgnica (Br2+CCl4).Se reconoce la siguiente coloracin para los halgenos: el bromo de color anaranjado, el yodo de color violeta, etc

BIBLIOGRAFA

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