Upload
frank-lloclla
View
243
Download
0
Tags:
Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURIGIA
Departamento Académico de Ingeniería Química
ESCUELA DE FORMACIÓN PRFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA
Laboratorio de Química “B”
ASIGNATURA: QU-141 QUÍMICA I
PRÁCTICA N° 4
ESTUDIO DE LA TABLA PERIÓDICA
PROFESOR DE TEORÍA: ING. VARGAS CAMARENA, MauroPROFESOR DE PRÁCTICA: ING. VARGAS CAMARENA, MauroESTUDIANTES: LLOCLLA QUISPE, Frank Alfredo CURASMA LUCAS, Edison Cleos LLACCTAS VENEGAS, Cesar Jhosep
DÍA DE PRÁCTICA: 19/05/2015 HORA: 7-9AM. MESA: 03FECHA DE EJECUCIÓN: 19/05/2015 FECHA DE ENTREGA: 26/05/15
AYACUCHO PERÚ
2015
ESTUDIO DE LA TABLA PERIÓDICA
I. OBJETIVOS- Identificar y diferenciar las propiedades físicas y químicas de los
principales grupos o familias de elementos químicos de la tabla periódica.
- Explicar el comportamiento de los principales grupos de elementos químicos de acuerdo a su carácter metálico.
II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA- Guía de Prácticas de Laboratorio de Química I- Tabla Periódica
III. MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS DE LABORATORIO Y REACTIVOS QUÍMICOS UTILIZADOS
- Gradilla para tubos de prueba- Luna de reloj- Mechero de Bunsen- Papel toalla- Piseta- Pinza para crisol- Probeta graduada de 100 mL- Tubos de ensayo(6)- Vaso precipitado de 250 mL- Indicador Fenolftaleína- Metales: Litio (Li), Sodio (Na), Calcio (Ca), Magnesio (Mg), Cobre (Cu),
Fierro (Fe), Aluminio (Al), Zinc (Zn).- No Metales: Carbono (C), Azufre (Z), Yodo(I2) - HCl(Ácido Clorhídrico) concentrado y diluido- HNO3(Ácido Nítrico) concentrado y diluido- H2SO4(Ácido Sulfúrico) concentrado y diluido- NH4OH (Hidróxido de Nitrato) diluido- NaOH (Hidróxido de Sodio) 2 M- NaOH (Hidróxido de Sodio) 0,1 M- CuSO4(Sulfato Cúprico) 0,1 M- Al2(SO4)3(Sulfato de Aluminio) 0,1 M
IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALENSAYO N° 1 DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS
- Observe el estado físico y color de los elementos químicos proporcionados por el profesor (Na, Mg, Ca, Fe, Cu, Al, Zn, I2, C, S) Anote en el cuadro y resultados experimentales.
- Clasifique dichos elementos en metales y no metales.
N° Elementos
Símbolo PRPOIEDADES FÍSICAS CARÁCTEREstado físico Color Metálico No Metálico
1 Aluminio Al Sólido Plateado X2 Azufre Z Sólido Amarillo Pálido X3 Calcio Ca Sólido Blanco Plateado X4 Carbono C Carbón(Solido) Negro X5 Cobre Cu Sólido Pardo Rojizo X6 Hierro Fe Sólido Blanco Plateado X7 Litio Li Sólido(Nafta) Blanco Plateado X8 Magnesio Mg Sólido Blanco Plateado X9 Sodio Na Sólido(Nafta) Blanco Plateado X
10 Yodo I2 Sólido Negro Azulado X11 Cinc Zn Sólido Blanco Azulado X
ENSAYO N°2 CORPORTAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO IA (Li, Na)Formación de un óxido e hidróxido de elementos alcalinos
- Coja con una pinza un trozo de SODIO metálico del frasco con nafta en el que se conserva.
- Coloque sobre papel filtro y utilizando una cuchilla, corte un pedazo de metal y con sumo cuidado seque con el papel filtro a fin de eliminar el keroseno que lo recubre.
- Vuelva a cortar el metal y observe los cambios que ocurren en la superficie del reciente corte del metal.
- En un vaso precipitado de 250ML coloque aproximadamente 100ML de agua destilada. Deje caer trocitos del metal sobre el agua y observe los cambios ocurridos. Si es posible, acerque una llama a la boca del vaso y una pequeña explosión indicará la liberación de hidrógeno.
- Cuando la reacción haya terminado, agregue 2-3 gotas del indicador fenolftaleína a la solución obtenida, con la finalidad de reconocer el medio de la solución resultante.
- Repita en ambos elementos, anote las observaciones y formule las ecuaciones de las reacciones químicas producidas.
Ecuación Química: 4Li + O2 → 2Li2O(s)
Nombre: Litio Oxígeno Óxido de Litio
Color: Blanco plateado Incoloro Gris opaco
Estado: Sólido Gaseoso Sólido
Función Química: Metal Oxígeno Óxido Básico
Ecuación Química: 4Li + H2O → LiOH
Nombre: Litio Agua Destilada Hidróxido de Litio
Color: Blanco plateado Incoloro Gris opaco
Estado: Sólido Líquido Líquido
Función Química: Metal Agua Hidróxido
Ecuación Química: Na + O2 → NaO(s)
Nombre: Sodio Oxígeno Óxido de Sodio
Color: Blanco plateado Incoloro Gris opaco
Estado: Sólido Gaseoso Sólido
Función Química: Metal Oxígeno Óxido Básico
Ecuación Química: Na + H2O → NaOH(s)
Nombre: Sodio Agua Destilada Hidróxido de Sodio
Color: Blanco plateado Incoloro Gris opaco
Estado: Sólido Líquido Líquido
Función Química: Metal Agua Hidróxido
ENSAYO N°3 COMPORTAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO IIA (Mg y Ca)
Acción de los ácidos diluidos y concentrados sobre los metales.- Coloque un trozo de cobre metálico sobre papel de filtro. Con cuidado
lije la superficie y observe si ocurre cambios en la superficie- Divida el trozo de metal seis (6) porciones. En seis (6) tubos de ensayo
coloque un trocito de cobre metálico. Al primero adicione aproximadamente 1 mL de ácido clorhídrico diluido al segundo clorhídrico concentrado
- Al tercer tubo agregue 1 mL de ácido nítrico diluido y concentrado respectivamente, haga lo mismo con 1 mL de ácido sulfúrico diluido y concentrado.
- Formule las ecuaciones de las reacciones químicas producidas en cada caso; así como el nombre, color, estado y función química de cada una de las reactantes y productos de la reacción.
Cobre + Ácido Clorhídrico diluido y concentrado
EQ Cu + HCl (d) → CuCl + H+
N Cobre Ácido clorhídrico dil Cloruro de Cobre Ión hidrógenoC Pardo
RojizoIncoloro Incoloro Incoloro
E Sólido Líquido Líquido GaseosoFQ Metal Acido Ácido*El cobre pierde densidad a medida que la disolución aumenta de temperatura
EQ Cu + HCl (conc) → CuCl + H+
N Cobre Ácido clorhídrico conc
Cloruro de Cobre
Ión hidrógeno
C Pardo Rojizo Amarillo verdoso Incoloro IncoloroE Sólido Líquido Líquido Gaseoso
FQ Metal Acido Ácido
- Cobre + Ácido Nítrico diluido y concentrado
EQ
Cu + HNO3 (d) → NO + CuOH-
N Cobre Ácido nítrico diluido
Monóxido de nitrógeno
Hidróxido de cobre
C Pardo Rojizo Incoloro Incoloro IncoloroE Sólido Líquido Gaseoso Acuoso
FQ Metal Acido ÁcidoEQ Cu + H2SO4 (d) → Cu(SO4)3 + SO2 + H2ON Cobre Ácido
sulfúrico dilSulfato Cúprico
Dióxido de Azufre
Agua
C Pardo Rojizo
Incoloro Incoloro Incoloro Incoloro
E Sólido Líquido Acuoso Acuoso LíquidoFQ Metal Acido Ácido
EQ Cu + HNO3 (conc) → NO2 + CuOH-
N Cobre Ácido nítrico conc Dióxido de nitrógeno Ión hidrógeno
C Pardo Rojizo
Incoloro Mostaza Verde
E Sólido Líquido Gaseoso AcuosoFQ Metal Acido Ácido
*Pérdida de color en el Cobre – de pardo rojizo a plateado para luego ser corroído.
- Cobre + Ácido Sulfúrico diluido y concentrado
*El cobre es corroído casi instantáneamente por el ácido desprendiendo gas hidrógeno
Reacciones de compuestos de los metales de transición
EQ Cu + H2SO4 (conc) → Cu(SO4)3
N Cobre Ácido sulfúrico concentrado
Sulfato Cúprico
C Pardo Rojizo
Incoloro Incoloro
E Sólido Líquido AcuosoFQ Metal Acido Sin Reacción
- Coloque en dos tubos de ensayo 1 Ml de solución acuosa de sulfato cúprico (CuSO4 0,1M). Al primer tubo adicione gotas de solución amoniaco diluido (NH3OH(dil)). Observe la formación de un precipitado. Luego, adicione exceso de solución amoniaco y observe la producción de una solución color azul.
- Al segundo tubo adicione gotas de solución acuosa de NaOH 0,1M, observe la formación de un precipitado. En seguida, agregue exceso de reactivo. Observe si ocurre cambios en el precipitado.
EQ
CuSO4(ac) + NH3OH(ac) → Cu(OH)2CuSO4(d) + NH4SO(ac) → [Cu(NH2)4]SO4(ac)
N Sulfato Cúprico
Hidróxido de
Amonio
Hidróxido de Cobre sulfato
cúprico
Sulfato de
Amonio
Sulfato de tetramín cúprico
C Celeste Incoloro Celeste Incoloro AzulE Líquido Líquido Acuoso Líquido Líquido
FQ Ácido Acido Ión Complejo de cobre
ENSAYO N°5 COMPORTAMIENTO DE LOS ELEMENTOS METÁLICOS O ANFÓTEROS
- En tres (03) tubos de ensayo coloque virutas de aluminio. Al primer tubo agregue 1Ml de ácido clorhídrico diluido. Al segundo agregue 1 mL de solución de ácido nítrico concentrado. Al tercer tubo adicione 1 mL de solución acuosa de NaOH 2M. Anote lo ocurrido en cada uno de los tubos y formule las ecuaciones de las reacciones químicas.
EQ
Al (s) + HCl (d) → AlCl (d) + H+
N Aluminio Ácido Clorhídrico Cloruro de Aluminio HidrógenoC Plateado Incoloro Incoloro Incoloro
EQ CuSO4(ac) + NaOH(ac) → CuOH(d)
N Sulfato Cúprico Hidróxido de Sodio Hidróxido CúpricoC Celeste Incoloro CelesteE Líquido Líquido Acuoso
FQ Ácido Acido Sin reacción
E Sólido Líquido Líquido GaseosoFQ Metal Acido Solución Ácida Líquida
Se observa la pérdida de densidad por parte del aluminio y emite gases.
EQ
Al (s) + HNO3 (conc) → Al + HNO3
N Aluminio Ácido Nítrico Aluminio Ácido NítricoC Plateado Incoloro Plateado IncoloroE Sólido Líquido Sólido Líquido
FQ Metal Acido Ácido
EQ
Al (s) + NaOH → Na(OH)2Al(OH)2
N Aluminio Hidróxido de Sodio Hidróxido de Sodio AluminioC Plateado Incoloro IncoloroE Sólido Acuoso Líquido
FQ Metal Base Solución ÁcidaEl aluminio se corroe lentamente hasta diluirse en el ácido, desprende gases
- En un tubo de ensayo coloque 2Ml de solución acuosa de Sulfato de Aluminio 0,1M y agregue gotas de solución acuosa de Hidróxido de Sodio 2M hasta la formación de un precipitado. Separe en dos (02) tubos de ensayo la mezcla obtenida. Al primero, agregue exceso de solución de Hidróxido de Sodio, hasta la disolución del precipitado; y al segundo adicione solución de Ácido Clorhídrico diluido. Anote las observaciones necesarias.
EQ
Al2(SO4) (ac) + NaOH(ac) → Al(OH)3 (c) + Na2SO4 (c)
N Aluminio Hidróxido de Sodio Hidróxido de AluminioC Plateado Incoloro BlancoE Sólido Acuoso Acuoso
FQ Metal Base Hidróxido Base
Al(OH)3(c) + Na(OH)(ac) → [Al(OH)4]Na(ac)
Hidróxido de Aluminio Hidróxido de Sodio TetrahidroxiAluminin de SodioBlanco Incoloro IncoloroAcuoso Líquido Líquido
Hidróxido Base Base Ión complejo de aluminio
Al(OH)3(c) + HCl(ac) → AlCl3(ac) + H2O(l)
Hidróxido de Aluminio
Ácido Clorhídrico
Cloruro de Aluminio Agua
Blanco Incoloro Incoloro IncoloroAcuoso Líquido Líquido Líquido
Hidróxido Base Ácido Ión complejo de aluminio Agua
V. OBSERVACIONES, DATOS, RESULTADOS EXPERIMENTALES OBTENIDOS, ECUACIONES QUÍMICAS, CÁLCULOS Y/O GRÁFICAS (SUGÚN LOS CASOS)
- [Cu(NH2)4]SO4(ac) → Sulfato de tetramín CúpricoEs una solución del ión complejo de cobre, la fase principal consta de 3 etapas: color azul, color celeste blanquecina en fase acuosa y por último es de color celeste, lo cual al ser revuelta o ligeramente agitada toma el color azul.
- [Al(OH)4]Na(ac) → TetrahidroxiAluminin de Sodio- Los ácidos concentrados son más potentes que los diluidos y no
necesitan de energía externa para corroer los metales.VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
- Los elementos químicos del grupo IA siempre reaccionarán de la misma manera, pero con diferente velocidad de reacción y también siempre tomarán el color rojo grosella al contacto con fenolftaleína, son blandos, tienen puntos de fusión bajos, y son tan reactivos que nunca se encuentran en la naturaleza si no es combinados con otros elementos. Son poderosos agentes reductores, o sea, pierden fácilmente un electrón, y reaccionan violentamente con agua para formar hidrógeno gas e hidróxidos del metal, que son bases fuertes. Los metales alcalinos son, por orden de número atómico creciente: litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio.
- Los elementos del grupo IIA cuando se calientan arden fácilmente en el aire. Los metales alcalinotérreos son, por orden de número atómico creciente: berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio. Sus óxidos se llaman tierras alcalinas.
VII. CUESTIONARIO1. TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS
Separar y clasificar los elementos químicos estudiados en los diferentes grupos y periodos.
Construir un diagrama vacío de la tabla periódica, en la que se indique solo el número atómico y ubicar en los casilleros correspondientes a los elementos señalados.
N° Nombre Grupo Periodo1 C IV A 22 Fe VIII B 43 Al III A 34 Mg II A 35 Zn II B 46 Li I A 27 I VII A 58 S VI A 39 Ca II A 4
10 Cu I B 411 Na I A 312 K I A 4
2. COMPORTAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO IA (Li, Na y K)2.1. ¿Por qué el sodio es más reactivo que el litio frente al agua?
Explique su respuesta teniendo en cuenta las propiedades periódicas de estos elementos.
- Porque su el número atómico de sodio (11) es mayor al del litio (3)
2.2. Formular la configuración electrónica simplificada de los tres metales alcalinos y predecir el estado de oxidación de éstos al formar compuestos.
- Li (1s22s1) =[He]2s1 E.O=1- Na (1s22s22p63s1) = [Ne]3s1 E.O=1- K (1s22s22p63s23p64s1) = [Ar]4s1 E.O=1
1 2
Li 4 5 C 7 8 9 10
Na
Mg
Al 14 15 S 17
18
K Ca 21 22 23 24 25 Fe 27 28 Cu Zn 31 32 33 34 35
36
37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 I 54
55 56 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85
86
87 88 103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70
89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102
2.3. De tablas, reportar el radio atómico y el radio iónico de los tres metales alcalinos y explicar cuál de ellos tiene mayor movilidad en solución acuosa.
- Radio Atómico Li(),Na(),K().- Radio Iónico Li(),Na(),K().
2.4. Explique, en términos de configuración electrónica, por qué el hidrógeno exhibe propiedades similares tanto a las del litio como a las del flúor.
El hidrógeno no es metal 2.5. Escriba la fórmula y el nombre de diez compuestos inorgánicos
que formaría los elementos de sodio y potasio.1. Na2O2 (Peróxido de Sodio)2. NaH (Hidróxido de Sodio)3. NaCl (Cloruro de Sodio)4. Na2CO3 (Carbonato de Sodio)5. NaHCO3 (Bicarbonato de Sodio)6. NaF (Fluoruro de Sodio)7. KMgCl3 (Cloruro de potasio-magnesio hidratado)8. KAlSi3O8 (Feldespato monoclínico)9. KNO3 (Nitrato de Potasio)10. K2CrO4 (Cromato de Potasio)
3. COMPORTAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO IIA (Mg y Ca)3.1. ¿Qué diferencias observa entre las reacciones del magnesio y del
calcio frente al agua?- El magnesio reacciona más lentamente que el calcio
3.2. Escribir la configuración electrónica por orbitales spin de los metales magnesio y calcio, determinar cuál de ellos es diamagnético y paramagnético.- Mg (1s22s32p63s2) ___
- Ca (1s22s22p63s23p64s2) ___
3.3. Escribir la fórmula y el nombre de cinco compuestos químicos
inorgánicos comunes del calcio y del magnesio.1. CaCO3 (Carbonato de Calcio)
2. CaSO4 (Sulfato de Calcio)3. CaF2 (Fluoruro de Calcio)4. (Ca(PO4)2) (Fosfato de Calcio)5. MgCO3 (Carbonato de Magnesio)6. Mg(OH)2 (Hidróxido de Magnesio)
3.4. Establecer las diferencias entre “cal viva” y “cal apagada”- Cal, sustancia sólida cáustica, blanca cuando es pura, que se
obtiene calcinando caliza y otras formas de carbonato de calcio. La cal pura, llamada también cal viva o cal cáustica, está compuesta por óxido de calcio (CaO), aunque normalmente los preparados comerciales contienen impurezas, como óxidos de aluminio, hierro, silicio y magnesio. Al tratarla con agua se desprenden grandes cantidades de calor y se forma el hidróxido de calcio, que se vende comercialmente como un polvo blanco denominado cal apagada o cal muerta.
4. COMPORTAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DE TRANSICIÓN (Cu Y Fe)4.1. ¿Por qué el aluminio no se oxida fácilmente y no es atacado por
el ácido nítrico?-
4.2. ¿Por qué el hierro se corroe fácilmente?-
4.3. ¿Cómo se encuentran los metales Cu y Fe en la naturaleza y qué procesos se emplean para obtenerlos como metales?
- El cobre frecuentemente se encuentra agregado con otros metales como el oro, plata, bismuto y plomo, apareciendo en pequeñas partículas en rocas.
- El cobre se encuentra por todo el mundo en la lava basáltica.- El hierro se encuentra en los meteoritos, normalmente
aleado con níquel.- Las principales fuentes del cobre son la calcopirita y la
bornita, sulfuros mixtos de hierro y cobre. Otras menas importantes son los sulfuros de cobre calcosina y covellina.
4.4. Señale las aplicaciones más importantes de los metales en la industria y en la vida humana.
- Los compuestos del hierro se usan en medicina para el tratamiento de la anemia.
- Un compuesto del hierro, Azul de Prusia se usa como pigmento en pintura y como añil en el lavado de ropa para corregir el tinte amarillento dejado por las sales de hierro (ii) en el agua.
- El cloruro de hierro (III), que se obtiene en forma de cristales brillantes de color verde oscuro al calentar hierro con cloro, se utiliza en medicina y como una disolución alcohólica llamada tintura de hierro.
4.5. Escribir la fórmula y el número de cinco compuestos químicos inorgánicos comunes del hierro y cobre.
1. Fe[Fe(CN6)]3 (Ferrocianuro férrico)2. FeSO4 (Sulfato de Hierro II)3. Fe3O4 (Óxido ferrosoférrico)4. CuFeS2 (Sulfuro de cobre-hierro) – calcopirita5. Cu2S (Sulfuro de cobre) - calcosina
VIII. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA- "Sistema periódico." Microsoft® Encarta® 2009 [DVD]. Microsoft Corporation,
2008.- Ing. Vargas Camarena Mauro, Guía de Practica de Laboratorio de
Química I.