Practica 5 Introduccion Al Sistema Periodico

 

PRACTICA N° 5 INTRODUCCION AL SISTEMA PERIODICO OBJETIVOS La presente experiencia tiene por objeto que el estudiante conozca de forma cualitativa y mediante la experimentación, las propiedades de los elementos químicos de algunas familias que constituyen el sistema periódico. El estudiante en función a las observaciones experimentales establecerá algunas tendencias en la tabla periódica para las familias de elementos que se estudiaran e studiaran en la presente práctica.

PRINCIPIOS TEORICOS PERIODICIDAD ATOMICA Al principio se pensaba que los elementos presentes se resumían al agua, tierra, fuego y aire. Sin embargo al paso del tiempo y gracias a la mejora de las técnicas de experimentación física y química, se encontró que la materia es en realidad más compleja de lo que parece. Los químicos del siglo XIX encontraron entonces la necesidad de ordenar los nuevos elementos que fueron descubiertos. Inicialmente, se trató de clasificarlos por sus masas atómicas, pero esta clasificación no reflejaba sus diferencias y similitudes. Muchas más clasificaciones fueron adoptadas antes de llegar a la tabla periódica que es e s utilizada en nuestros días. Uno de los propósitos de la química, es el estudio de los elementos y sus compuestos. En la actualidad se conocen más de 100 elementos cuyas combinaciones entre sí forman miles de compuestos diferentes, pero su estudio sería sumamente complicado y tendría un conjunto de hechos separados, de no ser porque los científicos han descubierto muchas semejanzas que se repitan de manera regular en el comportamiento de los diferentes elementos químicos, así como de sus compuestos, desarrollando diversas teorías que tratan de explicar estos hechos. La primera clasificación de elementos conocida fue propuesta por Antoine Lavoisier, quien sugirió que los elementos se clasificaran en metales, no metales y metaloides, pero no fue suficiente para comprender del todo la naturaleza de esos elementos. En 1869, Mendeliev, químico ruso, presenta una primera versión de su tabla periódica. Esta tabla fue la primera presentación coherente de las semejanzas de los elementos, se dio cuenta de que clasificándolos según el orden creciente de sus masas atómicas, podía verse una periodicidad en lo que concierne a ciertas propiedades. La primera tabla contenía 63 elementos que son clasificados verticalmente. Las agrupaciones horizontales se suceden representando los elementos de la misma “familia” al

compartir características similares. La tabla de Mendeliev condujo a la tabla periódica actualmente utilizada, misma que muestra muestr a la clasificación de los elementos en función de esa periodicidad en cuanto a su comportamiento químico. Hoy se acepta que la ordenación de los elementos en el sistema periódico está relacionada con la estructura electrónica de los átomos de los diversos elementos, a partir de la cual se pueden predecir sus diferentes propiedades químicas.

CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS Las propiedades químicas de un átomo dependen mucho de cómo están ordenados los electrones, sobre todo los del último nivel de energía de cada átomo que son llamados electrones de valencia, lo que permite establecer tanto su ubicación dentro de la tabla, como las propiedades periódicas que presentan. Considerando la configuración electrónica, los elementos se clasifican dentro de la tabla periódica en periodos, grupos, clases (bloques) y tipos de elementos; así como en metales me tales y no metales.

 

PROPIEDADES PERIÓDICAS En la actualidad, se acepta que la ordenación de los elementos en el sistema periódico está relacionada con la estructura electrónica de los átomos de los diversos elementos, a partir de la cual se pueden predecir sus diferentes propiedades químicas, de acuerdo con la Ley periódica, que señala que “las propiedades de los elementos están en función de su número y masas atómicas”; algunas de las propiedades son: el radio atómico, energía de ionización, afinidad electrónica, electronegatividad, actividad química y valencia.

Propiedades periódicas de los elementos: Son propiedades que presentan los elementos químicos y que se repiten secuencialmente en la tabla periódica. Por la colocación en la misma de un elemento, podemos deducir que valores presentan dichas propiedades así como su comportamiento químico. Hay un gran número de propiedades periódicas. Entre las más importantes destacaríamos:

Potencial o energía de ionización:   Energía necesaria para “arrancarle” un electrón a un átomo en estado gaseoso, formando iones positivos (cationes). En la tabla periódica, aumenta de izquierda a derecha y de abajo hacia arriba.

Afinidad electrónica:  Es la energía liberada al captar o aceptar un electrón un átomo en estado gaseoso, formando iones negativos (aniones).

Electronegatividad: Es la propiedad que mide la tendencia de un elemento para atraer electrones y formar un enlace. Los diferentes valores de electronegatividad se clasifican según diferentes escalas, entre ellas la escala de Pauling; se considera que el elemento más electronegativo es el Flúor (con valor de 4.0), le sigue el Oxígeno (3.5), enseguida el Cloro y Nitrógeno (3.0); y disminuye de arriba hacia abajo y de derecha a izquierda. Se dice que aquellos elementos poco electronegativos –que son los metales alcalinos – son altamente electropositivos.

Actividad química: Carácter metálico y no metálico:  define el comportamiento metálico o no metálico de un elemento, siendo en este caso para los metales, mayor mientras más hacia abajo y a la izquierda de la tabla periódica se localicen los elementos (el metal más activo es el Francio); caso opuesto es para los no metales, siendo el más activo el Flúor.

Valencia:  Capacidad de combinación de un elemento, que se refiere al número de electrones que necesita ganar o perder un elemento para completar su octeto, está en función del número de electrones de valencia que tiene el mismo (se puede determinar dete rminar fácilmente por el grupo que ocupa en la tabla periódica).

PARTE EXPERIMENTAL MATERIALES:  Tubos de Ensayo. Gradillas para tubo de ensayo. Vasos de 150 ml. Espátula de metal. Pinza de metal. Pinza para tubos de ensayo. Lunas de reloj. Base de vidrio. Goteros. Baguetas. Pizeta. Probeta de 50 ml.

REACTIVOS: Sodio (Na) y/o Potasio (K) y Aluminio (Al) metálico. Soluciones de NaF, NaCl, KBr y KI 0,1 M.

 

Soluciones de CaCl2, SrCl2 y BaCl2 0,1 M. Solución de AgNO3 al 1%. Soluciones de NH4OH 7M e NaOH 5M. Soluciones de HCl 5M y H2SO4 al 10%. 1 0%. Solución de almidón. Agua destilada. Tetracloruro de Carbono (CCl4). Solución alcohólica de Fenolftaleína. Etanol.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: Familia de los Metales Alcalinos: Grupo IA El profesor realizara esta parte de la práctica y los alumnos anotaran las observaciones respectivas. Se dispondrá de Sodio (Na) y/o Potasio (K) metálico. Se anotaran en qué condiciones se encuentra almacenado el metal y en qué solvente se encuentra inmerso. El alumno explicara en el informe de laboratorio el porqué porqué se almacena en este solv solvente. ente. Sobre una plancha de vidrio se coloca una pequeña muestra de metal. El alumno observara la apariencia, el brillo metálico y la reactividad con el oxigeno del aire. Observación: POR NINGUN MOTIVO EL ALUMNO TOCARA CON LAS MANOS ESTE METAL. ES MUY PELIGROSO. Cortar con la espátula un trozo pequeño de metal, observe las características de la nueva superficie. Se toma un vaso de 150 ml y adicionar aproximadamente 50 ml de agua (destilada o potable, es indistinto). Utilizando una espátula y con sumo cuidado se introduce un pequeño pedazo del metal alcalino por la pared del vaso y seguidamente se cubre con luna de reloj. Observar que fenómeno sucede. Una vez concluida la reacción, añadir dos gotas del indicador fenolftaleína al vaso. Anotar que sucede y porque adquiere dicha coloración. Escribir la ecuación química de la reacción observada.

Familia de los Metales Alcalino Térreos. Grupo IIA 1.  Formación de Sulfatos: En 4 tubos de ensayo adicionar 10 gotas de soluciones de MgCl2, CaCl2, SrCl2 y BaCl2 0,1 M respectivamente. Seguidamente agregar a cada tubo 10 gotas de H2SO4 al 10% e inmediata inmediatamente mente agitar el tubo de ensayo después de adicionar el H2SO4. Observar lo ocurrido. En caso se observe la formación de precipitado, dejar sedimentar. Escribir las ecuaciones químicas de las reacciones observadas. ¿Se puede establecer el orden creciente de la formación del precipitado? Explique Ud. a que se debe este e ste fenómeno. 2.  Solubilidad de los Sulfatos de los metales Alcalino Térreos en etanol: Añadir 20 gotas de etanol a cada uno de los tubos de ensayo de la parte 1 e inmediatamente agitar y observar la solubilidad de los precipitados en etanol.

Familia de los Halógenos. Grupo VIIA: 1.  Formación de los Haluros de Plata: En 4 tubos de ensayo agregar 10 gotas de las soluciones de NaF, NaCl, KBr y KI 0,1 M respectivamente. Añadir a cada tubo 10 gotas de AgNO3 al 1%, agitar y observar. En caso se observe la formación de precipitado, dejar sedimentar.

 

Escribir las ecuaciones químicas de las reacciones observadas. ¿Se puede establecer el orden creciente de la formación del precipitado? Explique Ud. a que se debe este fenómeno. 2.  Solubilidad de los Haluros de Plata en medio amoniacal: A los tubos de ensayo de la parte 1, añadir 20 got gotas as de NH4OH 7 M y agitar inmediatamente. Observar la solubilidad de los precipitados y de acuerdo a lo observado, el alumno ordenara los haluros respectivos en función de la solubilidad en el medio amoniacal. Escribir las ecuaciones químicas de las reacciones observadas.

 

3. Desplazamiento de los Halógenos: En 2 tubos de ensayo colocar 10 gotas de las soluciones de KBr y KI 0,1 M. Añadir 20 gotas de agua de cloro a cada tubo. Agitar y observar. o bservar. Agregar por la pared del tubo 10 gotas de tetracloruro de carbono (CCl4) (TENER BASTANTE CUIDADO EN ESTA ETAPA YA QUE ESTE COMPUESTO ES CANCERIGENO). Observar. Agitar fuertemente el tubo, anotar el color de la fase orgánica (CCl4). En otro tubo de ensayo coloque 10 gotas de KI 0,1 M. Añadir 10 gotas de agua de Bromo o agua de cloro. Agite y observe. Agregar por la pared del tubo 10 gotas de tetracloruro de carbono (CCl4) (TENER BASTANTE CUIDADO EN ESTA ETAPA YA QUE ESTE COMPUESTO ES CANCERIGENO). Observar. Agitar fuertemente el tubo, anotar el color de la fase orgánica (CCl4). Escribir las ecuaciones químicas de las reacciones observadas.

Reconocimiento de las Propiedades Anfóteras del Aluminio: En 2 tubos de ensayo verter 5 ml de solución de HCl 5 M e NaOH 5 M respectivamente. Agregar a cada tubo la misma cantidad de aluminio (virutas). Observar lo ocurrido y anote. Explique por qué sucede esto y complemente con las ecuaciones químicas respectivas.

CUESTIONARIO 1.  Seleccione los primeros 20 elementos de la Tabla Periódica (Del H hasta el Ar) y los elementos 31 al 36 (Ga al Kr). Busque por diferentes medios (incluso por la internet) internet ) los siguientes datos para cada elemento: Radio atómico, Punto de Fusión, Punto de Ebullición, electronegatividades y Primera Energía de Ionización. Tabule y grafique estos datos en gráficos x-y donde x será la variable numero atómico e y será la característica del elemento. Se tabulara un grafico por característica atómica (Radio atómico, Punto de Fusión, Punto de Ebullición, electronegatividades y Primera Energía de Ionización) y se unirán los elementos de una misma familia. Cada familia tendrá un color característico que será indicado por el alumno. Observe las graficas y responder a las siguientes preguntas: a. De acuerdo a las gráficas de los radios atómicos, puntos de fusión, puntos de ebullición, electronegatividad y la primera energía de ionización ionización ¿Cuál es la tendencia general a medida que avanza a través de la tabla periódica (de izquierda a derecha)?. b. ¿Cuál es la tendencia general a medida que avanza por la tabla periódica (de arrib arriba a hacia abajo)? c. ¿Cuáles son las diferencias más saltantes que observa entre los grupos o famil familias? ias? Explique. 2.  ¿A qué se debe la reactividad de los metales alcalinos con el agua y la formación de llama en algunos casos? 3.  ¿Qué es la fenolftaleína y porque presenta esa coloración cuando se adiciona al vaso en donde ha reaccionado el metal alcalino con el agua?. Escriba la estructura química de la fenolftaleína.