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Introducción al Sistema Periódico Laboratorio de Química General

ÍNDICE

- Resumen pág. 2

- Principios teóricos pág. 3

- Detalles experimentales pág.

- Cálculos y tablas de resultados pág.

- Conclusiones pág.

- Recomendaciones pág.

- Apéndice pág.

- Bibliografía pág.

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RESUMEN

En el presente informe se hace estudio del Sistema periódico con el objetivo de estudiar las propiedades periódicas de los elementos como los del grupo IA (metales alcalinos), grupo IIA (metales alcalinos térreos), grupo VIIA (halógenos) y el grupo IIIA (familia del boro).

En el grupo IA se determinó las propiedades físicas del Li, Na y K asi tenemos su dureza, brillo metálico, etc y su reactividad con el agua siendo: K>Na>Li.

Para el grupo IIA se observó formación de sulfatos para las soluciones de MgCl 2, CaCl2,

SrCl2, BaCl2 así como su nivel de solubilidad en presencia de etanol, el cual es de la siguiente manera: Mg>Ca>Sr>Ba.

Para la familia de los halógenos se observó la formación de haluros de plata en función del precipitado para las soluciones de NaF,NaCl, KBr, KI ,siendo el KI el de mayor cantidad de precipitado; también la solubilidad en medio amoniacal obteniéndose: AgF>AgCl>AgBr>AgI y la propiedad de desplazamiento de los halógenos para KBr y KI.

Finalmente se observó la propiedad anfótera del grupo IIIA, el aluminio en presencia de un medio ácido libera más cantidad de H2 que en medio básico.

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PRINCIPIOS TEÓRICOS

Tabla periódica de los elementos

La tabla periódica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos, conforme a sus propiedades y características. Suele atribuirse la tabla a Dimitri Mendeleiev, quien ordenó los elementos basándose en la variación manual de las propiedades químicas, si bien Julius Lothar Meyer, trabajando por separado, llevó a cabo un ordenamiento a partir de las propiedades físicas de los átomos.

Grupos y períodos

El sistema periódico consta de filas (líneas horizontales) llamadas períodos y de columnas (líneas verticales) llamadas grupos. Los elementos conocidos hasta el momento se organizan en siete períodos y dieciocho grupos. Tenemos ocho grupos largos y diez cortos. También nos encontramos con dos filas que habitualmente se colocan fuera de la tabla periódica, las denominadas 'Tierras Raras' o 'Metales de transición externa', por propiedades esos elementos deberían estar en el La y en el Ac, cada una de las filas en uno de ellos; por dicho motivo, los elementos que tienen propiedades similares al lantano se denominan lantánidos (primera de las dos filas) y los otros (segunda fila de las dos) con propiedades parecidas al Actinio, actínidos.

Propiedades periódicas

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, se deduce que valores presentan dichas propiedades así como su comportamiento químico.Principales propiedades periódicas Hay un gran número de propiedades periódicas. Entre las más importantes destacan:- Estructura electrónica: distribución de los electrones en los orbitales del átomo- Potencial de ionización: energía necesaria para arrancarle un electrón.- Electronegatividad: mide la tendencia para atraer electrones.- Afinidad electrónica: energía liberada al captar un electrón.- Carácter metálico: define su comportamiento metálico o no metálico.- Valencia iónica: número de electrones que necesita ganar o perder para el octete.

Otras propiedades periódicas

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- Volumen atómico - Radio iónico - Radio atómico - Densidad - Calor específico - Calor de vaporización - Punto de ebullición - Punto de fusión - Valencia covalente - Carácter oxidante o reductor

En el presente informe de laboratorio se experimentará con los elementos de los siguientes grupos de la tabla periódica:

Metales Alcalinos

Los metales alcalinos son aquellos que están situados en el grupo IA de la tabla periódica (excepto el Hidrógeno que es un gas, cual actualmente no posee una ubicación definida). Todos tienen un solo electrón en su nivel energético más externo, con tendencia a perderlo (esto es debido a que tienen poca afinidad electrónica, y baja energía de ionización), con lo que forman un ión monopositivo, M+. Los alcalinos son los del grupo I A y la configuración electrónica del grupo es ns¹. Por ello se dice que se encuentran en la zona "s" de la tabla.

Propiedades

Los metales alcalinos son metales muy reactivos, por ello se encuentran siempre en compuestos como óxidos, haluros, hidróxidos, silicatos, etc. y nunca en estado puro. Son metales blandos, pueden ser rayados con facilidad. Los metales alcalinos tienen un gran poder reductor; de hecho, muchos de ellos deben conservarse en aceite mineral o gasóleo para que su elevada reactividad no haga que reaccionen con el oxígeno o el vapor de agua atmosféricos. En disolución acuosa muestran propiedades básicas. En disolución con el amoníaco tiñen la disolución de azul muy intenso y son capaces de conducir corriente eléctrica.

Reacciones

Reaccionan fácilmente con los elementos del grupo VIA (halógenos) para formar sales iónicas (haluros) y con azufre para formar sulfuros.

Reaccionan con el hidrógeno al calor, formando hidruros. Reaccionan con el agua para producir hidrógeno e hidróxidos. Éstas reacciones

varían desde efervescencia con Li hasta explosividad con los elementos inferiores en la tabla, donde el liberado se enciende.

Reaccionan con oxígeno: óxido, Li2O, peróxido, Na2O2, y superóxido, KO2. Solo el litio reacciona con nitrógeno formando nitruro de litio.

Cabe destacar la reactividad en agua de estos componentes. El litio y el sodio producen luz; los demás metales alcalinos reaccionan muy violentamente produciendo gran

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cantidad de energía. Las bases formadas por metales alcalinos son bases muy fuertes reaccionan fácilmente con metales halógenos para formar sales iónicas haluros y con azufre para formar sulfuros

Metales Alcalinotérreos

Son aquellos elementos que se encuentran situados en el grupo IIA o grupo 2 (IUPAC) de la tabla periódica y son los siguientes: berilio(Be), magnesio(Mg), calcio(Ca), estroncio(Sr), bario(Ba) y radio(Ra). Este último no siempre se considera, pues tiene un tiempo de vida media corto.

El nombre de alcalinotérreos proviene del nombre que recibían sus óxidos, tierras, que tienen propiedades básicas (alcalinas). Poseen una electronegatividad ≤ 1,3 según la escala de Pauling.

Propiedades

Tienen configuración electrónica ns2. Tienen baja energía de ionización, aunque mayor que los alcalinos del mismo

período, tanto menor si se desciende en el grupo. A excepción del berilio, forman compuestos claramente iónicos. Son metales de baja densidad, coloreados y blandos. La solubilidad de sus compuestos es bastante menor que sus correspondientes

alcalinos. Todos tienen sólo dos electrones en su nivel energético más externo, con

tendencia a perderlos, con lo que forman un ion positivo.

Reacciones

Reaccionan con facilidad con halógenos para formar sales iónicas.

Ejemplo: Be

Be + X2 —> BeX2

Reaccionan con agua, aunque no tan rápidamente como los alcalinos, para formar hidróxidos fuertemente básicos.

Ejemplo: Ca

Ca + H2O —> Ca(OH)2 + H2

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Los Halógenos

Los elementos halógenos son aquellos que ocupan el grupo VIIA o grupo 17(IUPAC) del Sistema Periódico.

Propiedades de los elementos del grupo:

Los halógenos F, Cl, Br, I y At, son elementos volátiles, se encuentran en forma molecular y cuyo color se intensifica al aumentar el número atómico.

El flúor es un gas de color amarillo pálido, ligeramente más pesado que aire, corrosivo y de olor penetrante e irritante.

El cloro es un gas amarillo verdoso de olor penetrante e irritante. El bromo a la temperatura ambiente es un líquido de color rojo oscuro, tres

veces más denso que el agua, que se volatiliza con facilidad produciendo un vapor rojizo venenoso.

El yodo es un sólido cristalino a temperatura ambiente, de color negro y brillante, que sublima dando un vapor violeta muy denso, venenoso, con un olor picante como el del cloro.

El Astato es un elemento muy inestable que existe sólo en formas radiactivas de vida corta, y que aparece en el proceso de desintegración del 235U. En la Tabla 1 se muestran algunas de las propiedades físicas y atómicas de los elementos de este grupo.

Familia del boro (Boroides)

El primer elemento del grupo 13 es el boro(B) (aunque también se lo conoce como grupo del aluminio por ser este altamente usado actualmente), un metaloide con un punto de fusión muy elevado y en el que predominan las propiedades no metálicas. Los otros elementos que comprenden este grupo son: aluminio(Al), galio (Ga), indio (In), y talio(Tl), que forman iones con un carga triple positiva (3+), salvo el talio que lo hace con una carga monopositiva (1+).

Propiedades

La característica del grupo es que los elementos tienen tres electrones en su capa más externa, por lo que suelen formar compuestos en los que presentan un estado de oxidación +3. El talio difiere de los demás en que también es importante su estado de oxidación +1. Esta baja reactividad del par de

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electrones es conforme se baja en el grupo se presenta también en otros grupos, se denomina efecto del par inerte y se explica considerando que al bajar en el grupo las energías medias de enlace van disminuyendo. Esta es una característica fundamental de el grupo III A. Estos pertenecen al bloque P Su C.E.E. es n s2n p1

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MATERIALES Y REACTIVOS

A) Materiales:Vaso de precipitados de 150mLTubos de ensayo (1,2x10cm)Pipeta graduadaLuna de relojEspátulaGoterosGradillaPisceta

B) Reactivos sólidos:

LiNaK

C) Reactivos líquidos (soluciones):

Agua de CloroAgua de BromoMgCl2, CaCl2, SrCl2 y BaCl2 0.1M.AgNO3al 1% ,NH 3 (ac) y H 2SO4 al 10%NaOH 5M, solución del indicador de fenolftaleína (solución de almidón al 1%)Solventes: Etanol, Tetracloruro de carbono (CCl4)

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DETALLES EXPERIMENTALES

Familia de los metales alcalinos. Grupo IA

A) Propiedades físicas1. Observar que los instrumentos a utilizar estén limpios; en caso

contrario, lavarlos. Una vez listo los materiales analizar cada uno de los metales y sus respectivos recipientes contenedores, determinar las características principales de los líquidos que los conservan y anotar las peculiaridades de ellos.

2. Colocar la muestra sobre una plancha de vidrio observar el brillo metálico(al momento de cortar al metal), así como la reactividad con el oxígeno del medio ambiente.

3. Luego de extraer una pequeña porción de metal, observar cuidadosamente, los cambios presentes en comparación con la vista anterior; el color característico de cada uno, anotar las propiedades físicas presentes, como el brillo, la dureza, etc.

B) Reactividad con el agua1. En un vaso de precipitados, agregar aproximadamente 50mL de agua

destilada o potable. Con sumo cuidado incorporar el pequeño trozo de metal, con la ayuda de la espátula e inmediatamente después tapar el vaso con la luna de reloj. Observe cautelosamente lo que ocurre y anote las reacciones.

2. Luego, agregar 2 gotas de fenolftaleína, el cual sirve para indicar la basicidad o acidez de un compuesto, apunte lo que ocurre.

3. Escribir las ecuaciones químicas correspondientes a cada proceso.

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Familia de los Alcalinos Térreos. Grupo IIA

A) Formación de sulfatos

1. Agregar a 4 tubos de ensayo 10 gotas de: MgCl2, CaCl2, SrCl2 y BaCl2 0.1M. a cada uno de ellos; seguido a esto, adicionar 10 gotas de H 2SO 4 al 10%.

2. Agitar el contenido y esperar a que ocurra la reacción así sea el caso, una vez obtenido el precipitado (en caso de haber uno), observar sus características y anotar los hechos.

B) Solubilidad de los sulfatos de los metales Alcalinos Térreos en etanol

1. Una vez obtenido los sulfatos en los 4 tubos agregar 20 gotas de etanol, luego agitarlos y analizar si los precipitados presentan solubilidad o no.

2. Anotar cada una de las ecuaciones correspondientes, así como los resultados.

Familia de los Halógenos. Grupo VIIA

A) Formación de los Haluros de Plata

1. En 4 tubos de ensayo colocar 10 gotas de las soluciones: NaF , NaCl ,KBry KI0.1M. a cada uno de ellos.

2. Agregar a cada tubo 10 gotas de AgNO3 al 1%, agitar y observar la existencia o no de precipitados. Analizar cuidadosamente si existe cambios en las características físicas de las soluciones una vez terminada la reacción.

B) Solubilidad de los Haluros de Plata en medio amoniacal:

1. Terminado el experimento anterior, en los mismos tubos de ensayo adicionar 10 gotas de NH 3(ac) 7M, agitar y observar los cambios que ocurren en relación a los precipitados.

2. Analizar y ordenar a cada uno de los Haluros de manera creciente al nivel de solubilidad que posean.

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C) Propiedad de desplazamiento de los Halógenos:

1. En un tubo de ensayo suministrar 10 gotas de KBr 0.1M., luego adicionar 20 gotas de agua de Cloro (hacer uso de la pipeta). Culminado el proceso, colocar por la pared del tubo 10 gotas de CCl4 ; agitar fuertemente y analizar los colores de la fase orgánica.

2. En un segundo tubo de ensayo, adicionar 10 gotas de KI 0.1M., añadir (como en el paso anterior) 20 gotas de agua de Cloro. Agregar 10 gotas de CCl4 por la pared del tubo, finalmente agitar con fuerza y comparar con la fase orgánica de la muestra anterior.

3. En otro tubo de prueba colocar 10 gotas de KI , repetir los pasos anteriores, con la d9ifernecia de que en esta ocasión se utilizará agua de Bromo. Comparar los resultados del color de esta fase con el anterior.

Estudio del grupo IIIA (propiedad anfótera):

1. En 2 tubos de prueba colocar virutas de aluminio en la misma proporción.

2. En uno de los tubos agregar 5mL de HCl 2N, mientras que en el otro tubo adicionar 5mL de NaOH 2N. Dejar a ambos por unos minutos en estado de reposo (puede acelerar el proceso calentando los tubos suavemente). Observar las reacciones y comparar los resultados con el otro tubo.

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CÁLCULO Y TABLAS DE RESULTADO

Familia de los metales alcalinos. Grupo IA:

a) Propiedades Físicas

Elemento

químico

Color del

metal

Brillo metáli

co

Dureza Reactividad con el

agua

Eliminación de H 2

Tipo de reacción

Indicador Fenolftaleí

na

Litio (Li) Plateado

alto

Alto Medio Alta Moderada

Exotérmica

Grosella (Básico)

Sodio(Na)

Plateado

medio

Medio Superior

Media Poca Exotérmica

Grosella (Básico)

Potasio(K)

Plateado

oscuro

Bajo Inferior Muy Alta Abundante

Exotérmica

Grosella (Básico)

b) Reacción con el agua

Ordenamiento creciente según su reactividad: K>Na>Li

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Elemento metálico Ecuación químicas de la reacción

Litio (Li) 2 Li(s)+2H 2O→2Li (OH )+H 2↑

Sodio (Na) 2Na+2H 2O→2Na(OH )+H 2↑

Potasio (K) 2K+2H 2O→K (OH )+H 2↑

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Familia de los Alcalinos Térreos. Grupo IIA:

a) Formación de Sulfatos

Soluciones

Ecuación de reacción Presencia de precipitado

Consistencia

MgCl2 MgCl2+H 2(S O4)→Mg(SO 4)+2HCl Ninguna TransparenteCaCl2 CaCl2+H 2(SO4)→Ca(SO4)+2HCl Ninguna TransparenteSrCl2 SrCl2+H 2(S O4)→Sr (SO 4)↓+2HCl Poca cantidad BlanquecinaBaCl2 BaCl2+H 2(SO 4)→Ba(SO4)↓+2HCl Mayor

cantidadMuy

Blanquecina

b) Solubilidad de los Sulfatos de los Alcalino-Térreos en etanol

Sulfatos Ecuación de reacción Solubilidad Consistencia del precipitado

Mg (S O4) Mg (S O4)+C2H 5(OH ) Total DiluidoCa(SO4) Ca(SO4)+C2H 5(OH ) Parcial Diluido parcialmenteSr (S O4) Sr (S O4)+C2H 5(OH ) Parcial Presente en poca cantidadBa(S O4) Ba(S O4)+C2H 5(OH ) Insoluble Se mantiene igual

Ordenamiento creciente según el nivel de Solubilidad: Mg>Ca>Sr>Ba

Familia de los Halógenos. Grupo VIIA:

a) Formación de Haluros de Plata

Soluciones Ecuación de reacción Cantidad de pp

Características de color del pp

NaF NaF+AgN O3→AgF+NaNO3 — Solución inicial incolora

NaCl NaCl+AgNO3→AgCl↓+NaN O3 Poco BlancoKBr KBr+AgN O3→ AgBr↓+KNO3 Regular Verde claroKI KI+AgN O3→AgI ↓+KNO3 Abundante Amarillo verdoso

b) Solubilidad de Haluros de Plata en medio amoniacal

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Haluros Ecuación de reacción Nivel de solubilidad pp restanteAgF AgF+NH 3(ac)→ [Ag(NH 3)2] Alta —AgCl AgCl+NH 3(ac ) Media MínimoAgBr AgBr+NH 3(ac) Baja RegularAgI AgI+NH 3(ac ) Muy Baja Total

c) Propiedad de desplazamiento de los Halógenos

Halógenos

Ecuación de desplazamiento Desplazamiento

Color de fase

orgánicaKBr K Br (l)+Cl¿ si Anaranjado

pardoKI K I(l)+Cl (H 2O)(ac)+CCl4 (l )→KCl (ac )+ I 2(ac) si VioletaKI K I(l)+Br(H 2O)(ac)+CCl4 (l )→KBr (ac )+ I 2(ac) si Violeta

intenso

Ordenamiento creciente por nivel de solubilidad: AgF>AgCl>AgBr>AgI

Estudio del grupo IIIA (propiedad anfótera):

Virutas de Al

Ecuación de reacción Características

Tubo 1 2 Al+6HCl→2 AlCl3+3H 2↑ Aparición abundante de burbujas, sistema dinámico

Tubo 2 Al+NaOH→AlNaO2+H2↑ Aparición de burbujas, las virutas se dirigen a la zona

superior

CONCLUSIONES

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RECOMENDACIONES

1. Prestar la mayor atención posible en la realización de los experimentos, pues existen algunos cambios que ocurren en lapsos breves.

2. De manera permanente hacer uso del mandil de laboratorio así como de los guantes, y que en el experimento se hace uso de reactivos peligrosos.

3. Evitar inhalar los elementos volátiles o vapores de ciertas muestras, pues muchas de ellas producen alteraciones en el normal funcionamiento del organismo.

4. Tener mucho cuidado con el contacto directo de algunos elementos, como por ejemplo el Bromo (Br2) ya que pueden producir daños a los diferentes sistemas.

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APÉNDICE

1. ¿Por qué el color del recipiente de vidrio en el que se almacena el metal Alcalino? ¿Qué propiedades debe tener el líquido en el cual se encuentra sumergido el metal?

El color del recipiente que contiene al metal alcalino tiene que ser de color oscuro para evitar el paso de la luz a través de éste y cause posibles reacciones.

Debido a su alta reactividad, los metales alcalinos reaccionan inclusive con el vapor de agua del aire o con la humedad de la piel. Es por ello que el liquido en el cual se almacena el metal alcalino debe tener la propiedad de ser una sustancia apolar anhidra.

Estos líquidos apolares son aquellos cuyas moléculas no presentan polarización, siendo de este modo hidrófugos (no se mezclan con el agua). Así por ejemplo, el aceite, el metano o un hidrocarburo inflamable como tolueno o nafta.

2. ¿A qué se debe la reactividad de los metales Alcalinos con agua, la formación de llama en algunos casos y el cambio de coloración cuando se agrega fenolftaleína a la solución final?

La reactividad de los metales se debe a que la energía de ionización, ya que cuando reacciona con el agua, el metal alcalino pierde un electrón.Al reaccionar tan vigorosamente algunos metales alcalinos como el potasio, que al agregarlo en el agua desprende gas hidrógeno que debido al gran desprendimiento de energía en forma de calor este arde.La fenolftaleína es un indicador acido-base, que adquiere un color rojo grosella en presencia de una base confirmando así la presencia de iones OH- generados durante la reacción

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3. Explique la solubilidad del etanol en los sulfatos de los metales Alcalinos Térreos.

El etanol posee la propiedad de ser un buen disolvente para los sulfatos ya presentados debido a que es una molécula polar. Posee un grupo funcional capaz de ceder protones (en este caso seria el grupo funcional OH) y porque posee la capacidad de formar puentes de hidrógeno.

4. ¿Qué propiedad periódica explica la cantidad de precipitado formado en los Haluros?

Los halógenos tienen la característica de ser muy electronegativos y muy reactivos, donde la precipitación tiene una relación directa con el radio atómico y una relación inversa con la electronegatividad.

5. En la prueba de desplazamiento de los Halógenos ¿Cuál es el objeto de añadir CCl4? ¿Cómo los reconocería a los distintos Halógenos?

El objeto de añadir el tetracloruro de carbono, un solvente apolar, es para poder observear la formacíon de dos fases: una fase acuosa (KCl(ac)) y una fase orgánica (Br2+CCl4).Se reconoce la siguiente coloración para los halógenos: el bromo de color anaranjado, el yodo de color violeta, etc

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BIBLIOGRAFÍA

Biblioweb

http://platea.pntic.mec.es/pmarti1/educacion/3_eso_materiales/b_iii/conceptos/conceptos_bloque_3_3.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_peri%C3%B3dica_de_los_elementos#Clasificaci.C3.B3n

http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/EQUIMICA/document/propper/propper.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Metales_alcalinos

http://es.wikipedia.org/wiki/Alcalinot%C3%A9rreo

http://www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/halogenos

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