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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Química Laboratorio de Química General I Semestre 2021-1

Práctic Propiedades de algunos elementos y sus óxidos. Parte i y ii

Fecha de entrega: 23 de noviembre del 2020

Alumno: Cruz Canales Adrián Jared Grupo: 036 Profesor: Marco Antonio Tafoya Rodríguez

Contenido Introducción...................................................................................3 Cuestionario previo.....................................................................6 Objetivos.........................................................................................8 Procedimiento experimental...................................................9 Bibliografía...................................................................................11

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Introducción Muchas de las propiedades físicas y químicas de los elementos las podemos deducir a partita de su configuración electrónica; con esto podemos decir que los elementos con configuraciones electrónicas parecidas, tienden a tener propiedades muy similares. La tabla periódica moderna se arregla de acuerdo con el número atómico. Por lo general se indican, para cada elemento, diversas propiedades como el número y el peso atómico. El número atómico indica el número de protones, que es igual al número de electrones en los átomos neutros. Por lo mismo, con los datos de la tabla periódica reconoces el número de protones, el peso atómico y el número de electrones. Los electrones que están más alejados del núcleo se conocen como electrones de valencia, y son los responsables de la reactividad química. Con la configuración electrónica de valencia se explica la reactividad de la familia de los halógenos (todos terminan en ns2np5) y la poca facilidad para reaccionar que tienen los N gases inertes (todos terminan en ns2np6). Para los metales de transición, la configuración electrónica de valencia no Ilustración 1 Orden de la configuración electrónica. siempre sigue un patrón, pero sus propiedades son similares porque todos tienen la característica de tener electrones de valencia en los orbitales d. Los lantánidos y los actínidos tienen electrones de valencia en orbitales f, lo que les da características similares. 1

Energía de ionización La energía de ionización es una propiedad periódica que nos determina la cantidad de energía que se requiere para separar un mol de electrones de un mol de átomos en estado gaseoso. Se determina en estado gaseosos ya que en estado gaseosos los átomos no interacción con una gran fuerza entre sí. La magnitud de la energía nos determina que tan fuerte es la interacción entre el átomo y el electrón, a mayor energía de ionización; mayor dificultad habrá para desplazar el átomo. La energía de ionización aumenta de izquierda a derecha y de abajo hacia arriba

1https://mx.images.search.yahoo.com/images/view=QUIMICACICLOV%3A+CONFIGURACION+ELECTRONICA+-+NOTACION+...

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Afinidad electrónica Es la característica de los elementos que les permite aceptar un electrón. Se define como la cantidad de energía necesaria para separar un mol de electrones de un mol de átomos que están como iones negativos en estado gaseoso. Bajo esta definición, la afinidad electrónica es la energía necesaria para separar un mol de electrones a un mol de iones negativos del átomo en cuestión. La afinidad electrónica aumenta de igual manera que la energía de ionización. Radio atómico A pesar de que no se puede definir con precisión el radio atómico, lo que sí podemos hacer es observar las tendencias en el tama/o de los átomos. El radio atómico nos da como resultados algunas propiedades físicas como la densidad, temperatura de fusión, de ebullición entre otras. Una serie isoelectrónica es un grupo de átomos o iones que tienen el mismo número de electrones. Radio metálico: distancia entre dos átomos vecinos en un sólido metálico Radio covalente a la mitad de la distancia entre dos átomos iguales en un enlace covalente sencillo. Radio de Van Der Waals es la mitad de la distancia entre dos átomos de un mismo elemento, cuando entre ellos no hay enlace químico, sino un enlace de naturaleza residual. El radio atómico aumenta de derecha a izquierda y de arriba hacia abajo Electronegatividad Es la capacidad de un átomo en una mol6cula de atraer hacia sí mismo a los electrones en un enlace. Es una propiedad que se da cuando se forma un enlace y en realidad no puede explicarse con el modelo cuántico del átomo. Sin embargo, se ha podido asociar con la energía de ionización (I ) y la afinidad electrónica (A) de tal manera, que la electronegatividad se calcula como el promedio entre estas dos cantidades. La electronegatividad aumenta al igual que la energía de ionización.

Ilustración 2Propiedades periódicas2

2 https://www.google.com/ %2Fpropiedades-p

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Metales, no metales y metaloides Los elementos pueden agruparse ampliamente en las categorías de metales, no metales y metaloides. Metales: La mayora de los elementos metlicos presentan un acabado.Los metales conducen el calor y la electricidad. En general, son maleables y dctiles. Todos son slidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio. Los metales suelen tener energas de ionizacin bajas; por lo tanto, tienden a formar iones positivos con relativa facilidad. Como resultado, los metales se oxidan (pierden electrones). 3

No metales: Los no metales pueden ser Ilustración 3Clasificación de los elementos sólidos, l/quidos o gases. No son brillantes y, en general, son malos conductores del calor y la electricidad. Sus puntos de fusión son m2s bajos que los correspondientes a los metales. Debido a sus afinidades electrónicas negativas relativamente grandes, los no metales tienden a ganar electrones cuando reaccionan con metales. Metaloides: Los metaloides tienen propiedades intermedias entre las de los metales y las de los no metales. Pueden tener algunas propiedades met2licas caracter/sticas pero carecer de otras

Formación de óxidos Los óxidos son muy importantes por la gran abundancia de oxígeno en nuestro ambiente. La mayoría de los óxidos metálicos son básicos. Aquellos que se disuelven en agua reaccionan para formar hidróxidos metálicos, como en los siguientes ejemplos: 8xido metálico + agua → hidróxido metálico Na2O(s) + H2O(l)

→ 2NaOH(ac)

CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(ac) La mayoría de los óxidos no metálicos son ácidos, lo que significa que al disolverse en agua reaccionan para formar ácidos: 8xido no metálico + agua → ácido CO2(g) + H2O(l)

→ H2CO3(ac)

P4O10(s) + 6 H2O(l) → 4 H3PO4(ac)

3 https://.caracteristicas.co%2Fwp-content%2Fuploads%2F2017%2F05%2Fmetaloides-3

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Cuestionario previo 1. Los elementos químicos en la tabla periódica se clasifican como metales y no metales. Describe las propiedades físicas y químicas de cada uno de ellos.

Metales No metales PF PF  Conductores de calor y  Malos conductores de calor y electricidad electricidad  Quebradizos  Maleables y dúctiles  Densidades altas  Densidades bajas  Lustre metálico PQ PQ  Tienen de 5 a 8 e- en el último nivel  Tienen de 1 a 3 e- en el último de energía  Forman compuestos ganado nivel de energía  Forman compuestos perdiendo electrones o compartiendo. electrones o compartiendo.

2. Clasifica a los siguientes elementos como metales o no metales y escribe su configuración electrónica completa: a) P; b) Na; c) Mg; d) Li; e) S; f) K y g) Ca. Metales  Na 1s22s22p63s1  Mg 1s22s22p63s2  Li 1s22s1  K 1s22s22p63s23p64s1  Ca 1s22s22p63s23p64s2

No metales  P 1s22s22p63s23p3  S 1s22s22p63s23p4

3. El proceso de oxidación consiste en la p6rdida de electrones de valencia. Escribe la configuración electrónica completa para cada una de las siguientes especies oxidadas: a) Na+1 1s22s22p6 b) Mg+2 1s22s22p6 c) P+5 1s22s22p6 d) Ca+2 1s22s22p63s23p6 6

e) Li+1 1s2 f) S+6 1s22s22p6 g) K+1 1s22s22p63s23p6

4. De las especies del problema anterior, ¿cuáles son isoelectrónicas (mismo número de electrones en su configuración electrónica)? Na+1 , Mg+2, P+5, S+6 Ca+2, K+1 5. Existen 4 propiedades periódicas: Energía de Ionización (EI), Afinidad Electrónica (AE), Radio Atómico (r) y Electronegatividad ( ). ¿Cómo varían en un periodo y en una familia a lo largo de la tabla periódica? Indícalo gráficamente en el siguiente esquema:

6. Los elementos reaccionan con el oxígeno para producir óxidos. Completa y balancea las siguientes ecuaciones químicas: a) 4Li + O2 → 2Li2O b) 2Mg + O2 → 2MgO c) 4Rb + O2 → 2Rb2O d) 2C + O2 → 2CO e) P4 +5O2 →P4O10 f) S8 + 8O2 → 8SO2 7. Los óxidos reaccionan con agua, los metálicos forman los hidróxidos correspondientes sin cambiar su estado de oxidación y los no metálicos forman ácidos. Completa y balancea las siguientes ecuaciones químicas: a) Na2O + H2O → 2NaOH b) CaO + H2O → Ca(OH)2 c) SO3 + H2O → H2SO4 d) N2O5 + H2O → 2HNO3 e) CO2 + H2O → H2CO3 f) P4O10 + 6H2O → 4 H3PO4

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Objetivos

Diferenciar los elementos metálicos y no metálicos Determinar si una oxidación es metálica o no metálica Determinar si los óxidos al reaccionar con agua se vuelven ácidos o básicos Determinar el nivel de pH de un ácido, una base y el agua

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erimental

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Bibliografía

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Brown, T. L., Le May, H. E., Bursten, B. E., & Burdge, J. R. (2013). Química, La Ciencia Central (12.a ed.). (p.p. 258, 260, 263, 264-267). M6xico, M6xico: Pearson Educación. Chang, R., Goldsby, K., & Hernández, P. (2017). Química. (12.a ed.) (p.p. 329-335) M6xico, M6xico: McGraw-Hill Interamericana Garritz, A., Gasque, L., & Martínez, A. (2005). Química universitaria. (p.p. 479-496) M6xico, M6xico: Pearson Education. Petrucci, R. H., William, S. H., & Geoffrey, H. (2011). Química (10.a ed.) (p.p.364-369). M6xico, M6xico: Prentice-Hall.

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