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Universidad Nacional Mayor de San Marcos Facultad de Química e Ingeniería Química Departamento de Química Inorgánica

Nombre del profesor(a):

Integrantes:

Tema: Introducción experimental al sistema periódico

Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 17 de Abril de 2017

Introducción: A medida que los científicos han ido conociendo más y más elemento, surgió la necesidad de ordenar y agrupar los elementos que se iban descubriendo. Se hicieron muchos intentos de agrupamiento, según se iban repitiendo periódicamente ciertas propiedades y magnitudes físicas, hasta por fin llegar a la tabla periódica actual. La tabla periódica se ha vuelto tan familiar que forma parte del material didáctico para cualquier estudiante, más aún para estudiantes de química. De la tabla periódica se obtiene información necesaria del elemento químico, en cuanto se refiere a su estructura interna y propiedades, ya sean físicas o químicas. La actual tabla periódica moderna explica en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos químicos, tomando como base a su estructura atómica. Según sus propiedades químicas, los elementos se clasifican en metales y no metales. Hay más elementos metálicos que no metálicos. Los mismos elementos que hay en la tierra existen en otros planetas del espacio sideral. El estudiante debe conocer ambas clases, sus propiedades físicas y químicas importantes; no memorizar, sino familiarizarse, así por ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metálicos y no metálicos, no en forma individual o aislada, sino por grupos o familias, etc. y de ese modo aprender de manera fácil y ágil fórmulas y nombres de los compuestos químicos, que es parte vital del lenguaje químico. Es por ello que invitamos a usted a dar una lectura al presente trabajo, con el motivo que se entere de los diferentes comportamientos que tienen los elementos y compuestos químicos en procesos de laboratorio, e incluso, que suceden en la vida real. Objetivo: El objetivo fundamental de la presente práctica de laboratorio es el de realizar un estudio experimental de la Ley Periódica de los Elementos. Esto lo realizaremos mediante diversas pruebas químicas y físicas de las distintas series de elementos de la tabla periódica. Así comprobaremos las propiedades físicas y químicas de los elementos de la tabla periódica, especialmente de los grupos 1A, 2A, 7A, y algunos metales de transición. La importancia de esta práctica es evidente ya que en base a la clasificación periódica vamos a estudiar posteriormente los diversos elementos químicos y sus compuestos.

Fundamento teórico: 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).

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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).

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

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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.

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Reaccionan vigorosamente con el H2O, produciendo explosión en algunos casos.

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Son metales blandos, pueden ser rayados con facilidad.

2.- Metales Alcalinos Térreos (grupo IIA -> Be, Mg, Ca, Sr, Ba y Ra) 

No se encuentran libres en la naturaleza, se encuentran formando compuestos.

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El calcio y el magnesio son los más abundantes en la corteza terrestre, principalmente en forma de carbonatos y sulfatos.

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Son de color blanco plateado, maleables, dúctiles, ligeramente más duros que los del grupo IA.

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1. Halógenos (grupo -> F, Cl, Br, I y At)

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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.

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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.

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En general, son toxico y antisépticos.

Discusión y descripción: I) Familia de los metales alcalinos. Grupo IA a) Propiedades físicas:  Tan el sodio, litio y potasio estaban almacenado en recipientes color ámbar.  Litio: Color marrón, no tenía mucho brillo, estaba recubierto por óxido de litio. Sodio: Color plateado, sin mucho brillo, recubierto por óxido de sodio. Potasio: Presenta un color un poco más oscuro que el del sodio, recubierto por oxido de potasio.  Cuando cortamos con una espátula un pequeño trozo de metal observamos que los metales anteriormente mencionados tenían brillo metálico, y en cuanto la dureza aumentaba según su número atómico.

b) Reactividad con el agua:  En tres vasos colocamos agua y procedimos a introducir Litio, sodio y

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potasio. Litio: Reacciona con el agua moderadamente, produciendo H2 y LiOH. Sodio: Reacciona un poco más violento que el litio, produce al igual que el Litio, H2 y además NaOH. Potasio: Es el metal que más fuerte reaccionó, observamos que se produjeron algunas chispas, produciendo H2 y KOH. Luego a cada vaso le agregamos el indicador para ver si en aquellas soluciones había la presencia de un hidróxido, la fenolftaleína, obteniendo los siguientes resultados. El color lila nos proporciona la información de que en esas soluciones existían hidróxidos.

Las ecuaciones que obtuvimos fueron las siguientes:

2 Li + 2 H2O = H2 + 2 LiOH 2 Na + 2 H2O = H2 + 2 NaOH 2 K + 2 H2O = H2 + 2 KOH II) Familia de los metales Alcalinos Térreos. Grupo IIA -Formación de Sulfatos: A cada uno de los tubos de ensayo le colocamos las sustancias especificadas en la imagen.

A cada tubo de ensayo le agregamos 5 gotas de H2SO4

Obteniendo este resultado: La precipitación aumentaba acorde al número atómico de los elementos del grupo IIA

Las ecuaciones que obtuvimos fueron las siguientes: MgCl2 + H2SO4 = MgSO4 + 2HCl CaCl2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HCl SrCl2 + H2SO4 = SrSO4 + 2HCl BCl2 + H2SO4 = BSO4 + 2HCl

-Solubilidad de sulfatos de los metales Alcalinos Térreos en etanol Añadimos unas 6 gotas de etanol a cada uno de los tubos y obtuvimos el siguiente resultado: En la solución donde había calcio observamos que se forma precipitado al echarle etanol.

Deducción: Mientras más radio atómico tenga la sustancia, mayor será la abundancia de precipitación y menor será la solubilidad.

III) Familia de Halógenos. Grupo VIIA a) Formación de los Haluros de plata:

Colocamos diferentes sustancias a cada uno de los tubos de ensayo, luego procedimos a echarle a cada uno de los tubos de ensayo luego procedimos a echarle 6 gotas de NH3.

Notamos que se formaron precipitados, mientras mayor sea el número atómico mayor precipitado se forma.

b) Solubilidad de los haluros de plata en medio amoniacal Al agregar unas 6 gotas de NH3 7M a cada uno de los tubos, observamos que la precipitación en el tubo número 2 desapareció.

c) Propiedad de desplazamiento de los halógenos

A tres tubos de ensayo le vertimos las sustancias como muestra la imagen, observamos que por densidad el cloroformo se fue al fondo de la sustancia.

En esta imagen observamos las fases que se forman en este experimento, antes de echarle los halógenos en estado líquido.

3 En esta imagen observamos lo que se forma al agregar los halógenos en estado acuoso. Las ecuaciones que obtuvimos fueron las siguientes: KBr + Cl2 = KCl + Br2 KI + Cl2 = KCl + I2 KI + Br2 = KBr + I2 IV) Estudio del grupo IIIA (Propiedad anfótera) Colocamos en 2 tubos de ensayo virutas de aluminio, en uno de los tubos le agregamos HCl y en otro tubo le echamos NaOH. Las ecuaciones que obtuvimos fueron las siguientes: Al + HCl = AlCl3 +H2 Al + NaOH = NaAlO + H2 En la primera ecuación el aluminio se comporta como un metal, mientras que la segunda ecuación se comporta como un no metal.

Recomendaciones:  

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Usar guantes látex para evitar tener un contacto directo con una sustancia que pueda causar daños a la piel. Al hacer pruebas de comparación se deben tener los mismos factores para cada una de las sustancias a poner a prueba, porque sino es así el resultado podría variar. Tener cuidado al usar los elementos del grupo IA ya que reaccionan violentamente con el agua.

Conclusiones 

Queda demostrado que los elementos químicos, según su grupo y periodo, tienen diferentes reacciones.

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En el caso de los metales, mientras mayor periodo tengan, mayor será su reacción de oxidación.

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En el grupo de los halógenos el flúor tiene mayor fuerza de desplazamiento que los otros halógenos.

Bibliografía:  

http://www.monografias.com/trabajos81/introduccion-experimental-sistemaperiodico/introduccion-experimental-sistema-periodico.shtml http://www.eis.uva.es/~qgintro/sisper/sisper.html

Cuestionario:

1. ¿Por qué los metales alcalinos deben ser almacenados en recipientes de vidrio color ámbar y sumergidos en kerosene, benceno o cualquier solvente apolar? - Los metales alcalinos deben guardarse así debido a que son muy reactivos, estos metales se guardan en frascos con un solvente apolar para aislarlo con cualquier contacto del agua, debido a que el agua es polar no se llega a mezclar y el metal esta fuera de su alcance. 2. De acuerdo a sus observaciones, ¿Por qué el potasio tiene mayor brillo metálico y es más blando que el litio? - Porque posee mayor carácter metálico, ya que el potasio está en un periodo más alto que el litio posee más brillo y es más blando. 3. Escriba cada uno de las reacciones observadas entre el agua y los metales alcalinos y diga porqué, al final de la reacción, se agrega fenolftaleína.

- LITIO: Al echar un pequeño trozo de litio al vaso con agua este se va disolviendo de una forma lenta liberando hidrógeno gaseoso del agua formando un hidróxido de litio LiOH. Se agrega fenolftaleína debido a que es un indicador y así al mezclarlo podemos determinar si es una base o no. Al agregarlo al LiOH cambió de color transparente aun color rojo demostrando que es una base. SODIO: Al echar el sodio al vaso con agua se produce una reacción un poco más rápida que la del litio con presencia de energía e hidrógeno gaseoso quedando en el vaso un hidróxido de sodio NaOH. Se agrega fenolftaleína debido a que es un indicador y así al mezclarlo podemos determinar si es una base o no. Al agregarlo al NaOH cambia de color transparente aun color rojo demostrando que es una base. POTASIO: Al echar un pequeño trozo de potasio al vaso, la reacción es rápida y violenta liberando energía con presencia de fuego e hidrógeno gaseoso, el metal se disuelve rápido formando un hidróxido de potasio KOH. Se agrega fenolftaleína debido a que es un indicador y así al mezclarlo podemos determinar si es una base o no. Al agregarlo al KOH cambia de color transparente aun color rojo demostrando que es una base. 4. ¿Qué relación hay entre el radio atómico, la solubilidad y la formación de precipitado en una solución acuosa? De acuerdo a sus observaciones y mediante reacciones, proponga algunos ejemplos. - Según las reacciones observadas en el laboratorio podemos dar una relación entre el radio atómico, la solubilidad y la formación del precipitado. Todas estas características varían según el periodo de los elementos; mientras el periodo aumenta el R.A también aumenta y según las reacciones observadas de los compuestos formados por elementos de mayor R.A son menos solubles y forman más precipitados que los demás en comparación.

5. Explique la solubilidad de los sulfatos de metales alcalinos térreos en etanol -En el caso de los sulfatos (MgSO4, CaSO4, SrSO4, BaSO4) de los cuales los dos primeros cumplen la condición de ser transparente y no formar precipitado pero los dos restantes sus mezclas se volvieron algo turbia y con presencia de precipitado lo cual nos da a conocer que no es muy soluble en etanol. 6. ¿Qué propiedad periódica explica la observación de un color lila en la fase orgánica cuando se agrega Cl2 (ac) a una mezcla de CCl4 con KI(ac). Justifique su respuesta con la respectiva reacción química? - La electronegatividad. El cloro al ser más electronegativo que el yodo tiende a desplazar al yodo de la solución el cual presenta una coloración lila. KI + AgNO3+ NH3 ➡ AgI + KNO3+ NH3

7. ¿Cómo identifica, desde el punto de vista físico y químico, el contenido de un tubo en el que se formó un precipitado que podría ser AgCl o AgI? -Físico: Se observó que el color del precipitado de AgCl en la fase orgánica era lechoso, por lo que era diferente al AgI que presentaba un color lechoso amarillento. Químico: Se aprecia como ocurre la reacción ya que se formó un precipitado mediante la siguiente reacción: KCl +AgNO3→ AgCl + KNO3 KI + AgNO3→ AgI + KNO3