ACIDOS Y BASES DURAS Y BLANDAS
ACIDOS Y BASES DURAS Y BLANDASI. OBJETIVOS
Estudio de los conceptos cidos-Bases duras y blandas de Pearson
y explicar con estos conceptos la formacin del Triyoduro,
tiocianato de Pb (II) y cianuro de nquel (II) y el yoduro de cobre
(I).II. DIAGRAMA DEL PROCESO
A. Experimento N 1: Formacin del Triyoduro
B. Experimento N 2: Formacin del tiocianato de plomo (II)
C. Experimento N 3: Formacin del cianuro de nquel (II)
D. Experimento N 4: Formacin del yoduro de cobre (I)
III. OBSERVACIONES EXPERIMENTALESA. Experimento N 1: Formacin
del Triyoduro Se observ que KI (aq) es de incoloro y al aadirle
I2(s), que es de color marrn con brillo metlico, la solucin pasa a
tomar un color vino (rojizo), esto debido a la presencia del
complejo I3-(aq) (I2I-). A. Experimento N 2: Formacin del
tiocianato de plomo (II)
Se observa que al agregar KSCN(s) al Pb(NO3)2(aq) (solucin
incolora) lentamente se forma un precipitado blanco el cual es
Pb(SCN)2(s).B. Experimento N 3: Formacin del cianuro de nquel
(II)
Se observo que al adicionar KCN(aq) al NiCl2(aq) (solucin
turquesa) se comenzaron a formar en la solucin pequeos cristales de
color blanco debido a la presencia de Ni(CN)2(s). Mientras se
adicionaba una mayor cantidad de KCN(aq) se observa que la solucin
comienza a tomar una coloracin amarilla, esto debido a la aparicin
del complejo K[Ni(CN)4].C. Experimento N 4: Formacin del yoduro de
cobre (I)
Al agregarle KI(aq) al CuSO4 , solucin azulina, se observa la
aparicin de un precipitado de color blanco sucio, debido a la
formacin del CuI(s).IV. DISCUCIONES
A. Experimento N 1: Formacin del Triyoduro1. La reaccin que
ocurre es:
2. Determine que especie es mas bsica entre el I- y el I2El in
I- es la especie mas bsica debido a que presenta configuracin de
gas noble [Xe], luego no tiene electrones desapareados por lo cual
tiene una mayor tendencia a donar un par electrnico.En cambio en el
I2 esta es la especie mas acida debido a que tiene una nube
electrnica de gran tamao, y por ser una molcula con momento dipolar
igual a cero, el I- genera en el I2 un dipolo inducido haciendo
esto que la nube electrnica del I2 se deforme y as este reacciona
como un acido blando expandiendo su octeto, aceptando electrones y
forma un enlace covalente.3. Por qu las especies I- y I2 son
blandas?
I-: Es una base blanda debido a que tiene una electronegatividad
baja (configuracin del gas noble [Xe]) y adems presenta un gran
volumen, es decir se polariza con facilidad.I2:Es un acido blando
debido a su gran tamao, su alta densidad electrnica, y como es
fcilmente polarizable tiende a formar enlaces de covalentes.4. Cul
es el mecanismo de reaccin entre el I- y el I2?
Debido al gran tamao del I2 al aproximar un anin I-, la nube de
carga del I2 se deformar, produciendo un dipolo inducido. Cuanto
mayor sea la distorsin de la nube de carga del yodo, tanto mas dbil
ser el enlace covalente original I---I , entonces el enlace se
alarga un poco, originalmente la distancia de enlace I---I de 267pm
disminuye hasta que en el triyoduro se presentan enlaces I---I de
282 y 310 pm. Luego un mayor acercamiento por parte del in yoduro
dar lugar a un sistema triyoduro simtrico debido a la poca
diferencia entre sus enlaces. Luego el mecanismo de la reaccin
ser:
Figura N 1: Mecanismo de reaccin5. Qu orbitales usa la especie
acida para aceptar electrones?
La configuracin del yodo es:53I:
1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105
Luego en el I2 la comparicin de un electrn por parte de cada
tomo de yodo hace que estos completen su octeto y tengan todos sus
orbitales llenos:
I-I:
[Kr]365s24d105
Luego para poder aceptar electrones por parte de la especie
bsica I- debe hibridizarse y as aceptar los electrones en los
orbitales d:
sp3d sp3d sp3d sp3d sp3d6. Cul es la estructura de la especie
final observada?
Se observ en el mecanismo de reaccin que la especie final
es:
Figura N 2: Especie final I3-Luego debido al tipo de hibridacin
que presenta sp3d, su geometra ser bipiramidal trigonal:
Figura N 3: Geometra de la especie I3-Donde:
tomo de I
Par de electrones
Segn Pearson se alcanza una mayor estabilidad en la molcula
cuando esta proviene de una especie dura junto con otra especie
dura o tambin cuando se junta una especie blanda con otra especie
blanda. Luego por tal motivo el I3- es una especie muy estable
debido a que proviene de una base blanda (I-) y un acido blando
(I2).
B. Experimento N 2: Formacin del tiocianato de plomo (II)
1. Cul es la especie del Pb (II) en solucin acuosa?
Debido al que la especie Pb (II) no es muy acida, esta al estar
en solucin acuosa no causa rompimiento de los enlaces HO del agua;
es decir no ioniza el hidrato ni produce iones hidronio. Es decir
la especie que se forma en la solucin solo es la coordinacin entre
el Pb (II) y el agua:
2. Cul presenta mayor dureza, un Pb (II) o un Pb (IV)? Presente
2 factores que apoyen sus respuestas.
Pb2+ Pb4+Figura N 4: Comparacin entre las especies Pb2+ y
Pb4+Segn Fajans a mayor carga y menor volumen un catin tiene un
mayor poder polarizante, en consecuencia el Pb+4 es una especie mas
dura que el Pb2+.
Volumen:
El Pb4+ posee un nmero menor de electrones en comparacin con el
Pb2+ luego la interaccin entre los protones del ncleo y la nube
electrnica aumenta y el volumen se contrae; debido a esto:
Carga:El Pb4+ tiene una carga mayor que el Pb2+.3. Qu reaccin
ocurre entre el Pb(NO3)2(aq) y el KSCN(aq)?
La reaccin que ocurre es:
La especie mas estable es el KNO3 debido a que tiene su origen
en la interaccin de una base dura y un acido duro. Pero debido a
que se encuentra en solucin al disociarse sus iones forman enlaces
in-dipolo con el agua, debido a esta razn no se logra apreciar al
KNO3 en la muestra final pero si se puede apreciar el precipitado
blanco Pb(SCN)2, que es menos estable que el KNO3.4. Por qu la
reaccin observada es lenta?
Segn Pearson el producto formado por un acido intermedio y una
base blanda disminuye su afinidad para enlazarse lo que hace que su
obtencin sea mas lenta, en otra palabras la reaccin se hace ms
lenta.5. Analice le carcter acido base duro blanda de (SCN)-.
El in (SCN)- es una base debido a que tiene electrones para
donar; y adems esta especie presenta una gran tendencia a ser
polarizable entonces es blanda; luego el (SCN)- es una base
blanda.
C. Experimento N 3: Formacin del cianuro de nquel (II)
1. Cul es la especie de Ni (II) en solucin acuosa?
Debido a la poca acidez del catin Ni2+ en la solucin acuosa de
Ni (II) solo se producira enlaces de coordinacin entre el Ni2+ y el
agua:
2. A que se debe su carcter acido el Ni (II) es duro blando o
intermedio?
El in Ni (II) tiene carcter acido debido a que presenta
orbitales p vacos los cuales le permiten aceptar electrones. Es
adems un acido intermedio debido a que presenta una densidad de
carga intermedia y no es muy polarizante; es decir, es un base
blanda. Su con figuracin electrnica es:28Ni2+:
1s22s22p63s23p64s03d8
3. Qu tipo de enlace se forma entre el Ni (II) y el CN-?
El Ni (II) al ser un acido intermedio presenta orbitales de
carcter duro bajo y carcter blando. Luego al ser CN- un base
blanda, el Ni(II) acta como acido blando para poder darle mayor
estabilidad al compuesto, luego tenemos que estos forman enlaces
covalentes.
4. Cual es la estructura de la especie final?
La geometra de la especie final es consecuencia de la
configuracin electrnica del Ni (II), ya que el conjunto plano de
ligantes hace que uno de los orbitales d sea extraordinariamente
alto en su energa y los ochos electrones pueden ocupar los otros
orbitales d.
Luego su estructura es:
Figura N 5: Estructura del [Ni(CN)4]2-5. Escriba la reaccin que
ocurre
Segn Pearson la especie mas estable es el KCL por estar formada
por una base dura y un acido duro y segn Pauling la mxima
estabilizacin se tendra en los enlaces formados entre los tomos que
se encuentran lo mas alejados en la escala de electronegatividad.
Luego debido a que este compuesto por ser inico se introduce en un
disolvente polar que seria el agua, los iones de la superficie del
cristal provocan a su alrededor una orientacin de las molculas
bipolares, que enfrentan hacia cada in sus extremos con carga
opuesta a la del mismo, en este proceso de orientacin se libera
energa que si supera a la energa retculas arranca al in de la red;
una vez arrancado, el in se rodea de molculas de disolvente: queda
solvatado. Las molculas de disolvente alrededor de los iones es
comportan como capas protectoras que impiden la reagrupacin de los
mismos. Todo esto hace que en general los compuestos inicos sean
solubles en disolventes polares, aunque la solubilidad siempre
depende del valor de la energa reticular y del momento bipolar del
disolvente.
+Figura N 6: Hidratacin del catin
-Figura N 7: Hidratacin del aninD. Experimento N 4: Formacin del
yoduro de cobre (I)
1. Escriba la reaccin que ocurre entre el Cu (I)(aq) y
KI(aq)
Reacciones de oxido-reduccin:
E= -0.52 (se oxida)
E=0.153 (se reduce)
El K2SO4(aq) por poseer interacciones duro-duro se solvata y sus
iones se disocian.
2. Qu especie se tienen en la mezcla final?
En la solucin o mezcla final se tienen las especies K+, CuI(s) y
I-3(aq).3. Explique la presencia de las especies finales en base a
su carcter acido base, duros o blandos.
Segn Pearson un compuesto alcanza su mayor estabilidad, cuando
esta formado por dos especies ambos duros o ambos blandos. Tenemos
al CuI(s) y el I-I2 (I3-) formados por un acido blando y una base
blanda cada uno; lo que explica que tienen un mayor carcter
covalente y precipitan.
4. Qu otro anin puede mostrar similar comportamiento al I-
frente al Cu2+?
Otro anin que muestre un comportamiento similar al del I- frente
al Cu2+ puede ser el CN-por ser este ltimo una base blanda.V.
CONCLUSIONES
Se logr explicar la formacin del triyoduro, tiocianato de Pb
(II), cianuro de nquel (II) y del yoduro de cobre (I), basndonos el
la teora de Pearson y en las reglas de Fajans.VI. CUESTIONARIO
1. Presente tres reacciones acido base en medio acuoso en las
que se verifican los conceptos duros y blandos.a)
b)
EMBED Equation.3 c)
2. El H- como el I- es una base blanda pero no estable en medio
acuoso, explique.El in I- es ms polarizable que el in H-, en
solucin acuosa el H- reacciona con el H+ de la disociacin de la
molcula producindose H2(g) que se libera al medio ambiente. En el
I- los electr4ones orbitan en un radio inico de 106pm, por eso al
acercarse las molculas de agua no logran quitar el electrn al I- y
se forma la especie I-(aq) por lo tanto no se produce ninguna
reaccin qumica. Luego se tiene que el H-(aq) es inestable y el
I-(aq) es estable.3. Cul es el orden de acido blandos entre: Br2,
I2, I+, Br+, AlCl3 y Al(CH3)3.Comparando las especie Br2 y I2 se
tiene que el I2 presenta un mayor tamao y una electronegatividad
mas baja, por tanto es un acido mas blando con respecto al
Br2.Comparando las especies I+ y Br+ se tiene que ambos cationes
poseen la misma carga, pero el tamao del I+ es mayor que el de Br+,
adems el Br+ es mas polarizante pero menos polarizable, por tanto
el I+ es un acido mas blando que el Br+.Comparando ahora las
especies Br2 con I+ se tiene que el Br2 es mas polarizable por su
mayor tendencia a deformar su nube electrnica ante la presencia de
un anin, por tanto el Br2 es un acido ms blando que el I+.Luego se
tiene: I2 > Br2 > I+ > Br+Al comparar la blandura del
AlCl3 y el Al(CH3)3 se tiene que:
Figura N 8: Estructura del Al(CH3)3En el Al(CH3)3 el Al no tiene
tendencia a atraer electrones porque est muy protegido por los CH3
y adems es muy polarizable.
Figura N 9: Estructura del AlCl3En el AlCl3 el Al se encuentra
muy desprotegido con tendencia a atraer electrones, es mas
polarizable.
Luego se tiene que el Al(CH3)3 es un acido mas blando que el
AlCl3.
Al(CH3)3 > AlCl3
4. Cul es el orden de base duro entre PO43-, SO42-, ClO4- y
entre RSH y RS-?Comparando las especies PO43-, SO42-, ClO4- se
tiene que como los 3 iones estn rodeados por 4 tomos de oxigeno y
el oxigeno tiene mayor electronegatividad que el P, S y Cl solo
analizamos:
P5+ S6+ Cl7+Luego los tres cationes presentan la configuracin
electrnica del nen: [Ne], luego lo que determina la dureza es la
carga de cada catin, a mayor carga mas poder polarizante.
Entonces se tiene:
Cl7+ > S6+ > P5+Luego la base mas dura ser el ClO4-ClO4-
> SO42- >PO43-Comparando las especies RSH y el RS- se tiene
que:
RSH RS- H+Al interactuar el protn con el RS- este hace que el
compuesto resultante sea ms pequeo que el RS-, por tanto menos
polarizable y con ms poder polarizante.
Luego se tiene que :
RSH > RS-VII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Rayner Canham. Qumica Inorgnica Descriptiva. 2 edicin. Mxico:
2000. Pg. 131-148. Huhey, James. Qumica Inorgnica. 4 edicin. Mxico:
2005. Pg.. 336-376. Pg.. 889-892
Cotton, Albert F. Qumica Inorgnica Avanzada. 4 edicin. Mxico:
1997. Pg.. 945-954.
Vogel, Arthur I. Qumica Analtica Cualitativa. 6 edicin.
Argentina: 1983. Pg.. 238-243. Pg.. 326-331.
KI(aq)
0.2 M
20 gotas
I3-(aq)
Amarillo
I2(s)
Pb(NO3)2(aq)
0.1 M
20 gotas
Pb(SCN)2(s)
Blanco
KSCN(aq)
0.5 M
NiCl2(aq)
10%
20 gotas
Ni(CN)2(s)
Blanco
KCN(aq)
10%
10 gotas
K[Ni(CN)4](aq)
Amarillo
KCN(aq)
CuSO4(aq)
20%
20 gotas
CuI(s)
Blanco
KI(aq)
16 M
Pgina 1 de 14
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