Práctica 1 - Química

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA, MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD CULHUACAN

INGENIERIA EN COMPUTACION

LABORATORIO DE QUÍMICA

Grupo: 1CV5

Equipo: PLATINO Integrantes: Esquivel Chávez Carlos Alberto López Balderas Javier Edgard Luis Guillermo

FECHA DE ENTREGA: 30 – AGOSTO - 2012

Practica # 1 “Método de Ensayo a la Flama y Perlas de Bórax para la Identificación de Cationes”.

Objetivos: Que el alumno:

* Experimente el método de ensayo a la flama para la identificación de los cationes mediante la coloración generada por su espectro de emisión.

* Aplique el método de las perlas de bórax para la identificación de cationes por medio de la coloración de la perla. Hipótesis: Por medio de los métodos sugeridos, observando el color de la flama y el producido en las perlas de bórax, comprobaremos qué elementos son los que se nos proporcionaron. Haciendo referencia a la práctica.

Introducción:

Desde la implementación de la formula química de la pólvora por los antiguos chinos, se desarrolló un conocimiento sobre que los diferentes compuestos generan. A través de sus diferentes coloraciones de flama, con ello nacieron los fuegos artificiales, pero sin conocimiento de la razón por la cual se generaba este fenómeno, hasta que en 1900 el físico Alemán Max Planck, creador de la teoría cuántica asumió que cada fotón de luz posee una cantidad específica de energía (un “CUANTO”) que depende de la frecuencia de la luz. Después en 1905 Albert Einstein explicó que la luz se comporta como si estuvieran constituidos por fotones, cada una con una cantidad de energía (cuanto). Cada fotón puede transmitir su energía a cada electrón durante una colisión. Estos antecedentes dieron pie a la conjetura de que cada órbita corresponde a un nivel de energía y cuando un electrón pasa de un estado de baja energía a uno de alta, absorbe una cantidad de energía definida. Y cuando un electrón regresa a su estado energético basal, emite exactamente la misma cantidad de energía que absorbió. El átomo excitado puede deshacerse de este exceso de energía, emitiendo luz de una frecuencia específica amenudeo en la región visible.

El método de coloración de la llama solamente asegura resultados en caso de que la muestra contenga un solo elemento, el cual precisamente da color a la llama. La llama únicamente se colorea con sustancias volátiles. Las más frecuentemente utilizadas son los cloruros; por tal motivo, la muestra se humedece con ácido clorhídrico. La coloración de la llama producida por diferentes elementos se indica en la siguiente tabla: ELEMENTO | COLOR DE LA LLAMA | ELEMENTO | COLOR DE LA LLAMA | Li | Rojo | Pb | Azul pálido | Na | Amarillo | As | Azul pálido | K | Violeta | Sb | Azul pálido | Ca | Rojo amarillento | V | Verde pálido | Sr | Rojo | Mo | Verde pálido | Ba | Verde | B | Verde | Ti | Verde | Se | Azulado | Cu | Verde | Te | Azul pálido | Al fundir tetraborato sódico cristalino en la llama del mechero Bunsen, se origina una masa vidriosa que fácilmente disuelve los óxidos metálicos, dando la coloración característica de acuerdo con el metal que contiene el oxido o la sal. Esto se utiliza en los ensayos previos para obtener información sobre la presencia de algunos metales en la sustancia analizada. La masa vidriosa se llama perla de bórax y de acuerdo con el elemento presente puede dar las coloraciones indicadas en la siguiente tabla. ELEMENTO | LLAMA OXIDANTECALIENTE FRIA | LLAMA REDUCTORACALIENTE FRIA | Cromo | Verde esmeralda | Verde esmeralda | Verde | Verde | Cobre | Amarillo verdosa | Azul | Incolora | Pardo rojiza | Estaño | Rojo en presencia de Cu | Roja en presencia de Cu | Gris | Gris | Cobalto | Amarilla | Azul | Azul | Azul | Fierro | Amarilla | Amarillento parda hasta rojiza | Verde débil | Verde débil | Manganeso | Violeta | Parda (fuerte conc.) | Incolora | Incolora | Molibdeno | Amarillo parda | Verde amarillenta | Parda | Verde | Vanadio | Amarilla | Amarillo parda | Verde | Verde | Material y Equipo: 2 Mecheros de Bunsen 2 Cajas de Petri 2 Alambres de nicromio

4 Vasos de precipitados de 100 ml. Descripción de Reactivos: Solución de ácido clorhídrico (HCI) 1:1 Tetraborato de sodio cristalino (bórax) puro Cloruros de los siguientes cationes: Cobre, Cobalto, Cromo, Bario, Calcio, Estroncio, Potasio, Sodio, Litio, Estaño. Tabla de Resultados Ensayo de la flama Muestra | Color de la Flama | Nombre del catión | 1 | Rojo carmín | Litio | 2 | Verde Limón | Bario | 3 | Naranja | Calcio | 4 | Morado | Potasio | 5 | Amarillo | Sodio | 6 | Azul Verdoso | Cobre | Ensayo con la perla de bórax Muestra | Color de la Perla Zona oxidante | Color de la Perla Zona Reductora | Nombre del catión | 1 | Azul Violeta | Azul morado | Cobalto | 2 | Verde esmeralda | Verde obscuro | Cromo | 3|||| 4 | Gris verde transparente | Gris Transparente | Litio | 5 | Verde Transparente | Azul Transparente | Cobre | 6|||| Discusión de resultados: Por los resultados con el ensayo de la flama los resultados fueron los esperados. Tuvimos dificultades para dejar la muestra desde el anillo de nicromio hacia la caja de petri ya que se tenía que tener la pericia necesaria para soltarla lo cual redujo el tiempo para seguir con la práctica. Igualmente observamos que con el método de perlas de bórax tuvimos dificultades para identificar en primera instancia el color correspondiente, ya que algunas perlas eran similares en el color. Esto nos quitó tiempo y no nos permitió realizar la totalidad de las perlas propuestas en la práctica. Conclusión: La identificación de los elementos con el método de ensayo de la flama correspondió a los dados por la tabla de elementos sugerida al llevar cada uno de estos a la zona más caliente de la flama.

Con el método de las perlas de bórax los elementos se llevaron a la zona oxidante y reductora de la flama con el fin de coincidir con la tabla sugerida y tomando nota de el color correspondiente para la identificación de los mismos. Cuestionario: 1. Indique a qué grupo pertenecen los elementos que identifico en el ensayo a la flama y en el ensayo de la perla de bórax. Ensayo de la Flama: Litio (Li) Pertenece al Grupo IA Bario (Ba) Pertenece al Grupo IIA Calcio (Ca) Pertenece al Grupo IIA Potasio (K) Pertenece al Grupo IA Sodio (Na) Pertenece al Grupo IA Cobre (Cu) Pertenece al Grupo IB Ensayo de la perla de bórax: Cobalto (Co) Pertenece al Grupo VIIIB Cromo (Cr) Pertenece al Grupo VIB Litio (Li) Pertenece al Grupo IA Cobre (Cu) Pertenece al Grupo IB 2. Indique tres características físicas y tres químicas que presentan los elementos analizados Litio (Li) Metal alcalino de color blanco, brillante y muy activo. Físicas: Masa Atómica: 7 (6.939) g/mol Punto de Ebullición: 1330 ºC Punto de Fusión: 186 ºC Químicas: Valencia: 1 Estado de Oxidación: +1 Electronegatividad: 1,0 Bario (Ba) Metal alcalinotérreo buen conductor de calor, electricidad, blanco y brillante. Físicas Masa Atómica: 137 (137.34) g/mol Punto de Ebullición: 1140 ºC Punto de Fusión: 850 ºC Químicas:

Valencia: 2 Estado de Oxidación: +2 Electronegatividad: 0,9 Calcio (Ca) Metal alcalinotérreo buen conductor de calor, electricidad, blanco y brillante. Físicas Masa Atómica: 40 (40.08) g/mol Punto de Ebullición: 1230 ºC Punto de Fusión: 810 ºC Químicas: Valencia: 2 Estado de Oxidación: +2 Electronegatividad: 1,9 Potasio (K) Metal alcalino de color blanco, brillante y muy activo. Físicas Masa Atómica: 39 (39.102) g/mol Punto de Ebullición: 760 ºC Punto de Fusión: 63.7 ºC Químicas: Valencia: 1 Estado de Oxidación: +1 Electronegatividad: 0,8 Sodio (Na) Metal alcalino de color blanco, brillante y muy activo. Físicas Masa Atómica: 23 (22.989) g/mol Punto de Ebullición: 892 ºC Punto de Fusión: 97.8 ºC Químicas: Valencia: 1 Estado de Oxidación: +1 Electronegatividad: 0,8 Cobre (Cu) Metal de transición no atraído por campos magnéticos; dúctil y maleable. Físicas Masa Atómica: 64 (63.57) g/mol Punto de Ebullición: 2300 ºC Punto de Fusión: 1083 ºC Químicas: Valencia: 2,1 Estado de Oxidación: +2

Electronegatividad: 1,9 Cobalto (Co) Metal de transición dúctil, maleable y tenaz. Físicas Masa Atómica: 59 (58.933) g/mol Punto de Ebullición: 2900 ºC Punto de Fusión: 1480 ºC Químicas: Valencia: 2,3 Estado de Oxidación: +3 Electronegatividad: 1,8 Cromo (Cr) Metal de transición débilmente atraído por campos magnéticos; maleable y tenaz. Físicas Masa Atómica: 52 (51.966) g/mol Punto de Ebullición: 2200 ºC Punto de Fusión: 1615 ºC Químicas: Valencia: 6, 3, 2 Estado de Oxidación: +3 Electronegatividad: 1,6 3. Escriba la configuración electrónica de los cationes identificados Li (Litio) Número Atómico: 3 1s22s Ba (Bario) Número Atómico: 56 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s2 Ca (Calcio) Número Atómico: 20 1s22s22p63s23p64s2 K (Potasio) Número Atómico: 19 1s22s22p63s23p64s Na (Sodio) Número Atómico: 11 1s22s22p63s

Cu (Cobre) Número Atómico: 29 1s22s22p63s23p64s23d9 Co (Cobalto) Número Atómico: 27 1s22s22p63s23p64s23d7 Cr (Cromo) Número Atómico: 24 1s22s22p63s23p64s23d4 4. Explique a qué se debe que la mayoría de los elementos presentan diferente coloración tanto a la flama como en la perla de bórax. Los elementos tienen diferentes características entre sí aunque en algunas ocasiones pertenezcan al mismo grupo o familia. Factores como la colocación de la perla en las diferentes zonas del mechero, el tiempo de exposición y la exposición de los compuestos a diferentes sustancias son lo que hacen variar su coloración. 5. Investiga el principio de funcionamiento mediante el cual los diodos emiten luz de diferentes colores. El principio de funcionamiento de los diodos consiste en que los materiales semiconductores, un electrón al pasar de la banda de conducción a la de valencia, pierde energía, está energía perdida se puede manifestar en forma de un fotón desprendido, con una amplitud, una dirección y fase aleatoria. Bibliografía: Fundamentos de Química 1 Editorial: Publicaciones Cultural – 2005 G.A. Ocampo F. Fabila G. J.M. Juárez C. R. Monsalvo V. V.M. Ramírez R. Lenntech http://www.lenntech.es/periodica/elementos/ Universidad de Colima http://www.ucol.mx

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) http://www.ewh.ieee.org