Acidez De Los Cationes Metalicos

OBJETIVO:

Determinaremos el grado de acidez de los cationes del Al3+, K+, Ca2+ ,Fe3+, Ni2+ y Zn2+ en soluciones de NaOH y Na2S, para poder identificarlos y ver la relación entre PI de acciones y su pH, forzando una hidrólisis ácida y una básica.

NTRODUCCIÓN:

La fuerza de un ácido puede ser definida como la tendencia a ceder un protón y la fuerza básica como la tendencia a aceptarlo. Una reacción ácido-base ocurre debido a que los ácidos no son iguales de fuertes.

En Química se diferencia lo ácido de lo básico utilizando la escala llamada pH y definida como la Inversa de logaritmo decimal de la concentración de protones (ó hidrogeniones).

pH=-log [H+]

Y como la concentración de protones va de 10-1 a 10-14 entonces la escala de pH va de 1 a 14, siendo 7 la neutralidad (agua pura, por ejemplo); de 6,9 hasta 1 ácido (ácido muriático o clorhídrico, ácido cítrico, vinagre, etc.) y de 7,1 a 14 básico (hidróxido de sodio o soda cáustica, hidróxidos, etc.)

El potencial de ionización es la energía que es necesaria que se suministra a un átomo para arrancarle un electrón de su capa de valencia, convirtiendo el átomo en un ion positivo o catión. Nos ceñiremos al primer potencial de ionización, energía necesaria para extraer un único electrón del átomo, aunque en muchos elementos se puede hablar de segundo potencial de ionización, energía necesaria para arrancar un segundo electrón al átomo que ya ha perdido uno, o de tercer, cuarto, etc. potencial de ionización.

Dos factores influirán sobre el potencial de ionización. Por una parte será tanto mayor cuanto más atraído esté el electrón que se pierde por el núcleo atómico. Por otro lado, como los átomos tienden a tener ocho electrones en su capa de valencia, acercarse a este ideal disminuirá el potencial de ionización, y alejarse de él lo aumentará.

En un grupo, al bajar en la tabla periódica, aumenta el número de electrones del elemento y el número de capas electrónicas. Puesto que hay más capas electrónicas, los electrones están cada vez más lejos del núcleo atómico, que los atrae, por tanto, con menos fuerza y más apantallados por los electrones de las capas internas, que los repelen hacia el exterior del átomo.

Estos tres factores se conjugan para que al bajar en el grupo, como el electrón estará menos retenido, el potencial de ionización disminuya.

En un periodo el número de capas permanece constante, ya que en un periodo se completa la capa de valencia, no aumenta el número de capas. Al empezar, la capa de valencia tiene un único electrón, mientras que la capa inmediatamente anterior tiene ocho, si el átomo pierde ese electrón externo, se quedaría con una última capa con ocho electrones, una capa de valencia completa, de forma que pierde con mucha facilidad ese electrón y el potencial de ionización es muy pequeño.

En los metales de transición, va aumentando la carga nuclear, sin aumentar la distancia entre la capa de valencia y el núcleo, así que los electrones de valencia están más atraídos y va aumentando el potencial de ionización.

Al finalizar el período, los electrones de la capa de valencia aumentan en número, a la vez que aumenta su separación del núcleo, así que el primer elemento tendrá un potencial bajo, pero al aumentar el número de electrones se acerca a ocho y cada vez será más difícil arrancar un electrón, aumentando el potencial de ionización hasta alcanzar el máximo en los gases nobles, que tienen completa con ocho electrones la capa de valencia.

La clasificación de los elementos desde el punto de vista analítico se divide en los que pueden formar cationes y los que no pueden formarlos. Esto depende de que tan electronegativo sea el elemento y de la relación q/r2: neutros y ácidos.

Características de la acidez es que los elementos tienden a reaccionar con agua, mientras más ácidos, más inestables,

Mn+ + m H2O → M(OH)m+n-m + H+

Depende de la relación q/r2. A mayor q/r2 el catión es más ácido, pues mayor es su atracción hacia los dipolos de agua.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1.-Enjuagamos 4 tobos de ensaye con agua destilada, después les agregamos 1 ml de agua a cada uno y una gota de indicador universal. Procurando que los cuatro tubos tuvieran el mismo color.

A cada tubo con agua e indicador le agregamos 2 ml de cada disolución de uno de los siguientes cationes: Li+, Mg+2, La+3, Zr+4, (los aniones son cloruros o nitratos que no poseen propiedades acido-base detectables).Después comparamos el color da la disolución con el patrón visual y anotamos el pH correspondiente.

Repetimos el mismo procedimiento anterior pero ahora utilizando estos cationes: K+, Zn+2, Al+3, y Sn+4. Y anotamos los resultados.

2.- Determinamos el pH de precipitación de los hidróxidos de estos cationes. Iniciamos las pruebas con los cationes que mostraron mayor fuerza acida. Para cada ion colocamos 2 ml de la disolución del catión en un tubo de ensaye; añadimos gota a gota NaOH hasta que la disolución mostrara alguna reacción permanente (precipitación o enturbecimiento). Agregamos una gota de indicador universal y tomamos el pH de las disoluciones que se precipitaron. Proseguimos con los iones metálicos menos ácidos pero ahora les agregamos NaOH 3M.

3.- A cada tubo le agregamos 2 ml de disolución de uno de los siguientes cationes: Li+, Na+, K+ y Ag+ .Posteriormente añadimos, gota a gota, NaOH 1 M, hasta un ml.

4.- Colocamos en cada tubo 2 ml de disolución de Mg+2, Zn+2, Pb+2 y Hg+2. Determinamos su pH a las disoluciones que precipitaron al agregarles NaOH 1 M.

Repetimos el procedimiento anterior pero ahora con La+3, Al+3, Fe+3 y Bi+3.

Resultados:

Catión pH de su disolución

Li+ 6

Mg2+ 6

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