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Práctica 1. Explosivos y Reacciones Violentas Problema Explicación del comportamiento explosivo de Triyoduro de nitrógeno. Resultados y Discusión Se sintetizó el Triyoduro de Nitrógeno, dando positivo a la prueba de explosión. La apariencia del producto es un sólido, de color muy oscuro, entre café y morado. Al momento de hacerse la ignición se escuchó un sonido fuerte y seco, se observó una débil nube morada después de esto. Cuestionario 1. ¿Cuál es el nombre del explosivo obtenido en el experimento 1? Triyoduro de nitrógeno 1- amonio / Triyoduro de nitrógeno monoamino 2. Plantee la reacción de formación del explosivo en el experimento 1

3. Proponga la reacción de descomposición del mismo.

4. Calcula la energía de los enlaces N-X aplicando la ley de Hess (E​N-x​) para los halogenuros NX3 (X = F, Cl, I) a partir de la energía de disociación (D) que es la energía asociada al equilibrio para NX​3​ → ​ ​ N (g) + 3X (g), las energía de atomización y el ​ΔHf (energía asociada a la formación de NX3 (g) a partir de sus elementos en el estado estándar) E​N-X​ = D/3

5. El NF3 es el único de los trihalogenuros (NX3) termodinámicamente estable. El NCl3 puro explotan violentamente y el NBr3 explota incluso a -100 °C. Sin embargo, usted ha preparado el derivado yodado en condiciones normales en el laboratorio, que de acuerdo con los cálculos anteriores posee enlaces N-X más débiles. a) Investigue la estabilidad relativa que consigue a través de su estructura (no la molecular). la estabilidad relativa que tiene el producto debido a su estructura es debido a que tiene la forma de:

Esta estructura polimérica contiene NI4 tetraédricos los cuales son unidos por un “enlace” de dos iodos (pertenecientes a dos diferentes tetraedros), una molécula de amoniaco se colocara en el espacio creado por dos tetraedros esta estructura tiene una entalpía de formación de 146 kJ/mol, mientras que el NI3 molecular tiene una entalpía de formación de 287 kJ/mol; esto nos indica que la formación

de un mol de NI3 requiere más energía (casi el doble) para formarse a comparación de su aducto con NH3. b) ¿Esta estabilidad relativa es suficiente para explicar por qué es posible sintetizar este compuestos termodinámicamente inestable? Si, dado que el NH3 forma el aducto lo cual crea una red cristalina dando estabilidad a la molécula. 6. ¿Por qué tiene que esperar un poco para comenzar a llenar el tubo con NO? Antes que NO se producirá NO2 el cual no deberá estar en el tubo dado que no reacciona con CS2 de la misma manera que el NO. El N en NO Fungirá como agente oxidante ( pasa de N 2+ a N o) y combustible para el CS2. 7. Escriba la reacción de producción de NO

8. ¿Por qué debe tener cuidado de no introducir aire al tubo lleno de NO? Hay que recordar que el nitrógeno de NO se oxida al contacto de O2 para formar NO2. 9. ¿A qué se debe la explosión? La “explosión” se debe a que al acercar la llama a el tubo que contiene NO y CS2 , el NO actúa como combustible y el CS2 como comburente que como producto nos da una reacción altamente exotérmica y violenta. NO+ CS2------> N2+S8+CO2+SO2 10. Investigue a qué puede deberse la coloración azul que observa. La coloración azul se debe en CS2 a que hay una formación de un intermediario estabilizando su energía en forma de fotones, transiciones en una longitud de ondas más larga dando ésta coloración al expresar su energía en forma de luz y no de calor. 11. ¿Qué compuestos gaseosos podrían haberse formado? Investigue.

Se formaron N2, CO2 Y SO2 12. ¿Qué es el sólido amarillo que se queda pegado en el tubo? Se formó S8 13. Algunos compuestos de nitrógeno son usados como explosivos ¿Por qué son explosivos? De un ejemplo. Porque son compuestos inestables que tienen una estructura rígida en fase sólida y al recibir un pequeño impacto se estabilizan, cambiando su estructura en forma gaseosa. Ejemplo: La Azida de sodio es un compuesto empleado en la bolsa de aire de los coches: su función es actuar como un protector para el conductor si es que éste llegara a chocar y evitar que se impacte contra el vidrio. La descomposición de la azida de sodio produce: 2 NaN​3​ → 2Na + 3 N

Conclusiones Bibliografía ​Jobelius, Horst H.; Scharff, Hans-Dieter (2000). "Hydrazoic Acid and Azides". ​Ullmann's

Encyclopedia of Industrial Chemistry​. Wiley-VCH. ​doi​:​10.1002/14356007.a13_193​. ​ISBN 9783527306732​.

Práctica 2. Estabilidad Relativa del Estaño (IV) y del Plomo (IV) Problema A través de la síntesis de los correspondientes de amonio hexacloro derivados y las pruebas de estabilidad realizadas, inferir cual de los dos centros metálicos es más oxidante. Resultados y Discusión

Se realizó la caracterización de ambos productos resultantes de la síntesis de Plomo y de Estaño. Se puede considerar al agua para intervenir en la estabilidad termodinámica en el estado de oxidación. Por una parte, el estaño puede reaccionar cuando su estado de oxidación es 2+ o 4+, siendo los del Sn(II) como más reductores y menos covalentes que el Sn(IV) que pueden ser más oxidantes y más covalentes. Para obtener el Sn(IV) se utilizan ácidos que puedan oxidar el estaño (II). Se realizaron ambas síntesis utilizando como centro metálico al estaño y al plomo.

En las pruebas de estabilidad para cada complejo sintetizado, se buscó poner en disolución éstos y frente a otros compuestos, no se pudo observar el comportamiento frente a cambios de temperatura más altos, debido a la falta del gas para la utilización del mechero. En el complejo de estaño, el pH esperado al calentar era aćido, ya que si ocurría una descomposición podría ocurrir la formación de cloruro de amonio, que actúa como un ácido débil. Al realizarse la adición de yoduro de potasio, no ocurrió ninguna reacción visible que se pudiera cuantificar a simple vista, esperando que hubiera un intercambio de los ligantes de cloro ligados por los del yodo, esto no ocurre por la baja interacción que genera el estaño (IV) como oxidante para poder oxidar al yoduro. Para el compuesto de plomo, de igual forma podía ocurrir la formación de cloruro de amonio para poder tener un pH ligeramente ácido. Este compuesto al entrar en contacto con el yoduro de potasio la disolución en el tubo de ensaye, se observa un cambio en la coloración y en una escala redox se puede asumir que el plomo (IV) puede ser buen oxidante frente al yoduro para poder hacer la formación de estos aún más cuantitativa que la ya formada.

Cuestionario

1. Escriba la o las reacciones que llevó a cabo para obtener (NH​4​)​2​SnCl​6 SnCl​4​ + 2NH​4​Cl = (NH​4​)​2​SnCl​4 2. Escriba la o las reacciones que llevó a cabo para obtener (NH​4​)​2​PbCl​6 MnO​2​ (s) + 4HCl(ac) = MnCl​2​ (g) + 2H​2​O(l) PbCl​2​(s) + Cl​2​(s) = PbCl​4​ (s) PbCl​4​ (s) + 2NH​4​Cl = (NH​4​)​2​PbCl​6 3. El (NH4)SnCl6 se prepara por medio de una reacción simple de complejación, mientras que el (NH4)2PbCl6 requiere de una reacción redox de 2 pasos. ¿Por qué? Para el compuesto de estaño, se partió de una sal cuyo estado de oxidación ya se encontraba con un estado de oxidación de +4, lo que hace más sencillo su acomplejamiento. Por otra parte para el complejo síntetizado de plomo, se comienza utilizando dicloruro de plomo donde, el plomo como catión se presenta como Pb(II), éste se debe oxidar para poder presentarse como Pb(IV) y una serie de más pasos para poder lograr primeramente la extracción de sus electrones. 4. El cloro que no reaccionó con la disolución que contiene plomo reacción con el NaOH de la trampa ¿Qué productos se forman en la trampa? 2NaOH (ac) + Cl2(g) = NaCl(ac) + NaClO (ac) + H2O (l) 5. En un cuadro comparativo anote las observaciones que hizo para cada prueba de estabilidad relativa realizada.

(NH4)2SnCl6

(NH4)2SnCl6

(NH4)2SnCl6

(NH4)2PbCl6

(NH4)2PbCl6

(NH4)2PbCl6

Prueba

1

2

3

1’

2’

3’

1

No se pudo calentar, turbio y sin olor

2 3

No se pudo calentar, ligero color amarillo y olor irritante No se pudo realizar prueba

No se pudo realizar prueba Color naranja con el indicador

Color rojo con el indicador

6. ¿Cuál de los compuestos es el más oxidante? El compuesto más oxidante es el que tiene como centro metálico al plomo con un estado de oxidación 4+ 7. Ecológicamente es muy importante reciclar el plomo recobrando, PbCl2, para posteriores prácticas. ¿Cuáles son los productos de la descomposición térmica que llevó al cabo? (NH4)2PbCl6 (ac) + PbCl2 (s) + 2NH4Cl(ac) + Cl2(g) 8. Mientras que todos lo halogenuros de estaño, SnX4, son sales termodinámicamente estables que puede sintetizar y manejar con relativa facilidad, el PbBr4 y el PbI4 no lo son. Proponga una explicación.

En una escala de potencial redox (*recordar meter escala) donde se observa la formación de los halógenos, bromo y yodo, se puede apreciar que los reductores débiles lo son el yodo y bromo.

Conclusiones Bibliografía

Práctica 3. Síntesis de Nitrodisulfonato de Potasio (Sal de Fremy) Problema Proponer una estructura molecular para el K​4​[ON(SO​3​)​2​]​2​, debido a que presenta diferente color en estado sólido y en disolución debido a sus propiedades magnéticas. Resultados y Discusión

Cuestionario 1. Plantee las reacciones que ha llevado a cabo para obtener la sal de Fremy. NaNO2 + 2NaHSO3 = HON(SO3)2 2- + MnO2(s) + 2H2O 3HON(SO3)2 2- + KMnO4 + H+ = 2ON(SO3)2 2- + MnO2(s) + 2H2O 2ON(SO3)2 2- + 4K+ = K4[ON(SO3)2]2 (s) 2. ¿Qué es el sólido café que se forma al agregar la disolución 2 y por qué es importante que éste sólido no contamine su producto? El sólido café es MnO2 es paramagnético que proviene de la reducción de KMnO4, y se retira antes de mezclarse la reacción por si hay trazas que no logran reaccionar no intervenga en el producto final, al obstruir las mediciones de susceptibilidad magnética. 3. La sal obtenida es soluble en agua, sin embargo usted precipita el sólido amarillo de agua. Explique.

4. Plantee una posible ecuación para la descomposición del producto con agua. K4(ON(SO3)2)2 + 4H2O = 4KOH + 2NO + 4HSO3 La sal de Fremy puede comportarse con un agente oxidante para reaccionar con el mismo. 5. Existen dos formas cristalinas distintas para la sal de Fermy en el estado sólido (misma molécula distinta disposición de ellas a lo largo del cristal). Con ayuda del cuadro anexo identifique las vibraciones de su compuesto por comparación con las reportadas en la literatura para las dos formas (llene la Tabla.)

6. Investigue las propiedades magnéticas de las dos formas para los sólidos (triclínico y monoclínico). Compare su sal. La Sal de Fremy cuando se encuentra en estado sólido puede estar en diferentes estructuras cristalinas. Una de éstas es monocíclica que se presenta como dímero, mientras su contraparte es triclínica que es un monómero. La forma triclínica posee una coloración cercana a un rojo ladrillo y la monocíclica un color anaranjado tenue. En la literatura se puede consultar que la sal de Fremy monocíclica es diamagnética y la triclínica es paramagnética, esto se debe a que al tener diferente estructura

cristalina hacen que los pares de electrones se acomoden de diferente manera para poder presentar una coloración diferente y diferentes características. Se puede asumir que la Sal de Fremy sintetizada en la sesión de laboratorio es monoclínica y un dimero, por su coloración y su análisis de susceptibilidad magnética igual a… que no presenta actividad; por lo que es diamagnética. 7. De acuerda con la susceptibilidad y el momento magnético que calculó ¿Qué propiedades magnéticas presenta la sal que preparó en estado sólido? Explique y compare con su respuesta 6. La sal de Fremy sintetizada en las pruebas de susceptibilidad magnética respondió como un compuesto diamagnético, por lo que se tiene la forma cristalina monoclínica, y en disolución acuosa al estar en la balanza magnética se comportó como paramagnética. 8. Dibuje las estructuras de Lewis para el ión nitrodisulfonato.

9. De acuerdo con la espectroscopia ESR ¿Qué propiedades magnéticas presenta la sal que preparó en disolución? Explique brevemente.

10. Proponga usted una estructura molecular para la sal en estado sólido y una para la misma en disolución con base en sus resultados (mediciones magnéticas, IR) y sus investigaciones. Dibújela. Para el dímero se suelen tomar en cuenta tres distintas formas en el espectro IR.

Conclusiones La sal de Fremy es un poderoso oxidante, de igual forma sus propiedades magnéticas cambian si se encuentran en estado sólido o en disolución. En solución acuosa el ión nitrosodisulfonato ON(SO) es paramagnético y de coloración violeta. En estado sólido K[ON(SO)] es diamagnético y de coloración anaranjada. Se logró sintetizar la Sal de Fremy, y caracterizarla utilizando susceptibilidad magnética y espectroscopia IR, con ayuda de los valores de las vibraciones de enlace de la literatura se puede asumir la estructura de la sal como dimero. Bibliografia