Introduccin experimental al sistema peridico
Introduccin experimental al sistema peridico
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
FACULTADA DE INGENIERA INDUSTRIALEscuela Acadmica Profesional
Ingeniera IndustrialLaboratorio de Qumica GgeneralINFORME N
2INTRODUCCION EXPERIMENTAL AL ANALISIS PERIODICOGRUPO:-VIERNES DE
5-7 pm.Nombre Profesor:-Ingeniero Edmundo Surez
Cdigo Apellido Paterno Apellido Materno Nombre-Gallegos Prez
Pedro-Crdenas CrdovaGuillermo-Guillen Bravo Kevin-Sandoval
BendezuDiego Ciudad universitaria UNMSM, 24 de abril del 2015
INDICE :1.- Resumen3
2.- Principios Tericos43.- Procedimiento experimental 6
4.- Resultados 8
5.- Ejemplo de Clculo 9
6.- Conclusiones y Recomendaciones 10
7- Bibliografa 11
8.- Apndice 12
1. resumen:En el presente informe mostraremos a detalle lo
realizado en la segunda semana de laboratorio de qumica
correspondiente al tema introduccin experimental al anlisis
peridico . Primero explicaremos los principios tericos, importante
para tener los conocimientos necesarios antes de realizar la
experimentacin,
Luego explicaremos paso a paso el procedimiento experimental,
demostrando las propiedades de algunos metales (alcalinos,
alcalinos trreos y halgenos ), as como las reacciones
qumicas(exotrmicas ) de los compuestos trabajados en clase. tambin
expondremos los resultados de la experimentacin, adems de algunos
ejemplos de clculo que nos ayudaran a comprender lo experimentado
en el laboratorio.
Por ultimo mostraremos las conclusiones a las que pudimos llegar
una vez realizada la experimentacin, adems de algunas
recomendaciones, ya sea para para reducir el margen de error o para
un mejor anlisis de la experimentacin.2.- Principios TericosTabla
Peridica:Ms de la mitad de los elementos que se conocen en la
actualidad se descubrieron entre 1800 y 1900. Durante este periodo
los qumicos observaron que muchos elementos mostraban grandes
semejanzas entre ellos. El reconocimiento de las regularidades
peridicas en las propiedades fsicas y en el comportamiento qumico,
as como la necesidad de organizar la gran cantidad de informacin
disponible sobre la estructura y propiedades de las sustancias
elementales condujeron al desarrollo de la tabla peridica, una
tabla en la que se encuentras agrupados los elementos que tienen
propiedades qumicas y fsicas semejantes. En la figura se muestra la
tabla peridica moderna, en la cual los elementos estn acomodados de
acuerdo con su nmero atmico (que aparece sobre el smbolo del
elemento), en filas horizontales, llamadas periodos, y en columnas
verticales, conocidas como grupos o familias, de acuerdo con sus
semejanzas en las propiedades qumicas. Observe que los elementos
112 a 116 y 118 se han sintetizado recientemente, razn por la cual
aun carecen de nombre.Los elementos se dividen en tres categoras:
metales, no metales y metaloides. Un metal es un buen conductor del
calor y la electricidad, en tanto que un no metal generalmente es
mal conductor del calor y la electricidad. Un metaloide presenta
propiedades intermedias entre los metales y los no metales. En la
figura 2.10 se observa que la mayora de los elementos que se
conocen son metales; solo 17 elementos son no metales y ocho son
metaloides. De izquierda a derecha, a lo largo de cualquier
periodo, las propiedades fsicas y qumicas de los elementos cambian
en forma gradual demetlicas a no metlicas. En general, se hace
referencia a los elementos en forma colectiva, mediante su nmero de
grupo en la tabla peridica (grupo 1A, grupo 2A, y as
sucesivamente). Sin embargo, por conveniencia, algunos gruposde
elementos tienen nombresespeciales.Los elementos del grupo 1A (Li,
Na, K,Rb, Cs y Fr) se llamanmetales alcalinos, y los elementos del
grupo 2A (Be,Mg, Ca, Sr, Ba y Ra) reciben el nombre de metales
alcalinotrreos. Los elementos del grupo7A (F, Cl, Br, I y At) se
conocen comohalgenos, y los elementos delgrupo 8A (He,Ne, Ar, Kr,
Xe y Rn) son losgases nobles o gases raros.La tabla peridica es una
herramienta til que correlaciona las propiedades de los elementos
en forma sistemtica y ayuda a hacer predicciones respecto del
comportamiento qumico. Ms adelante, en el captulo 8, analizaremos
con ms detalle esta piedra angular de la qumica.La seccin de Qumica
en accin de lapgina 52 describe la distribucin delos elementos
sobre la Tierra y en elcuerpo humano.
Figura 1La tabla peridica moderna. Los elementos estn
organizados de acuerdo con los nmeros atmicos, que aparecen sobre
sus smbolos. Con excepcin del hidrgeno (H), los no metales aparecen
en la extrema derecha de la tabla. Las dos filas de metales que se
localizan por debajo de la tabla principal se ubican
convencionalmente aparte para evitar que la tabla sea demasiado
grande. En realidad, el cerio (Ce) debera seguir al lantano (La), y
el torio (Th) debera ir justo despus del actinio (Ac). La Unin
Internacional de Qumica Pura y Aplicada (IUPAC) ha recomendado la
designacin de los grupos 1-18 pero su uso an no es frecuente. En
este texto utilizamos la notacin estadounidense para los nmeros de
los grupos (1A-8A y 1B-8B). Todava no se ha asignado nombre a los
elementos 112 a 116 y 118. El elemento 117 an no ha sido
sintetizado.
SolubilidadSolubilidades una medida de la capacidad de
disolverse de una determinadasustancia(soluto) en un determinado
medio (solvente). Implcitamente se corresponde con la mxima
cantidad de soluto que se puede disolver en una cantidad
determinada de solvente a una temperatura fija. Puede expresarse en
unidades deconcentracin:molaridad,fraccin molar, etc.Si en una
disolucin no se puede disolver ms soluto decimos que la disolucin
estsaturada. En algunas condiciones la solubilidad se puede
sobrepasar de ese mximo y pasan a denominarse como soluciones
sobresaturadas. Por el contrario si la disolucin admite an ms
soluto decimos que se encuentrainsaturada.No todas las sustancias
se disuelven en un mismo solvente. Por ejemplo, en el agua, se
disuelve elalcoholy lasal, en tanto que elaceitey lagasolinano se
disuelven. En la solubilidad, el carcterpolaro apolarde la
sustancia influye mucho, ya que, debido a este carcter, la
sustancia ser ms o menos soluble; por ejemplo, los compuestos con
ms de un grupo funcional presentan gran polaridad por lo que no son
solubles enter etlico.Entonces para que un compuesto sea soluble en
ter etlico ha de tener escasa polaridad; es decir, tal compuesto no
ha de tener ms de un grupo polar. Los compuestos con menor
solubilidad son los que presentan menor reactividad, como son:
lasparafinas, compuestos aromticos y los derivados halogenados.El
trmino solubilidad se utiliza tanto para designar al fenmeno
cualitativo del proceso dedisolucincomo para expresar
cuantitativamente laconcentracinde las soluciones. La solubilidad
de una sustancia depende de la naturaleza del disolvente y del
soluto, as como de latemperaturay lapresindel sistema, es decir, de
la tendencia del sistema a alcanzar el valor mximo deentropa. Al
proceso de interaccin entre lasmolculasdel disolvente y las
partculas del soluto para formar agregados se le llamasolvataciny
si el solvente es agua,hidratacin.Factores que afectan la
solubilidadLa solubilidad se define para fases especficas. Por
ejemplo, la solubilidad dearagonitoycalcitaen el agua se espera que
difieran, si bien ambos son polimorfos decarbonato de calcioy
tienen la misma frmula molecular.La solubilidad de unasustanciaen
otra est determinada por el equilibrio de fuerzas intermoleculares
entre el disolvente y el soluto, y la variacin deentropaque acompaa
a la solvatacin. Factores como latemperaturay lapresininfluyen en
este equilibrio, cambiando as la solubilidad.La solubilidad tambin
depende en gran medida de la presencia de otras sustancias
disueltas en el disolvente como por ejemplo la existencia de
complejos metlicos en loslquidos. La solubilidad depender tambin
del exceso o defecto de algnioncomn, con el soluto, en la solucin;
tal fenmeno es conocido como el efecto delioncomn. En menor medida,
la solubilidad depender de la fuerza inica de las soluciones. Los
dos ltimos efectos mencionados pueden cuantificarse utilizando la
ecuacin de equilibrio de solubilidad.Para unslidoque se disuelve en
una reaccin redox, la solubilidad se espera que dependa de las
posibilidades (dentro del alcance de los potenciales en las que el
slido se mantiene la fase termodinmicamente estable). Por ejemplo,
la solubilidad deloroen el agua a alta temperatura se observa que
es casi de un orden de magnitud ms alta cuando el potencial redox
se controla mediante un tampn altamente oxidante redox
Fe3O4-Fe2O3que con un tampn moderadamente oxidante Ni-NiO. La
solubilidad tambin depende del tamao fsico del grano decristalo ms
estrictamente hablando, de la superficie especfica (o molar) del
soluto. Para evaluar la cuantificacin, se debe ver la ecuacin en el
artculo sobre el equilibrio de solubilidad. Para cristales
altamente defectuosos en su estructura, la solubilidad puede
aumentar con el aumento del grado de desorden. Ambos efectos se
producen debido a la dependencia de la solubilidad constante frente
a la denominadaenerga libre de Gibbsasociada con el cristal. Los
dos ltimos efectos, aunque a menudos difciles de medir, son de
relevante importancia en la prcticapues proporcionan la fuerza
motriz para determinar sugrado de precipitacin, ya que el tamao de
cristal crece de forma espontnea con el tiempo.TemperaturaLa
solubilidad de un soluto en un determinado disolvente
principalmente depende de la temperatura. Para muchos slidos
disueltos en el agualquida, la solubilidad aumenta con la
temperatura hasta 100C,aunque existen casos que presentan un
comportamiento inverso. En el agua lquida a altas temperaturas la
solubilidad de los solutos inicos tiende a disminuir debido al
cambio de las propiedades y la estructura del agua lquida, el
reducir los resultados de la constante dielctrica de un disolvente
menos polar.Los solutos gaseosos muestran un comportamiento ms
complejo con la temperatura. Al elevarse la temperatura, los gases
generalmente se vuelven menos solubles en agua (el mnimo que est
por debajo de 120C para la mayora de gases),pero ms solubles en
disolventes orgnicos.El grfico muestra las curvas de solubilidad de
algunas sales slidas inorgnicas tpicas.Muchas sales se comportan
como el nitrato de bario y el arseniato cido disdico, y muestran un
gran aumento de la solubilidad con la temperatura. Algunos solutos
(por ejemplo, NaCl en agua) exhiben una solubilidad bastante
independiente de la temperatura. Unos pocos, como el sulfato de
cerio (III) y elcarbonato de litio, se vuelven menos solubles en
agua a medida que aumenta la temperatura. Esta dependencia de la
temperatura se refiere a veces como retrgrada o solubilidad
inversa. En ocasiones, se observa un patrn ms complejo, como con
sulfato de sodio, donde el cristal decahidrato menos soluble pierde
agua de cristalizacin a 32C para formar una fase anhidra menos
soluble.La solubilidad de loscompuestos orgnicoscasi siempre
aumenta con la temperatura. La tcnica de la recristalizacin,
utilizado para la purificacinde slidos, depende de un soluto de
diferentes solubilidades en un disolvente caliente y fro.Producto
de solubilidadElproducto de solubilidadoproducto inicode un
compuesto inico es el producto de lasconcentracionesmolares
(deequilibrio) de losionesconstituyentes, cada una elevada a la
potencia del coeficiente estequiomtrico en la ecuacin de
equilibrio:CmAn m Cn++ n Am-DondeCrepresenta a uncatin,Aa
unaninymynson sus respectivos ndices estequiomtricos. Por tanto,
atendiendo a su definicin su producto de solubilidad se representa
como:Kps = [Cn+]m[Am-]nEl valor deKpsindica lasolubilidadde
uncompuesto inico, es decir, cuanto menor sea su valor menos
soluble ser el compuesto. Tambin es fcilmente observable que si
aumentamos la concentracin de uno de los componentes o iones (por
ejemplo, aadiendo una sustancia que al disociarse produce ese mismo
ion) y alcanzamos de nuevo el equilibrio, la concentracin del otro
ion se ver disminuida (lo que se conoce comoefecto ion comn).Hay
dos formas de expresar la solubilidad de una sustancia:
comosolubilidad molar, nmero demolesdesolutoen un litro de
unadisolucin saturada(mol/L); y comosolubilidad, nmero de gramos de
soluto en un litro de una disolucin saturada (g/L). Todo esto ha de
calcularse teniendo en cuenta una temperatura que ha de permanecer
constante y que suele ser la indicada en las condiciones estndar o
de laboratorio (P=101 kPa, T=25C).Precipitado
antignicoEninmunologa, las reacciones de precipitacin son las ms
simples de realizar y visualizar, al hacer reaccionar
unantgenosoluble con unanticuerpocorrespondiente.Al antgeno en
cuestin se le llama precipitgeno, es multivalente (posee varias
copias del mismodeterminante antignico) y pueden ser de
naturalezaproteica,toxinasu otros productos
debacterias,hongos,virus, etc. Estas reacciones son comunes en los
laboratorios de diagnsticos, que usan medios lquidos o slidos para
realizar la prueba, til, por ejemplo en el examen deVDRLpara el
diagnstico desfiliscongnito, o en lainmunodifusin doble de
Ouchterlony. Precipitacin qumicaMediante la adicin dereactivos,
loscontaminantessolublesse transforman en formas insolubles o de
una menor solubilidad. La eliminacin de la disolucin ser tanto ms
completa (cuantitativa) cuanto ms insoluble sea el compuesto
formado. Por ejemplo, se pueden eliminar losbicarbonatos del agua
mediante la adicin dehidrxido de calcio, Ca (OH)2, el cual
formacarbonato de calcio, CaCO3, compuesto poco soluble que
sedimenta en forma de fino polvo. Reacciones de precipitacin
delPlomo (II).Es la tecnologa de pretratamiento ms comn para la
eliminacin de contaminantes que se utiliza para reducir la
concentracin demetalesen el agua residuala niveles que no causen
preocupacin. Es posible eliminar unmetal pesadodisuelto
(comoplomo,mercurio,cobreocadmio, que est
comocloruro,nitratoosulfato) adicionandohidrxido sdicoo clcico, que
produce la precipitacin del correspondiente hidrxido de plomo,
mercurio, cobre o cadmio. Tambin se utiliza para eliminar ladureza
del aguacuyo nombre es ablandamiento.
7- Bibliografa Qumica. Raymond Chang,Williams College.
McGraw-Hill, 2002.10 Ed. Pgina 51-52
http://es.wikipedia.org/wiki/Producto_de_solubilidad
http://es.wikipedia.org/wiki/Solubilidad
http://es.wikipedia.org/wiki/Precipitado
8. apndice:8.1-Por qu el color del recipiente de vidrio en el
que se almacena el metal alcalino? Qu propiedades debe tener el
lquido en el cual se encuentra sumergido el metal?-los metales
alcalinos (grupo IA) se conservan en un recipiente oscuro ,para
evitar el contacto del metal con la luz ya sea solar o artificial
como la de focos o fluorescentes, debido a que se oxidan con gran
facilidad .-tambin se almacenan en lquidos apolares como el
kerosene, lquidos cuyas molculas no presentan polarizacin, siendo
de este modo hidrfugos (no se mezclan con el agua) lo cual evita
tambin su oxidacin.8.2- a qu se debe la reactividad de los metales
alcalinos con agua, la formacin de llama en algunos casos y el
cambio de coloracin cuando se agrega la fenolftalena a la solucin
final?-los metales alcalinos son elementos muy reactivos debido a
que pierden con mucha facilidad sus electrones , proceso que se
conoce como oxidacin, que se da por la presencia del oxgeno
,componente muy abundante en el agua (H2O), a esto se debe su alta
reactividad frente al agua ,particularmente los elementos que se
trabajaron en el laboratorio ,litio sodio y potasio ,siendo este
ltimo el ms reactivo por poseer mayor radio atmico o ser mas
electropositivo.-la fenoltaleina es un indicador acido-base ,
permite identificar el nivel de ph, al echar unas gotas sobre la
reaccin esta cambiara de color si se trata de una base (a morado
rojizo ) y se mantendr si es un acido 8.3 Qu propiedad permite que
los elementos precipiten cuando estn en solucin acuosa?
-Se llama solubilidad baja expresada como producto de
solubilidad. Si tienes una solucin de nitrato de plata y le agregas
sal, el in plata reacciona con el in cloruro formando cloruro de
plata el cual es muy insoluble en agua .Esto es tpico de varias
reacciones qumicas de intercambio inico en los cuales los reactivos
son solubles en agua pero alguno de los productos no lo es.
Portanto en cuanto mezcles estas sustancias y reaccionen, los
productos precipitarn.8.4 explicar el color de la fase orgnica en
la experiencia de los halgenos-El color que obtuvimos en esta fase,
en el caso de la KI se dio la aparicin del colorvioleta, esto se
debi a la reaccin que ocurri entre el CCl4 y el I2. Asimismo si
hiciramos reaccionar el CCl4 con Cl2, Br2 obtendramos los colores
amarillo y naranja rojizos respectivamente, con lo cual podemos
decir que el Yodo es quien produce una coloracin medio violeta.
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