Basicidad de Oxoaniones

 

Universidad Nacional Autónoma Autónoma de México Facultad de Química Ing. Química Laboratorio de Química Inorgánica Fuentes Aguilar Abisai N. cta. !""#$%"&

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 Práctica 6 “Basicidad de los oxoaniones”

 

Introducción Un oxoanión es una es)ecie *uímica cu+a ,órmula genérica es Ax -+ / 0donde A re)resenta un elemento *uímico1 generalmente un no2metal1 + re)resenta un átomo de oxígeno3. Los oxoaniones se ,orman con una gran diversidad de elementos *uímicos. Las ,órmulas de los oxoaniones sim)les se determinan )or la regla del octeto. 4l elemento central del oxoanión )uede ser un átomo de no2metal 0excluido el 5idrógeno31 un átomo de semimetal o1 incluso1 un átomo de metal del gru)o $ 061 Nb1 7a31 del gru)o % 08r1 Mo1 93 ó del gru)o :0Mn1 7c1 ;e3 de la tabla )eriódica.

La ,órmula de los oxoaniones o xoaniones monómeros son del ti)o AA- nm21 de)endiendo del estado de oxidación del elemento A + de su )osición en la tabla )eriódica. Los elementos de la )rimera ,ila o segundo )eríodo de la tabla )eriódica 0. ?in embargo1 ninguno de los elementos de la )rimera ,ila tiene un anión monómerico con ese n=mero de coordinación. @or eem)lo1 los iones carbonato 08- "/3 + nitrato 0N-/3 tienen una estructura trigonal )lana con enlace B 0)i3 entre el átomo central + los átomos de oxígeno. 4ste enlace B está ,avorecido )or la similaridad en tamaCo del átomo central + del oxígeno. Los oxoaniones de elementos del tercer )eriodo 0Al1 ?i1 @1 ? + 8l3 con el estado de oxidación )rinci)al del gru)o1 son tetraédricos. @or eem)lo1 unidades tetraédricas ?i->>2 se encuentran en el mineral olivino1 un ortosilicato de magnesio + 5ierro1 DMg1FeE?i->1 )ero el anión no tiene una existencia )or se)arado )ues los átomos de oxígeno están rodeados tetraédricamente )or cationes en el estado sólido. Los aniones ,os,ato 0@- >/ 31 sul,ato0?->"/31 + )erclorato08l->/3 )ueden encontrarse como tales en varias sales. Muc5os oxoaniones de elementos con estados de oxidación más baos cum)len la regla del octeto + esto se )uede usar )ara racionaliar las ,órmulas ado)tadas. @or eem)lo1 el cloro 063 tiene dos electrones de valencia )or lo *ue )uede acomodar tres )ares de electrones de los enlaces conestructura los iones del óxido. del)or ionlaes $ /G" H /!1 + )ordeello la ,órmula es 8l-. La ión La se carga )redice teoría ;@486 como ,orma )iramidal1 con tres )ares de electrones enlaantes + un )ar no com)artido. e ,orma similar1 el oxoanión oxoanión de cloro 0III3 tiene la ,órmula 8l- 1 + es angular con dos )ares de electrones enlaan tés + otros dos )ares no com)artidos.

Objetivo Identi,icar las variables en un oxoanión *ue in,lu+en en su basicidad + en *ué ,orma.

 

Material y reactivos 2!$ tubos de ensa+o

2Jexano

2Metanol

2! es)átula

2Kter  

2Agua destilada

 

2Acetona

28rist 28ristales ales de odo

 

2oduro 2oduro de )otasio

2Acetilacetonato de 5ierro0III3

 

2Kter etílico

2 8loruro de sodio

Procedimiento experimental !. ?e analió analió la ,órmula ,órmula desarroll desarrollada ada de los d disolv isolventes entes )ara )ara det determin erminar ar el ti)o de interacción *ue se mani,iesta entre las moléculas de cada uno de estos. ". ?e )robó la mis miscibili cibilidad dad de los di,e di,erente rentess disolventes disolventes11 )ara esto 5ic 5icimos imos mec meclas1 las1 de dos disolventes distintos cada una + se colocaron en los tubos de ensa+o. . 4n tubo de e ensa+o nsa+o se ccolocó olocó &.$ ml de agua + &.$ ml de éter éter11 se agito + observó la mecla1 )osteriormente se adicionaron gotas de acetona1 agitamos nuevamente + se observó a detalle. >. 8onti 8ontinuamo nuamoss agrega agregando ndo acetona acetona 5as 5asta ta 5aber aCa aCadido dido " ml agitamos agitamos + se observ observó ó los diso cambios encr laistal mecla $. ?e disolvió lvió un cristal mu+ )e*ue )e*ueCo Co de +od +odo o en ! ml de acetona acetona en un tubo tubo de ensa+o + observamos los cambios1 des)ués re)etimos la o)eración con 5exano + a este tubo aCadimos ml )or ml  totales de acetona %. 4n otro tub tubo o de ensa+o ensa+o se colocó colocó un )e*ueCo )e*ueCo cri cristal stal de +odo1 +odo1 agre agregamo gamoss ! ml de agua e intentamos disolver el cristal1 enseguida se)aramos el agua colocándola en otro tubo al cual adicionamos ! ml de 5exano. :. ?e trató de d disolv isolver er otro cri cristalit stalito o de +odo en u un n tubo con ! ml de agua1 agua1 en ot otro ro tubo se disolvió una )e*ueCa cantidad de +oduro de )otasio1 I. 4nseguida se vertió la disolución de I al tubo con la disolución de +odo + observamos. . Al tubo ,in ,inal al del )un )unto to % se le agreg agrego o una )e*ueCa )e*ueCa ca cantida ntidad d de I + agitamos agitamos vigorosamente. #. 8oloc 8olocamos amos ! ml de de agua en un tub tubo o de ens ensa+e a+e + aC aCadimo adimoss un )oc )oco o de acetilacetonato de 5ierro 0III3 + observamos alg=n cambio des)ués agregamos ! ml de éter etílico + ,inalmente adicionamos Na8l0s3

Resultados y nálisis!

"!Interacciones entre mol#culas de disolventes puros! Mol#culas

$ipo de interacción 

Jexano2Jexano

i)olo instantáneo2di)olo inducido

 

Kter2Kter

i)olo2di)olo

 Acetona2Acetona

i)olo2di)olo

Metanol2Metanol

@uente de Jidrógeno

 Agua2Agua

@uente de Jidrógeno Jidrógeno

!b. isolventes en orden decreciente de la ,uera intermolecular *ue mantiene m antiene unidas sus moléculas(  Agua O Metanol O Acetona O Kter O Jexano

%!Miscibilidad al me&clar pares de disolventes '(() Kter

Metanol

Jexano

Agua

((

((

((

((

((

((

 Acetona Kter  Metanol Jexano

 

 

x   

$ipo de interacción

 Acetona2Kter

i)olo2di)olo inducido

 Acetona2Metanol

@uente de 5idrogeno

 Acetona2Jexano

i)olo2di)olo inducido

 Acetona2Agua

@uente de 5idrogeno

Kter2Metanol

@uente 5idrogeno

Kter2Jexano

i)olo2di)olo inducido

Kter2Agua

i)olo2di)olo inducido

Metanol2Jexano

(( x 

*!Interacciones entre mol#culas de dos disolventes distintos Mol#culas

x 

i)olo instantáneo2di)olo inducido

 

Metanol2Agua

@uente de 5idrogeno

Jexano2Agua

i)olo instantáneo2di)olo inducido

.2 a3 PA cuál de las dos ,ases se integra la acetona ;H ?e integró a la ,ase de agua. b3 P8ómo )uedes ex)licarlo   ;H 4l éter + el a agua gua son inmiscibles1 al ser la molécula molécula de a agua gua )e*ueCa )e*ueCa com)arada con la de éter la acetona genera un di)olo con ,uera su,iciente )ara rom)er los )uentes de 5idrógenos del agua )ura + ,ormar nuevos )uentes de 5idrogeno entre acetona + agua. >.2 a3 PQué )aso al agregar más acetona a la mecla anterior ;H?e ,ormó una sola ,ase b3 P@or *ué   ;HAl a adicionar dicionar su,iciente acetona genera un di)olo con más intensidad1 ,uera su,iciente )ara se)arar las moleculas éter2éter + unto  unto con el agua ,ormar )uentes de 5idrogeno *ue miscibilia las l as sustancias. $.2 a3 escribe lo *ue )aso entre el +odo + la acetona   ;H 4l +odo ssolido olido de disolvió + la mecla to tomo mo un color amarillo amarillo ,uerte. b3 PQué ti)o de interacción intermolecular se mani,iesta entre el +odo + la acetona   ;H i)olo2di)olo inducido c3 escribe lo *ue observaste en el tubo *ue contiene +odo + 5exano.   ;H La me mecla cla tomo u un n color violeta violeta + no se disolvió )or com)leto el +odo.

d3 PQué ti)o de interacción intermolecular se )resenta entre el +odo + el 5exano ;H i)olo instantáneo 2di)olo inducido e3 escribe lo *ue observaste en el tubo *ue contenía +odo + 5exano al agregar la acetona(

 

  1

;H ?e disolvió )or com)leto el +odo1 se ,ormó una sola ,ase + la mecla se tornó ca,é.

,3 P8uál de las dos )osibles interacciones )redomina + *ue ex)licación sugieres )ara esta observación ;H)redomina la interacción i)olo2di)olo inducido1 la acetona genera un di)olo moderadamente ,uerte *ue atrae a las moléculas de +odo )or lo cual se disuelve el +odo en la acetona + también induce un di)olo en las moléculas de 5exano con ,ueras su,icientes )or lo cual las sustancias se 5acen miscibles.

g3 es)ués de realiado este ex)erimento1 P*ué o)inión tienes acerca de la conocida regla em)írica Rlo similar disuelve a lo similarS   ;H 4n ccuanto uanto al trab trabao ao en la laboratorio boratorio de esta )ráctica + ,ueras intermoleculares no siem)re es así )ues sustancias similares *ue no generan di)olos no se disuelven entre sí1 se necesita una di,erente *ue genere un di)olo )ara )oder disolverla. Agrega ! mL de agua e 6!+ 4n un tubo de ensa+e coloca un )e*ueCo cristal de +odo. Agrega intenta disolver el cristal1 agitando vigorosamente. ?e)ara el agua colocándola en otro tubo. A este =ltimo1 adiciona ! mL de 5exano. Agita + observa.

a) PQué )asó   ;H 7omo un color amarillo + no se disolvió b) P@or *ué   ;H A )esar )esar de *ue el agua genera di)olos existen los )uentes de 5idrogeno1 ,ueras *ue no son ,áciles de vencer )or el +odo +a *ue este sus ,ueras son muc5o menores )ues genera ,ueras di)olo instantáneo2di)olo inducido )or lo tanto no se )uede disolver el +odo en agua cristalito de +odo un tubo ! mLI. de6ierte agua. la 4ndisolución otro tubo de I al ,+ isuelve disuelve unaotro )e*ueCa cantidad deen +oduro de con )otasio1 tubo con la disolución de +odo + toma nota de tus observaciones. ;eacción(

- . I+ . I% 

-. . I*+ 

a) PQué ti)o de interacción es la *ue da origen a la es)ecie I 2    ;H iónica2di)olo inducido /!+ Al tubo ,inal del )unto % a) escribe lo *ue observaste + ex)lica lo *ue sucedió en ,unción de ,ueras intermoleculares(

 

  ;H 8ambi 8ambio o la mecla a color ros rosa a + se ,ormaro ,ormaron n dos ,ases1 a all tener interacciones di)olo2di)olo inducido1 las interacciones ion2di)olo del I 0ac3 son moderadamente ,uertes )ara ser miscible al agua e I + disolver el +odo manteniendo entre ellos ,ueras ion2di)olo.

0!+ 4n términos de ,ueras intermoleculares1 Pcuándo es )osible disolver una sustancia en otra ;H 8uando las ,ueras entre las sustancias son de di,erente intensidad 1cuando existe una ,uera0un di)olo3 )ara vencer las interacciones de la otra sustancia.

"1!+ “$orito” experimental2 8oloca ! mL de agua en un tubo de ensa+e + aCade un )oco de acetilacetonato de 5ierro0III3 0lo *ue tomes con la )unta de una es)átula3.  Anota tus observaciones( observaciones( a) A5ora agrega ! mL de éter etílico + registra lo *ue observaste. observaste. ;H 7omo un color narana + solo 5ubo una sola ,ase observaciones.. b) Finalmente1 agrega Na8l1 agita + anota tus observaciones ;H se ,ormaron dos ,ases una amarilla + otra narana

""!+ ?i las interacciones ion2ion son muc5o más ,uertes *ue las interacciones ion2 di)olo1 P)or *ué muc5os com)uestos iónicos son solubles en agua ;H ?on solubles )or*ue la interacción atractiva entre los iones + las moléculas )olares del agua sobre )asa la energía de red1 las moléculas del agua se orientan en la su)er,icie del cristal.  @roceso de disolución de un sólido iónico( La sustancia sólida es 5idratada )or las moléculas de agua1 con los átomos de oxigeno de las moléculas de agua orientadas 5acia los cationes + los 5idrógenos orientados 5acia los aniones a medida *ue avana el )roceso de disolución1 los iones individuales son retirados de la su)er,icie sólida + se convierten en es)ecies 5idratadas totalmente individuales en disolución.

3onclusiones 4l ,actor *ue determina1 si dos sustancias )ueden unirse son las( interacciones entre las moléculas de las sustancias1 a las *ue se les llaman ,ueras intermoleculares. 4stas act=an de tal ,orma *ue las moléculas se atraigan su,icientes como )ara )roducir una mecla 5omogénea. La naturalea de las moléculas es lo *ue determina si se unen o no normalmente1 las moléculas )olares se unen con

 

moléculas )olares + las no )olares con las no )olares. Las ,ueras intermoleculares son las *ue ex)lican la co5esión entre las sustancias + el )or*ué de *ue se meclen. os sustancias no )olares *ue sean similares no siem)re se disuelven debido a *ue no 5a+ interacciones *ue logren se)arar las moléculas entre dic5os com)uestos como en el caso del 5exano + +odo1 el 5exano no )udo disolver el +odo. La solubilidad + la miscibilidad de)enden en gran manera de las ,ueras intermoleculares *ue existen en los com)uestos1 entre más ,uertes sean las interacciones *ue genere un disolvente 0a través de sus di)olos entre sus moléculas31 *ue las interacciones entre las moléculas del soluto 5abrá una ma+or solubilidad.

Biblio4ra5a Jill1"&!1))("11#1>&. +85ang ;a+mond1Quimica,Mc 'raT Jill1"&!1))("11#1>&. #$ ).).5tt)(bac5iller.sabuco.com,**uimicas ).).5tt)(bac5iller. sabuco.com,**uimicasolucionesmoleculas olucionesmoleculas.)d,  .)d,