UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL AREA ACADEMICA DE CIENCIAS BASICAS INFORME N°4 LABORATORIO DE QUIMICA 1 QU117A TITULO: Propiedades Periodicas ALUMNOS: Cabrera Flores Diego Alexis Choquehuanca Ramos Enrique Cari Salcedo Boris Cueva Javier PROFESORES: Benites Mitma Wilman Tuesta Cahvez Tarsila PERIODO ACADEMICO: 2015-1 REALIZACION DEL LABORATORIO: 29-04-15 ENTREGA DEL INFORME: 30-04-15 LIMA-PERU 2.1. EXPERIENCIA N°1: CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA 1. OBJETIVOS ESPECIFICOS: Conociendo la configuración electrónica de los iones de metales de transición en medio acuosa determinar si el ión presenta coloración, luego comparar con las soluciones acuosas de dichos iones proporcionados. 2. RECURSOS 2.1. EQUIPOS: 5 TUBOS DE ENSAYO GRADILLA PICETA ESCOBILLA 2.2 REACTIVO: Fe(NO3)3 0.05M Ni(NO3)2 0.05M Cu(NO3)2 0.05M Ag(NO3) 0.05M Zn(NO3)2 0.05M KSCN 1M Dimetilglioxina(C4H8N2O2) NH3(AC) HCl 6M K4Fe(CN)6 0.1M 2.3SERVICIOS: Agua 3. PROCEDIMIENTO PARA EL DESARROLLO: A) TRAZADO DE DIAGRAMA Y DESCRIPCION DE LA EXPERIENCIA: Vertimos dos gotas de Fe(NO3)3 0.05M en un tubo de ensayo de 13x100 Luego adicionamos 1 gota de KSCN 1M. Observamos el proceso. Fig.3.1: Fe (NO3)3(ac) y KSCN Vertimos 2 gotas de Ni(NO3)2 0.05M en un segundo tubo de ensayo . Luego adicionamos dimetilglioxina. Observamos el proceso. Fig. 3.2: Ni(NO3)2(ac) y dimetilglioxina Vertimos 2 gotas de Cu(NO3)2 0.05M en un tercer tubo de ensayo. Luego adicionamos 9 gotas de NH 3(AC) 6M. Observamos el proceso. Fig. 3.3: Cu(NO3)2 y NH3(ac) Vertimos 2 gotas de Ag(NO3) 0.05M. Adicionamos 1 gota de HCl 6M . Observamos el proceso. Fig. 3.4: Ag(NO3) y HCl Por ultimo , vertimos 1 gota de Zn(NO3)2 0.05M. Enseguida se adiciona 1 gota de K4Fe(CN)6 0.1M. Fig. 3.5: Zn(NO3)2 y K4Fe(CN)6 Observamos el proceso. Asi queda despues de seguir paso a paso las indicaciones. Fig. 3.6 Soluciones Finales A.1) OBSERVACIONES: Para realizar las configuraciones electrónicas se tiene que tener en cuenta las excepciones (anomalías en la C.E.) de estas. Se debe respetar las proporciones de las soluciones para que cuando se mezclen no ocurran alteraciones. Según la configuración electrónica algunos elementos como la plata y el zinc deben ser incoloros pero como éstos forman precipitados se tornan blancos. En la reacción en la figura 3.5 se forma un precipitado blanco lechoso con partículas sólidas, pero después de unos minutos se oxida y se torna de color gris. Las reacciones que se experimentan son de inmediatas Al mezclar soluciones acuosas cambia la coloración de la sustancia obtenida de acuerdo con las concentraciones de dicha sustancia B)TABULACION DE RESULTADOS: B.1)ECUACIONES QUIMICAS: Fe(NO3)3(ac) + 3KSC • • Ni(NO3)2(ac) + • Cu (NO3)(ac) • • + Fe(SCN)3 +3KNO3 [Ni(C4H8O2N2)2](l) + 2H+1(ac) + 2NO3-(ac) 2H(C4H8O2N2)(l) [Cu(NH3)4]+2(ac) + 2NO3-2(ac) 4NH3(ac) Ag(NO3)(ac) + HCl(ac) Zn(NO3)2 + K4Fe(CN) AgCl(s) + HNO3(ac) Zn2[Fe(CN)6] + 2K2NO3 B.2) Resultados Experimentales: Tabla N° 1 : Datos Experimentales ESPECIE Fe3+(z=26) Configuraci on electronica simplificad a [Ar]3d5 Observaciones Color de la solución 0.05M Al adicionar el reactivo Hay precipitaci ón Color Naranja KSCN 1M No Rojo 2+ 8 Ni (z=28) Cu2+(z=29) [Ar]3d [Ar]3d9 Ag+(z=47) [Kr]4d10 Zn2+(z=30) [Ar]3d10 claro Verde claro Celeste Trasparent e trasparente DMG NH3(ac) 6M Si No sanre Purpura Celeste HCl 6M Si Blanco K4Fe(CN)6 0.1M Si Blanco B.3) COMENTARIOS: Evidenciamos que akgunas soluciones presentaban precipitados , ademas que algunas tenian coloracion intensa a compracion que otras. C) CONCLUSIONES: Con las experiencias anteriores se puede corroborar la veracidad de la teoría que dice que según la configuración electrónica se puede predecir si el ion presenta color. Al realizar la configuración de dichos elementos con sus propias cargas se pueden determinar si son coloreadas o incoloras observando los electrones del subnivel “d”. D) RECOMENDACIONES: Tener cuidado con los tubos de ensayo ya que son frágiles y se pueden romper. Echar despacio las gotas para así poder apreciar mejor las reacciones. 2.2. EXPERIENCIA N°2: CARACTERÍSTICAS DE LOS HALÓGENOS: 1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Conocer algunas de las propiedades de los siguientes halógenos: Cl2, Br2 y I2. Y ver la manera en que se comportan al interactuar con el CCl4. Aprender los riesgos y precauciones que hay que conocer al trabajar con halógenos y tetracloruro de carbono para futuras experiencias. 2. RECURSOS: 2.1. REACTIVOS: I2(ac) Br2(ac) Cl2(g) 2.2. EQUIPOS: Tres tubos de ensayo Dos vasos de precipitado 3. PROCEDIMIENTO PARA EL DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA: A) TRAZADO DE DIAGRAMA Y DESCRIPCIÓN DE LA EXPERIENCIA: Fig.3.1. Agua de cloro y agua de bromo Fig.3.2. I2 es de color fucsia Fig.3.3. Br2 es de color rojo Fig.3.4. Soluciones Resultantes A.1) OBSERVACIONES: Las sustancias trabajadas en esta parte de la experiencia al destaparlas liberaban ciertos gases, algunos imperceptibles pero otros como el cloro que tenían un olor fuerte parecido al de la lejía. Para conocer mejor el color del iodo, el profesor expuso un poco de I2 en un pedazo de papel y este empezó como si se estuviera quemando debido a la sublimación del iodo. El color de Br2(ac) es pardo rojizo y el del I2 negro brillante Se observa que al añadir CCl4 al I2(ac) la coloración es amarillenta y fucsia en la base del tubo de ensayo. Si no se agita bien se observa que también hay I2 en la superficie por la coloración fucsia. El Cl2 es de color amarillo verdoso y a la temperatura ambiente, temperatura del laboratorio, es muy volátil. El Br2 es de color rojizo y a la temperatura ambiente, temperatura del laboratorio, está en estado líquido. El yodo es de color rojizo claro y a la temperatura del laboratorio; es decir, a temperatura ambiente es sólido. Inicialmente los tres halógenos no presentas de forma evidente los colores mencionados, es gracias al CCl4 que logramos percibir sus verdaderos colores. B) TABULACIÓN DE RESULTADOS: B.1) TRAZADO DE CUADRO: Tabla N° 2: Datos Experimentales: SUSTANCIA ESTADO FÍSICO Bromo Br2 Yodo I2 Liquido Solido COLOR DE LA SUSTANCIA PURA Rojo Gris COLOR EN SOLUCIÓN ACUOSA Caramelo Caramelo COLOR EN CCl4 Rojo Violeta B.2) COMENTARIOS: Al entregarnos los halógenos en solución acuosa ya se ha producido una reacción leve al reaccionar el halógeno con agua. El tetracloruro de carbono es un solvente apolar; de la misma manera que todos los halógenos, ya que al ser diatómico, la compartición de electrones será igual en cada átomo del halógeno respectivo, por consiguiente la diferencia de electronegatividad siempre será 0, dicho esto sabemos que lo semejante disuelve a los semejante; en consecuencia cualquier halógeno disolverá en CCl4. C) CONCLUSIONES: El iodo reacciona muy rápido con la celulosa del papel produciendo una reacción de combustión. Las sustancias apolares son solubles en solventes apolares, tanto el I2(ac) y Br2(ac) son solubles en CCl4 porque son apolares. Los halógenos son identificados por el solvente. De estos experimentos podemos decir que: Reactividad del iodo ¿ Reactividad del bromo ¿ Reactividad del cloro D) RECOMENDACIONES: No tener contacto directo con los vapores de iodo y bromo por ser venenosos. Si se desea obtener una buena muestra se debe agitar vigorosamente la solución formada, en el experimento se agito fuertemente la solución, además si los colores no se llegan a distinguir bien debemos de agitar fuertemente otra vez. 2.3. Experimento Nº 3: Acidez/Basicidad de soluciones acuosas de compuestos tipo E-O-H de los elementos del 3erperiodo de la T.P.M OBJETIVO ESPECIFICO: Determinar la acidez o basicidad de los elementos del 3 er periodo de la tabla periódica a través del patrón de colores de pH que se nos presenta. Conocer la acidez y basicidad de las soluciones Reconocer el cambio de los indicadores universales Comprobar las propiedades periódicas de los compuestos Conocer que compuestos son más ácidos y los más básicos. FUNDAMENTO TEORICO: El pH, abreviatura de Potencial Hidrógeno, es un parámetro muy usado en química para medir el grado de acidez o alcalinidad de las sustancias. Esto tiene enorme importancia en muchos procesos tanto químicos como biológicos. Es un factor clave para que muchas reacciones se hagan o no. Por ejemplo en biología las enzimas responsables de reacciones bioquímicas tienen una actividad máxima bajo cierto rango de pH. Fuera de ese rango decae mucho su actividad catalítica. Nuestra sangre tiene un pH entre 7,35 y 7,45. Apenas fuera de ese rango están comprometidas nuestras funciones vitales. En los alimentos el pH es un marcador del buen o mal estado de este. Por lo expuesto el pH tiene enormes aplicaciones. La escala del pH va desde 0 hasta 14. Los valores menores que 7 indican el rango de acidez y los mayores que 7 el de alcalinidad o basicidad. El valor 7 se considera neutro. Matemáticamente el pH es el logaritmo negativo de la concentración molar de los iones hidrogeno o protones (H+) o iones hidronio (H3O). RECURSOS: Materia prima 0.01M NaOH 0.01M Mg(OH)2 0.01M Al(OH)3 0.01M H3PO4 0.01M H2SO4 0.01M HClO4 Equipos 6 papeles indicadores universales Luna de reloj PH-metro OBSERVACIONES: El papel de indicador universal presenta un color naranja, seguramente es para poder distinguir bien las distintas tonalidades de las soluciones. El patrón de colores de pH presenta un rango de 11 tipos de tonalidades en las cuales algunas varían solo por su intensidad. Los ácidos presentan un rango de pH muy bajo en comparación con las bases. CALCULOS Y RESULTADOS: Tabla N° 3: Datos Experimentales: Soluc iones acuosas 0,01M pH medido NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 H3PO4 H2SO4 HClO4 8 8 6 3 2 3 DIAGRAMA DE PROCESO: 1)Poner el papel indicador sobre la luna de reloj, 2)Poner una gota de la solucion sobre el papel indicador 3)Observar el color obtenido del papel indicador 4)Comparar el color obtenido con el pH-metro 5)Determinar la acidez o basicidad de la solucion 6)Repetir el mismo proceso con las demas soluciones RECOMENDACIONES: Al realizar el vaciado de frasco gotero sobre el papel de indicador universal, sobre todo en los ácidos realizarlo de manera pausada, precisa y sin ningún contratiempo, para evitar posibles accidentes. Al realizar el lavado de la luna de reloj donde se encuentra el indicador, realizarlo con el agua destilada de tal manera que se encuentre en condiciones favorables para poder evitar posibles alteraciones en la determinación de los pH de las siguientes soluciones. CONCLUSIONES: La escala pH es fundamental para poder determinar la acidez o basicidad en diversas soluciones. El sodio y el magnesio son las sustancias más básicos de los reactivos usados El azufre es la sustancia más acida de los reactivos Se puede apreciar que el aluminio es un metaloide ya que su pH marca 6 Se pudo obtener experiencias en el uso del indicador universal para próximos trabajos de laboratorio 2.4. Experimento Nº 4: Carácter anfotero del Al(OH)3 OBJETIVO ESPECIFICO: Establecer el carácter anfótero del Al(OH)3 a través de ciertos indicadores que nos permitirá su posterior demostración y presenciar las características que presenta. Comprobar si el aluminio es un metaloide Identificar si una sustancia actúa como acido o como base (anfótero). Comprobar si la mezcla de soluciones produce un precipitado FUNDAMENTO TEORICO: El hidróxido de aluminio es anfotérico. En condiciones fuertemente ácidas, se forma Al(OH)2+ y en condiciones fuertemente básicas, se forma Al(OH)4-. Éstos son los principales iones en soluciones diluidas; en soluciones concentradas, se forman los iones poliméricos que pueden ser bastante complejos. Las sales del anión Al(OH)4- o similar, por ejemplo AlO2-, a veces son llamadas aluminatos. El Al(OH)3 tiene una masa molar de 78.01 y un pKs=33. Cuando es usado, el hidróxido de aluminio neutraliza el exceso del ácido. Por ejemplo, el ácido del jugo gástrico reacciona con el hidróxido de aluminio para formar cloruro (una sal) y agua: Al(OH)3 + 3HCl da como resultado AlCl3 + 3H2O. RECURSOS: Tubos de ensayo Solución de Al(OH)3 0,1M Solución de HCl Solución de NaOH OBSERVACIONES: Al adicionar gotas de NH3 sobre el tubo que contiene AlCl3 se forma un precipitado blanco gelatinoso. En la desaparición del precipitado contenido en los tubos A y B, al adicionar el N° de gotas se hace más efectivo con el HCl (ac), es decir la velocidad con el cual se desaparece el precipitado es más rápido en comparación con el NaOH. ECUACIONES QUIMICAS: Para la reacción del AlCl3 con el NH3 (ac) 1:2 : AlCl3 + 3NH4 (OH) (ac) Al (OH) 3 (s) + 3NH4Cl Para la reacción del tubo de ensayo “A” con HCl 1:2 3HCl (ac) + Al (OH) 3 (s) AlCl3 (s) + 3H2O Para la reacción del tubo de ensayo “B” con NaOH al 10% Na (OH) (ac) + Al (OH) 3 (s) Al (OH)-4 + Na+ CALCULOS Y RESULTADOS: Al agregar al AlCl3 0,1M unas 15 gotas de NH3(ac) 1:2 se observa lo siguiente: precipitado blanco gelatinoso. Al tubo de ensayo A se le agrega 11 gotas de HCl 1:2 para la desaparición del precipitado. Al tubo de ensayo B se le agrega 20 gotas de NaOH al 10% para la desaparición del precipitado. DIAGRAMA DE PROCESO: 1)Obtener los instrumentos para realizar el experimento 2)Vierta el AlCl3 hasta la tercera parte del tubo de ensayo A 3) Agregar 15 gotas de NH3 en el tubo A 4)Observar el precipitado formado en la solucion 5) Vierta la mitad de la solucion en otro tubo B 6) Adicione en el tubo A, 11gotas de HCl 7)Adicione en el tubo B, 20 gotas de NaOH 8)Observar la desaparicion del precipitado en los dos tubos RECOMENDACIONES: Al realizar el vaciado gota por gota en el tubo de ensayo tratar de efectuarlo sin apuro alguno, ya que lo fundamental es establecer el N° de gotas para poder realizar los cálculos correspondientes. CONCLUSIONES: El Al(OH)3 se puede manifestar ya sea en carácter acido o en básico dependiendo de las sustancias a utilizar. Con las reacciones producidas en los tubos A y B se puede apreciar el carácter anfótero del Al(OH)3 Se comprobó que el aluminio es un metaloide El precipitado formado en el tubo inicial, es el Al(OH)3 en estado solido Se pudo comprobar el carácter anfótero mediante las ecuaciones usando conocimientos previos de la teoría de Brönsted y Lowry 2.5. Experimento Nº5: Solubilidad de sales OBJETIVO ESPECIFICO: Indicar si las sustancias son solubles o no Identificar como varia la solubilidad en un grupo mediante una solución patrón. Obtener la conductividad específica RECURSOS: Materia prima e insumos 0.1N KCl 0.1M MgSO4 CaSO4 (sat) SrSO4 (sat) BaSO4 (sat) Agua de caño Equipos, materiales de vidrio, etc. Termómetro Vaso precipitado de |1000Ml OBSERVACIONES: SOLUBILIDAD: La solubilidad es una medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en otra. Puede expresarse en moles por litro, en gramos por litro, o en porcentaje de soluto; en algunas condiciones la solubilidad se puede sobrepasar, denominándose a estas soluciones sobresaturadas. La sustancia que se disuelve se denomina soluto y la sustancia donde se disuelve el soluto se llama solvente. En la solubilidad, el carácter polar o apolar de la sustancia influye mucho, ya que, debido a este carácter, la sustancia será más o menos soluble; por ejemplo, los compuestos con más de un grupo funcional presentan gran polaridad por lo que no son solubles en éter etílico. Los compuestos con menor solubilidad son los que presentan menor reactividad como son: las parafinas, compuestos aromáticos y los derivados halogenados. Al proceso de interacción entre las moléculas del disolvente y las partículas del soluto para formar agregados se le llama solvatación y si el solvente es agua, hidratación. DIAGRAMA DE PROCESO: 1)Obtener los instrumentos para realizar el experimento 2) Agregar la solucion KCl en un vaso de precipitado de 100mL 3)Poner los electrodos en la solucion 4)Apuntar la resistencia obtenida 5)Hacer los mismos pasos con los siguientes soluciones 6)calcular la constante de celda de cada uno de las soluciones CALCULOS Y RESULTADOS: Temperatura de la solución patrón (KCl 0,100 N): 25°C Tabla N° 4 : Datos Experimentales Sustancias Lectura de R en Ω KCl 10.54 KΩ Hallando la constante para el KCl: Datos: MgSO4 6.92 KΩ CaSO4 10.83 KΩ SrSO4 70.3 KΩ BaSO4 186.5 KΩ Agua de caño 14.5 KΩ k= ϴ R ….(I) K= 0.01286 (ohm cm)-1 En (I) �= K.RkCl � =0.01286 (ohm cm)-1 x 10.54 (103) ohm = 135.5444 cm-1 Tabla N° 5 : Datos Experimentales Sales �.Kx Conductividad MgSO4 135.5444x6.92(103) 937967.248 CaSO4 135.5444x10.83(103) 1467945.852 SrSO4 135.5444x70.3(103) 9528771.32 BaSO4 135.5444x186.5(103) 25279030.6 CONCLUSIONES: Si la sustancia es más soluble, su resistencia será menor Si la sustancia tiene una menor resistencia entonces será un buen conductor. Se obtuvo conocimiento de la fórmula de conductividad específica, y se pudo hallar la resistencia y constante de celda Bibliografía: https://books.google.com.pe/books? id=_4NjQtw8BAoC&pg=PA299&lpg=PA299&dq=TETRACLORURO+DE+CARBONO+ Y+HALOGENOS&source=bl&ots=n1DzO4-dXF&sig=2mkJKnXbUxjAp4bZTWSYeaukCQ&hl=es419&sa=X&ei=C689VbOCO8ikNpCFgKAN&ved=0CBsQ6AEwAA#v=onepage&q=TET RACLORURO%20DE%20CARBONO%20Y%20HALOGENOS&f=false Anexos: Fundamento teórico: Ahora estudiaremos la naturaleza de la periodicidad. El conocer la periodicidad resulta valioso para comprender el enlace en compuestos sencillos, Muchos propiedades físicas, como el punto de fusión, punto de ebullición y volumen atómico, exigen variaciones periódicas. Por lo ahora, describiremos las variaciones de más utilidad para predecir el comportamiento químico, ya que los cambios de estas propiedades dependen de las configuraciones electrónica, en especial, de la configuración de la capa ocupada más externa y de la lejanía de esta capa respecto al núcleo atómico. La tabla periódica es la referencia química más importante que hay. Ésta acomoda todos los elementos conocidos en un arreglo informativo, de manera que se ordenan según su número atómico (Z). Cuando los elementos se ordenan en orden creciente de su número atómico, aparece una repetición periódica de algunas propiedades físicas y químicas. Algunas de las propiedades periódicas más importantes que podríamos mencionar serían las siguientes: Configuración Electrónica: Es la distribución de los electrones según ciertos parámetros, es decir, cumpliendo ciertas reglas; como por ejemplo: Principio de Llenado o de Aufbau, Regla de Exclusión de Pauli y Regla de Máxima Multiplicidad o de Hund. Energía de Ionización: Es la energía necesaria para arrancar un electrón del átomo, estando éste en su fase gaseosa. Cabe recalcar que arrancar el primer electrón, es decir, el más alejado del núcleo; es más fácil que arrancar a los que se encuentran más cerca al núcleo; esto lo podemos sintetizar mencionando que la primera energía de ionización es menor a las siguientes. Electronegatividad: Es la tendencia que tienen los átomos de un elemento a atraer hacia sí los electrones cuando se combinan con átomos de otro elemento. Por tanto es una propiedad de los átomos enlazados. Afinidad Electrónica: Es la energía liberada o absorbida por un átomo cuando acepta un electrón más en su estructura. Generalmente, se encuentran en estado gaseosa al darse este proceso. Radio Atómico: Se define como la mitad de la distancia intranuclear de dos átomos iguales. Además, también es importante mencionar que, generalmente, en un mismo grupo o en un mismo periodo el RA varía en forma directamente proporcional a su número atómico (Z). Radio Iónico: De forma muy similar al radio atómico, podríamos decir que el radio iónico se define como la mitad de la distancia intranuclear de cationes o aniones del mismo elemento. Además, podemos afirmar que en un mismo elemento, el radio del catión es mayor al del anión, esto es claramente explicable por la teoría del apantallamiento. Temperatura de Fusión: Es la temperatura necesaria a la cual debe llegar un sólido para lograr estar en estado líquido. Temperatura de Ebullición: Es la temperatura a la cual debe alcanzar un líquido para llegar a formar vapor, pasada esta temperatura podríamos afirmar que la sustancia ahora se encuentra en estado gaseoso.