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LABORATORIO GRUPO 17 Universidad del Quindío, facultad de ciencias básicas y tecnologías, programa de química Inorgánica II 𝑳ó𝒑𝒆𝒛 𝑳óp𝒆𝒛 𝑽𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒊𝒏𝒂𝟏, 𝑮ó𝒏𝒈𝒐𝒓𝒂 𝑹𝒊𝒂𝒔𝒄𝒐𝒔 𝑨𝒏𝒂𝒚𝒔 𝟐, 𝑽𝒂𝒓𝒈𝒂𝒔 𝑪𝒂𝒔𝒕𝒊𝒍𝒍𝒐 𝑨𝒏𝒂 𝑴𝒂𝒓í𝒂𝟑 Vlopezl@uqvirtual.edu.co, anays.gongorar@uqvirtual.edu.co, anam.vargasc@uqvirtual.edu.co ABSTRAC Group 17 of the periodic table is called halogen elements, they have a great volatile character, they are diatomic, the intensification of their coloration is characterized by the increase of their atomic number, they have similarities among themselves in their chemical behavior and properties, however, there is a gradual change, perceiving a greater proportion in fluorine and chlorine. The preparation of chlorine and iodine and the redox reactions of halogens were carried out. INTRODUCCIÓN El grupo 17 de la tabla periódica, se denomina como elementos halógenos, presentan gran carácter volátil, son diatómicos, la intensificación de su coloración es caracterizada por el aumento de su número atómico, presentan similitudes entre sí en su comportamiento químico y en las propiedades, sin embargo, se presenta un cambio gradual, percibiéndose de mayor proporción en el flúor y el cloro; la configuración de dichos elementos se diferencia a la de un gas noble por un electrón lo que permite que generen especies negativas, o la formación de enlaces covalentes simples, es decir, que debido a su gran afinidad electrónica, siendo la energía intercambiada en el proceso por el que un átomo neutro X, en estado gaseoso y en su estado electrónico fundamental, recibe un electrón y se transforma en un ion mononegativo X-, también en estado gaseoso y en su estado electrónico fundamental, por ellos son elementos que forman aniones X- con mayor facilidad. Todos ellos tienen una estructura electrónica de valencia ns2 np5 y, por lo tanto, al aceptar el electrón, alcanzan estructura electrónica externa de gas noble, ns2 np6 que es especialmente estable. (Grupo 17, s. f.) Los elementos pertenecientes a los halógenos, presentan alta reactividad, debido a esto, no se encuentran en estado libre en la naturaleza, por lo regular se dan en forma de haluros, encontrándose en mayor proporción el fluoruro en la corteza terrestre. METODOLOGÍA PREPARACIÓN DE CLORO Lo primero que se llevó a cabo fue armar un generador de cloro empleando un frasco intermedio. Seguidamente se adicionó en un balón 10g de NaCl y 2g de MnO2 íntimamente mezclados. Después se mezcló 50ml de H2SO4 diluido y se depositó en el balón, hecho esto se calentó suavemente, pasados unos minutos se retiró el erlenmeyer en el cual se desprendían las burbujas y se tapó. Imagen 1. Montaje, generador de cloro gaseoso a calentamiento. PREPARACIÓN DE IODO Se colocó una mezcla de 1g de MnO2, 1g de KI y 4 ml de H2SO4 1:1 en un balón de fondo plano, se calentó bajo campana, se observó la solidificación del iodo en las paredes del balón, se retiró de la estufa y se dejó enfriar cuando no se observó más formación de iodo. Imagen 2. Montaje para la obtención de cristales de iodo, a partir de una mezcla de1g de MnO2, 1g de KI y 4 ml de H2SO4 1:1. Nota: erlenmeyer con agua fría PROPIEDADES REDOX DE LOS HALÓGENOS: se agregó 2 mL de solución de yoduro de potasio al 5%, y se añadió una gota de solución de engrudo de almidón, para evidenciar la presencia de yodo elemental, luego se adicionó 2 mL de solución de cloruro de potasio al 5% y se observó. Seguidamente en tubos de ensayo que contenía 2 mL de solución de nitrito de sodio y 2 mL de CC𝑙4 se adicionó agua de yodo y agua de bromo. RESULTADOS: PREPARACIÓN DE CLORO Imagen 3. Solución KI en tetracloruro de carbono Imagen 4. Solución KBr en tetracloruro de carbono PREPARACIÒN DE CRISTALES DE IODO Imagen 5. Obtención de cristales de iodo. Color morado grisáceo brillante. Imagen 6. Química del Iodo, antes de agregar agua destilada. Imagen 7. Química del Iodo, caracterización con agua destilada. Imagen 8. Química del Iodo, caracterización al agregar ioduro de potasio con agua destilada. Imagen 9. Química del Iodo, caracterización al agregar tiosulfato de sodio. DESPLAZAMIENTO DE HALÓGENOS ENTRE SÍ: Imagen 10. Tubo 1- solución de yoduro de potasio y solución de engrudo de almidón Tubo 2 – solución de cloruro de potasio 1. Carácter oxidante: DISCUSIÓN Lo primero que se realizó fue el montaje (generador de cloro), luego se adicionó 10g de NaCl y 2g MnO2 en un balón, hecho esto, se vertió en el balón H2SO4 diluido y se calentó, se pudo observar un desprendimiento de burbujas debido a la formación de cloro, lo cual fue depositado en un erlenmeyer con 30ml de agua destilada. Siguiendo la reacción 1. Reacción 1. Preparación de cloro gaseoso Seguidamente se procedió a la caracterización. En un tubo de ensayos se depositó 2ml de solución de bromuro de potasio al 5% y 2ml de tetracloruro de carbono y se hizo burbujear el gas en dicho tubo, obteniendo una coloración amarilla como se puede observar en la Imagen 11. Tubo 1- Solución de nitrito de sodio y CC𝑙4 con Yoduro de potasio Tubo 2 – Solución de nitrito de sodio y CC𝑙4 con agua de bromo imagen 4, observándose así los iones bromuros y bromo molecular. Finalmente se tomó un segundo tubo el cual contenía 2ml de solución de yoduro de potasio y 2ml de tetracloruro de carbono, y se agregó el cloro gaseoso, obteniendo una solución de dos fases como se observa en la imagen 3, siendo el rosa el yodo atómico y el color rojo el ion yoduro. Reacción 2. Caracterización con bromuro de potasio Reacción 3. Caracterización con yoduro de potasio En este segmento lo que se hizo fue la obtención de cristales de iodo por sublimación, se empleó una mezcla de MnO2, KI y H2SO4 1:1. El iodo cristaliza en unos cristales negros que son brillantes y tienen un aspecto metálico y que al calentar ligeramente se sublima y forma unos vapores de color morado o violeta, estos se enfrían a través de montaje como se observa en la imagen 2, con agua, se forman unos cristales rómbicos. El procedimiento se da a través de los estados de la materia, entonces, inicialmente pasa de estado sólido de la combinación de reactivos, ha estado gaseoso, finalmente pasa ha estado sólido por la formación de cristales de iodo. El cambio de estado se da por el cambio de temperatura, donde la energía cinética de las moléculas cambia y genera la formación de estos cristales, como se observa en la imagen 8. Por otra parte, al realizar las pruebas de caracterización, se empleó primeramente agua destilada, como se observa en la imagen 7, para observa la solubilidad en agua, la cual no es muy baja, esto es debido a la polaridad de cada uno, el agua por su cuenta, es una molécula que cuenta con un oxígeno que genera una polarización de cargas a causa de su diferencia de electronegatividad por la unión con los hidrógenos, siendo esta una molécula muy polar; en el caso del iodo es apolar, y siguiendo la regla empírica de semejante disuelve a semejante, se cumple en este caso. Por otra parte, en la imagen 8, se puede observar una solubilización, esto se le atribuye a la adición de ioduro de potasio, esta última, forma el anión triyoduro(I3 −) al combinarse con iodo elemental. A diferencia del yodo, los triyoduros son altamente solubles en agua, por lo que el yoduro de potasio aumenta considerablemente la solubilidad del yodo elemental en agua, que por sí solo se disuelve en muy bajas cantidades, por esto se observa una coloración rojiza en la solución porque hubo una pequeña solubilización, una disolución de yodo molecular I₂ y yoduro potásico KI en agua destilada, da la formación del Lugol que es un compuesto químicomuy utilizado en los laboratorios de biología gracias a su coloración intensa, este producto se emplea frecuentemente como desinfectante y antiséptico. Por último, como se observa en la imagen 9, al adicionar el tiosulfato de sodio, este es un agente reductor moderadamente fuerte, que ha sido ampliamente utilizado para determinar agentes oxidantes. En este caso, el iodo en exceso oxida al ion tiosulfato transformándolo cuantitativamente en ion tetrationato, mientras se reduce a yoduro. Las reacciones oxido- reducción o denominadas también redox, son aquellas en las que se produce la transferencia de uno o mas electrones de loas productos hacia los reactivos, generando un cambio en los estados de oxidación de los elementos presentes, este sistema se forma por un oxidante y su reductor. Los elementos pertenecientes al grupo de los halógenos se caracterizan por su capacidad oxidante, debido a que promueven la extracción de electrones de carga a otros elementos y moléculas que presenten un signo negativo para la formación de aniones de haluro. En las reacciones de desplazamiento se promueve la sustitución de un elemento o compuesto, por lo que el elemento sustituyente debe presentar mas reactividad. El cloro, bromo, yodo, son elementos bastante solubles en agua, pero en soluciones acuosas previamente preparadas no solo se dan las moléculas diatómicas solvatadas como se puede esperar, sino que aparecerán otras especies iónicas diversas, esto debido a que una vez se disuelva el halógeno se genera una reacción de hidrolisis con el agua descomponiéndose en sus ácidos hidrácidos (XH) e hipohalogenosos (HXO), en la imagen 10, se observa un cambio de coloración en la solución de agua de bromo en presencia de solución de cloruro de potasio tubo 2, para la detección del yodo elemental se hizo uso de engrudo de almidón, en la que no se detecto el cambio de coloración tubo 1, esto puede ser consecuencia de una baja absorción del almidón al yodo. El uso del agua de yodo con soluciones de cloruro y bromuro no generan los halógenos, debido a la alta oxidación promovida por los elementos, imagen 11, se hizo el uso de tetracloruro de carbono para la detección de la presencia de bromo y yodo, ya que presentan gran solubilidad en solventes orgánicos, sin embargo, no se obtuvo cambios en la coloración, el poder oxidante tanto del cloro, como del yodo y el bromo, es estudiado simultáneamente, teniendo en cuenta las diferencias que presentan entre sí, teniendo en cuenta que el cloro posee una mayor tendencia a reducirse y presenta mayor capacidad oxidante, siguiendo el bromo y finalmente el yodo que es considerado un oxidante suave. (Reta, 2009) CONCLUSIONES: La cristalización de iodo por sublimación es un procedimiento fácil, rápido y efectivo. El iodo no es soluble en agua, sin embargo, al generarse el aión triyoduro se vuleve altamente soluble. Lo cual da la formación del Lugol. Los elementos halógenos presentan gran reactividad, a pesar de ser no metálicos, son altamente oxidantes, por lo que en la naturaleza se encuentra en forma combinada, como en forma de halogenuros. REFERENCIAS: - Chang, R. (2005). Química (7.a ed., Vol. 1). McGraw-Hill Companies. - Grupo 17. (s. f.). Universidad Finis Terrae. Recuperado 28 de abril de 2022, de http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:qe7y6LnAPJ8J:www.fcn.unp. edu.ar/sitio/quimicainorganica/wp- content/uploads/2010/09/grupo_17.pdf+&cd=1&hl=es&ct=clnk&gl=co - Housecroft, C., & Sharpe, A. (2006). Química inorgánica (2.a ed., Vol. 1). Pearson Education. - Reta, M. (2009). Estudio experimental de la química inorgánica hidrógeno y halógenos (1.a ed., Vol. 1) [Libro electrónico]. Editorial Universidad Nacional de Misiones. Recuperado 28 de abril de 2022, de https://editorial.unam.edu.ar/images/documentos_digitales/e12_978-950-579-132-3.pdf - Piscinas, A. (2018, 2 octubre). Generadores de cloro a base de sal. Aquarella Piscinas. Recuperado 26d. C., de https://www.aquarellapiscinas.com/generadores-de-cloro-a- base-de-sal/2018/09/29/ https://editorial.unam.edu.ar/images/documentos_digitales/e12_978-950-579-132-3.pdf
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