PRÁCTICA Nº 7: TABLA PERIÓDICA Y PERIODICIDAD QUÍMICA PDF

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PRÁCTICA Nº 7: TABLA PERIÓDICA Y PERIODICIDAD QUÍMICA ...

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UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES INGENIERÍA AMBIENTAL QUÍMICA INORGÁNICA

PRÁCTICA Nº 7: TABLA PERIÓDICA Y PERIODICIDAD QUÍMICA

RESUMEN La práctica de laboratorio número 7 permite identificar a partir de procedimientos experimentales las propiedades físicas y químicas de algunos elementos, relacionando a partir de estas la posición de los elementos metálicos y no metálicos dentro de la tabla periódica, adicionalmente fue posible visualizar los elementos de manera que se pudieran reconocer los mismos a partir de sus características físicas como: color, estado físico, presentación, brillo, durabilidad y maleabilidad. Palabras clave: tabla periódica, características físicas y químicas, elementos ABSTRACT The laboratory practice number 7 allows to identify from experimental procedures the physical and chemical properties of some elements, relating from these the position of the metallic and non-metallic elements within the periodic table, it was also possible to visualize the elements in a way that they could be recognized from their physical characteristics such as: color, physical condition, presentation, brightness, durability and malleability. Keywords: periodic table, physical and chemical characteristics, elements 1 .INTRODUCCIÓN La clasificación inicial de los elementos se dio por los químicos Ivanovich Mendeleiev, ruso y por el alemán Lothar Meyer cada uno se enfocó en una parte distinta teniendo en cuenta las características físicas y químicas de cada elemento, al relacionar estas características encontraron una periodicidad que permitía clasificarlos dentro de un sistema periódico que se denominó tabla periódica. A partir del proceso experimental es posible reconocer las propiedades que permiten realizar esta clasificación en

algunos elementos así como también características físicas que permiten reconocer los elementos en el laboratorio con el fin de implementarlos en otros procesos, de esta manera fue posible interpretar los resultados obtenidos, tal y como se presentan en el siguiente informe 2. OBJETIVOS ● Identificar la relación entre la posición de los elementos químicos en la tabla periódica y la variación de sus propiedades físicas y químicas ● Adquirir la habilidad y destreza

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necesaria en el uso y manejo de la tabla periódica ● Reconocer el estado natural, la

presentación, la textura, el color y el aspecto al tacto, de algunos elementos de la tabla periódica. siglo XX, número atómico. 4. Las relaciones entre la masa atómica y las propiedades periódicas de los elementos y la aparición de nuevos elementos.

3. MARCO TEÓRICO Los orígenes de la tabla periódica se remontan al año 1789, cuando Antoine Lavoiser publicó una lista de 33 elementos químicos, agrupándolos en gases, metales, no metales y tierras. Pese a que era muy práctica y todavía funcional en la tabla periódica moderna, fue rechazada debido a que había muchas diferencias tanto en las propiedades físicas como en las químicas. Durante el siglo XIX, los químicos comenzaron a clasificar los elementos conocidos de acuerdo a la similitud de sus propiedades físicas y químicas como: 1. El descubrimiento de los elementos de la tabla periódica. 2. El estudio de las propiedades comunes y la clasificación de los elementos 3. La noción de masa atómica (inicialmente llamada “peso atómico”), y posteriormente en el En el año 1904, se completó la tabla periódica con un nuevo grupo compuesto por gases nobles.

Para el año 1869 el químico ruso Dmitri Ivanovich Mendeléyev desarrolló una tabla periódica de los elementos según el orden creciente de sus masas atómicas, publicando su primera versión en ese mismo año; siendo a quien se le atribuyó la invención de esa tabla. El reconocimiento y la aceptación de la tabla de Mendeléyev fue a partir de dos decisiones tomadas: La primera fue dejar huecos cuando parecía que el elemento correspondiente todavía no había sido descubierto y la segunda decisión fue ignorar el orden sugerido por los pesos atómicos y cambiar los elementos adyacentes, como (telurio y yodo), para clasificarlos mejor en familias químicas. En 1886 se descubrieron los elementos predichos por Mendeléyev, a los cuales se les llamó: Escandio Galio Germanio. Fue extraordinaria la concordancia entre las propiedades encontradas y las anunciadas. El mundo científico finalmente aceptó la tabla periódica propuesta por el químico ruso.

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Imagen 1: Datos que permiten clasificar cada elemento de la tabla periódica

4. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS ● Tubos de ensayo ● Pipeta graduada de 1º ml ● Agitador de vidrio ● NaOH diluido ● HCL diluido ● ●

Imagen 2: Organización general de la tabla

Inicio

Colocar 50 ml de agua en un Beacker Agregar un trozo de potasio Repetir procedimiento con sodio y litio Tomar datos observados

Tomar una cantidad de CaO Adicionarla con agua en un tubo de ensayo Repetir el procedimiento con HCl y NaOH

TiO2, ZnO, CaO en polvo.

Adicionar 0.2 g de Fe en polvo

Agregar 1 ml H2O2 gota a gota

4

El producto obtenido dividirlo en 2 partes

Describir y explicar lo observado. Repetir el procedimiento con HCL, NaOH y ZnO

Adicionar 0.2 g de TiO2

2

H2O2 Na, Li, Mg, Ca, C, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Br, I, Cu, Co, Ni, Ag, Hg, Al, Ru, Ir, Zn, Pa, Rh, Pt, Cd, Se, Ca, K, S, P rojo y blanco, Fe (polvo),

Tomar una cantidad de agua en un tubo de ensayo

En una agregar 1ml de HCL En la segunda agregar NaOH probar el carácter de la solución con papel indicador Explicar lo observado

3 5 Describir y explicar lo observado.

Fin

Explicar lo observado repetir el procedimiento pero con fósforo depositarla en un tubo de ensayo y agregar H2O2 Tomar una pequeña cantidad de azufre

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5. PROCEDIMIENTO

6. RESULTADOS 1- Variación del carácter metálico a lo largo de un periodo: a)

● K + H2O En una cápsula de porcelana la cual contenía una pequeña cantidad de agua se agregó un pequeño trozo de potasio. Al primer contacto del potasio con el agua este reaccionó violentamente, ya que movía por toda la cápsula de porcelana desprendiendo una llama, adicionalmente una gran cantidad de vapores. Luego al agregar una sola gota de fenolftaleína en la solución acuosa esta se tono de color rosa. Fuente: Los Autores

● Na + H2O En una cápsula de porcelana la cual contenía agua se agregó un pequeño trozo de sodio, al

entrar en contacto el trozo de sodio c on el agua este empezó a moverse en varias direcciones en la cápsula de porcelana, adicionalmente el trozo de sodio desprende vapores. Luego se agregaron unas gotas de fenolftaleína a la solución, esta tomó un color rosa.

Fuente: Los Autores

● Li + H2O En una cápsula de porcelana se agregó una cantidad de agua, luego se adiciono un pequeño trozo de litio, al primer contacto del litio con el agua, se produjo una pequeña explosión, durante la explosión se liberó un gas. Luego se agregaron unas gotas de fenolftaleína a la solución, esta tomó un color rosa. b) Se realizaron:

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Proceso

componentes

1

CaO+H2O

2

CaO + HCl

3

CaO + NaOH

Resultado CaO + H2O

Ca(OH)2

CaO + 2HCl

CaCl2 + H2O

2NaOH + CaO

Ca(OH)2 + Na2O

Se realizó la mezcla de distintos componentes con óxido de calcio estos fueron agua , acido clorhidrico e Hidroxido de sodio esto a su vez generó una reacción la cual nos dio como resultado en la primer y tercer mezcla un hidróxido , mientras que en la segunda una sal.

Fuente: Angie Tovar

Proceso

componentes

1

TiO2+H2O

2

TiO2 + HCl

3

TiO2+ NaOH

Resultado TiO2+H2O TiO2 + 4 HCl

2NaOH + TiO2

TI(OH)4 TiCl4 + 2 H2O

Na2TiO3 + H2O

d) Carácter básico o ácido de un compuesto: En un tubo de ensayo se agregaron 1g de Hierro (Fe) y aproximadamente 5 gotas de peróxido de hidrógeno (H2O2), el producto obtenido fue dividido en dos tubos de ensayo distintos, al primer tubo se le agregó 1 ml de Ácido clorhídrico (HCl), al segundo se le adiciono 1 ml de

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Hidróxido de sodio (NaOH), posteriormente a cada tubo se le adiciono un trozo de papel indicador con el fin de probar su carácter ácido y básico, obteniendo lo siguiente: Tubo de ensayo

Compo

1

Fe + H2O

2

Fe + H2O

el

Carácter ácido o básico

rosa

Paso de Básico a ácido

azul

Paso de ácido a básico

Fuente: Los Autores

En un tubo de ensayo se agregó un trozo de cinta de magnesio (Mg) y aproximadamente 5 gotas de peróxido de hidrógeno (H2O2), el producto obtenido fue dividido en dos tubos de ensayo distintos, al primer tubo se le agregó 1 ml de Ácido clorhídrico (HCl), al segundo se le adiciono 1 ml de Hidróxido de sodio (NaOH), posteriormente a cada tubo se le adiciono un trozo de papel indicador con el fin de probar su carácter ácido y básico, obteniendo lo siguiente: Tubo de ensayo

Componentes

Color papel indicador

Carácter ácido o básico

1

Cinta Mg + H2O2 + HCl

Cambio a color rosa

Paso de Básico a ácido

2

Cinta Mg + H2O2 + NaOH

Cambio a color azul

Paso de ácido a básico

e) En un tubo de ensayo el cual contenía un gramo de azufre (S) se agregaron 3 gotas de

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peróxido de hidrógeno (H2O2), no se observó ninguna reacción aunque se produce un hidrácido. En un tubo de ensayo se agregó fósforo rojo (P), luego con una pipeta se adicionaron 3 gotas de peróxido de hidrógeno (H2O2), luego de esto se presentó una especie de burbujeo, en donde la solución ascendió por el tubo de ensayo.

Fuente: Los Autores

Reconocimiento de los elementos: A partir de las características de algunos elementos fue posible realizar una tabla comparativa que permitiera definir aspectos significativos que permiten reconocerlos teniendo en cuenta su presentación, estado físico, color, brillo, ductilidad y maleabilidad, dicha tabla se muestra a continuación: ELEMENTO

PRESENTACIÓN

ESTADO FÍSICO

COLOR

BRILLO

DUCTILIDAD Y MALEABILIDAD

Li

Trozos

Sólido

Gris

No

Metal poco maleable y dúctil

Na

Trozos

Sólido

Blanco

No

Metal poco maleable y dúctil

K

Trozos

Sólido

Azulado

No

Metal poco maleable y dúctil

Mg

Láminas

Sólido

Plateado

Si

Muy maleable

Ca

Granulado

Sólido

Plateado

Si

Poco maleable y dúctil

Al

Láminas

Sólido

Plateado

Si

Muy maleable

C

Polvo

Sólido

Negro

No

-

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Sn

Polvo, lámina, viruta, alambre, granalla y trozo.

Sólido

Plateado

Si

Muy maleable

Pb

Esferas

Sólido

Plateado

Si

Maleable y Dúctil

P

Polvo

Sólido

Rojo Amarillo

No

-

As

Granalla

Sólido

Gris

Si

Maleable y dúctil

Sb

Granalla

Sólido

Plateado

Si

Maleable y dúctil

Bi

Granalla

Sólido

Gris

No

Maleable y dúctil

S

Polvo

Sólido

Amarillo

No

-

Se

Polvo

Sólido

Gris

No

Maleable y dúctil

Br

Ampolletas

Líquido

Rojo

No

-

I

Granulado, Polvo

Sólido

Gris oscuro

No

-

Cu

Polvo, lámina, viruta, alambre, granalla y trozo.

Sólido

Cobre

Si

Muy dúctil Muy maleable

Co

Trozo y lamina

Sólido

Gris

No

Muy maleable

Ni

Polvo, granalla y esferas

Sólido

Gris

No

Muy maleable

Fe

Polvo

Sólido

Gris

Si

Muy maleable

Ag

Granalla

Sólido

Plateado

Si

Muy maleable

Hg

Líquido

Líquido

Plateado

Si

-

Zn

Polvo, lámina, viruta, alambre, granalla y trozo.

Sólido

Plateado

Si

Muy maleable Muy dúctil

Pt

Alambre

Sólido

Plateado

Si

Muy dúctil Muy maleable

Ru

Polvo

Sólido

Gris

No

Dúctil Maleable

Ir

Polvo

Sólido

Gris

No

Dúctil Maleable

Pa

Polvo

Sólido

Gris

No

Dúctil Maleable

Rh

Polvo

Sólido

Gris

No

Dúctil Maleable

Cd

Granalla

Sólido

Gris

No

Dúctil

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Maleable

7. ANÁLISIS DE RESULTADOS Primer Experimento: En los tres procesos de este experimento se formó un hidróxido y fue liberado hidrógeno gaseoso, además se presenta una reacción exotérmica en cada experimento. En los resultados se describía una liberación de vapor, este vapor es el hidrógeno el cual se libera luego de la reacción. Cuando se agrega algunas gotas de fenolftaleína las tres reacciones tornaron de color rosa, esto significa, que la nueva solución es una base. Las ecuaciones químicas de las reacciones del Potasio, Litio y sodio con agua son: ➢ 2K + 2H2O→2KOH + H2 ➢ 2 Li + 2 H2O → 2 LiOH + H2 ➢ 2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2.

Segundo Experimento: Se realizó la mezcla de distintos componentes con óxido de calcio estos fueron agua , acido clorhidrico e Hidroxido de sodio esto a su vez generó una reacción la cual nos dio como resultado en la primer y tercer mezcla un hidróxido , mientras que en la segunda una sal. Se reemplaza el CaO por el TiO podemos observar la creación de un hidróxido en el primer procedimiento mientras que en el segundo y tercero se ve la formaciones de sales de titanio. Tercer Experimento: Cuarto Experimento: Carácter básico o ácido: En el cuarto proceso fue posible observar los cambios de características ácidas y básicas de los compuestos teniendo en cuenta las reacciones que se presentan a continuación: ● Primer procedimiento: Al hacer la combinación inicial en un tubo de ensayo de hierro, peróxido de hidrógeno y ácido clorhídrico, se presentó un proceso de cambio en el cual el carácter ácido del compuesto dado por el ácido clorhídrico se mosse mostró por el papel tornasol Fe + H2O2 + HCl Cambio a color rosa - Paso de básico a ácido ● Segundo procedimiento: Al hacer la combinación inicial en un tubo de ensayo de hierro, peróxido de hidrógeno y Hidróxido de sodio NaOH,

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● Azufre + Peróxido de hidrógeno El azufre es un no metal, cuando se combina con peróxido de hidrógeno se forma el ácido sulfúrico, la ecuación química que demuestra el experimento descrito en los resultados es la siguiente: SO2 + H2O2 → H2SO4 ● Fósforo rojo + Peróxido de hidrógeno El fósforo al igual que el Azufre es un no metal, cuando este es combinado con peróxido de hidrógeno se forma el ácido fosfórico, la ecuación química que representa este experimento es la siguiente: P4 + 10 H2O2 → 4 H3PO4 + 4 H2O 8. CONCLUSIONES El Litio, sodio y potasio son metales alcalinos los cuales pertenecen al mismo grupo, estos al entrar en contacto con el agua producen una reacción exotérmica en la cual se libera hidrógeno. La reacción que se vio con el sodio y el agua fue debido a la gran reactividad que este tiene con el H2O, ya que incluso puede llegar a reaccionar tan solo con la humedad del aire y el sodio al reaccionar con el agua genera un hidróxido el cual encendió la llama. El sodio puede tener una gran reacción “Explosiva” en interacción con el agua. Los metales más maleables son: Oro, plata, platino, cobre, estaño, plomo, zinc, hierro y níquel. Los metales más dúctiles son el platino, oro y cobre. La combinación entre no metales y Peróxido de hidrógeno producen ácidos como el H 3PO4 y H2SO4. 9.CUESTIONARIO 1. Explicar los fenómenos ocurridos mediante las ecuaciones balanceadas Respuesta: ● Reacción agua y potasio

K+H2O

KOH+O2

●

Reacción agua y Sodio

2Na + 2H2O

2NaOH +H2

●

Reacción agua y Litio

2Li+2H2O

●

Reacción agua y Óxido de calcio CaO + H2O

●

Óxido de calcio y Ácido clorhídrico CaO + 2HCl

●

Óxido de calcio e Hidróxido de Sodio

2LiOH + H2 Ca(OH)2 CaCl2 + H2O

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2NaOH + CaO

Ca(OH)2 + Na2O

● ●

Reacción agua y Dióxido de titanio TiO2 + H2O Reacción agua y Ácido clorhídrico HCl + H2O

●

Reacción agua e Hidróxido de Sodio NaOH + H2O

●

Reacción hierro y Agua oxigenada Fe + H2O2

H3O + Cl NaO + H3O Fe(OH)2

● Reacción hierro y Agua oxigenada más Ácido clórico 2Fe + 3H2O2 + 6HCl 2Fe(Cl)3 + 6H2O ● Reacción de cinta de magnesio y Agua oxigenada Mg + H2O2 Mg(OH)2...