3º Informe Lab Quimica Tabla Periodica

Universidad Nacional Mayor de San Marcos Universidad del Perú, Decana de América

Facultad de Ingeniería Industrial E.A.P Ingeniería Textil & Confecciones

ϖ ϖ ϖ ϖ

Curso: Laboratorio de Química general Profesor resonsable: Ing. !enigno "ilario #omero Pr$ctica de laboratorio: %  ' Tema: Introducci(n exerimental al )istema Peri(dico. ϖ Alumnos integrantes:  *$l+e, -ora Andrea Consuelo /0120  #e3es )ala,ar "ern$n Andr4 /01200  #odrígue, *arrido Lem3 %icole -irella /01205  Torres Fabi$n Fiorella Antonelli /0126/  7e+allos Quise %oelia /01266 ϖ Fec8a de entrega: -artes 16 de -a3o Lima 9 Per

2014

Práctica Nº 3 Introducción experimental al Sistema Periódico. __________________________________________________________________________

Índice 9

Introducci(n

'

9

;b
/

9

Princiios te(ricos

=

9

Conclusiones

9

Cuestionario

9

!ibliografía

INTRODUCCIÓN _________________________________________________________________________________ 2


n el estudio de la !u"mica# la $erramienta principal a consideración de muc$os es la ta%la periódica# la cual contiene toda la variedad de elementos !u"micos reconocidos# as" como al&unas de sus propiedades y caracter"sticas. Su uso es importante al momento de la reali'ar di(erentes experimentos# tales como reacciones !u"micas u otros# ya !ue &racias a las propiedades representadas en la ta%la se puede concluir previamente el supuesto resultado. ) trav*s del si&uiente tra%a+o se lo&ramos (amiliari'arnos con los al&unos elementos representativos de la ta%la periódica# en esta experiencia se pudo o%servar di(erentes tipos de reacciones dependiendo a los elementos utili'ados.

O!"TI#O$

_________________________________________________________________________________ 3


,. studiar las propiedades periódicas de los elementos. 2. -%servar en (orma cualitativa las propiedades ("sicas de al&unos elementos. 3. nsayar y o%servar las reacciones y cam%ios !u"micos de los elementos de los &rupos I)# II)# III). . Identi/car la presencia de precipitaciones en las soluciones. 0. Sa%er !ue compuestos a&re&ar para identi/car si una solución es ácida o %ásica. 1. Me+orar la precisión para asi aplicar medidas exactas.

PRINCIPIO$ T"ÓRICO$

DESARROLLO HISTORICO DE LA TABLA PERIODICA

_________________________________________________________________________________ 

Práctica Nº 3 Introducción experimental al Sistema Periódico. __________________________________________________________________________ a a%la Periódica es un important"simo recurso !ue utili'an los !u"micos para poder acceder a todas las caracter"sticas y propiedades ("sicas y !u"micas de todos los elementos conocidos. 4esde sus inicios $asta la actualidad# la ta%la periódica $a estado en constante cam%io y evolución. ) mediados del si&lo 5I5 ya se conoc"an 00 elementos sin nin&una relación aparente6 7o$ann 48%ereiner 9,:;< = ,;<> (ue el primer cient"/co !ue comen'ó a ordenarlos y lo&ró a&ruparlos en tr"adas 93 elementos># en las !ue el peso atómico del elemento central era casi el promedio de los otros dos. Posteriormente# )lexander Ne?lands 9,;3; = ,;;<> ordenó los elementos conocidos por sus masas atómicas crecientes y o%servó !ue despu*s de cada siete elementos el octavo repet"a las propiedades !u"micas del primero# lo !ue llamó ey de las -ctavas. n ,:;,# 4imitri Ivanovic$ Mendeleiev 9,;3 = ,<@:> ordenó los 13 elementos conocidos para ese entonces# por su peso atómico. ) dic$a clasi/cación la llamó la ta%la Periódica# nom%re con el !ue se conoce $asta la actualidad# en ella demostró !ue las propiedades de los elementos varia%an de manera periódica en (unción de su nAmero atómico.

LOS EXPERIMENTOS DE MOSELEY: Moseley usó varios metales como %lancos en sus tu%os de rayos catódicos. Notó !ue cuando los rayos catódicos pe&a%an so%re el metal y estos r ayos catódicosten"an su/ciente ener&"a 9o%tenida usando alto volta+e># di(erentes metales da%an rayos x de di(erentes lon&itudes de onda 9o lo !ue es lo mismo de di(erente ener&"a>.o !ue pasa%a en esencia era !ue los rayos catódicos acelerados por el alto volta+e 9electrones de alta ener&"a> sacan a los electrones internos de los átomos metálicos al &olpear so%re los átomos de los %lancos metálicos. Buando los electrones sacados del átomo re&resan a su lu&ar se emiten rayos 5. Bomo los electrones internos no están apantallados por los demás electrones# la ener&"a re!uerida para sacarlos depende del nAmero de protones !ue $ay en el nAcleo. 4e esta manera la ener&"a de los rayos 5 y por tanto su (recuencia y su lon&itud de onda# está relacionada con el nAmero de protones del nAcleo. Moseley se dio cuenta de !ue los nAmeros atómicos eran muc$o más !ue un es!uema adecuado para los elementos# sino !ue ten"an sentido ("sico real# esto es !ue eran el nAmero de protones 9y electrones> de un elemento neutro.;

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¬ LA TABLA PERIÓDICA

stá (ormada por los elementos# los !ue están ordenados en (unción creciente de nAmeros atomicos# &enerando /las y columnas# cuyas propiedades de los elementos depende de este ordenamiento. as variaciones periódicas de las propiedades de los atomos de los elementos# se mani/esta a trav*s de la con/&uración electrónica# del tamaCo atomico# ener&"a de ioni'ación electrone&atividad y a/nidad electrónica. Mientras !ue propiedades como la acide' y solu%ilidad de los compuestos a trav*s de un periodo o &rupo de la ta%la periódica # se anali'an en (unción a otros (actores !ue dependen a su ve' de propiedades simples.

•

Metales alcalinos ( g!"o IA# Son solidos metálicos %landos y pueden ser rayados con (acilidad. todos tienen un solo electron en su ultimo nivel# con tendencia a perderlo# esto de%ido a !ue tienen poca a/nidad electrónica y %a+a ener&"a de ioni'ación. Poseen %a+a densidad6 por tanto# son metales li&eros o livianos6 %a+o putn de (usión y e%ullición respecto a los demás metales. Poseen alta reactividad !u"mica# asi por e+emplo# reaccionan con a&ua# oxi&eno o $aló&eno en (orma rápida. n cual!uier caso pierden un electro por cada atomo metalico. Deaccionan vi&orosamente con el E2@# produciendo explosión en al&unos casos.

_________________________________________________________________________________ 1


•

Metales alcalinos$t%eos IIA Son sólidos a temperatura am%iente y tienen propiedades metálicas t"picas# a comparación con los metales alcalinos# los metales alcalinos= t*rreos son más duros# más densos y (unden a temperatura más elevadas. as primeras ener&"as de ioni'ación de los elementos de los alcalinos= t*rreos son %a+as# pero no tan %a+as como las de los alcalinos. Bomo sa%emos la (acilidad con la !ue los átomos pierden electrones. os compuestos de Ba# Sr y Fa son muy seme+antes entre si en muc$os aspectos# estos tres metales se precipitan &eneralmente como car%onatos y despu*s se separa uno de otro utili'ando las di(erencias de solu%ilidades de sales. No se encuentran li%res en la naturale'a# se encuentran (ormando compuestos. Son de color %lanco plateado# malea%les.

•

Hal&genos Son los elementos no metálicos de alta reactividad !u"mica# su poder oxidante disminuye al descender en el &rupo. n &eneral# son toxicos y antis*pticos.

¬ CON'I)RACION ELECTRÓNICA l modelo modi/cado de Fo$r nos provee de una explicación de la ley periódica# las re&las !ue &o%iernan la ocupación de capas# su%= capas y or%itales dan como resultado un patrón repetitivo del arre&lo de los electrones de valencia en los elementos. )s"# los elementos !ue son de una misma (amilia# tienen propiedades muy similares# y claro# sus electrones de valencia tienen el mismo arre&lo. − − − −

l arre&lo de los electrones en capas# su%capas y or%itales se llama con/&uración electrónica. 4e%ido a los patrones encontrados# es posi%le escri%ir estas con/&uraciones de manera concisa. a con/&uración electrónica de un elemento da muc$a in(ormación ntre otras cosas indica cuántos electrones de valencia tiene y además permite sa%er cuántos electrones desapareados tiene.

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Práctica Nº 3 Introducción experimental al Sistema Periódico. __________________________________________________________________________ −

as con/&uraciones electrónicas pueden representarse empleando el s"m%olo del &as no%le anterior y los electrones de valencia adicionales o por medio de las estructuras de e?is.

¬ RADIO ATÓMICO s un t*rmino de re(erencia# !ue se interpreta como el radio de una es(era dentro de la cual se encuentra la máxima pro%a%ilidad de encontrar los electrones de un átomo. l radio atómico es la distancia !ue existe entre el nAcleo y la capa de valencia. Por medio del radio atómico es posi%le determinarse el tamaCo del átomo. Se de/ne comoG Hla mitad de la distancia de dos átomos i&uales !ue están enla'ados entre s".Numerosas propiedades ("sicas incluidas la densidad# temperaturas de (usión y e%ullición están relacionadas con el tamaCo de los átomos# pero el tamaCo es muy di("cil de de/nir. 9

n un &rupo# el volumen atómico aumenta al aumentar J# pues aumenta el nAmero de niveles de ener&"a.

9

n un periodo# el volumen atómico disminuye al aumentar el J6 ya !ue# para el mismo nAmero de niveles aumenta la car&a el*ctrica del nAcleo y de la corte'a y por tanto# la (uer'a de atracción.

_________________________________________________________________________________ ;


¬ ENER*A DE IONI+ACIÓN s la ener&"a necesaria para convertir un mol de átomos aislados neutros# en estado &aseoso# en un mol de iones monopositivos. 59&> K ,

59&>K K ,e

9

n un &rupo# la ener&"a de ioni'ación disminuye al aumentar el J6 pues al aumentar el nAmero de niveles de ener&"a# los electrones más externos están menos atra"dos por el nAcleo y# por lo tanto# es menor la ener&"a necesaria para separarlos.

9

n un periodo# aumenta al aumentar el nAmero atómico6 pues para la misma capa# a mayor J más atra"dos por el nAcleo estarán los electrones.

¬ ELECTRONEATI,IDAD n ,<3,# Paulin& de/nió la electrone&atividad como la tendencia de un átomo a atraer so%re s" los electrones cuando se com%ina con otro (ormando un compuesto !u"mico por lo cual está "ntimamente relacionada con la ener&"a de ioni'ación y con la a/nidad electrónica. l concepto de la electrone&atividad es muy Atil para conocer el tipo de enlace !ue ori&inarán dos átomos en su uniónG _________________________________________________________________________________ <

Práctica Nº 3 Introducción experimental al Sistema Periódico. __________________________________________________________________________ • •

l enlace entre átomos de la misma clase y de la misma electrone&atividad es apolar. Buanto mayor sean las di(erencias de electrone&atividad entre dos átomos tanto mayor será la densidad electrónica del or%ital molecular en las proximidades del átomo más electrone&ativo. Se ori&ina un enlace polar. as electrone&atividades de los elementos representativos aumentan de i'!uierda a derec$a a lo lar&o de los periodos y de a%a+o a arri%a dentro de cada &rupo.

as variaciones de electrone&atividades de los elementos de transición no son tan re&ulares. n &eneral# las ener&"as de ioni'ación y las electrone&atividades son in(eriores para los elementos de la 'ona in(erior i'!uierda de la ta%la periódica !ue para los de la 'ona superior derec$a.

¬ A'INIDAD ELECTRÓNICA a a/nidad electrónica 9)> o electroa/nidad se de/ne como la ener&"a involucrada cuando un átomo &aseoso neutro en su estado (undamental 9de m"nima ener&"a> captura un electrón y (orma un anión. 59&> K ,e , K 5= 9&> Si al &anar un electrón se desprende ener&"a# la a/nidad electrónica es positiva# y el ion(ormadoes esta%le.Sipor el contrario se a%sor%e ener&"a# la a/nidad electrónica es ne&ativayel ion(ormadoes inesta%le.

_________________________________________________________________________________ ,@


%AT"RIA&"$ ' R"ACTI#O$ I.

%AT"RIA&"$

9

*radillas

9

>aso =1-l

9

Tubos de ensa3o

9

Es$tula

9

Pin,a de metal

9

Planc8a de +idrio

9

!agueta

9

Probeta

9

Pisceta

II( R"ACTI#O$ 9

$)l*ci)nes+ Agua de cloro 3 agua de !romo %aF? %aCl? @!r? @I? -gCl2? )rCl2? !aCl2 Ag%;' al  %"'Bac "2);/ al 1

_________________________________________________________________________________ ,,

Práctica Nº 3 Introducción experimental al Sistema Periódico. __________________________________________________________________________ Fenolftaleína B%a;"9"Cl

9

$)lvenes+ Etanol Tetracloruro de Carbono BCCl/

_________________________________________________________________________________ ,2


DETALLES EXPERIMENTALES I-

'AMILIA DE LOS METALES ALCALINOS- R)PO IA )> Propiedades ("sicasG ,. -%servar el recipiente y el l"!uido en el !ue se encuentra almacenado el metal. 2. So%re una planc$a de vidrio colocar una pe!ueCa muestra de metal# o%servar la apariencia# el %rillo metálico y la reactividad con el ox"&eno del aire.

_________________________________________________________________________________ ,3

Práctica Nº 3 Introducción experimental al Sistema Periódico. __________________________________________________________________________ 3. Bortar con una espátula un pe!u eCo tro'o de metal# o%serve las cualidades anteriores en la nueva super/cie. Se o%serva !ue todos los sólidos metálicos se encuentran sumer&idos en un l"!uido con un alto punto de e%ullición# en este caso es aceite de pino# dentro de un (rasco de vidrio oscuro. ) causa de su &ran reactividad# los metales alcalinos# !ue son de color %lanco reci*n cortados#corrientemente se oxidan (ácilmente contacto con el aire# por lo !ue se &uardan de estaen (orma.

os metales alcalinos son muy %landos 9excepto el litio# al&o más duro> pudi*ndose cortar con la espátula. Por el mismo motivo tienen una densidad pe!ueCa 9litio# sodio y potasio poseen una densidad menor de un &ramo por cent"metro cu%ico.

F> Deactividad con el a&uaG ,. n un vaso de ,0@m l# adicionar aproximadamente 0@ml de a&ua destilada o a&ua pota%le# utili'ando una espátula o pin'a introducir con cuidado unluna pe!ueCo tro'o de litio 9i> por la pared!ue delocurren. vaso# lue&o tapar con una de relo+ y o%servar los (enómenos 2. ue&o aCadir 2 &otas del indicador de (enol(tale"na al vaso. )note sus o%servaciones# repetir la experiencia con el sodio 9Na> y potasio 9L>. 3. scri%ir las ecuaciones !u"micas de las reacciones. =

ste ti po de rea cción es exot*rmica y en mu c$os ca sos se &e nera el su/ciente calor como para encender el &as $idró&eno !ue se desprende y &enerar (ue&o.

_________________________________________________________________________________ ,

Práctica Nº 3 Introducción experimental al Sistema Periódico. __________________________________________________________________________ =

a reacción con el P otasio (ue m ás violenta y el (ue &o se en cendió más rápido !ue con los otros dos metales. Bon el Sodio el (ue&o duró menos tiempo y tuvo menos intensidad.  con el itio se pudo o%servar una pe!ueCa c$ispa $acia el /nal de la reacción

So.io (Na#

Potasio (/#

=

odos los s ólidos se dis uelven en al a& ua y cua ndo se le a&r e&an las 2 &otas del indicador de (enol(tale"na# todos toman coloración violeta.

_________________________________________________________________________________ ,0


as ecuaciones !u"micas sonG

0Li(s# 1 0H0O(l# 2 0LiOH(ac# 1 H0(g# 1 calo 0Na(s# 1 0H0O(l# 2 0NaOH(ac# 1 H0(g# 1 calo 0/(s# 1 0H0O(l# 2 0/OH(ac# 1 H0(g# 1 calo

II-

'AMILIA DE LOS METALES ALCALINOS T3RREOS- R)PO IIA )> ormación de sul(atos ,. n  tu%os de ensayo# adicionar ,@ &otas de las soluciones de M&Bl 2# BaBl2# SrBl2 y FaBl2 @#,M respectivamente. 2. )&re&ar a cad a tu%o ,@ &ot as de E 2S- al ,@O. )&itar y esperar la de los precipitados (orman. 3. sedimentación scri%ir las ecuaciones !u"micas de!ue las se reacciones.

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= = =

=

Se o%serva !ue en la reacción del M&B2 con el E 2S- no $u%o precipitación. n las re acciones de B aBl 2 y SrBl 2 con el E 2S-# respectivamente# si $u%o precipitación. Bon la !ue sucedió más rápido (ue con el FaB2# dándonos FaS-# un precipitado de color %lanco.


MgCl0 1 H0SO4 2 MgSO4 1 0HCl CaCl0 1 H0SO4 2 CaSO4 1 0HCl SCl0 1 H0SO4 2 SSO4 1 0HCl BaCl0 1 H0SO4 2 BaSO4 1 0HCl F> Solu%ilidad de los sul(atos de los metales )lcalino *rreos en etanolG =

)Cadir 2@ &otas a cada uno de lo s tu% os de la pa rte ). )& itar y o%servar la solu%ilidad de los precipitados.

_________________________________________________________________________________ ,:

Práctica Nº 3 Introducción experimental al Sistema Periódico. __________________________________________________________________________ =

III-

)l a&re&ar las 2@ &otas de etanol a la s olución de FaS-  se o%serva !ue este compuesto es moderadamente solu%le en dic$o alco$ol.

'AMILIA DE LOS HALÓENOS- R)PO ,IIA

)> ormación de los Ealuros de PlataG ,. n  tu%os de ensayo a&re&ar ,@ &otas de las soluciones de Na# LBl# LFr y LI @#,M respectivamente. 2. )Cadir ,@ &otas de )&N- 3 al ,O# a&itar y o%servar la (ormación de los precipitados. 3. scri%ir las ecuaciones !u"micas respectivas.

= = = =

Se o%serva !ue par a todas las sus tancias van a (ormar precipitado# excepto el Na. a solución se mantiene incolora. n la re acción con el L Bl# se (or ma precipitado y el l"!uido toma un color %lanco. n la reacción con el LFr tam%i*n se (orma precipitado y el l"!uido se torna de un color &ris al&o verdoso. Bon el LI la (or mación de pr ecipitado es más r ápida !ue en los do s casos anteriores y la solución se vuelve al&o amarillenta.

_________________________________________________________________________________ ,;


=


Na' 1 AgNO5 2 Ag' 1 NaNO5 /Cl 1 AgNO5 2 AgCl 1 /NO5 /B 1 AgNO5 2 AgB 1 /NO5 /I 1 AgNO5 2 AgI 1 /NO5 F> Solu%ilidad de los $aluros de plata en medio amoniacalG ,. )Cadir ,@ &otas de N E 39ac> :M a cada uno de los tu%os de la parte )# a&itar y o%servar la solu%ilidad de los precipitados. 2. -rdenar los $aluros se&An la solu%ilidad en el medio.

=

)l aCadir el am oniaco se o% serva !ue el )& Bl 9cloruro de pl ata> es completamente solu%le.

_________________________________________________________________________________ ,<

Práctica Nº 3 Introducción experimental al Sistema Periódico. __________________________________________________________________________ = =

l )&F r 9%romuro de pla ta> es mod eradamente sol u%le en medio amoniacal. l )&I 9yoduro de plata> es insolu%le en medio amoniacal# todav"a se puede o%servar el precipitado en el l"!uido.

B> Propiedad de despla'amiento de los $aló&enos. ,. n un tu%o de ensayo colocar ,@ &ota s de la solu ción de LFr @#, M y aCadir 2@ &otas de a&ua de cloro 9Bl 29ac>>. Por la pared del tu%o# a&re&ar ,@ &otas de BBl # a&itar (uertemente y anotar el color de la (ase or&ánica. 2. n otro tu%o de ensayo colocar ,@ &otas de LI @#,M y aCadir 2@ &otas de a&ua de cloro 9Bl 29ac>>. Por la pared del tu%o# a&re&ar ,@ &otas de BBl# a&itar (uertemente y anotar el color de la (ase or&ánica y comparar con la anterior. 3. n un tercertu%odeprue%a a&re&ar,@ &otasdeLIyrepetir los pasos anteriores pero esta ve' con a&ua de %romo 9Fr29ac>>. Bompararloscolores laslas . de scri%ir

(ases. ecuaciones !u"micas respectivas.

_________________________________________________________________________________ 2@


=

=

)l a&re&ar e l BBl  9tetracloruro de car%ono> a am%os tu%os y a&itar (uertemente se puede o%servar !ue en el primer caso# la sedimentación del Fr2 es li&eramente amarillenta y el l"!uido se mantiene incoloro. n el se&undo tu%o# la s edimentación de I 2 es de color violeta y el l"!uido se torna de color amarillo.

= as ecuaciones !u"micas sonG _________________________________________________________________________________ 2,


0/B 1 Cl0 2 B0 1 0/Cl 0/I 1 Cl0 2 I0 1 0/Cl =

n un tercer tu%o se me'cla LI y a&ua de %romo.

=

)l a&re&ar el BBl  9tetracloruro de car%ono> y a&itar el tu%o se puede o%servar !ue la sedimentación de I2 es de color violeta y el l"!uido en el !ue se encuentra toma un color ca(*.

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=

a ecuación !u"mica esG

0/I 1 B0 2 I0 1 0/B

CONC&U$ION"$

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CU"$TIONARIO

6- 7Po 8!% el col o .el eci" iente .e 9i.io en el 8!e se ala cena el etal alcalino; 78!i.o en el c!al se enc!enta s!egi.o el etal; os metales alcalinos tienen la caracter"stica de ser altamente reactivos al contacto con la lu' ultravioleta# es por eso !ue el envase !ue los contiene de%e ser oscuro para de esta (orma evitar la reacción. )simismo# el envase de%e estar correctamente cerrado ya !ue estos elementos se oxidan con (acilidad. o ideal es lo !ue los l"!uidos !ue los contienen sean de tendencia apolar# no de%en me'clarse con el a&ua ya !ue esto dar"a paso a una reacción. Un e+emplo de este tipo de l"!uidos vendr"a a ser el Qerosene o el aceite.

0- 7A 8!% se .e=e la eacti9i.a. .e los etales alcalinos con ag!a? la @oaci&n .e llaa en alg!nos casos  el ca=io .e coloaci&n c!an.o se agega @enol@tale>na a la sol!ci&n nal; _________________________________________________________________________________ 2


Bomo ya se menciona en la pre&unta anterior# los metales alcalinos tienen la caracter"stica de ser muy reactivos con el ox"&eno# es por eso !ue ocurre lo mismo con el a&ua ya !ue este compuesto lo contiene. a presencia de llamas se dio de%ido a le reacción de oxidación del metal a ión positivo as" como la (ormación de $idró&eno. Mientras el metal descienda en su &rupo# irá incrementado su densidad# es por eso !ue la reacción se vuelve más notoria. l procedimiento consiste en !ue se d* la reacción en el (ondo del a&ua# inmediatamente se &enera el &as# para lue&o calentarse# produci*ndose as" una pe!ueCa explosión !ue pone en descu%ierto la presencia de llamas. a (enol(tale"na es un indicador del nivel de PE en una solución# esto !uiere decir !ue ayudar a clasi/car una solución en %ásica o ácida. n soluciones muy ácidas permaneces incoloro pero en presencia de soluciones %ásicas tomar un color rosado !ue se vuelve más intenso dependiendo a l PE. n los experimentos la (enol(tale"na tomo un color violeta claro.

5- 7
4- E"lica el colo .e la @ase ognica en la e"eiencia .e los al&genosn el primer caso se tra%a+ó con el LI# a&re&ando posteriormente B 2 y BB 6 se o%servó la aparición de un color violeta y esto ocurrió de%ido a la reacción dada entre el BBl  y el I2. ue&o al $acer reaccionar el BB  con el B2 se o%tuvo color plomo pálido6 y en el caso de la reacción del Fr 2 con tetracloruro de car%ono se lle&ó a un color naran+a intenso. Bomo conclusión se tendr"a !ue el odo es el !ue produce la coloración violeta.

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I&IO-RA.ÍA

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3º Informe Lab Quimica Tabla Periodica

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