Informe Quimica Elementos DE LA Tabla Periódica, Propiedades Y Reactividad PDF

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Informe de lo realizado en el laboratorio de química general...

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ELEMENTOS DE LA TABLA PERIÓDICA, PROPIEDADES Y REACTIVIDAD.

Integrantes: . . .

RESUMEN En el siguiente informe de laboratorio de química veremos tres experimentos que nos ayudaran a aprender un poco más acerca de los elementos de la tabla periódica, propiedades y reactividad. Lo primero que veremos son nuestros objetivos los cuales nos ayudaron a conocer los nuevos aprendizajes en el laboratorio, también veremos los materiales usados para estos experimentos, así como los métodos y resultados hallados. El primer experimento se trató de monedas isotópicas, para la cual utilizamos monedas de 10 y 20 céntimos que representaron la mezcla natural de dos isótopos, las monedas nos ayudaron a conocer una de las formas como los científicos pueden determinar las cantidades relativas de los distintos isotopos presentes en la muestra de un elemento. El segundo experimento se trata de flamas de colores: evidencia de niveles cuánticos, este consistió en analizar los ensayos a la flama de algunos elementos e identificar un elemento desconocido. Y en el tercer experimento vimos la reactividad de materiales, donde pudimos observar la reacción del metal Sodio con el agua destilada que al momento de encender una cerilla y acercarlo al tubo de prueba reacciono en formas circulares sacando chispas para luego prenderse, provocando un humo con olor fuerte. Para terminar, veremos la discusión donde explicaremos mejor los resultados hallados en el experimento y los posibles errores encontrados y las conclusiones de lo aprendido en el procedimiento de laboratorio.

INTRODUCCIÓN Según sus propiedades químicas, los elementos se clasifican en metales y no metales. Hay más elementos metálicos que no metálicos. Los mismos elementos que hay en la tierra existen en otros planetas del espacio sideral. El estudiante debe conocer ambas clases, sus propiedades físicas y químicas importantes; no memorizar, sino familiarizarse, así por ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metálicos y no metálicos, no en forma individual o aislada, sino por grupos o familias y de ese modo aprender de manera fácil y ágil fórmulas y nombres de los compuestos químicos, que es parte vital del lenguaje químico. La mayoría de los elementos de la naturaleza son mezcla de isótopos. La proporción de los isótopos de un elemento que se presentan en la naturaleza son por lo general las mismas en todo el planeta. Las masas atómicas y moral de un elemento que aparezcan en la tabla periódica representan promedios basados en la abundancia relativa de sus isótopos. En química y teoría atómica se parte del hecho de que los electrones que forman parte del átomo están distribuidos en "capas" o niveles energéticos. En función de la capa que ocupe un electrón tiene una u otra energía de ahí que se diga que ocupa una capa de cierto nivel energético. La existencia de capas se debe a dos hechos: el principio de exclusión de Pauli que limita el número de electrones por capa, y el hecho de que sólo ciertos valores de la energía están permitidos (técnicamente estos valores coinciden con los auto valores del operador hamiltoniano cuántico que describe la dinámica de los electrones que interaccionan electromagnéticamente con el núcleo atómico). Hay cambios en los que las sustancias cambian y es completamente diferente el resultado final de lo que teníamos al principio. Si quemamos leña en la chimenea, en principio tenemos un

conjunto de troncos de color más o menos marrón y rígido. Tras la quema sólo vemos un puñado de ceniza y carbón completamente distinto a la madera original. Lo mismo ocurre cuando cocinamos. Si hervimos un huevo de gallina, el huevo obtenido tras su paso por el agua hirviendo es completamente distinto del huevo que se introdujo en la cazuela. En estas transformaciones, las sustancias que hay al principio se convierten en otras completamente distintas tras la transformación, tan distintas que muchas veces es imposible reconocer el origen del producto obtenido. Esto es así porque los átomos que forman las sustancias iniciales rompen sus enlaces, se reordenan y se forman otros enlaces nuevos entre los átomos presentes.

OBJETIVOS Los principales objetivos de este laboratorio son: 1. Calcular la relación entre abundancia isotópica y pesos atómicos vistos en el experimento. 2. Observar la reactividad de los metales frente al agua y encontrar una tendencia periódica en la misma. 3. Aprender acerca de los isótopos y su composición. 4. Relacionar los colores obtenidos a partir de pruebas a la llama, la energía necesaria para generar transiciones electrónicas en los elementos estudiados durante la sesión de laboratorio.

MÉTODO Equipos y Materiales:        

Balanza. 10 monedas de S/. 10 céntimos. 10 monedad de S/. 20 céntimos. Un frasco de plástico. Fósforo. Porta velas de aluminio. Reactivos: Sales metálicas de litio, sodio, potasio, estroncio y bario. Otros reactivos: Sal desconocida, Sodio metálico, Etanol con botella de gotero, Agua destilada.

Procedimiento experimental Experimento N° 01: Monedas isotópicas En esta actividad, una mezcla de monedas de S/. 0,10 y de S/. 0,20 representará la mezcla natural de dos isótopos del elemento imaginario “monedio”. Las monedas te ayudarán a conocer una de las formas como los científicos pueden determinar las cantidades relativas de los distintos isótopos presentes en una muestra de un elemento. Se proporciona un recipiente sellado que contiene una mezcla de diez monedas entre S/. 0,10 y de S/. 0,20, la cual puede estar constituida por cualquier combinación de los dos “isótopos”. Tu tarea es determinar la composición isotópica porcentual del elemento monedio sin abrir el recipiente. 1. Pesar una por una las 10 monedas de 10 céntimos y luego calcula el peso promedio de una moneda de S/. 0,10. 2. Pesar una por una las 10 monedas de 20 céntimos y luego calcula el peso promedio de una moneda de S/. 0,20. 3. Determinar la masa del recipiente de plástico vacío. 4. Entregar el recipiente de plástico abierto más las 10 monedas de S/. 0,10 y las 10 monedas de S/. 0,20 al profesor. 5. El profesor entregará luego el recipiente sellado con 10 monedas (contenido un número desconocido de monedas de S/. 0,10 y de S/. 0,20). Determinar la masa total de las 10 monedas.

6. Calcula los valores de X ( el número de monedas de S/. 0,10) y de (10 – X)el número de mondas de S/. 0,20. 7. Calcula la composición porcentual del elemento “monedio” a partir de tus datos. Según la siguiente ecuación. Masa total de monedas = [ (X) Masa promedio de moneda de S/. 0,10] + [ (10 – X). Masa promedio de moneda de S/. 0,20] 8. Ahora abrir el recipiente sellado para comprobar si el número de monedas de S/. 0,10 y de S/. 0,20 coincide con lo calculado según la ecuación. Experimento N° 2: Flamas de colores: Evidencias de niveles cuánticos En esta actividad analizarás los ensayos a la flama de algunos elementos e identificaremos un elemento desconocido. 1. Coloque cada una de las sales en los porta velas proporcionados ( aproximadamente 0,3 g) y añada unas gotas de etanol. Llene, además, el sexto porta velas con etanol. Coloque cada porta velas en una placa Petri y llene la placa con agua hasta la mitad de su capacidad. 2. Con cuidado acerque un fósforo encendido a cada porta velas de manera que el etanol prenda luego. Observe con atención las llamas que se producen y anote en su cuaderno el color que corresponde a cada metal utilizado. Puede intentar generar algo de sombra a fin de que se aprecien mejor los colores de la llama. 3. Deduzca la identidad del metal presente en la muestra desconocida. Experimento N° 3: Reactividad de metales 1. En el tubo de prueba colocar 2ml de H2O destilada 2. Agregar centímetros de sodio metálico y tapar la boca del tubo de prueba. 3. Encender una cerilla y acercarlo a la boca del tubo de prueba.

RESULTADOS Tras realizar cada uno de los experimentos, hemos hallado los isotopos del elemento imaginario “monedio”, su abundancia porcentual del isotopo Monedio, los tipos de flamas de algunos elementos metálicos junto a su longitud de onda, la reactividad de los metales con agua destilada. Experimento N° 1: Monedas Isotópicas Tabla N° 1: Medición de masas de monedas de S/. 0,10 Moneda de S/. 0,10 Masa en g

1

2 3,5

3,4 0

3

0

4

3,5 2

5

3,5 2

6

3,5 2

7

3,5 0

8

3,4 8

9

3,4 9

10

3,4

3,5 4

5

Masa Promedio 3,492

Tabla 1: Medición de masas de monedas de S/. 0,20 Moneda de S/. 0,20 Masa en g

1

2 4,4

4,4 2

3

2

4

4,4 6

5

4,3 0

6

4,3 7

7

4,4 1

4,4 4

Masa de recipiente vacío: 11,95 Masa total de las 10 monedas en el recipiente sellado: 52,47 Resolviendo: 52,47 – 11,95 = x (3,492) + (10-x) 4,395 40,52 = 3,492x + 43,95 – 4,395x 3,43 = 0,903x x = 3,80 = 4

10-x = 6,2 =6

8

9

4,3 5

10

4,4 2

4,3 6

Masa Promedio 4,395

Tabla N° 3: Abundancia Porcentual de las Monedas Isotópicas Monedas S/. 0,10 Monedas S/. 0,20 Total Número encontrado 4 6 10 % abundancia 40 60 100 Masa promedio del elemento “monedio” = (fracción de monedas de S/. 0,10) (masa promedio de S/. 0,10) + (fracción de monedas de S/. 0,20)(masa promedio de S/. 0,20) Masa promedio = [(40)(3.492) + (60)(4.395)]/100 = 4.0338 Experimento N° 2: Flamas de colores: Evidencias de niveles cuánticos

Fórmula de la sal

Cloruro de Litio LiCl

Color de la flama

Fucsia

Nombre de la sal

Cloruro de sodio NaCl Amarillo intenso

Cloruro de Bario BaCl2 Amarillo verdoso

Cloruro de Potasio KCl Púrpura Violeta

Cloruro de Estroncio SrCl2

Bario

Potasio

Estroncio

5,150

4,044

6,620 -6,880

Elemento responsable de Litio Sodio color Longitud de onda 6,710 5,890 – 5,896 Tabla N° 4: Identificación de elementos metálicos

Rojo

Experimento N° 3: Reactividad de metales Reacción del agua destilada con el sodio metálico(M) M + H2O → M+ OH- + H2

DISCUSIÓN Experimento N°1: Monedas isotópicas Tabla N° 1 y 2 En esta parte del experimento hemos hallado la masa promedio de las monedas de S/. 0.10 y S/. 0.20, las cuales tienen masas diferentes. Al hallar la cantidad de monedas de S/. 0.10 y S/.

0.20 que hay en el recipiente tiene un pequeño error al calcular, porque nos resultan decimales y las monedas no se pueden contar en decimales, solo en números enteros, a lo cual llegamos a redondear esos cálculos y efectivamente tenemos la cantidad exacta de monedas de S/. 0.10 y S/. 0.20. Una de las recomendaciones para mejorar en este experimento es pesar bien las monedas y usar al menos 2 decimales para no tener complicaciones al momento de hallar la masa promedio y no tener el error en los decimales al hallar la cantidad de monedas en el recipiente sellado. Tabla N° 3 En esta parte del experimento estamos usando las cantidades de monedas de S/. 0.10 y S/. 0.20 que hemos hallado en el recipiente mediante los cálculos anteriores, como también estamos usando el % abundancia de cada moneda, las cuales las hallamos al tener la cantidad exacta de monedas de S/. 0.10 y S/. 0.20, después hemos hallado la masa promedio del elemento imaginario “monedio”. Al calcular la masa del elemento “monedio” no hubo tantos errores porque ya teníamos determinado las cifras que usaríamos. Experimento N°2: Flamas de colores: Evidencias de niveles cuánticos Tabla N° 4: Identificación de elementos metálicos En esta parte del experimento hemos usado porta velas en las cuales hemos añadido a cada una de la porta velas gotas de etanol y 5 diferentes tipos de sales, las cuales al reaccionar con el fuego han emitido diferentes tipos de flama, las cuales están explicadas en la tabla N° 4 en la página de resultados. Para este experimento hemos tenido que tener mucho cuidado al usar el fuego y hemos tenido que formar algo de sombra para poder distinguir los tipos de flama, pero aun así no se podía

distinguir algunos colores, a lo cual tuvimos que recurrir a los libros para poder tener el dato exacto sobre el tipo de flama y su determinada longitud de onda. Las recomendaciones para este experimento es poder usar una mayor cantidad de cada reactivo para poder observar mejor el color de las flamas y no tener dudas al respecto del tema. Experimento N°3: Reactividad de metales En este experimento hemos usado un recipiente en el cual hemos llenado con 2 ml de agua destilada, a la cual le hemos agregado una pequeña cantidad de sodio metálico y tapamos el recipiente. Al momento de tapar el recipiente empezó a reaccionar con el agua destilada emitiendo movimientos circulares, chispas y por último se encendió el sodio metálico, emitiendo un gas con olor fuerte. En este experimento no hubo error alguno, porque se realizó con mucho cuidado y se pudo observar toda la reacción. La recomendación para este experimento es tener mucho cuidado al realizarlo, porque la reacción del sodio metálico con el agua destilada es algo peligroso y podría causar daños en el laboratorio o a los alumnos.

CONCLUSIÓN Con estos experimentos pudimos aprender más acerca de la composición de los isótopos con ayuda de las monedas y cálculos matemáticos, aprendimos a reconocer elementos desconocidos con ayuda de una llama de fuego generando colores que representaban a distintos elementos metálicos, también aprendimos a cómo hacer reaccionar metales con agua destilada lo cual nos pareció muy interesante y útil para poder entender mejor los conceptos teóricos dados en clase.

REFERENCIAS Raymond Chang., Kenneth A. Goldsby (2016) “Relaciones de masa en las reacciones químicas”. Química: (pp. 76-77). Mc Graw Hill Education BROWN T., LeMay H, y Bursten B (2009) “Estructura electrónica de los átomos”. Química: la ciencia central (pp. 212-213). Mexico: Prentice Hall Hispanoamerica S.A BROWN T., LeMay H, y Bursten B (2009) “Átomos, moléculas e iones”. Química: la ciencia central (pp. 46-47). Mexico: Prentice Hall Hispanoamerica S.A...