Reacciones del grupo IA de la Tabla periódica con el Agua

Bueno esta vez les presentaré un vídeo el cual presenta las reacciones de los elementos del grupo IA, los cuales son Litio (Li), Sodio (Na), Potasio (K), Rubidio (Rb), Cesio (Cs), y Francio (Fr) con el agua (H²O). 

Con los cuales nos daremos cuenta de que los metales alcalinos hacen explosión al entrar en contacto con el agua y que estas reacciones dependiendo del tamaño y la cantidad que usemos para cada uno,  elevará el grado de violencia que tenga la reacción.

Con este vídeo nos damos cuenta que a medida de que descendemos la posición en la Tabla periódica en el grupo de los metales alcalinos la reacción es mayor debido a que su tamaño y su electropositividad es mayor; así es como tenemos que Francio (Fr) es el que tiene una reacción más violenta con el agua y que el Litio (Li) tiene una reacción poco violenta al estar en contacto con el agua.

Así tenemos que con los metales alcalinos a medida que se desciende en la Tabla periódica mayor es su tamaño y electropositividad, también es mayor su reacción y explosión con el agua.

PRÁCTICA DEL LABORATORIO #4

Objetivo: Observar las diferencias entre los espectros de diferentes compuestos los cuales son: cloruro de sodio (NaCl), cloruro de potasio (KCl), cloruro de magnesio (MgCl²), cloruro de cobre (CuCl²), cloruro de estroncio (SrCl²) y cloruro de calcio (CaCl²).

Información bibliográfica: El espectro electromagnético (o simplemente espectro) es el rango de todas las radiaciones electromagnéricas posibles. El espectro de un objeto es la distribución característica de la radiación electromagnética de ese objeto.

La luz blanca produce al descomponerla lo que llamamos un espectro continuo, que contiene el conjunto de colores que corresponde a la gama de longitudes de onda que la integran.

Sin embargo, los elementos químicos en estado gaseoso y sometidos a temperaturas elevadas producen espectros discontinuos en los que se aprecia un conjunto de líneas que corresponden a emisiones de sólo algunas longitudes de onda.

El conjunto de líneas espectrales que se obtiene para un elemento concreto es siempre el mismo, incluso si el elemento forma parte de un compuesto complejo, y cada elemento produce su propio espectro diferente al de cualquier otro elemento. Esto significa que cada elemento tiene su propia firma espectral.

Si hacemos pasar la luz blanca por una sustancia antes de atravesar el prisma sólo pasarán aquellas longitudes de onda que no hayan sido absorbidas por dicha sustancia y obtendremos el espectro de absorción de dicha sustancia.

Un espectrómetro (también llamado espectroscopio o espectrógrafo) es un instrumento óptico que se usa para medir las propiedades de la luz sobre una porción específica del espectro electromagnético. Su utilidad es realizar análisis espectroscópicos para identificar materiales. La variable medida es generalmente la intensidad de la luz, pero también podría ser, por ejemplo, el estado de polarización. La variable independiente es, por lo general, la longitud de onda de la luz, que suele expresarse como una fracción de metro, aunque a veces se expresa como una unidad directamente proporcional a la energía del fotón, tales como el número de onda o los voltios de los electrones (que tiene una relación recíproca a la longitud de onda).

Hipótesis: Bueno como son seis sustancias crearemos una hipótesis por cada una de ellas.

1.-Al poner el cloruro de sodio ante el fuego lo que sucederá va a ser quemé pero la llama que salga va a ser muy pequeña, muy poco viva ya que los cristales de la sal son muy finos y pequeños.

2.- Al poner el cloruro de potasio ante el fuego sucederá que la llama que salga va a ser una llamarada normal ya que la sustancia es de partículas finas  y su tamaño es un poco mayor al cloruro de sodio.

3.- Al poner el cloruro de magnesio ante el fuego lo que se obtendrá será una llamara mayor ya que el tamaño de los cristales es normal y tienen una peculiaridad de ser como transparentes.

4.- Al poner cloruro de cobre vamos a obtener una llamarada muy diferente a las demás ya que los cristales son de un color azul y esto podría afectar el color de la llama al ser quemado.

5.-Al poner coluro de estroncio al fuego obtendremos lo que será una llamarada viva ya que las partículas  de la sal son finas pero de un tamaño considerable de modo que se puede manipular fácilmente.

6.- Al poner cloruro de calcio obtendremos una llamarada muy viva ya que el tamaño de las partículas es muy bueno y tienen forma de esfera aparte de que tienen un color blanco que se nota a simple vista y esto podría afectar el color de la llama.

Procedimiento:

material: un poco decloruro de sodio (NaCl), cloruro de potasio (KCl), cloruro de magnesio (MgCl²), cloruro de cobre (CuCl²), cloruro de estroncio (SrCl²), cloruro de calcio (CaCl²),
un alambre de nicromel, mechero de bunsen, un poco de ácido clorhídrico y un espectroscopio.

 MECHERO DE BUNSEN

 ÁCIDO CLORHÍDRICO

 LAS SEIS SUSTANCIAS

ALAMBRE DE NICROMEL

 ESPECTROSCOPIO

PASOS:

1.- Primero al alambre le hacemos un tipo ganchito de aguja para poder sostener las sales; mientras vamos prendiendo el mechero.
2.- Luego ya que está el ganchito hecho ahora si colocamos las sales en el sustancia por sustancia; uno a la vez; en este caso será primero el cloruro de calcio (CaCl²)

 Aquí se nota que la llama es de color naranja cuando se                                      expone el cloruro de sodio al fuego.

Aquí se observa el espectro del Calcio

3.- Al quemar se toda la cantidad de sustancia limpiaremos el alambre de todo residuo que puedo haber quedado sumergiéndolo al ácido clorhídrico para así luego continuar con las siguientes sustancias.

4.- Ya después de limpiar el alambre continuaremos con las siguientes sustancias; en este caso el cloruro de estroncio (SrCl²).

Aquí se puede observar que la llama es de color rojo

Aquí se puede observar el espectro del estroncio

5.- Volvemos a limpiar el alambre y continuamos con el cloruro de cobre (CuCl²).

Aquí se nota que el color de llama es azul

Aquí se tenemos el espectro del cobre

6.- Volvemos a limpiar el alambre y ponemos en el cloruro de potasio (KCl).

 Esta llama es como de color rosa/ naranja

7.- Luego volvemos a limpiar el alambre y colocamos el cloruro de sodio (NaCl).

 Nuestra llama al parecer es de color verde/naranja/amarillo/azul

Aquí se muestra el espectro del sodio

8.- Volvemos a limpiar el alambre y colocamos la última sustancia la cual es cloruro de magnesio (MgCl²).

 Bueno aquí se muestra que la llama es de color verde pero también tiene otros colores como el azul/morado/naranja aunque casi no se nota.

*NOTA: En todos los casos se utilizo el espectroscopio para poder observar el espectro de cada sustancia.

Observaciones: Bueno aquí tenemos nuestras observaciones para cada sustancia.

CaCl² (cloruro de calcio)

• en la llama tuvo un color naranja
• en el espectroscopio tuvo color entre rojo y naranja

SrCl² (cloruro de estroncio)

• en la llama tuvo un color rojo
• en el espectroscopio tuvo color ente rojo y azul

CuCl² (cloruro de cobre)

• en la llama tuvo un color entre verde y azul
• en el espectroscopio se observo los colores azul, verde y morado

KCl (cloruro de potasio)

• en la llama tuvo un color entre rosa y naranja
• en el espectroscopio se observaron los colores rosa, morado y azul

NaCl (cloruro de sodio)

• en la llama tuvo color entre naranja, verde ,azul y morado
• en el espectroscopio se observaron los colores morado, verde, azul, y rojo

MgCl²  (cloruro de magnesio)

• en la llama tuvo color entre morado, verde, azul y naranja
• en el espectroscopio se observaron los colores morado, verde, azul y rosa

Análisis: Bueno notamos que los colores para cada sustancia son diferentes a pesar de que todos están compuestos por cloro, esto significa que los metales en este caso calcio (Ca), potasio (K), sodio (Na), Estroncio (Sr), magnesio (Mg) y cobre (Cu) son los que dan la pauta para que el espectro  de cada sustancia sea diferente uno de otro.

Conclusiones: El espectro de una sustancia, de un elemento siempre es diferente a todos los demás ya que sirve como un especie de huella digital para poder identificar, reconocer y diferenciarlos entre todos los demás y es lo que los hace únicos.

* Se observaron lámparas de diferentes gases para darnos cuenta de que el espectro es único en cada elemento.

• Lámpara de Argón
  

 En si se nota el color morado pero en el espectroscopio se observan los colores morado, verde; amarillo, rojo y naranja pero el que se nota en mayor distribución es el morado.

Espectro del Argón

• Lámpara de Hidrógeno

En sí el color de la lámpara encendida es rosa pero en el espectroscopio observamos los colores rosa, rojo, morado, azul, naranja, amarillo y verde.

Espectro del Hidrógeno

• Lámpara de Neón

Observamos que la lámpara encendida es de color rojo; en el espectroscopio vemos los colores verde, amarillo, rojo y naranja pero predomina más el color rojo.

Espectro del Neón

Aquí es en donde nos damos cuenta que los espectros de cada elemento son diferentes y únicos por que aún siendo los tres gases son diferentes en su "huella digital" y no habrá otro elemento que tenga su espectro igual a otro.

PRÁCTICA DEL LABORATORIO #3

Objetivo: Reconocer y observar los diferentes tipos de reacciones químicas.

Información bibliográfica: La reacción química es aquel proceso químico en el cual dos sustancias o más, denominados reactivos, por la acción de un factor energético, se convierten en otras sustancias designadas como productos.
 Existen varios tipos de reacciones químicas:

• Síntesis: Son en las que se unen químicamente dos o más elementos o compuestos para formar compuestos más complicados. Fórmula o representación: A + B ─ AB
• Análisis: Son aquellas en las cuales un compuesto se descompone en sus elementos o en compuestos más sencillos. Representación: AB ─ A + B
• Sustitución simple: Son aquellas en que un elemento reacciona con un compuesto para ocupar lugar de uno de los elementos de ese compuesto.                           Representación: A + BX ─AX + B
• Doble sustitución: Ocurre cuando los compuestos reactivos intercambian lugares entre sí para producir 2 compuestos distintos. Representación: AX + BY ─ AY + BX

Hipótesis: Realizar diferentes tipos de reacciones y determinar que todas reaccionan, de diferente manera pero reaccionan.

Procedimiento:  

Reacción 1: Mg(s) + O²(g) ─^─  MgO + luz + ^

Material: una pieza de magnesio, mechero de bunsen y pinzas.

1.- Con las pinzas sujetamos el pedazo de magnesio, prendemos el mechero de bunsen.

2.- Acercamos la pieza al fuego.

3.- Observaremos un destello de luz que nos indica que el magnesio ya esta reaccionando.

Reacción 2: CuSO4 (ac) + Zn (s) ─ ZnSO4 + Cu

Material: sulfato de cobre diluido en agua, tubo de ensayo y un trozo de zinc.

1.- Al tubo de ensayo se le agrega un poco de solución.

2.- Posteriormente se le coloca el trozo de zinc al tubo.

3.- Posteriormente observaremos que el zinc empieza como que a ponerse de color negro, lo que nos indica que nuestra sustancia ya está reaccionando.

Reacción 3: Pb(NO3)2 (ac) + KI (ac) ─ KNO3 + PbI2

Materiales: 2 tubos de ensayo, nitrato de plomo Pb(NO3)2, yoduro de potasio (KI); ambos diluidos en agua.

1.- Primero vaciamos un poco de nitrato de plomo en uno de los tubos.

2.- Luego en el otro tubo ponemos un poco de yoduro de potasio.

3.- Después vaciaremos el yoduro de potasio en el tubo que contiene el nitrato de plomo.

4.- Observaremos que nuestra solución se convertirá en un líquido amarillo y esto nos indica que las sustancias ya reaccionaron.

Observaciones: En cada una de las reacciones hubo cambios en la primera hubo desprendimiento de luz, en la segunda se observo el cambio de color y resistencia del zinc y en la tercera hubo cambio de color de la sustancia formando una nueva.

Análisis: Tenemos que todas las reacciones fueron diferentes y pertenecen a diferente tipo de reacción ya que: 

Reacción 1: Mg(s) + O²(g) ─^─  MgO + luz + ^ es una reacción de síntesis.
Reacción 2: CuSO4 (ac) + Zn (s) ─ ZnSO4 + Cu es una reacción de sustitución simple. 
Reacción 3: Pb(NO3)2 (ac) + KI (ac) ─ KNO3 + PbI2 es una reacción de sustitución doble.

Conclusiones: Bueno por lo estudiado pudimos clasificar las tres reacciones que hicimos y darnos cuenta que cada reacción es diferente ya que sus reactivos forman nuevos productos, lo que nos deja que los reactivos re acomodan sus átomos y forman las nuevas sustancias, compuestos o elementos.

Para finalizar tenemos que balancear nuestras ecuaciones de las reacciones químicas.
Quedan de esta forma: 
Reacción 1:  2Mg(s) + O²(g) ─^─  2MgO + luz + ^ 
Reacción 2: CuSO4 (ac) + Zn (s) ─ ZnSO4 + Cu  
Reacción 3: Pb(NO³)² (ac) + 2KI (ac) ─ 2KNO³ + PbI²

Ya con esto queda concluida nuestra práctica de reacciones químicas.

PRÁCTICA DEL LABORATORIO #3

Objetivo: Llevar a cabo la electrolisis del agua.

Información bibliográfica: La electrolisis es un proceso mediante el cual se logra la disociación de una sustancia llamada electrolito, en sus iones constituyentes (aniones y cationes), gracias a la administración de corriente eléctrica.
Básicamente hay dos tipos de electrolitos, los llamados fuertes y débiles. Los utilizados en la electrolisis son los electrolitos fuertes. Esta familia está formada por todas las sales, ácidos fuertes e hidróxidos fuertes. Como bases fuertes podemos citar a las de los metales alcalinos y alcalinotérreos como los hidróxidos de Sodio, Potasio, Calcio y Magnesio. Como ejemplos de ácidos fuertes tenemos al ácido clorhídrico, sulfúrico, nítrico y perclórico.

Este proceso se tiene que llevar a cabo en un aparato llamado cuba o celda electrolítica. Está formada por dos electrodos de un metal inerte, por ejemplo Platino o Paladio. Conectados a una fuente de energía eléctrica o FEM. El circuito lo cierra justamente la sustancia que se va a disociar en iones, el electrolito. En algunos casos, cada electrodo se ubica en un vaso distinto por separado. Cuando esto sucede se usa un puente salino que los conecta. Es una especie de tubo en U con una sustancia iónica como una sal que permite el flujo constante de cargas.

La electrolisis tiene una utilidad muy grande en la industria. Ya que muchos procesos requieren de esta. Por ejemplo, cuando se quieren obtener elementos como Sodio, Aluminio, Litio y otros muchos metales. En la Galvanoplastia, cuando se quiere proteger a un metal de la corrosión, se le aplica una película de otro metal que es inoxidable. Para la producción de gases como el Hidrógeno y Oxígeno también se usa la electrolisis.

Hipótesis:  Se tiene que recoger el doble volumen de Hidrógeno que de Oxígeno ya que la molécula del agua (H²O) contiene 2 átomos de hidrógeno y 1 de oxígeno esto quiere decir que tenemos un volumen 2:1. Fórmula de la reacción H²O como catalizadores tenemos corriente eléctrica y NaOH (hidróxido de sodio) y como productos tendremos:
 H²(g) + O² (g) 

Procedimiento:

materiales: un circuito cerrado de 9v, 2 tubos de ensayo, un recipiente lleno de una solución de hidróxido de sodio (NaOH)  diluida con agua y un tubo de ensayo con medidas.

pasos:

1.- Primero llenamos ambos tubos con la solución y los colocamos de forma vertical para que no se le salga dicha solución.

2.- Luego le introducimos los cables de forma en que el líquido no se salga y vamos a ver que luego de introducir los cables a cada tubo estos empezarán a reaccionar.

Aquí se muestran los cables adentro de los tubos de ensayo.

3.- Vamos observar que empiezan a verse unas burbujas dentro de cada tubo esto quiere decir que ya empezó a reaccionar la solución y hay que dejarlo ahí por un rato hasta que notemos que el agua se empezó a bajar.

4.- Luego de ver que ya haya bajado un buen volumen, sacamos los cables de los tubos y realizamos una marca a ambos tubos para medir el volumen de hidrógeno y oxígeno.

5.- Luego llenamos los tubos de ensayo con agua hasta la marca de los tubos y luego vaciamos cada volumen de agua en el tubo de ensayo con medidas, en este caso quedó un volumen 6 mililitros de Hidrógeno y un volumen de 3 mililitros de de oxígeno.

Observaciones: Tenemos que la electrolisis es un procesos un poco tardado y que luego a luego al instalar los cables del circuito cerrado en los tubos este comienza a reaccionar y se observa un burbujeo adentro de los tubos.

Análisis: Bueno para verificar que tenemos un volumen 2:1 recogido entre ambos gases tendremos que aplicar la fórmula de relación: V1/ V2; esto quiere decir que el volumen 1 es el del Hidrógeno y el volumen 2 es el de Oxígeno.

Con lo que queda 6 ml/ 3 ml y nos da un resultado de 2; con lo cual deducimos que tenemos el doble de volumen de Hidrógeno que de Oxígeno.

Conclusiones: Como ya se mencionaba la electrolisis es un proceso un poco tardado pero muy útil en las industrias, observamos que pudimos recoger la cantidad de Hidrógeno y de Oxígeno que se requería y mantener cierta la relación 2:1 que se tiene en la molécula del agua (H²O).

También tenemos que al realizar este experimento hicimos una representación sencilla del aparato de Hoffman, que es el aparato por el cual se lleva acabo la electrolisis y que este ya cuenta con tubos medidos y así resulta más fácil notar la relación del volumen de ambos gases.

Aquí se muestra con precisión el aparato de Hoffman.