UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

Facultad de Ciencias

Licenciatura en Ciencias de la Tierra

Laboratorio de Química General

Grupo 1032

Profesores:

Isabel Mejía Luna

Miguel Ángel Flores Ramos

PRÁCTICA 3 “Propiedades periódicas. Oxidación de metales y no metales”

EQUIPO 2

Durán Arredondo Flor Elizabeth

López García Sandra

Mosco García Josselyn Ileana

Ventura Cruz Jessica

Fecha:

19/Septiembre/2013

INTRODUCCIÓN

En esta práctica se entenderán algunas de las características que se dan en ciertas sustancias, para poder comprobar

cómo se comportan de acuerdo a las propiedades periódicas, que precisamente nos aporta, la conocida, tabla

periódica. En este caso se hará enfoque en el carácter metálico, y dependiendo de este, observarán cómo reacciona

ante la presencia de otra sustancia, que en este caso es agua, formando ya sea un ácido o una base.

La tabla periódica moderna surgió gracias a las aportaciones de Meyer, Mendeleiev, Werner y Moseley; debido

a que ellos se dedicaron a realizar un ordenamiento de los elementos descubiertos hasta ese entonces, con ciertas

propiedades, según consideraban cada uno, la más apropiada. Actualmente la tabla periódica, clasifica y ordena

los elementos basándose principalmente en el número atómico, por ello se encuentra estructurada estructurada en

filas y columnas; las filas son los periodos que van del 1 al 7 y nos indican el número de niveles energéticos qué

tiene un átomo. Las columnas son los grupos (o también llamados familias) y nos refieren el número de electrones

de valencia de un átomo; están principalmente divididas en los grupos A (elementos representativos) y B

(elementos de transición). En general la tabla periódica nos puede proporcionar mucha información acerca de los

elementos, como es: número atómico, símbolo del elemento, nombre del elemento, masa atómica, valencias,

estado de agregación, punto de ebullición, punto de fusión, densidad, estructura cristalina, radio atómico, energía

de la primera ionización (energía de ionización), afinidad electrónica, electronegatividad, calor de vaporización,

conductividad eléctrica, conductividad térmica, carácter metálico, clasificación y descripción de partículas

subatómicas, lista de isótopos, configuración electrónica; todo esto en sus diferentes versiones, por ello cada tabla

contiene un clave, en donde se indica la información que se proporciona

Las propiedades periódicas son aquellas que presentan una periodicidad en la tabla por el orden en que se

agruparon los elementos, y cuando sabemos de ellas, es mucho más fácil aproximar el comportamiento químico

de los elementos. Estas propiedades son:

Radio atómico: Nos proporciona una idea del tamaño del átomo. Representa la distancia que hay entre el núcleo

y la capa de valencia.

Energía de Ionización: Es la energía

necesaria para quitar un electrón a un

átomo gaseoso neutro de un elemento en

su estado fundamental.

Afinidad electrónica: Cambio de energía

asociado con el proceso, en el cual se

agrega un electrón a un átomo gaseoso en

su estado fundamental.

Electronegatividad: Capacidad que tiene

un átomo para atraer el par electrónico de

un enlace.

Carácter metálico: Un elemento se

considera metal desde el punto de vista

electrónico, cuando cede electrones de

modo muy fácil.

ÓXIDOS. En química, un óxido se refiere a un compuesto binario del oxígeno combinado con otro elemento.

Hay óxidos metálicos y no metálicos, que están combinados con un metal o un no metal, respectivamente.

A los óxidos metálicos también se les denomina óxidos básicos, pues al disolverse en agua producen hidróxidos;

mientras que a los óxidos no metálicos también se les conoce como óxidos ácidos, ya que al disolverse en agua

forman ácidos. Esto se da, gracias a las diferencias en energía de ionización y al carácter metálico, pues depende

una de la otra.

ÁCIDOS Y BASES DE LEWIS

Ácido: sustancia que acepta un par de electrones. Es decir de carácter metálico bajo o nulo.

Base: Sustancias capaz de ceder o compartir electrones, es decir, de carácter metálico alto.

OBJETIVO

1. Identificar las propiedades físicas y químicas de los elementos de acuerdo a su ubicación en la tabla

periódica.

2. Determinar el carácter ácido-base de los óxidos obtenidos de acuerdo a su posición en la tabla periódica.

METODOLOGÍA

Materiales Reactivos

6 frascos de vidrio con tapa (tipo gerber) Litio (Li)

2 cucharillas de combustión Sodio (Na)

1 pinza de crisol Magnesio (Mg)

1 pizeta Azufre (S)

1 mechero Fosforo de cerillos

1 conductímetro Carbono (C)

1 espátula

Con los metales (se trabajó en campana de extracción):

1. Se prepararon 3 frascos tipo gerber con 4 mL de agua destilada, cada uno.

2. En una cucharilla de combustión se puso un poco de sodio.

3. Posteriormente se calentó en el mechero, hasta la combustión del sodio.

4. Se retiró del fuego y de inmediato se colocó uno de los frascos con 4mL de agua.

5. Posteriormente se utilizó una tira indicadora de pH metiéndola en el frasco con el metal y el agua y después

se vertieron gotas de indicador universal.

6. Se realizó el mismo procedimiento para el litio y el magnesio en los otros 2 frascos con agua destilada,

con la diferencia que el magnesio se toma con la pinzas de crisol.

Para no metales:

1. Se humedecieron 3 frascos tipo gerber.

2. Se colocó un poco de azufre en la cucharilla de combustión

3. La cucharilla se puso sobre el mechero hasta su combustión.

4. Se retiró del fuego y de inmediato se colocó la cucharilla dentro de frasco para capturar el humo de la

sustancia.

5. Ya capturado el humo se agregó agua destilada

6. Posteriormente se analizó con una tira indicadora de pH y se le agregaron gotas de indicador universal.

7. Este procedimiento se realizó con el carbón (un pedazo de hoja de papel) y con la cabeza de los cerillos

(fósforo).

DIAGRAMA DE FLUJO

Propiedades periódicas

Oxidación de metales y no metales

Etiquetar cada frasco con el

nombre de una respectiva sustancia

Tomar una pequeña porción de cada

sustancia

Con la cucharilla de combustión tomar

al sodio y calentarlo en el mechero

Colocar 4 ml de

agua en cuatro

frascos y los 3

restantes enjuagar

con agua y dejar

escurrir

Colocar el óxido formado en el

frasco con agua respectivo.

Observa el color

de la flama

Vierte gotas de

indicador

universal

Coloca la tira de

pH

Con la cucharilla de combustión

tomar al litio y calentarlo en el

mechero

Colar el óxido formado

en el frasco con agua

respectivo

Viert gotas de

indicador

universal

Coloca la

tira de pH

Con las pinzas de crisol tomar al

magnesio y calentarlo en el mechero

Colar el óxido formado en el

frasco con agua respectivo

Colocar la tira

de pH

Vierte gotas de

indicador

universal

Con la cucharilla tomar al fosforo

y calentar en el mechero

Colocarlo en uno de los frascos

húmedos y taparlo, para capturar la

mayor parte de gas.

Vierte gotas de

indicador universal

Coloca la tira

De pH

Pasarlo

rápidamente

para obtener

mayor sustancia

Con la cucharilla tomar al azufre y

calentar en el mechero.

Colocarlo en el frasco húmedo que le

corresponde y taparlo

Vierte gotas de

indicador universal

Coloca la tira

de pH

En la cucharilla toma un trozo de

papel y calentarlos hasta su

combustión (carbono).

Colocarlo en el frasco húmedo que

le corresponde y taparlo

Coloca la tira

de pH

Vierte gotas de

indicador universal

RESULTADOS

En las siguientes tablas se muestran los resultados obtenidos. En la tabla 1 se encuentran únicamente los resultados

de nuestro equipo; mientras que en la tabla 2 se encuentran los resultados de todos los equipos, esto para

compararlos y notar si existe similitud entre ellos o no.

Sustancia Na+O+H2O Li+O+H2O Mg+O+H2O S+O+H2O C+O+H2O P+O+H2O P2O5+H2O

pH 13 13 8 3 5-6 3 2

Flama Naranja Rojo-

naranja Blanco

Azul-

Morado Humo gris Naranja ________

Tabla 1

S U S T A N C I A O X I D A D A + H 2 O

Sustancia pH Flama

Equipo 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

Na+O+H2O 12 13 14 12 13 Naranja/Rojo Naranja Naranja Naranja Naranja

Li+O+H2O 13 13 13 13 13 Naranja Rojo/Naranja Blanco/Naranja Roja Naranja

Mg+O+H2O 8 8 7/8 6 7/8 Blanco Blanco Blanco Blanco Blanco

S+O+H2O 3 3 3 3 3 Morado/azul Morado/azul Morado/azul Morado/azul Amarillo/mo

rado

C+O+H2O 5 5/6 5 5/6 5/6 Humo gris Humo gris Humo gris Humo gris Humo gris

P+O+H2O 3 3 6 7 2 Naranja Naranja Amarillo Amarillo Amarillo

P2O5+H2O 2 2 2 2 2 __________ __________ ____________ __________ __________

Tabla 2

Fin de la práctica

En la cucharilla colocar las cabezas de los

cerillos y calentar hasta su combustión

(fósforo)

Colócalo en el frasco húmedo

que le corresponde y taparlo.

Coloca la tira de

pH

Vierte gotas de

indicador universal

ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Para poder entender mejor, se analizaran primero las reacciones que sufrieron, aquellas sustancias a partir de las

cuales se obtuvo un pH ácido.

S + O2 SO2 o bien SO3

SO2 + H2O H2SO4

P + O2 PO2

PO2+H2O H4P

C + O2 CO2

CO2 + H2O H2CO3

Como se observa, estas tres sustancias (S, P y C) tras haber obtenido sus óxidos y agregarles agua, dieron lugar a

ácidos, lo que se comprobó al medir su pH; esto se debe a que, como se sabe, todo óxido no metal (o también

conocido como óxido ácido) al reaccionar con agua forma un ácido, pues tienen un carácter metálico bajo, o más

bien nulo, que indica que aceptará fácilmente un par de electrones (efectivamente, se trata de un ácido de Lewis),

en este caso provenientes de la molécula del agua. En la tabla 2, notarán que hay una variación significativa al

comparar los resultados de pH del óxido fosfórico de todos los equipos, en especial con el registro de los equipos

3 y 4; esto pudo ser por varias razones, se propone que se debió ya sea, por la mala observación o cotejo de colores

en el papel durante la medición del pH, o bien, por el mal manejo del papel medidor, pues puede que se haya

tocado al papel en el lugar de la medición con los dedos, lo cual intervino en los resultados, pues la piel tiene

otras sustancias, que en efecto perturban los resultados del experimento. Para poder descartar que alguno de estos

posibles errores fueran ciertos, se debió repetir el experimento, cuidando que algunas de estas variables no

sucedieran, si aun así vuelve a dar el mismo resultado, entonces podemos deducir que algo se está haciendo mal

o que los demás están cometiendo un error, para ello basta comparar los resultados con los demás. Por otra parte

al saber cómo se estaban comportando las demás sustancias y al saber la S propiedades del fósforo, se infirió en

que el resultado de la oxidación sería un ácido fuerte.

Ahora bien, se verán las reacciones por las que atravesaron aquellas sustancias que obtuvieron un pH básico.

Na + O2 Na2O

Na2O + H2O NaOH

Mg + O2 MgO

Mg + H2O Mg (OH)2

Li + O2 Li2O

Li2O + H2O LiOH

Con estos elementos (Na, Mg, Li) después de obtener sus óxidos y agregarles agua, se obtienen sustancias de

carácter básico, como lo fue en el experimento, basándose en el pH. Se obtuvieron esos resultados, ya que todos

los óxidos metálicos (que fueron los que se formaron con estas últimas tres sustancias y/o elementos) al reaccionar

con el agua, darán lugar a bases, pues su carácter metálico al ser alto, les permite ceder muy fácilmente sus

electrones, tal como se definen las bases de Lewis; caso contrario a los óxidos no metálicos, como se vio

anteriormente. La tabla 2, lo confirma muy bien, pues el pH resultante de estas sustancias fue mayor a 7, o sea

básico.

En general, la tabla 2 revela que los no metales, que son el carbono, el azufre y el fósforo, al ser materiales que

esencialmente constituyen a la materia orgánica, al reaccionar con el agua da por resultado un ácido, por ello su

pH debajo de 7, además por este dato se deduce que posee un punto de fusión bajo, ya que al momento de su

combustión liberaron gran cantidad de gas. Caso contrario con los metales, que son, el litio, el sodio y el magnesio,

estos no constituyen una parte significativa de la materia orgánica, pero si son importantes para la infraestructura,

por ello es necesario que su pH fuera básico, es decir mayor a 7, además los resultados arrojados, confirman que

necesitan un elevado punto de fusión, por ello su flama era color naranja y en caso contrario de los no metales,

estos no liberan gas.

CONCLUSIONES

Gracias a la práctica, comprobamos que las propiedades periódicas de los reactivos utilizados actuaron o más bien

reaccionaron de acuerdo a lo esperado, es decir, en base a su ubicación en la tabla periódica, por la información

que nos proporciona ello. Se logró ver que en el caso de los metales, por ejemplo, al oxidarse a la flama y

combinarse con el H2O formaron bases con un pH característico mayor a 7 y un color morado-azul con la

presencia del indicador universal; sucede lo contrario con los no metales que están a la derecha de la tabla aceptan

electrones y al formase el óxido y después combinarse con el H2O forman ácidos con su pH característico menor

de 7, es por ello que agregándole el indicador universal tomo un color rosado.

BIBLIOGRAFÍA

-Pérez Montiel, H. (2003). Física General. (2 ed.). México: Publicaciones Cultural.

-Flores, T y Ramírez, A. Química IV, la materia sus reacciones y procesos. México: Esfinge.

-Dingrando, L., Gregg, K., Hainen, N., Wistrom, C., (2003). Química: materia y cambio. (2 ed.). Colombia: Mc

Graw Hill

- Brown, T, LeMay, E. y Bursten, B. (2009) Química. La ciencia central. (9na ed). México: Pearson educación.

ANEXO

LITIO.

4

3 2

Propiedades físicas

Sólido gris- plateado. Inodoro.

Densidad 0.534g/L a 20ºC

Solubilidad: en agua a 20ºC, se descompone

Propiedades

Químicas

PM = 6,94 g/mol

Normalmente estable

Punto de Ebullición

Punto de fusión

Pe 1336 °C

Pf 180,5 ºC

Toxicología Reacciona violentamente con el agua, liberando gases extremadamente

inflamables. Provoca quemaduras.

Usos & aplicaciones Para usos de laboratorio, análisis, investigación y química fina

Formula molecular

& estructural

Li

Tratamiento de

residuos

Recoger en seco y depositar en contenedores de residuos para su posterior

eliminación de acuerdo con las normativas vigentes. Realizar la operación

con las máximas precauciones.

Evitar el contacto con la piel, los ojos y la ropa. No inhalar el polvo.

SODIO

3

3 2

Propiedades físicas

Sólido blando color plateado.

Densidad 0.968 g/cm3 a 20ºC

Insoluble

Propiedades

Químicas

PM = 22.99 g/mol

Normalmente estable

Punto de Ebullición

Punto de fusión

Pe 881.4 ºC

Pf 97.81 ºC

Toxicología Quemaduras.

Usos & aplicaciones Se utiliza en la elaboración de aditivos antidetonantes para gasolinas, como

medio de transferencia de calor, entre otros.

Formula molecular

& estructural

Na

Tratamiento de

residuos

No usar agua y alejar cualquier fuente de ignición del área. Mantener el

material derramado alejado de fuentes de agua y drenajes. Cubrirlo con sosa

seca o bicarbonato de sodio, mezclar cuidadosamente y recoger.

MAGNESIO

0

1 0

Propiedades físicas

Sólido plateado. Densidad 1.7 g/cm3

No soluble

Propiedades

Químicas

PM = 24.305 g/mol

Normalmente estable

Punto de Ebullición

Punto de fusión

Pe 1100 ºC

Pf 651 ºC

Toxicología Irritación. Es corrosivo.

Usos & aplicaciones Se usa como material refractario en hornos para la producción de hierro y

acero, metales no férreos, cristal, etc.

Formula molecular

& estructural

Mg

Tratamiento de

residuos

Recoger en seco y depositar en contenedores de residuos para su posterior

eliminación de acuerdo con las normativas vigentes.

AZUFRE

1

1 0

Propiedades físicas

Sólido de color amarillo a marrón rojizo, consistencia blanda.

Densidad 8.9 g/cm3

Insoluble en agua

Propiedades

Químicas

PM = 32.06 g/mol

Normalmente estable

Punto de Ebullición

Punto de fusión

Pe 444.6 ºC

Pf 113-122 ºC

Toxicología Los humos emanados durante el incendio son tóxicos (óxidos de azufre)

Usos & aplicaciones Usos en los procesos de cocción sobre el acero, cemento fijo, fertilizantes,

etc.

Formula molecular

& estructural

S

Tratamiento de

residuos

Recoger en seco y depositar en contenedores de residuos para su posterior

eliminación de acuerdo con las normativas vigentes.

FÓSFORO DE CERILLOS

0

0 0

Propiedades físicas

Sólido gris. Densidad: No aplica

No soluble

Propiedades

Químicas

PM = 252.07 g/mol

Normalmente estable

Punto de Ebullición

Punto de fusión

Pe No aplica

Pf No aplica

Toxicología Irritación en vías respiratorias, ojos y piel.

Usos & aplicaciones Usos en cocina, etc.

Formula molecular

& estructural

P4S3

Tratamiento de

residuos

Depositar en contenedores de residuos para su posterior eliminación de

acuerdo con las normativas vigentes.

CARBONO

3

1 1

Propiedades físicas

Sólido blanco, hoja de papel.

Densidad 1.50 g/cm3

Insoluble en agua

Propiedades

Químicas

PM = 12.01 g/mol

Normalmente estable

Punto de Ebullición

Punto de fusión

Pe 4827 ºC

Pf 3550 ºC

Toxicología Irritación en vías respiratorias

Usos & aplicaciones Usos industriales; componente de hidrocarburos

Formula molecular

& estructural

C

Tratamiento de

residuos

Recoger en seco y depositar en contenedores de residuos para su posterior

eliminación de acuerdo con las normativas vigentes.

Fotos

PARA METALES

+SODIO:

Paso 1: Paso 2 y 3:

Paso 4: Paso 5:

+MAGNESIO:

Paso 1:

Paso 4 Paso 5:

+LITIO:

Paso 2 y 3: Paso 4 y 5:

PARA NO METALES

+AZUFRE

Paso 4, 5 y 6:

+CARBÓN

Pasos 4, 5 y 6

+FÓSFORO

Todos los pasos: