QUÍMICA I

PRÁCTICA No. 3

LA TABLA PERIÓDICALos elementos químicos que hasta ahora se han aislado son 109. Con estos pocos elementos, sin embargo, se pueden formar millones de diferentes compuestos químicos. Ante este panorama, el estudio de la química sería extremadamente complejo; afortunadamente existen muchas regularidades en el comportamiento de los elementos y este hecho esta relacionado con la posición que ocupa cada uno de ellos en la tabla periódica.

Para lograr la clasificación ordenada de los elementos químicos fue necesario casi un siglo de trabajo sistemático de varios investigadores. Entre ellos destacan Johan W. Dobereiner (1780-1849), Johan Alexander Newlands (1838-1886) y Dimitri Ivanovich Mendeleiev (1834-1907).

Dobereiner encont6ro que el bromo presenta cierta semejanza con el cloro y el yodo; por ejemplo el cloro es muy reactivo, luego le sigue el bromo y por último el yodo. También estudio otros grupos de tres elementos que presentaban propiedades semejantes, como calcio, estroncio y bario; azufre, selenio y telurio. A estos grupos les llamo triadas.

Años más tarde, el químico británico Newlands ordeno los elementos conocidos en esa época con base en sus masas atómicas crecientes.

H, L i, Be, B, B, C, N, O, E, N a, Mg, AL, Si, P, S, CI, K, Ca, Cr, Ti, Mn, Fe

Al observar con cuidado noto que el litio, el sodio y el potasio, con propiedades físicas y químicas similares (se oxidan fácilmente al ponerse en contacto con el oxigeno del aire, reacciones en forma violenta y explosiva con agua y arden vigorosamente en una atmosfera de cloro), se ubican a cada siete elementos. Entonces, sorprendido con sus observaciones, reviso los metales alcalinotérreos berilio, magnesio y calcio, y encontró el mismo comportamiento. Así que examino la posición de los halógenos flúor y cloro, lo que le permitió en un ciar la ley de las octavas: “si se ordenan los elementos en función de sus masas atómicas, después de siete elementos aparece un octavo, cuyas propiedades son similares a las del primero”.

Al arreglar los elementos en siete columnas se obtuvo el comienzo de la estructura de una tabla:

Arreglo de octavas elaborado por Newlands

1 2 3 4 5 6 7H L i Be B C N OE N a Mg Al Si P SCI K Ca Cr Ti Mn Fe

Desgraciadamente, el trabajo de Newlands fue ridiculizado. Los miembros de la c Chemical Society de Londres se negaron a publicar su trabajo aunque la idea ya había sudo difundida en la revista Chemical News, lo que origino que Newlands renunciara a la investigación científica.

Por otro lado Mendeleiev, propuso en 1869 una nueva clasificación de los 63 elementos conocidos hasta entonces. También los ordeno en fundación de sus masas atómicas. Pero además tomo en cuenta la capacidad de combinación de los elementos (valencia). Sin embargo, con este arreglo, algunos elementos parecían estar mal acomodados, por ejemplo, las propiedades del yodo y el telurio eran diferentes a la de los otros elementos de la misma columna.

Henry Moseley (18887-1915) encontró la solución al ordenar los elementos en función de sus números atómicos. Encontró que el núcleo de cada elemento hay un numero entero de cargas positivas, que es igual al número atómico (Z). Al ordenar de esta manera los elementos, las propiedades del yodo y el telurio se ajustaban perfectamente en las columnas correspondientes. Este hecho se estable en la moderna ley periódica que propone: “las propiedades de los elementos son una función periódica de sus números atómicos”

Esta corrección no merma el reconocimiento a Mendeleiev, quien fue un sabio con visión al dejar en su tabla periodica el espacio correspondiente a elementos desconocidos, anticipando sus propiedades con gran aproximación.

La tabla periodica como la utilizamos actualmente, es la ordenación y clasificación de los elementos según sus propiedades químicas, en grupos y periodos. Los grupos o familias están formados por los elementos que se encuentran en una columna (fila vertical) y se identifican, tradicionalmente con números romanos. Los periodos son filas horizontalmente y se distinguen con números arábigos del 1 al 7.

La tabla periodica incluye ocho grupos, divididos en dos subgrupos: los principales (A) y los secundarios (B), estos últimos están formados solamente por metales.

Grupos y periodos en la tabla periodica

A los elementos del subgrupo A se les llama elementos representativos; y a los subgrupos B, metales (o elementos) de transición. Los elementos que se encuentran en la parte inferior de la tabla se llaman metales de transición interna y son los lantánidos y los actínidos.

Los elementos del grupo IA, excepto el hidrogeno, son los metales alcalinos, y los del IIA los elementos alcalinotérreos. Del otro lado de la tabla se encuentran los no metales: los calcogenos (VIA), los halógenos (VIIA) y los gases nobles (VIIIA). Entre los elementos de las familias IIIA, IVA, VA, algunos presentan características tanto de metales como de no metales, a estos elementos se les llama metaloides. En la tabla periodica hay una línea gruesa escalonada que divide los metales de los no metales. Los elementos que se encuentran inmediatos a los lados de la línea son metaloides.

De los 109 elementos. 92 son naturales (dos de ellos, el tecnecio y el prometió, no se encontraron en la tierra) y los científicos han sintetizado por lo menos 17 elementos que están mas allá del elemento natural más pesado que es uranio.

OBJETIVO

Analizar el comportamiento químico de algunos de los elementos de la tabla periódica.

MATERIAL

6 tubos de ensayo con tapa 3 goteros 2 vasos de precipitado de 100 ml Asa de platino o cromo níquel

Espátula Gradilla Mechero de bunsen Microscopio o estereoscopio pinza para tubo de ensayo Pipeta de 10 ml Pipeta de 5 ml

REACTIVOS:

Acido clorhídrico concentrado Bromuro de sodio Calcio metálico Cinta de magnesio Cloruro de bario Cloruro de calcio Cloruro de sodio Cromato de potasio Dicromato de potasio Lamina de aluminio Lamina de hierro, cobre o zinc Permanganato de potasio Solución de amoniaco al 10% Solución de nitrato de plata al 1% Sulfato de cobre Sulfato ferroso Yoduro de sodio

Desarrollo

Experimento 1. Reactividad de metales con el agua.

1. En cada uno de dos vasos de precipitados con agua hasta la mitad, coloca separadamente un pedazo de cinta de magnesio y un pedazo de calcio

¿Hay evidencia de alguna reacción? Describe tus observaciones y compara la reactividad de los metales alcalinotérreos y la de los metales alcalinos con el agua.

Repite este experimento pero en esta ocasión utiliza algunos metales de los elementos de transición (cobre, zinc, hierro) y algún elemento del grupo IIIA (Aluminio).

Observaciones sobre la reactividad de los metales alcalinotérreos, Grupo IIA con agua:

Calcio más alto, magnesio ( rosa, negro ) cobre café, hierro rosa negro, zinc rosa y plata.

Observaciones sobre la reactividad de los metales de transición con agua:

En hierro, no se disuelve con el agua, igual en el caso del zinc.El cobre si se disuelve en el agua.

Experimento 2. Sales de los metales de transición

Observa con el microscopio o el estereoscopio la forma y el color de los cristales de las sales de los compuestos que contienen elementos de transición. Las sales pueden ser: permanganato de potasio (KMnO4), dicromato de potasio (KCrO4), cloruro férrico (FeCI3), cloruro ferroso (FeCI2), sulfato cúprico (CuSO4). Llena la tabla siguiente.

Nombre de la sal Forma de los cristales

Color de los cristales

Permanganato de potasio Amorfo Negro

Bicromato de potasio Circular Naranjacloruro férrico Amorfo Naranjacloruro ferroso Amorfo Negrosulfato cúprico Amorfo Azul

Experimento 3. Sales de los halógenos.

1) Vierte en tubos de ensayo, por separado, unos granitos de cloruro de sodio (NaCI), bromuro de sodio (NaBr) y yoduro de sodio (NaI). A cada tubo agrega 1 ml de agua destilada. Tapa los tubos y agita suavemente. Después añade a cada tubo 1ml de solución de Nitrato de plata (AgNO3).

Deja que se depositen los precipitados de Cloruro, Bromuro y Yoduro de Plata (AgCl, AgBr y AgI). Decanta el líquido sobrenadante de cada tubo y añade 3ml de amoniaco al 10%. Describe que sucede en cada caso.

EXPERIMENTO 4. Coloración a la llama

Toma un asa de platino o cromo níquel y remójala en Ácido Clorhídrico concentrado, a continuación acércala, aproximadamente, a un centímetro sobre la boca del mechero. Quema todas las impurezas del alambre hasta que no coloree la llama. Repite este procedimiento si es necesario. Después sumerge el alambre en el acido clorhídrico una vez mas y luego toca con el extremo del asa alguna de las sales de manera que recojas unos cristales. Coloca el asa al borde de la llama y observa el color que produce. Limpia cada vez el alambre con acido clorhídrico hasta que no coloree y repite la operación con otras sales.

Completa la siguiente tabla

Nombre de la sal Formula de la sal Color de la llama

Cloruro de sodio NaCl Naranja

Carbonato o cloruro de litio

Na2CO3 Rosa o Coral

Cloruro de potasio KCl Rosa

Cloruro de calcio CaCl2 Naranja

Cloruro de magnesio

MgCl2

Cloruro de estroncio SrCl2

Cloruro de bario BaCl2 Verde Limon

Sulfato de cobre III CuSO4·5H2O. Verde

Nitrato de plomo Pb(NO3)2 Lila

Conclusiones

Los colores de la llama van cambiando con forme diferente reactivos que pusimos en el fuego.

Actividades complementarias

1) Al conjunto de elementos dispuestos en líneas horizontales en la tabla periodica que inicia con un metal activo y termina con un gas noble se le llama:

a) Grupob) Columnac) Filad) Periodo

2) ¿Cuál de los incisos es el único que agrupa no metales?a) Fe, S, K, Nb) O, S, H, Cc) Ca, Fe, C, Sd) Ca, Fe, Na, K

3) ¿Cuál de los siguientes incisos corresponde al par de elementos que tienen las propiedades químicas más parecidas?

a) Silicio y carbonob) Argón y nitrógenoc) Oxigeno y nitrógenod) Magnesio y potasio

4) periodo Elemento ubicado en el grupo IB y en el cuarto de la tabla:a) Cobreb) Potasioc) Platad) Oro

5) ¿Cuál de las siguientes aseveraciones es correcta?a) Los elementos del grupo VA Reciben el nombre de gases noblesb) Las características físicas y químicas de los elementos son

funciones periódicas de su numero atómicoc) Cada uno de los periodos terminan con un elemento de

transiciónd) Los elementos de un mismo grupo o familia tienen propiedades

idénticas.6) El numero de electrones de valencia en todos los halógenos es de:

a) 8b) 1

c) 7d) 6

7) En la tabla periodica actual, los elementos están ordenados en función de su:

a) Numero atómicob) Masa atómicac) Volumen atómicod) Valencia

8) Elemento que es un liquido a temperatura y presión normales:a) Nitrógenob) Cobrec) Siliciod) Mercurio

9) Selecciona el elemento que es un típico metala) Neónb) Silicioc) Azufred) Cobre

10)¿Cuál de los siguientes incisos agrupa elementos que son buenos conductores de calor?

a) Au, N, Ob) Au, Cu, Alc) S, N, Pd) Al, S, I

11)Del aluminio puede decirse que:a) Es un elemento de transiciónb) En su último nivel de energía tiene 3 electronesc) Es muy soluble en agua a temperatura ambiented) Tiene muy alto punto de fusión

Para contestar las preguntas 12 a 15 considera las siguientes colecciones de materiales:

I (Oro, plata, cobre, estaño, mercurio, plomo)

II (carbono, silicio, oxigeno, flúor, hidrogeno, nitrógeno)

III (boro, aluminio, silicio, germanio, antimonio)

IV (Bronce, platón, peltre, acero, aire)

12)El único elemento liquido a temperatura ambiente se encuentra en la colección:

a) Ib) IIc) IIId) IV

13) Única colección que contiene metaloides:a) Ib) IIc) IIId) IV

14) Única colección que agrupa elementos dúctiles, maleables, buenos conductores de calor y electricidad:

a) Ib) IIc) IIId) IV

15)Colección que contiene mezclas homogéneas de varios elementos:a) Ib) IIc) IIId) IV