Periodicidad Quimica

Periodicidad Química – Iones Haluros

Catherinne Claros Calderon1- Gisela Cuellar Fierro

1 Estudiante del programa de Química. Facultad de Ciencias Básicas. Universidad de la Amazonia.

Resumen

Muchas de las propiedades químicas de los elementos se explican en términos de su configuración electrónica {1}, pero estas también se pueden determinar si se analiza las tendencias de periodicidad en las propiedades físicas y químicas de los elementos. En el laboratorio de la Universidad de la Amazonia se realizó el laboratorio de periodicidad química, específicamente de los elementos del grupo VIIA (halógenos), teniendo en cuenta sus propiedades periódicas para así preparar una serie de sistemas acuosos que nos permitieron identificar la presencia de los iones haluros con una serie de observaciones; se contemplaron sus pequeñas diferencias físicas después de una reacción química como cambio de coloración, solubilidad y formación de precipitados, a la vez se reconocen los diferentes tipos de reacciones tales como de óxido – reducción, desplazamiento y formación de complejos.

Palabras clave: periodicidad química, propiedades químicas, tipos de reacción.

Abstract

Many of the chemical properties of the elements are explained in terms of electronic configuration {1}, but these can also be determined if the frequency analyzes trends in physical and chemical properties of elements. In the laboratory of the University of the Amazon was performed laboratory chemical periodicity, specifically the elements of group VIIA (halogens), taking into account their periodic properties in order to prepare a series of aqueous systems that allowed us to identify the presence of halide ions with a series of observations, were contemplated their small physical differences after a chemical reaction as color change, solubility, and formation of precipitates, while recognizing the different types of reactions such as oxide - reduction, travel and training of complexes.

Keywords: chemical periodicity, chemical properties, types of reaction (1).

Introducción

Los elementos del grupo VIIA. los halógenos, son elementos económicamente importantes. Los fluoruros se encuentran en muchas sustancias naturales como el fluorspar, CaF2 y cryolite, NaAlF. Uno de los principales usos industriales del flúor, están en la preparación de exafluoruro de uranio UF6 utilizados en la generación de energía nuclear. La electrolisis del cloruro de sodio produce el cloro, la novena industria de producción química de mayor importancia en los Estados Unidos. El cloro se utiliza principalmente como agente blanqueador (oxidación).

Tanto el bromuro (Br-) como el ioduro (I-) se encuentran como iones en el agua de mar. Un uso importante del bromo es, como dibromato, BrCH2CH2Br, como aditivo en la gasolina plomada. E ion ioduro se concentra por las algas marinas y los animales marinos; KI se agrega a la sal de mesa para proveer el iodo suficiente para la síntesis biológica de la hormona tiroidea en los humanos.

Los elementos del grupo VIIA son los más reactivos del grupo de los no metales, tiene 7 electrones en su nivel más alto de energía (ns2 np5). Generalmente reaccionan con los metales aceptando un electrón para formar los iones haluro (X-). Los halógenos forman generalmente compuestos covalentes con los otros no metales y con metales más electronegativos comparten un electrón en un enlace covalente. En ambos tipos de compuestos, iónicos y covalentes los halógenos exhiben un estado de oxidación -1.

Las propiedades de los halógenos y de los iones haluro, varia al aumentar el número atómico, de manera bastante regular. Su reactividad disminuye significativamente con el aumento del número atómico. El flúor F2 es un elemento extraordinariamente reactivo en contrate con el iodo I2 que es mucho menos reactivo. El flúor F2 es un agente oxidante muy fuerte y el I- es un agente reductor débil. El I2 es un agente oxidante débil y el I- es un agente reductor apacible.

Precipitación y Solubilidad.

La mayoría de los haluros son solubles. Algunas excepciones son los compuestos AgCl, AgBr, AgI y CaF2. La precipitación de estos compuestos nos determina el sólido obtenido en la reacción teniendo en cuenta el color de éste.

〖〖Ag〗^+〗_((aq) )+ 〖〖Cl〗^-〗_((aq) ) → 〖AgCl〗_((s) ) (blanco)

〖〖Ag〗^+〗_((aq) )+ 〖〖Br〗^-〗_((aq) ) → 〖AgBr〗_((s) ) (crema)

〖〖Ag〗^+〗_((aq) )+ 〖I^-〗_((aq) ) → 〖AgI〗_((s) ) (amarillo)

〖〖Ca〗^(2+)〗_((aq) )+ 〖〖2F〗^-〗_((aq) ) → 〖〖CaF〗_2〗_((s) ) (blanco)

Si varios de estos compuestos precipitan en una mezcla, el color de uno puede ser enmascarado por el color del otro. Se necesitan de otras pruebas para distinguir entre iones.

Reacciones Oxidación – Reducción.

La facilidad de pérdida de electrones (oxidación) de los iones haluro para dejar el halógeno libre decrece de izquierda a derecha, I>Br>Cl>F.

Un ejemplo es cuando el cloro en exceso oxida el I2 y Br2 originando lo iones incoloros yodato y bromato.

〖〖5Cl〗_2〗_((g) )+ 〖I_2〗_((g) )+ 〖6H〗_2 O → 〖〖2IO〗^(3-)〗_((aq))+ 〖〖10 Cl〗^-〗_((aq))+ 〖〖12H〗^+〗_((aq))

〖〖5Cl〗_2〗_((g) )+ 〖〖Br〗_2〗_((g) )+ 〖6H〗_2 O → 〖〖2BrO〗^(3-)〗_((aq))+ 〖〖10 Cl〗^-〗_((aq))+ 〖〖12H〗^+〗_((aq))

Formación de Iones Complejos.

Distinguir un ion de otro en una familia depende de las sutiles diferencias en la reactividad. Si un ion tiene una tendencia más fuerte que otros a formar iones complejos solubles, esta propiedad puede usarse selectivamente para disolver una sustancia insoluble en una mezcla de precipitados.

〖AgCl〗_((s))+ 〖〖NH〗_3〗_((aq)) → 〖〖〖Ag(NH〗_3)〗^(2-)〗_((aq))+ 〖〖Cl〗^-〗_((aq))

El NH3 2M disuelve el AgCl, AgBr es ligeramente insoluble y el AgI es insoluble {2}.

Procedimiento

Para la realizar esta experiencia se siguen las pautas establecidas en la guía de laboratorio con una serie de soluciones de 1M de: NaF (A), NaCl (B), NaBr (C), KI (D), NaBr – NaI (E). Primero, se hace reaccionar los iones haluro de las soluciones A, B, C y D; con una solución de iones calcio Ca2+. Luego se hace reaccionar los iones haluro con las soluciones A, B, C y D; con una solución de Fe+3. Por otra parte se hizo reaccionar Br- y I- provenientes de las soluciones C, D y E con los iones Cl2; y por último se hace reaccionar los iones haluro de la soluciones A, B, C y D; con los iones Ag+, para luego adicionar los iones acuosos de NH3.

Análisis y Resultados

Reacción de Iones Haluros con los Iones Ca2+ (de Ca(NO3)2)

Las observaciones que se realizaron fueron organizadas en la siguiente tabla:

Tabla 1. Soluciones haluros con solución de calcio.

Tubo # Observaciones

Sln. A Al agregarle la solución de Ca(NO3)2 a la solución A, esta se vuelve turbia de inmediato, tomando una coloración blanca.

Sln B No hay reacción

Sln C No hay reacción

Sln D No hay reacción

La ecuación química que representa la reacción en el tubo 1, en el cual se genera un precipitado

〖〖〖Ca(NO〗_3)〗_2〗_((ac))+〖2NaF〗_((ac)) → 〖〖CaF〗_2〗_((S)) + 〖2NaNO〗_(3 (ac)).

〖Ca〗_((ac))^(2+)+ 〖2F〗_((ac))^-→ 〖CaF〗_(2 (s) )

La anterior reacción en una reacción de doble sustitución, esto sucede porque el flúor tiene mayor energía de ionización y una gran afinidad electrónica poseer solo dos niveles de energía, 7 electrones de valencia por encontrarse en el segundo periodo {3}; el ion cloruro Cl- y el ion calcio Ca2+ son isoeléctricos es decir tiene 18 electrones pero distinto Z (número atómico) por lo tanto la cantidad de protones en el ion calcio es de 20 y en el ion cloruro es de 17 {4}.

Reacción de los Iones Haluros con los Iones Fe3+ (de Fe(NO3)3).

Las observaciones hechas se organizaron en la tabla 2, en la cual se encuentra 4 tubos enumerados cada una con una solución de nitrato de hierro III (Fe(NO3)3) de color amarilla y luego se le adiciono ácido nítrico HNO3 se torna incolora.

Tabla 2: reacción de las soluciones haluro con la solución de nitrato férrico y ácido nítrico.

Tubo # Observación

+ Sln A Después de agregar la solución A, la solución pasa de incolora a turbia, cuando se le añade el extractante éter de petróleo no se notó ningún tipo de cambio de coloración.

+ Sln B Cuando se agrega la solución B no hubo cambio en la coloración.

+ Sln C Al verter la solución C la solución pasa de incolora a tomar un color amarillo.

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