Competencias Científicas
Química I Reporte de laboratorio
Práctica Número 6 Enlace Químico Fecha ________________________________ Semestre y grupo _______________________________ Nombre del estudiante: ____________________________________________ ________________________________________________________________ ____________________ Nombre del profesor (a): _______________________________________________________________
Objetivo Durante y al término de la práctica el estudiante: a) Comparará y diferenciará entre el enlace iónico, enlace metálico y enlace covalente de algunas sustancias por medio de pruebas de conductividad eléctrica b) Desarrollará las habilidades en el manejo del material, equipo y reactivos de laboratorio, así como las medidas de seguridad seguridad e higiene para trabajar con bajo riesgo r iesgo durante la actividad
Introducción Los tipos de enlace químico presentes en las sustancias, son responsables en gran medida de las propiedades físicas y químicas de la misma. Los enlaces también son responsables de la atracción que ejerce una sustancia sobre otra. Es así que la sal se disuelve muy fácilmente en agua (figura 1), lo que no ocurre con el aceite debido a las diferencias entre los enlaces. Ciertas sustancias que se disuelven en agua pueden conducir la electricidad, pero otras no. El alcohol etílico se evapora con mayor rapidez que el agua. La cera se funde a baja temperatura, pero la sal tiene un punto de fusión http://portal.huascaran.edu.pe/modulos/m_agua1.0/disolucionBOT.jpg
figura 1
más elevado. Estas propiedades y muchas más están relacionadas con el tipo de enlace químico (Burns)1.
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Química I El comportamiento químico de muchos elementos, especialmente el de los representativos, se basa en adquirir una estructura electrónica de la capa externa semejante a la de los gases nobles, que son químicamente estables. Con excepción del átomo de helio, esta estructura estable consiste en ocho electrones en la capa externa. En el enlace iónico se presentan una ganancia y pérdida de electrones entre los átomos que se enlazan para llegar a tener ocho electrones en la capa de valencia. En este proceso se forman iones negativos y positivos; así, un átomo que ha perdido o ganado electrones tendrá una carga positiva o negativa respectivamente, dependiendo de qué partículas (protones o electrones) haya en exceso. Un átomo o grupo de átomos que adquiere la carga eléctrica en este proceso se denomina ion (figura 1).
11e-
10e+ 1e-
11+
11+ átomo de Na (1s22s22p63s1)
ion Na+ (1s22s22p6) 18e-
17e+ 1e-
17+
17+ átomo de Cl (1s22s22p63s23p5)
ion Cl(1s22s22p63s23p6)
Figura 1 El átomo de sodio pierde un electrón para formar un ion positivo (catión). El átomo de cloro gana el electrón que perdió el sodio y se forma un ion negativo (anión).
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Química I
Esto ocurre cuando se presenta el enlace entre un metal y un no metal, el metal cede uno o más electrones al no metal. En algunos casos, los átomos no transfieren electrones de un átomo a otro y no se forman iones. En lugar de ello, los átomos forman enlaces químicos compartiendo pares de electrones entre sí. Un enlace covalente consiste en un par de electrones compartido entre dos átomos (figura 2). Gilbert Newton Lewis ideó este concepto del enlace en 1916. El enlace covalente es el enlace que predomina entre los compuestos químicos.
H.
. H
átomos de hidrógeno
H : H molécula de hidrógeno
Figura 2 En el enlace covalente se comparten pares de electrones entre los átomos .
En las sustancias en las que los átomos tienen enlaces covalentes se forman moléculas verdaderas, lo que no ocurre en el enlace iónico y el metálico (Hein)2. Las propiedades de los metales se basan en los enlaces. Los metales no se enlazan iónicamente aunque compartan varias propiedades con los compuestos iónicos; con frecuencia forman redes en estado sólido, las cuales son muy semejantes a los sólidos iónicos. En dichas redes, entre ocho y doce átomos de otros metales rodean cada átomo metálico. Los átomos metálicos tienen por lo menos un electrón de valencia, pero no comparten los electrones con otros 3
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Química I átomos vecinos ni pierden electrones para formar iones. En esta condición, los niveles de energía externos de los átomos metálicos se superponen. El modelo del mar de electrones propone que todos los átomos de un sólido metálico ceden sus electrones de valencia para formar un mar de electrones. Los electrones presentes en los niveles externos de energía de los átomos metálicos de enlace no son retenidos por ningún átomo específico y se pueden mover fácilmente de un átomo al siguiente. Debido a esta libertad de movimiento se les llama electrones deslocalizados. Cuando los electrones externos del átomo se mueven libremente por un sólido, se forma un catión metálico. Cada ion se enlaza con todos los cationes metálicos vecinos al través de un mar de electrones de valencia (figura 3) (Philips)3.
e-
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2+
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2+
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2+
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Figura 3 El enlace en los metales no es rígido. Cuando un metal es golpeado por un martillo, los átomos se deslizan a través del mar de electrones a una nueva posición donde pueden continuar unidos a los otros átomos.
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Química I Hipótesis Estudia el procedimiento de ésta práctica y diseña una hipótesis adecuada sobre la ley de la conservación de la masa.
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Variables involucradas ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________
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Química I Material utilizado Por equipo o individual Material Cantidad Probador de conductividad eléctrica 1 Batería de 9 V 1 Clip para batería 9 V 1 Conectores caimán 4 Alambre de cobre aislado Foco de 6 V o 9 V 1 Porta foco Tapa roscas de refresco o fichas 10 Piseta com agua destilada 1 Vaso de precipitados de 250 mL 2 •
o o o o o o
•
•
•
Reactivos Se requieren 10 gotas de solución 0.1 M de cada reactivo •
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Acetona (CH3COCH3) Ácido clorhídrico (HCl) Ácido sulfúrico (H2SO4) Alambre de cobre (Cu) Alcohol etílico (CH3CH2OH) Azúcar Bicarbonato de sodio (NaHCO3) Cloruro de amonio NH4Cl Cloruro de sodio NaCl Glicerina Lámina de hierro Fe Lámina de zinc Zn Agua destilada
NFPA
100 –
000 -
Acciones personales de seguridad obligatorias para la realización de la práctica, incluye profesor, estudiantes y responsables de laboratorio. Medidas de seguridad •
Bata bien abotonada
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Química I Desarrollo de la práctica Experimento 1 (Construcción del dispositivo para probar corriente eléctrica) 1. Construye el dispositivo para probar corriente como lo muestra la figura 4.
Figura 4
Experimento 2 (Pruebas de conductividad eléctrica) (Russo) 1. Coloca 10 gotas de solución de acetona en una tapa rosca. 2. Sumerge los electrodos del circuito eléctrico y observa si se enciende el foco (figura 5). 3. Una vez hecha la comprobación, retira los electrodos y lávalos con el agua de la piseta; el agua de lavado se recolecta en un vaso de precipitados de 250 mL. 4. Seca con un paño o toalla desechable los electrodos. 5. Repite los pasos anteriores utilizando una solución diferente y así con cada una hasta terminar. 6. Llena la tabla 1.
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Figura 5
Disposición de desechos 1. Puedes disponer de las sales directamente al drenaje. 2. Los ácidos se neutralizan con bases hasta un pH de 7; una vez que están neutralizados pueden desecharse por el drenaje. 3. La cantidad utilizada de disolventes volátiles como el alcohol y la acetona es muy poca, déjalos evaporar en la campana de extracción.
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Química I Resultados Anota tus observaciones en cada experiencia, dibuja cuando sea necesario, reporta datos numéricos en tablas de resultados, incluye unidades o elabora gráficas. Tus observaciones deben ser muy claras.
Sustancia
¿Conductor de la electricidad?
Posible tipo de enlace
Acetona Ácido clorhídrico Ácido sulfúrico Alambre de Cu Alcohol Etílico Azúcar Bicarbonato de Sodio Cloruro de Amonio Cloruro de Sodio Glicerina Lámina de Hierro Lámina de Zinc Tabla 1
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Química I Análisis o interpretación de resultados Descripción de eventos o situaciones de estudio; encontrar patrones,
explicar
sucesos,
hechos
y
construcción
de
deducciones. Haz tu análisis cualitativo de la actividad ayudándote respondiendo la siguiente pregunta de reflexión. 1. ¿La conductividad eléctrica de las sustancias es una prueba indicativa del tipo de enlace químico que forman las sustancias?
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Química I Conclusiones Realiza una conclusión sobre las actividades realizadas en esta práctica. Escribe sobre las mayores dificultades que encontraste en el desarrollo de la actividad experimental y sobre posibles propuestas de solución. Escribe sobre el cumplimiento de los objetivos y de la hipótesis. Haz recomendaciones para mejorar la actividad. Se sugiere hacer la conclusión a partir de la siguiente pregunta: ¿Qué modificaciones pueden hacerse a la actividad para mejorarla? 456
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Química I Bibliografía 1
Burns R. A. Fundamentos de Química 2ª Edición. Pearson Education, México 1996 pp 191-
223. 2 Hein
M.; Arena S., Fundamentos de Química. Edit. International Thomson, México 2001 pp
219-254. 3
Phillips J., Strozak V., Wistrom C. Química, materia y cambio . Glencoe / McGraw-Hill
Colombia 2004 pp 210-237. terios de evaluación
Evaluación Criterios de evaluación CRITERIOS Criterio A
DESCRIPTORES El estudiante no alcanza ningún nivel.
Habilidades en la utilización del material y equipo de laboratorio
0
Criterio G (Conclusiones)
El estudiante no alcanza ningún nivel.
0
El estudiante es capaz de reconocer el material y equipo de laboratorio pero desconoce o confunde su manipulación y es incapaz de obtener datos experimentales.
1 El estudiante hace sólo una justificación sobre la realización del trabajo y sus dificultades.
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El estudiante muestra conocimiento del material y equipo de laboratorio para el desarrollo de la actividad pero comete errores de manipulación que provocan mala o incompleta colección de los datos experimentales. 2
El estudiante muestra conocimiento completo y manipulación de todo el material y equipo de laboratorio para el desarrollo de la actividad experimental sin ayuda del profesor. Lo utiliza adecuada y correctamente en la colección de sus datos experimentales. 3
El estudiante incluye en la conclusión una justificación no relacionada con la hipótesis, pero comenta sobre posibles fuentes de error y cumplimiento de los objetivos. 2
El estudiante incluye en su conclusión la justificación de la hipótesis, posibles fuentes de error; comenta sobre el cumplimiento de los objetivos y hace sugerencias para mejorar el trabajo experimental.
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