Propiedades Quimicas de Metales y No Metales y Enlaces Quimicos

PROPIEDADES QUIMICAS DE METALES Y NO METALES Y ENLACES QUIMICOS

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OBJETIVO

El alumno identificara algunas propiedades químicas de los metales y no metales y observará la formación de compuestos de algunos elementos con el oxígeno y el cambio químico de algunos compuestos al reaccionar con el agua para analizar la formación de enlaces e identificar algunas clases de ellos.

INTRODUCCION

Una de las principales fuentes de información con la que cuenta el químico de hoy es la tabla periódica. En ella se encuentran clasificados los elementos a partir de la similitud de sus propiedades periódicas; es decir, son aquellas características que varían siguiendo un orden. En cualquier tabla periódica encontraremos a los elementos ordenados en forma creciente a partir de su número atómico, distribuidos en periodos y grupos, en forma horizontal y vertical, respectivamente.  Además nos señala cuales son metales, no metales, metales de transición y otros grupos de elementos conocidos como tierras raras.  Algunos elementos químicos tienen uso o aplicación en el desarrollo de nuestra vida por ejemplo, para nosotros es común el empleo del termino metálico, que representa una gran cantidad de elementos con aplicaciones en la industria metalurgia, como el hierro, el cobre, el níquel, el aluminio, etc. O como la plata, el platino y el oro, que son de gran aplicación en la joyería. Algunos gases nobles, como el neón y el argón son empleados para anuncios luminosos. Sin embargo la producción industrial de toneladas de compuestos químicos, necesarios para el desarrollo de innumerables procesos, así como la fabricación de miles de toneladas de envases metálicos o plásticos para distribución de un sin número de productos están contribuyendo día a día al deterioro de la naturaleza.

MARCO TEORICO

Varias propiedades físicas y químicas que son típicas de los metales son utilizadas para definir esta clasificación de los elementos, aunque la magnitud de cada una de estas propiedades varía ampliamente de metal a metal. Los metales tienen conductividades eléctricas y térmicas superiores, lustre característico y la capacidad de deformarse bajo presión sin romperse. La tendencia de estos elementos hacia la formación de cationes por perdida de electrones y la formación de óxidos básicos están entre las características químicas de los metales. Enlace metálico Los metales tienen energía de ionización y electronegatividades comparativamente bajas. Por consiguiente, los electrones externos de los átomos metálicos son fáciles de separar por no estar tan fuertemente unidos. En un cristal metálico, los iones positivos(los cuales consisten en átomos metálicos menos los electrones externos) ocupan posiciones en la estructura del cristal. Los electrones externos se mueven liberadamente a través de esta estructura y mantienen el cristal unido. Semiconductores El silicio y el germanio puro actúan como semiconductores intrínsecos. Ambos elementos cristalizan en una estructura reticular del tipo del diamante, en el cual cada átomo está unido a otros cuatro. A temperatura ambiente, la conductividad de silicio o el germanio es extremadamente baja, puesto que los electrones están fijos por el enlace al cristal. Sin embargo, a elevadas temperaturas el enlace del cristal comienza a romperse; los electrones se liberan y están en capacidad de moverse a través de la estructura, haciendo por consiguiente que aumente la conductividad. La adicción de pequeñas trazas de ciertas impurezas al silicio o germanio favorece la conductividad de estos materiales y produce lo que se llama semiconductores extrínsecos (o con impurezas).

Propiedades generales de los no metales

Las propiedades de los no metales son más variadas que las de los metales.  Algunos no metales son gases en estado elemental: hidrogeno, oxigeno, nitrógeno, flúor, cloro y los gases nobles. Solo uno, el bromo es un líquido. Todos los demás no metales son sólidos a temperatura ambiente. A diferencia de los metales, los elementos no metálicos son malos conductores del calor y la electricidad, y pueden tener números de oxidación tanto positivos como negativos. Un pequeño grupo de elementos, llamados metaloides, tienen propiedades características tanto de metales como de no metales. Los metaloides boro, silicio, germanio y arsénico son elementos semiconductores. Los no metales son más electronegativos que los metales. La electronegatividad de los elementos aumenta de izquierda a derecha a lo largo de cualquier periodo y de abajo hacia arriba en cualquier grupo de la tabla periódica. A excepción del hidrogeno, los no metales se concentran en la parte superior derecha de la tabla periódica. Los compuestos que se forman por la combinación entre metales y no metales tienden a ser iónicos, formando un catión metálico y anión no metálico. Enlaces químicos. El enlace químico se refiere a la fuerza de atracción que mantienen unidos a los átomos en los compuestos y existen dos tipos principales de enlace. El enlace iónico resulta de la atracción de la interacción de electrostática entre iones, que suele ser el resultado de la transferencia neta de uno o más electrones de un átomo o grupo de átomos a otro. El enlace covalente resulta de la comparación de uno o más pares de electrones entre dos átomos; estos dos tipos dos tipos de enlaces representan los dos extremos. Todos los enlaces entre átomos de elementos distintos tienen al menos cierto grado de carácter tanto iónico como covalente. Los compuestos que contienen enlaces iónicos en forma predominante el nombre de enlaces iónicos.  Aquellos que se mantienen unidos en su mayor parte por enlaces covalentes reciben el nombre de enlaces covalentes; algunas propiedades de ordinario asociadas con muchos compuestos sencillos iónicos y covalentes se resumen a continuación y a diferencias en las propiedades pueden explicarse por diferencias de tipo de enlace entre átomos o iones. Compuestos iónicos

1._ son sólidos con altos puntos de fusión (típicamente >400º C) 2._ muchos son solubles en disolventes polares como el agua. 3._ los compuestos fundidos son buenos conductores de la electricidad porque tienen partículas cargadas (iones) móviles. 4._ suelen formarse entre dos elementos con electronegatividad muy diferente, de ordinario un metal y un no metal. Compuestos covalentes 1._ Son gases, líquidos o solidos de bajo punto de fusión (típicamente < 300º) 2._muchos son insolubles en disolventes polares 3._los compuestos líquidos y fundidos no conducen electricidad. 4._ suelen formarse entre dos elementos con electronegatividad semejante, de ordinario no metal.

DIAGRAMA DE PROCEDIMIENTO

MATERIALES           

1 agitador de vidrio 1 probeta de 100 ml 1 espátula 1 mechero de alcohol 2 vasos de precipitados de 100 ml 1 bureta 1 pipeta graduada de 10 ml 2 matraces Erlenmeyer de 250 ml 1 matraz de Erlenmeyer de 500 ml con tapones 1 vidrio de reloj 1 pinza para crisol

REACTIVOS  

0.5 gramos de azufre en polvo 1 tira de papel tornasol

    

1 piceta con agua destilada Indicador de fenolftaleína Papel indicador de PH 0.5 cm de cinta de magnesio 1 encendedor  DESARROLLO EXPERIMENTAL

Actividad 1: 1.- enciende el mechero, toma la tira de Mg con una pinza y coloca al fuego,

cuando se encienda espera que termine la combustión y recibe la cenizas en la capsula de porcelana. Posteriormente pasa las cenizas al matraz Erlenmeyer de 250 ml y tápalo. El residuo será la sustancia 1.

2.- mide con tu probeta 50 ml de agua destilada y colócala en el matraz en donde

están las cenizas y agita vigorosamente para que disuelva la sustancia 1 y obtengas la sustancia 2, toma el matraz de 10 ml de la sustancia 2 ponla en un vaso de precipitado y agrega 3 gotas de fenolftaleína y observa el color que adquiere la solución, los 40 ml restantes resérvalos para la siguiente actividad.

3.- limpia muy bien la espátula y coloca en ella azufre en polvo. Calienta la

muestra en el mechero hasta obtener un polvo negro o hasta que observes un gas. Introduce rápidamente la espátula en el matraz y tápalo herméticamente y abras obtenido la sustancia 3.

4.- agrega 50 ml de agua destilada en el matraz y agita vigorosamente para que

se disuelva la sustancia 3 y se obtenga la sustancia 4. Con precaución toma 10 ml y ponlos en un vaso de precipitados e introduce la tira de papel tornasol azul en la solución del vaso y observa si el papel cambia de color. Los 40 ml restantes resérvalos para la siguiente actividad.

ACTIVIDAD 2: 1.- pasa 20 ml de la sustancia 4 que reservaste en la actividad anterior a un

matraz Erlenmeyer de 250 ml mide el PH y posteriormente agrega 3 gotas de fenolftaleína.

2.- agrega a la bureta lo que reservaste de la sustancia 3 de la actividad anterior 

hasta que llegue a la marca de 0 y mide el PH en la solución que te sobre.

3.- adiciona poco a poco el contenido de la bureta al matraz hasta que en este se

observe un color rosa o violeta tenue que perdure más de 30 segundos.

OBSERVACIONES Y RESULTADOS Actividad 1:

Llena el siguiente cuadro de datos con los resultados que obtuviste. No de ¿Cuál es su Formula sustancia nombre? química

características

Sustancia 1

Es solido y Mg + O-> blanco MgO Es un antiácido MgO+H2O->

Sustancia 2 Sustancia 3

Oxido de magnesio Hidróxido de magnesio Dióxido de azufre  Ácido sulfúrico

MgO MgO+H2O

Reacciones químicas

Mg(OH)2 SO2

Es un no metal

S + O2 -> SO2

H2SO4

Es corrosivo

SO3 + H2SO4

Sustancia 4

H2O

->

¿Cuál de los elementos empleados corresponde a un metal y cual a un no metal? El Mg es un metal. El S es un no metal. El O es un no metal. El H es un no metal. ¿Qué tipo de enlace forma el Mg con el oxígeno? Enlace iónico ¿Qué tipo de enlace forma el S con el oxígeno? Enlace covalente ¿Con quién reacciona el agua en cada caso (punto 2 y 4 de la actividad)? En el punto dos reacciono con el magnesio formando el hidróxido de magnesio. En el punto cuatro reacciono con el trióxido de azufre obteniendo el acido sulfúrico.

Actividad 2:

PH de la sustancia 2: 9

PH de la sustancia 4: 2

R._ en la sustancia 2 es de hidróxido de magnesio su pH es de 9 porque es una base y la sustancia 4 es ácido sulfúrico por lo tanto el pH baja Ml que se gastó de la bureta para que hubiera cambio de color en el matraz: R._ 10 ml. ¿Para que nos sirve el R._ para valoraciones de ácidos - base

indicador

de

fenolftaleína?

¿A qué se debe el cambio de color a rosa en el paso 3 de esta actividad? R._ a que el ácido se ha convertido en una base

Conclusión

En esta práctica de laboratorio se pudo observar distintos tipos de reacciones químicas las cuales formaron enlaces químicos ya sean covalentes o iónicos, un claro ejemplo fue la reacción entre el oxígeno y el magnesio el cual formo un enlace iónicos ya que se produce cuando átomos de elementos metálicos se encuentran con átomos de no metales. También observamos que al momento de agregar de fenolftaleína a una sustancia podemos distinguir si es acido o base de acuerdo al color que tome, si la sustancia se vuelve color rosa eso quiere decir q es una base y si esta no toma ningún color  es un ácido. Es por tanto que se han cumplido los objetivos de esta práctica ya que el alumno ha aprendido a distinguir a los elementos metales y no metales, así también a identificar un ácido y una base.

Cuestionario

1._ Coloca dentro del paréntesis, el número que corresponda a cada uno de los siguientes elementos:

1. Metal de transición . . . . . . (5) 2. Metales de transición interna . . . . . . (3) 3. Metaloide . . . . . (4) 4. No metal . . . . . . .(1) 5. Metales alcalino . . . . . . . (6) 6. Metales alcalinotérreo 7. Gas noble

Bario . . . . . . . . . . . . (6 )

Rubidio . . . . . .

Vanadio. . . . . . . . . . (1)

Germanio. . . .

Azufre . . . . . . . . . . (4)

Bromo . . . . . .

Neón. . . . . . . . . . . . (7)

Plata . . . . . . .

Plutonio. . . . . . . . . (2)

Berilio. . . . . .

Xenón . . . . . . . . . . (7)

2._ Menciona algunas características de los metales y no metales R._ Los metales son los que donan los electrones para formar un enlace y los no metales son los que aceptan electrones para formar un enlace, los metales exhiben un lustre brillante y los no metales no son lustrosos, los metales son muy buenos conductores y los no metales son malos conductores

3._ En que grupo de la tabla periódica se encuentran los siguientes elementos. Elemento Grupo

Periodo

Grupo

Elemento

Periodo

Fe

4

VIIIB

Ag

5

IB

S

3

VIA

O

2

VIA

Mo

5

VIB

Pb

6

IVA

Ba

6

IIA

C

2

IVA

Cl

3

VIIA

He

1

VIIIA

Bibliografía:

Química, Chang 10ª Edición Mc Graw Hill 1617, página 914 . Química, octava edición, Whitten- Davis- Peck- Stanlon, congage Learning, pagina 219. Fundamentos de química Zumdahl Mc Graw Hill, pagina 594-595