TABLA PERIÓDICA Y PROPIEDADES PERIÓDICAS Objetivos
El objetivo fundamental de la presente práctica de laboratorio es el de real realiz izar ar un estu estudi dio o expe experi rime ment ntal al de la “L “Ley ey Pe Peri riód ódic ica a de los los Elementos”. Esto lo realizaremos mediante diversas pruebas químicas y físicas que pongan de manifiesto las relaciones de grupo y las diferencias graduales, de las propiedades físicas y químicas de las distintas series de elementos de la tabla periódica. 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 •
La tabla Periódica
Hacia la mitad del siglo XIX los químicos habían descubierto un gran número de elementos y habían determinado sus masas atómicas y muchas de sus propiedades. Los químicos habían reunido lo que podría equipararse con las “páginas blancas” de una guía telefónica, pero necesitaban el equivalente a las “páginas amarillas” de la guía, una clasificación que agrupase juntos los elementos similares. Esta tabulación ayudaría a los químicos a concentrarse en las similitudes y diferencias existentes entre los elementos conocidos y a predecir las propiedades de los elementos todavía por descubrir. Los químicos valoran la tabla periódica como un medio para organizar su disciplina y continuarían usándola incluso si nunca se hubiesen dado cuenta de su fund fundam amen ento to.. La expl explic icaci ación ón de los los prin princi cipi pios os en los los que que está está basada la tabla periódica no se encontró hasta aproximadamente cincuenta años después de haberse propuesto la tabla. La tabla periódica se basa en las configuraciones electrónicas de los elementos y se usa para explicar algunas propiedades de los element elementos os como como son: son: los radios radios atómic atómicos, os, energí energía a de ioniza ionizació ción, n, afinidad electrónica. Estas propiedades serán usadas luego para la explicación del enlace atómico e intermolecular.
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Clasificación de los elementos. La ley periódica y la tabla periódica
En 1869 Dimitri Mendeleev y Lothar independientemente la ley periódica:
Meyer
propusieron
“Cuando los elementos se organizan en orden creciente de sus masas masas atómic atómicas, as, alguno algunoss conjun conjuntos tos de propi propieda edades des se repite repiten n periódicamente” Meyer basó su ley periódica en la propiedad denominada volumen atómico, la masa atómica de un elemento divida por la densidad de su forma sólida. Ahora esta propiedad se llama volumen molar. Volumen atómico (molar) (cm3/mol) = masa molar (g/mol) x 1/d (cm3/g) Meyer presentó sus resultados como representación del volumen atómico frente a la masa atómica. Ahora se suelen representar estos resultados como puede verse en la siguiente figura:
Se observa como los valores grandes de los volúmenes atómicos se repiten periódicamente para los metales alcalinos Li, Na, K, Rb y Cs. Meyer examinó otras propiedades físicas de los elementos y sus compuestos tales como la dureza, compresibilidad y punto de fusión y enco encont ntró ró que que much muchas as de ella ellass tamb tambié ién n adop adopta tan n valo valore ress que que se repiten periódicamente. Hemos examinado el trabajo de Meyer, Meyer, pero ahora ahora veremos el de Mendeleev. El trabajo de Mendeleev atrajo más atención que el de Meyer Meyer por dos motivo motivos: s: Mendel Mendeleev eev dejó dejó espaci espacios os en blanco blanco para para elementos todavía por descubrir y corrigió los valores de algunas masas atómicas. Los espacios que dejó en blanco correspondían a las masas atómicas 44, 68, 72 y 100, masas de los elementos que ahora conocemos como escandio, galio, germanio y tecnecio. Dos de los valores de masa atómica que corrigió fueron los del indio y el uranio. En la tabla de Mendeleev, los elementos similares están en grupos verticales y sus propiedades cambian gradualmente de arriba abajo en el grup grupo. o. Po Porr ejem ejempl plo, o, hemo hemoss vist visto o que que los los me meta tale less alca alcali lino noss
(Grupo I de Mendeleev) tienen todos volúmenes molares grandes. También tienen puntos de fusión bajos, que decrecen en el orden. Mendel Mendeleev eev tuvo tuvo que coloca colocarr alguno algunoss ele elemen mentos tos rompi rompiend endo o el orde orden n de ma masa sass atóm atómic icas as creci crecien ente tess para para pode poderr situ situar arlo loss en los los grupos adecuados de su tabla periódica. Mendeleev supuso que esto se debía a errores en las masas atómicas. Cuando mejoraron los méto mé todo doss de dete determ rmin inac ació ión n de ma masa sass atóm atómic icas as y se desc descub ubri rió ó el argón que fue situado delante del potasio, se hizo evidente que unos pocos pocos element elementos os perman permanecer ecerían ían siempr siempre e “desco “descoloc locado ados”. s”. En esta esta época, época, las coloca colocacio ciones nes desor desorden denada adass estaba estaban n justif justifica icadas das por la evidencia química. Los elementos se colocaban en los grupos que su comportami comportamiento ento químico indicaba. indicaba. No había había explicación explicación teórica teórica para este este reor reorde dena nami mien ento to.. La Lass co cosa sass ca camb mbia iaro ron n en 1913 1913 grac gracia iass a la inve invest stig igac ació ión n sobr sobre e los los espe espect ctro ross de rayo rayoss X de los los elem elemen ento toss realizada por H. G. J. Moseley. Mose Mosele ley y co cono nocí cía a el mo mode delo lo atóm atómic ico o de Bohr Bohr que que expl explic icab aba a la emisión de rayos X como consecuencia de transiciones en las que los electrones caen a órbitas más próximas al núcleo atómico. Moseley razono que como las energías de las orbitas electrónicas dependen de la carga del núcleo, las frecuencias de los rayos X emitidos deberían depender de las cargas de los núcleos en los átomos del blanco. Utilizando las técnicas que acaba de desarrollar un grupo formado por padre e hijo, W. Henry Braga y W. Lawrence Bragg y W. Lawrence Bragg, Moseley obtuvo fotografías de los espectros de rayos X y asignó frecuencias a las líneas espectrales. Mose Mosele ley y fue fue ca capa pazz de est estable ablece cerr una una co corr rrel elac ació ión n entr entre e las las frecuencias de los rayos X y los números equivalentes a las cargas de los núcleos que correspondían a las posiciones de los elementos en la tabla tabla periód periódica ica de Mendel Mendeleev eev.. Por eje ejempl mplo, o, al alumin aluminio, io, ele elemen mento to déci décimo mo terc tercer ero o de la tabl tabla a le asig asignó nó el número atómico atómico 13. 13. La ecuación de Moseley es µ= A(Z-b) 2 Donde µ es la frecuencia de los rayos X, Z es el número atómico y A y b son constantes.
Moseley utilizó esta relación para predecir tres nuevos elementos (Z= 43, 61 y 75), que fueron descubiertos en 1937, 1945 y 1925, respectivamente. También demostró que no podían aparecer nuevos elementos en la zona de la tabla periódica que él estudiaba (desde Z=13 hasta Z=79). Todos los números atómicos disponibles habían sido sido asigna asignados dos.. Por tanto, tanto, deberí deberíamo amoss refor reformul mular ar la ley periód periódica ica desde el punto de vista del trabajo de Moseley. “Las propiedades semejantes se repiten periódicamente cuando los elem elemen ento toss se or org ganiz anizan an en orden den crec crecie ient nte e de sus sus númer úmero os atómicos.”
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Descripción de una tabla periódica moderna. Tabla periódica larga
La tabla periódica de Mendeleev estaba formada por ocho grupos. La mayo ayoría de las las tabl tabla as per erió iódi dica cass moder oderna nass organi ganizzan los los elementos en 18 grupos. Los grupos upos ver erti tica cale less reúne eúnen n a los los elem elemen ento toss que tiene ienen n propiedades semejantes. Los períodos horizontales de la tabla están dispuestos en orden creciente de número atómico de izquierda a derech derecha. a. En la tabla tabla periód periódica ica de la contr contracu acubie bierta rta delant delantera era los grupos se numeran en la parte superior y los períodos en el extremo de la izquierda. Los primeros dos grupos, el bloque s, y los últimos seis grupos, el bloque p, constituyen los elementos de los grupos principales. Por su situación intermedia entre el bloque s y el bloque p, los elementos del bloque d se llaman elementos de transición. Si los ele elemen mentos tos del bloque bloque f, denomi denominad nados os a veces veces ele elemen mentos tos de transición interna, se incorporasen en el cuerpo principal de la tabla, esta debería aumentar su anchura hasta incluir 32 elementos. La tabla sería generalmente demasiado ancha para caber en una página impresa y por ello los elementos del bloque f se sacan de la tabla y se colocan en la parte inferior. Los 14 elementos que van a continuación del lantano (Z=57) se llaman lantánidos y los 14 que siguen al actinio (Z=89) se llaman actínidos. •
Radio atómico
Des Desgrac graciiadam adamen entte, es difí difíci cill defin efinir ir el radio adio ató atómico mico.. La prob probab abil ilid idad ad de enco encont ntra rarr un elec electr trón ón dism dismin inuy uye e al aume aument ntar ar la distancia al núcleo, pero no llega nunca a hacerse cero. No hay unos límites precisos para el átomo. Se podría definir un radio atómico efectivo, como, por ejemplo, la distancia al núcleo que comprende el 90 por ciento de la densidad de la carga electrónica. Pero, de hecho, lo único que se puede medir es la distancia entre los núcleos de átomos adyacentes. Con esta Con esta ca cara ract cter erís ísti tica ca de los los elem elemen ento toss se pued pueden en expl explic icar ar diferentes propiedades físicas como la densidad, el punto de fusión, punto de ebullición. Se caracteriza en gran medida por la fuerte atracción entre el núcleo sobre los electrones, cuanta mayor carga nuclear efectiva, los electrones estarán más fuertemente enlazados al núcleo y menor será el radio atómico. Dentro del periodo, el radio atómico disminuye constantemente debido a que aumenta la carga nuclear efectiva. Pero a medida que se desciende en un grupo el radio aumenta según el número atómico. •
Energía de ionización
Es la cantidad de energía que debe absorber un átomo en estado gaseoso para poder arrancarle un electrón. El electrón que se pierde es el que está unido más débilmente al núcleo. Las energías de ionización se miden por medio de experimentos en los que se bombardean los átomos de un gas a baja presión con haces de electrones (rayos catódicos). Hay que denotar que al extraer un electrón la cantidad de energía necesaria para extraer otro aumenta, esto se debe en consecuencia directa a la ley de Coulomb, que establece que las fuerzas atractivas entre partículas con cargas opuestas son directamente proporcionales a las las magni agnitu tude dess de las las ca carrgas. as. Gener eneral alm mente ente la ener energí gía a de ionización disminuye cuando los átomos se encuentran más alejados del núcleo. “Las “Las energí energías as de ioniza ionizació ción n dismin disminuye uyen n al aument aumentar ar los radios radios atómicos” . •
Afinidad electrónica
Es una medida de la variación de la energía que tiene lugar cuando un átomo átomo en estado estado gaseos gaseoso o adquie adquiere re un ele electr ctrón, ón, esta esta proces proceso o puede ser exotérmico (por ejemplo cuando el Flúor gana un electrón) o endotérmico (por ejemplo cuando un gas noble gana un electrón). La afin afinid idad ad elec electr trón ónic ica a aume aument nta a cuan cuando do el tama tamaño ño del del átom átomo o disminuye, el efecto pantalla aumenta y cuando el número atómico disminuye. Visto de otra manera: aumenta de izquierda a derecha, y de abajo hacia arriba, al igual que lo hace la electronegatividad.
Experimentos •
Prueba A: Grupo 1 (Metales Alcalinos)
Llenar un vaso de 250 ml Con 60 ml de agua
Llenar un vaso de 250 ml Con 60 ml de agua
Adicionar unas gotas de fenolftaleína
Adicionar unas gotas De fenolftaleína
Agregar el trozo de sodio
Agregar el trozo de potasio
Observar
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Prueba B: Grupo II (Metales Alcalino-Térreos)
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Prueba C: Comparación de velocidades de reacción
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Prueba D: Grupo VII (Halógenos)
Colocar 2 ml. de agua de cloro en un tubo de ensayo
2 tubos de ensayo con KBr y KI cada uno
Colocar 2 ml. de agua de bromo en un tubo de ensayo
Añadir 5 gotas de CCl4 Colocar 2 ml. de agua de yodo en un tubo de ensayo
Agitar y observar cambios. Un tubo de ensayo con 2ml de KI (0.1M)
Agregar a los tubos de ensayo 1ml de agua de Br Agitar y observar cambios. Agregar a los tubos de ensayo 1ml de CCl4 Un tubo de ensayo con 2ml de NaCl (0.1M)
Un tubo de ensayo con 2ml de NaCl (0.1M) Agregar a los tubos de ensayo 1ml de Agua de yodo
Añadir 5 gotas de CCl4
Un tubo de ensayo con 2ml de KBr (0.1M)
Agitar y observar cambios.
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Prueba E: propiedades Periódicas. Comparación de acidez y basicidad relativa de los elementos de tercer periodo.
Distribuir papel indicador en luna de reloj
Colocar una o dos gotas de las soluciones en cada pedazo de papel
Observar cambios en la coloración y anotar
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Prueba F: Propiedad anfotérica:
Colocar en un tubo de ensayo 5 ml. de AlCl3
Adicionar Amoniaco hasta observar compuesto gelatinoso
Tubo (A) agregar HCl, hasta notar un cambio sustancial
Tubo (B) agregar NaOH, hasta notar un cambio
Anotar observaciones
Reacciones •
Prueba A o o o o o o
•
o
O2 H2O 2H2O O2 H2O 2H2O
--------> -> 2Na 2Na2O -----> 2Na(OH) -----> 2Na(OH) --------> -> 2K 2O -----> 2K(OH) -----> -----> 2K(OH 2K(OH))
+ +
2H2O --------> -> 2H2O --------> ->
Ca( Ca(OH OH))2 Mg(O Mg(OH) H)2
+ + +
HCl HCl HCl
MgCl2 CaCl2 FeCl2
+ H2(g) + H2(g)
Ca(S) Mg(S)
+ H2(g) + H2(g)
Prueba C o o o
•
+ + + + + +
Prueba B o
•
4Na Na2O 2Na(S) 4K (S) (S) K 2O 2K (S) (S)
Mg(S) Ca(S) Fe(S)
-----> -----> ----->
+ H2(g) + H2(g) + H2(g)
Prueba D o o
•
Prueba F o
o
o
Tubo Tubo principal principal : + 3NH4Cl Tubo A : 3H2O Tubo B :
Al
3+
3HCl
+ 3Cl- + 3(NH4)+ -----> Al(OH)3 + Al(OH) 3
Na(OH) + Al(OH) 3
-----> AlCl3
+
-----> NaAl(OH)4
Observaciones •
Prueba A
En el experimento A, al echar el Sodio, éste reaccionó viol violen enta tame ment nte, e, form formán ándo dose se una una esfe esfera ra que que co come menz nzó ó a circ circul ular ar encima del agua. Hay que señalar que mientras la esfera da vueltas por el agua, se deprende un humo blanco a su alrededor. El agua con fenolftaleína tomo un color fucsia.
Al colocar el potasio, reacciono con el agua de igual manera, solo que más violentamente. Cabe señalar que se noto un formo una llama cuando se produjo la reacción. Se observó también que en el fondo del recipiente que contenía al sodio y al potasio, se formaron unas manchas blancas. •
Prueba B
Al agre agreg gar el ca calc lcio io en el agu agua co con n feno fenolf lfta tale leín ína, a, em empe pezó zó a reac reacci cion onar ar.. Al darl darle e vuel vuelta ta al tubo tubo,, se obse observ rvó ó que que se form formar aron on burbujas en el tubo, indicio de la formación de algún gas. Al ac acer erca carr el ma magn gnes esio io a la llam llama a del del me mech cher ero, o, el elem elemen ento to químico se encendió y formó lo que nosotros en el grupo llamamos “una bola de luz”. Echando el magnesio en el agua hirviendo con fenolftaleína, el agua cambió al color violeta, pero de un color menos intenso que en el tubo de ensayo. Se observó además que en ambas reacciones se forma un sólido blanco. En el primer caso se formaba alrededor del tubito, en el otro, alrededor del magnesio. •
Prueba C
El magnesio fue el que reaccionó más rápido, formando una gran cantidad cantidad de gas, que que el calcio, que no se disolvió disolvió totalment totalmente, e, y éste que que el hier hierro ro,, que que lueg luego o de un mo mome ment nto o reci recién én se evid eviden enci ciar aron on muestr muestras as de su rea reacci cción ón al notars notarse e burbuj burbujas as alrede alrededor dor del clavo. clavo. Todos ellos, cabe aclarar, frente al HCl En la reacción del calcio se desprendió un olor muy fuerte. •
Prueba D
En el cloro se observa una formación rosada en el fondo, encima de esta, se observa un líquido de color blanco. En el bromo se observa un liquido de color melón en el fondo, encima se observa un liquido turbio, y en las paredes como unas “gotas” de color melón. En el yodo se observa un líquido de color púrpura en el fondo, encima un líquido de color medio morado. En el caso del KI con el agua de Bromo, el fondo se torna púrpura, encima un líquido medio dorado oscuro. Arriba se ve un color rojizo, en el menisco.
El NaCl con agua de Bromo forma en el fondo un color anaranjado claro, claro, líquid líquido o medio medio trans transpar parent ente e con gotita gotitass dorada doradas. s. El menisc menisco o anaranjado. El KBr con el agua de yodo y las gotas del tetra cloruro de carbono, el líquido que se forma abajo es de color rojo oscuro, al medio, un color cobre. El menisco no es tan pronunciado. El NaCl con el agua de yodo y las gotas del tetra cloruro de carbono, el líquido que se forma abajo es de color igual al del KBr (experimento anterior) pero el volumen es mayor y el menisco que se forma en la parte superior es más pronunciado. •
Prueba E
Lo observado se resume en la siguiente tabla.
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Prueba F
Cuando se realiza la primera mezcla se nota un líquido lechoso, en el tubo A el líquido lechoso desaparece para dar paso a una solución transparente, mientras que en el tubo B la solución se vuelve más lechosa. Element P An ál i s is de l os os h resultados 1 Na 0 Prueba A 8 Mg 8 Al Resalta la marcada P 3 diferencia sobre la S 2 violencia en las reacciones Cl 3 que que se han pres presen enta tado do,, esta se debe a la diferencia entre las energías de ionización entre los dos elementos analizados. Ambas sustancias forman con el agua su respectivo hidróxido. •
Resalta también que en la reacción del sodio se forme una esfera al contacto con el agua, esto se debe a que el metal sodio tiende a aumentar la tensión superficial del agua. •
Prueba B
La razón por la que el Magnesio no reacciona con el agua fría, se debe debe tamb tambié ién n a la ener energí gía a de ioni ioniza zaci ción ón.. El ma magn gnes esio io nece necesi sita ta primero primero una energía energía externa externa para poder poder formar el oxido oxido que luego con el vapor de agua formará el hidróxido. El calcio al ser más reactivo, no necesita de un medio externo para formar un oxido tan solo con el contacto con el medio ambiente se forma y tampoco necesita del vapor de agua puesto que puede reaccionar con el agua fría. •
Prueba C
En esta prueba se demuestra cuán reactivo son los elementos frente frente al acido clorhídrico clorhídrico.. En la reacción reacción del calcio se noto el olor de un gas, este gas era el hidrogeno que era desplazado del HCl por el calcio. En la reacción del magnesio se noto también la presencia del olor del gas, pero no en la intensidad con la que se expulsaba del calcio calcio,, pero pero la reacc reacción ión que más demoro demoro en reacci reacciona onarr fue la del hierro, este luego de un minuto recién evidenciaba signos de haber reaccionado ( se formaron burbujas alrededor del clavo). Aunq Aunque ue en las tres tres prue prueba bass hemo hemoss util utiliz izad ado o el térm términ ino o de ener energí gía a de ioni ioniza zaci ción ón para para expl explic icar ar la inte intens nsid idad ad y velo veloci cida dad d de reacci rea cción, ón, hay que señala señalarr que se ha rea realiz lizado ado una simpli simplific ficaci ación ón debido a las marcadas diferencias entre las reacciones, pero cuando las diferencias sean muy pequeñas, se deben utilizar otros factores para poder hacer las respectivas comparaciones.
Nota: Nota:
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Prueba D
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Prueba E
En esta prueba se analizó el nivel de acidez utilizando el papel tornasol como indicador.
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Prueba F
En esta prueba se examinó como un mismo compuesto puede tener al mismo tiempo propiedades acidas y básicas dependiendo del reactivo con que va a reaccionar.
Conclusiones
1. Las Las prop propie ieda dade dess peri periód ódic icas as nos nos perm permit iten en iden identi tifi fica carr a los los elementos del mismo grupo gracias a ciertas características, propiedades tanto físicas como químicas que comparten. 2. Una de las propiedad propiedades es periódicas periódicas es la energía energía de ionización, ionización, la cual cual nos nos perm permit ite e pred predec ecir ir que que tan tan viol violen enta ta pued puede e ser ser una una reac reacci ción ón,, aunq aunque ue co como mo ya lo hemo hemoss expr expres esan ando do,, hay hay que que señalar que esta propiedad se debe usar cuando las diferencias entre las reacciones sean bien marcadas. 3. 4.
Cuestionario 1. En la pr prue ueba ba (A), (A), ¿hubo ¿hubo ca camb mbio io de color color al ag agre rega garr la fenolftaleína al agua?
Al agregar la fenolftaleína al agua no se observo ningún cambio de color. 2. En la prueba prueba (A), ¿hubo ¿hubo cambio cambio de color al agregar agregar los metales alcalinos al agua con fenolftaleína, si los hubo, qué indica dicho color?
Sí, hubo un cambio de color al agregar los metales alcalinos, este cambio de color se debe a la presencia de iones (OH)- lo que indica un carácter básico en la solución. 3. ¿Cómo ¿Cómo se guarda el sodio sodio y el potasio? potasio? ¿Por qué?
Debe Deben n ser ser alma almacen cenad ados os en reci recipi pien ente tess iner inerte tes, s, sin sin agua agua,, y recubiertos con algún material como el benceno, querosene u otros, aunque esto último es excepcional. Solo bastara con que sea hermético, porque estos elementos se oxidan al contacto con el aire. 4. Describir Describir la reacción reacción del del sodio con con el agua.
La reacción pedida es muy violenta. Al contacto con el agua, el sodi sodio o form forma a co como mo una una espe especi cie e de esfe esferi rita ta muy muy reac reacti tiva va,, mientras esta se consume, va dando tumbos de uno a otro lado y expulsando un gas color blanco. 5. Descri Describa ba la reacción reacción del potasio potasio con el agua e indiqu indique e las diferencias con la reacción anterior
La reac reacci ción ón del del pota potasi sio o co con n el agua agua es muy muy pare pareci cida da.. Sin Sin embargo se puede apreciar que la reacción del sodio ocurre mucho más rápido, pero la del potasio es mucho mucho más violenta, violenta, además en la reacción del potasio luego de un momento ocurre una pequeña explosión que viene acompañada de una llama luminosa. 6. ¿Podemos decir que el Litio, Sodio y Potasio Potasio forman una sola familia de elementos? ¿Por qué? ¿Necesita más datos?
Es muy posible que podamos afirmar eso (aun sin el conocimiento de la ubicación de estos elementos en la tabla periódica), ya que reaccionan de la misma manera frente al agua. Se quiere decir con esto que reaccionan de manera muy violenta, y se guían siempre de un mismo patrón de fonación en las ecuaciones químicas. 2M(s) + 2H2O → 2M(OH) + H2(g) Donde M es un metal, sin embargo solo hemos analizado un aspecto (el de la reacción con el agua), faltaría analizar más propie propiedad dades es física físicass (densi (densidad dad por eje ejempl mplo) o) o químic químicas as para para poder afirmar que pertenecen a una misma familia. Además no se ha experimentado con el Litio. 7.
¿Qué observo en la reacción del Calcio con el agua? Señale las características que establecen diferencias con los elementos del grupo I.
Se obse observ rvo o una una reac reacci ción ón much mucho o má máss lent lenta a que que la de los los alcalinos, con respecto al agua. Esto nos hace pensar que los alcalinos térreos son menos reactivos que los alcalinos. 8. ¿Qué diferencias ias encuentra entre la reacción del Magnesio con el agua respec pecto a las las reacciones anteriores?
Que el Magnesio, a diferencia de los demás elementos químicos analizados, no reacciona tan fácilmente, hay que proporcionarle cierta energía para poder “activarlo”, lo que lleva a deducir que sus reacciones son endotérmicas. 9. Indi Indiqu quen en como como pr proc oced eden en las las reac reacci cion ones es en su pr prue ueba ba (C).
Se co colo locan can los los elem elemen ento toss me metá táli lico coss simu simult ltán ánea eame ment nte e y se obtiene:
Para Mg: Al echarlo se torna de un color blanco, sale un gas, reacciona totalmente pero en menos tiempo que los demás. Parra Ca Pa Ca:: Rea eacc ccio iona na rápid ápidam amen ente te,, pro produce duce má máss burbujas pero no se disuelve totalmente, quedando un precipitado, después de un rato termina de reaccionar. Para Para Fe: Rea Reacci cciona ona lentam lentament ente, e, además además se forman forman burbujas alrededor del elemento.
10. Describa la prueba (D) y resuma sus resultados en un
cuadro, en el que indicará todos los cambios de color observados.
La prueba consiste en la reacción de un halógeno con otro halógeno, con el fin de saber cómo varía la reactividad de los halógenos mediante los desplazamientos que puedan se puedan realizar. Agua de Cloro + CCl 4 Agua de Bromo +CCl4 Agua de Yodo + CCl 4 KI+ Agua de Bromo + CCl 4 NaCl + Agua de Bromo + CCl4 KBr + Agua de yodo + CCl 4 NaCl + Agua de yodo + CCl4
Blanco / Fondo rosado Blanco medio turbio / Fondo melón Morado / Fondo púrpura Menisco rojo/ Fondo púrpura Menisco anaranjado / Líquido transparente / Fondo anaranjado Color cobre / Fondo rojo oscuro Color cobre / Fondo rojo oscuro
11. Haga un cuadro comparativo indicando la reac reacttivid ividad ad de los los halóge lógeno nos s en rela relaci ción ón con con sus sus posiciones en la tabla periódica.
A medid edida a que que desce escen ndem demos en el grup grupo, o, la rea eact ctiv ivid idad ad disminuye Cl Br I
12. Haga un cuadro donde disponga los elementos estudiados estudiados conforme se encuentra encuentran n en la clasificació clasificación n per perió iódi dica ca y media edian nte flech lechas as indi indiqu que e el ord rden en de reactividad. Saque sus conclusiones pertinentes.
N M a g K Ca
A l
P
F e
S
C l B r I
Esto quiere decir que en un grupo mientras que mayor sea su número atómico, mayor será su grado de reacción. Pero en un periodo a medida que disminuye su número atómico aumenta su reactividad. 13. ¿Cómo varían las propiedades ácidas en un periodo?
Aumenta a medida que lo hace el número atómico. 14.
¿Qué es la electro afinidad?
Es una medida de la variación de la energía que tiene lugar cuando un átomo en estado gaseoso adquiere un electrón, esta proceso puede ser exotérmico (por ejemplo cuando el Flúor gana un electrón) o endotérmico (por ejemplo cuando un gas noble gana un electrón). La afinidad electrónica aumenta cuando el tamaño del átomo dism dismin inuy uye, e, el efec efecto to pant pantal alla la aume aument nta a y cuan cuando do el núme número ro atómico disminuye. Visto de otra manera: aumenta de izquierda
a derecha, y de abajo hacia arriba, al igual que lo hace la electronegatividad. 15. ¿Qué es la electronegatividad?
Es la capacidad que tiene un átomo de atraer los electrones hacia él al formar un enlace.
16. ¿Cómo varia el grado de reactividad (electro afinidad)
de los elementos del grupo I hacia el grupo VII?
La electro afinidad, se incrementa de izquierda a derecha en un periodo; y de abajo hacia arriba en un grupo, por lo tanto se podría decir que la electro afinidad aumenta desde el grupo I hasta el grupo VII. 17. ¿Cómo varía el grado de reactividad (electronegatividad) de los elementos del grupo VII?
De abajo hacia arriba, siendo el más reactivo el Flúor. 18. o
o
o
En la pr prue ueba ba F: escri scriba ba las las rea reacc ccio ion nes qu que e ocur ocurre ren n
Tubo Tubo principal principal : + 3NH4Cl Tubo A : 3H2O Tubo B :
Al
3+
3HCl
+ 3Cl- + 3(NH4)+ -----> Al(OH)3 + Al(OH) 3
Na(OH) + Al(OH) 3
19. Según lo observado, propiedad anfótera?
¿Cómo
-----> AlCl3
+
-----> NaAl(OH)4 define
usted
la
La prop propie ieda dad d anfó anfóte tera ra es aque aquell lla a por por la cual cual una una mism misma a sustancia puede actuar, dependiendo con quien va a reaccionar, como base o como acido.
ESTRUCTURA ATÓMICA Objetivos
La inte intenc nció ión n de esta esta prác prácti tica ca es dar dar luga lugarr a que que el alum alumno no,, mediante una introducción al Análisis Espectral Cualitativo, observe las manifestaciones físicas del átomo, basándose en el hecho de que los átomos al ser excitados, mediante una fuente externa de energía, emiten una luz característica que al ser analizada en un espectroscopio se manifiesta por una serie de líneas de longitud de onda definidas. Los espectros de muchos átomos se descubren con las llamas del mechero de Bunsen, gracias a que son muy simples y fáciles de distinguir. De ahí ahí el gran gran int inter erés és que ofr ofrec ece e el estu estudi dio o de las las lín línea eass espe espect ctrrales ales par para co conf nfir irma marr o rec econ onoc ocer er un gra ran n núme númerro de elementos, especialmente los alcalinos y los alcalino-térreos. Fundamento teórico •
Cuando se hace pasar la radiación emitida por un cuerpo caliente a través de un prisma óptico, se descompone en distintas radiaciones electromagnéticas dependiendo de su distinta longitud de onda (los distintos colores de la luz visible, radiaciones espectro óptico óptico. infr infrar arro roja jass y ultr ultrav avio iolet leta) a) dand dando o luga lugarr a un espectro Tod Todas as las las radi radiac acio ione ness obte obteni nida dass impr impres esio iona nan n las las pelí pelícu cula lass fotográficas y así pueden ser registradas. Espectros ópticos .-
Cada cuerpo caliente da origen a un espectro diferente ya que esta depende de la propia naturaleza del foco. Los espectros pueden ser de emisión y absorción. A su vez ambos se clasifican en continuos y discontinuos: Son aquellos que se obtienen al descomponer las radiaciones emitidas por un cuerpo previamente excitado. •
Esp Espec ectr tros os
de
emis em isió ión n:
- Los espectros de emisión continuos se obtienen al pasar las las radi radiac acio ione ness de cualq cualqui uier er sólido incan incande desc scen ente te por por un prisma. Todos los sólidos a la misma Temperatura producen espectros de emisión iguales.
espectros ros de emisió emisión n discon discontin tinuos uos se obtienen al - Los espect pasar la luz de vapor o gas excitado. Las radiaciones emitidas son características características de los átomos excitados.
Son los espectros resultantes de intercalar una determinada sustancia entre una fuente de luz y un prisma
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Espectros de absorción absorción::
espectros ros de absorc absorción ión contin continuos uos se obti - Los espect obtien enen en al intercalar el sólido entre el foco de radiación y el prisma. Así, por ejemplo, si intercalamos un vidrio de color azul quedan absorbidas todas las radiaciones menos el azul.
- Los espectros de absorción discontinuos se producen al intercalar vapor o gas entre la fuente de radiación y el prisma. Se observan bandas o rayas situadas a la misma longitud de onda que los espectros de emisión de esos vapores o gases. gases. Diagrama de Proceso
Introducir el alambre el HCl concentrado
Introducir el alambre en la llama
Introducir el alambre en la llama Introducir el alambre en la llama
Tocar la sustancia a analizar
Observar y anotar los resultados Observaciones Cloruros
Formula
Color de la llama
Bario
BaCl2
Verde Limón
Estroncio Calcio Litio Potasio Sodio
SrCl2 CaCl2 LiCl KCl N a Cl
Naranja intenso Naranja Rojo intenso Lila Amarillo - Naranja
Los resultados obtenidos se encuentran en la pregunta número 5 del cuestionario. Cuestionario 1. ¿Qué es es un cuanto, cuanto, qué es un un fotón? fotón? o
o
Max Planck Planck enunció enunció que la radiació radiación n electromag electromagnética nética se se transmite en unas unidades discretas denominadas cuanto. Un cuan cuanto to es la menor enor ca cant ntid idad ad de ener energí gía a que que pued puede e transmitirse en cualquier longitud de onda. Un fotón es un cuanto de luz.
2. ¿Qué es un espectro de líneas y espectro continuo? continuo? o
Un espectro de líneas o espectro discontinuo, es aquel que se obti obtien ene e de un espec specttro de em emis isió ión n o de abso absorrció ción atómica, y consiste en una serie de líneas paralelas bien definidas que varían de acuerdo al elemento que se este analizando
3. Diferenci Diferencias as entre un espectro espectro de emisión emisión y un espectro de absorción
Espectro de emisión Se produce por un gas a baja presión, vuelto incandescente o mediante calor o una descarga eléctrica. o En este estado, el gas emite luz (rem visible) o Esto debido a que los electrones del gas liberan energía en forma de fotones con longitud de onda específica Al difractar esta luz, el espectro resultante consiste en líneas o brillantes frente a un fondo oscuro Espectro de Absorción o Se produce al incidir luz blanca (todas las frecuencias) sobre un gas no incandescente (baja energía). El gas gas abso absorrbe la ener energí gía a que em emit ite e la fuen fuentte, y sus o electrones adquieren energía, lo cual produce saltos hacia niveles superiores.
o
Así, parte de la luz de la fuente es “atrapada” por el gas para adquirir energía, y el espectro resultante consiste en líneas oscuras en un fondo de un espectro continuo.
4. ¿A qué se debe el color color de la llama al excitar excitar un átomo? átomo?
Se debe a los múltiples saltos que realizan en su interior los electrones en las capas externas de un átomo. Como cada átomo tiene su propia configuración electrónica, la radiación emitida es por lo tanto única de cada átomo.
5. Llenar Llenar el siguiente siguiente cuadro de resulta resultados dos Cloruros
Formula
Color de la llama
Línea Caract.
Bario Estroncio Calcio Litio Potasio Sodio
BaCl2 SrCl2 CaCl2 LiCl KCl N aCl
Verde Limón Naranja intenso Naranja Rojo intenso Lila Amarillo Naranja
5890 A 4044 A 6708 A 4226 A 4607 A 5535 A
6. ¿Presentan todos los elementos los mismos espectros? Explique su respuesta
No, porq No, porque ue ca cada da tran transi sici ción ón de un nive nivell de ener energí gía a a otro otro corresponde a una determinada longitud de onda. 7. Se tiene tiene una solución solución problema, problema, ¿qué element elemento oo elementos se encuentran presentes?
Los elementos de un compuesto se pueden identificar mediante el esp espec ectr tros osco cop pio, io, el cual cual analiz aliza a la luz luz em emit itid ida a por por los los elementos. Dado que cada elemento tiene un espectro distinto, esta lectura es más precisa que los métodos convencionales.
