LABORATORIO DE QUIMICA PRACTICA No. 4 PERIODICIDAD QUIMICA (REACTIVIDAD)

OBJETIVO

El alumno comprobará experimentalmente que los compuestos formados por elementos que pertenecen al mismo grupo como los  alcalinos, los alcalinotérreos y los halógenos, reaccionan en forma parecida ante un reactivo común demostrando con esto que la reactividad química se repite periódicamente. Además observará que algunos compuestos de los metales de transición se distinguen por su colorido, debido a la capacidad de estos elementos de formar iones complejos.

INTRODUCCIÓN

El concepto de periodicidad química fue desarrollado amplia e independientemente por el alemán Lothar Meyer y el ruso Dimitri Mendeleev. Tanto en los grupos como en los periodos de la tabla puede advertirse la naturaleza periódica de los elementos. Es frecuente que a un grupo se le llame familia debido a la semejanza en las propiedades físicas y químicas entre sus miembros y a que tienden a reaccionar en forma parecida.

En 1913, Henry Moseley descubrió la razón fundamental de estas semejanzas, surgiendo así la ley periódica actual de la clasificación de los elementos, la cual establece que las propiedades de los elementos son funciones periódicas del número atómico, en otras palabras, las propiedades de los elementos dependen del número de electrones que posee y de su distribución en las diversas capas de energía (configuración electrónica)

Así por ejemplo, los elementos representativos (grupo A) tienen configuraciones electrónicas externas similares (ns1 en los elementos alcalinos, ns2 en los alcalino-térreos y ns2np5 en los halógenos), esto explica la semejanza en su comportamiento. Además, estos elementos, cuando se combinan, tienden a lograr la configuración electrónica de un gas noble.

Por otra parte, los elementos de transición (grupo B) tienen electrones que entran en el subnivel ¨d¨ aunque tienen uno o dos electrones en su capa externa. Todos estos elementos son metales, sus estados de oxidación pueden ser variables, forman muchos iones altamente coloreados. El origen del color se debe a las transiciones electrónicas que pueden realizar los electrones ¨d¨, la formación de iones complejos es otra característica general de estos elementos. Por ejemplo una disolución de cloruro de cobalto (II) es rosa por la presencia de iones complejos  Co(H2O)62+.

                         CoCl2  +   6H20                           Co(H2O)6Cl2[pic 4]

O escrito en forma iónica:

[pic 5]

[pic 6]

Cuando se agrega ácido clorhídrico concentrado a esta disolución cambia a azul como resultado de la formación del ión complejo CoCl42-:

                           CoCl2(ac)  +  2HCI(ac)                   H2CoCI4[pic 7]

O escrito en forma iónica:

[pic 8]

[pic 9]

También si a la disolución de cloruro de cobalto (II) se le agrega, por ejemplo, solución de hidróxido de sodio, forma un precipitado azul, el Co(OH)2 que no es complejo:

[pic 10]

[pic 11]

O Escrito en forma iónica:

Co2+(ac) + 2Cl-(ac) + 2Na+(ac) + 2OH-(ac)                     Co(OH)2(s) + 2Na+(ac) + 2CI-(ac)[pic 12]

Algunos elementos de transición varían sus números de oxidación cuando intervienen en reacciones químicas, por ejemplo, el Mn cambia su número de oxidación de 7+ a 2+, en la siguiente reacción:

2KMnO4  +  3H2SO4  +  5Na2SO3                   2MnSO4  +  K2SO4  +  5Na2SO4  +  3H2O[pic 13]

El KMnO4 tiene color púrpura y se decolora por el cambio en el No. de oxidación del Mn.

Otra prueba de que los compuestos formados por elementos del mismo grupo tienen comportamientos semejantes, es cuando estos compuestos se ponen en contacto con el agua, algunos reaccionan, otros se disuelven y otros no se disuelven, por ejemplo:

[pic 14]

Por lo tanto, el comportamiento de los compuestos formados con otros elementos del mismo grupo (Mg, Sr y Ba) debe ser similar.

MATERIAL

6 tubos de ensaye de 10x100

1 frasco lavador

1 Gradilla

Reglas de solubilidad (investigación bibliográfica realizada por el alumno).

REACTIVOS QUIMICOS

GUÍA DE ESTUDIO.

1. Investigar las aportaciones de Henry Moseley al sistema de clasificación de los elementos
2. Enuncie la ley periódica actual y explique su significado
3. Defina que es reactividad química y porque tiene carácter periódico
4. ¿Qué es el número de oxidación?, ¿Qué influencia tiene el número de oxidación en las formulas químicas de los compuestos formados por elementos del mismo grupo?
5. La fórmula del sulfato de calcio es: CaSO4, la del carbonato de Litio es: Li2CO3, considerando que: el Calcio pertenece al grupo II A y que el Litio pertenece al grupo IA, prediga las fórmulas de:

1. Sulfato de Magnesio        _____________________
2. Carbonato de Potasio      _____________________
3. Carbonato de Rubidio      _____________________
4. Sulfato de Estroncio        _____________________

1. Utilice los metales alcalinos y alcalino-térreos para mostrar como se pueden predecir su reactividad química a partir de sus configuraciones electrónicas.
2.  Prediga y escriba ecuaciones balanceadas para las reacciones entre cada uno de los siguientes halogenuros de potasio con Nitrato de Plata.

1. KF
2. KCI
3. KBr
4. KI

1. Prediga y escriba ecuaciones balanceadas para las reacciones entre cada uno de los Nitratos y el Carbonato de Potasio.

1. Mg(NO3)2
2. Ca(NO3)2
3. Ba(NO3)2
4. Sr(NO3)2

1. ¿Cómo se comportan las sales de los metales alcalinos y alcalino-térreos ante el reactivo común en las preguntas 7 y 8?
2. ¿Qué diferencia hay entre un metal de transición y uno representativo?
3. ¿Qué elementos de la tabla periódica por lo general forman iones complejos?
4. ¿Qué elementos de la tabla periódica forman iones altamente coloreados?

      ¿Cuál es el origen de este color?

1. ¿Cuál es la razón por la que algunos elementos de los grupos ¨B¨ presentan varios estados de oxidación?
2. Complete las reacciones y diga el color de el o lo(s) iones (s) complejo(s) precipitados formado(s):

1. CoCI2    +   6H2O  [pic 15]
2. CoCI2     +   HCI(conc.)[pic 16]
3. CoCI2     +   NaOH   [pic 17]

1.  Las cinco propiedades periódicas establecidas son: Volumen atómico, radio atómico, radio iónico, potencial o energía de ionización, afinidad electrónica y la electronegatividad. Escriba las definiciones correspondientes.

METODOLOGÍA

PARTE A:

COMPORTAMIENTO  DE  LAS  SALES DE METALES ALCALINOS ANTE UN REACTIVO COMUN

1. En tres tubos de ensaye, por separado, en cada uno de ellos vierta 1 ml de disolución 0.1 M de LiCI, NaCl y KCI.
2. Agregar a cada tubo 3 gotas de disolución de AgNO3 0.1 M.
3. Observe los cambios que se producen y escriba las ecuaciones correspondientes en la hoja de reporte. Lave los tubos de ensaye.

PARTE B:

COMPORTAMIENTO  DE  LAS  SALES DE METALES ALCALINOTERREOS ANTE UN REACTIVO COMUN

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