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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JUJUY- FACULTAD DE INGENIERÍA 1 Laboratorio 2: “PROPIEDADES PERIÓDICAS” Materia: QUÍMICA 2 Profesores: ● Ing. Alejandra Arduino ● Ing. Judith Singh Año: 2020.- DAMIAN Rectángulo UNIVERSIDAD NACIONAL DE JUJUY- FACULTAD DE INGENIERÍA 2 CUESTIONARIO 1. Descomposición electrolítica de haluros de metales alcalinos. Influencia de las propiedades periódicas en la reactividad de algunos haluros metálicos. En base al video N° 1 responda: a) Realice un esquema del dispositivo donde se efectuó la electrólisis del kI (observe el video N°1), señalando ánodo, cátodo, signos de electrodos, forma de conexión de la fuente y sentido de circulación de la corriente. Comentado [A1]: Por convención se representa el ánodo a la izquierda y el cátodo a la derecha. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JUJUY- FACULTAD DE INGENIERÍA 3 b) Escriba las ecuaciones anódica y catódica de la cuba de electrólisis del KI. Escribir también la reacción secundaria en el ánodo. Ánodo: 2I-(ac) I2(s) + 2e - Cátodo: 2H2O + 2e - 2OH - (ac) + H2(g) 2I-(ac) + 2H2O + 2e- I2(s) + 2OH- + H2(g) + 2e- Reacción Secundaria: I-(ac) + I2(s) I3 - (ac) correcto c) Observe el video N°2 donde se muestra la electrólisis de una solución de KBr y luego la de una solución de NaCl. Por analogía con las ecuaciones de la electrólisis de la solución de KI infiera las ecuaciones de las reacciones anódicas y catódicas de ambas cubas (no hay reacción secundaria en el ánodo de la cuba de KBr). Ánodo: 2Br-(ac) Br2(l) + 2e - Cátodo: 2H2O + 2e - 2OH - + H2(g) 2Br-(ac) + 2H2O + 2e- Br2(l) + 2OH- + H2(g) + 2e- Ánodo: 2Cl-(ac) Cl2(g) + 2e - Cátodo: 2H2O + 2e - 2OH - + H2(g) 2Cl-(ac) + 2H2O + 2e- Cl2(g) + 2OH- + H2(g) + 2e- Reaccion secundaria Cl2 (g) + H2O (l) → HCl (ac) + HClO (ac) (olor a lavandina d) Si las cubas de electrólisis de KI, de KBr y de NaCl se pusiesen a funcionar todas al mismo momento lo que se observaría es que las reacciones rédox que tienen lugar en estas cubas se producen en el orden en que se han mencionado. Justifique la diferencia en orden de aparición observada de los productos formados en los ánodos de las cubas, según alguna propiedad periódica. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JUJUY- FACULTAD DE INGENIERÍA 4 Si las cubas de electrólisis se pusiesen a funcionar todas al mismo momento la cuba de I reaccionaría primero, luego la de Br y por último la de Cl. Esto se puede justificar mediante propiedades periódicas que estén relacionadas con el poder oxidante, como el potencial atómico efectivo o el radio. En los ánodos tenemos los halógenos Cl, Br, I , dónde su radio aumenta en ese orden, y en el potencial atómico efectivo es I< Br< Cl, esto se debe a la ubicación de estos elementos en la tabla periódica dónde el radio aumenta hacia abajo. En el caso del I tenemos ↑ radio, ↓ potencial atómico efectivo, ↓ atracción de electrones periféricos, y ↑oxidación. Por otro lado en el caso del Cl tenemos ↓ radio, ↑ potencial atómico efectivo, ↑ atracción ,y ↓ oxidación, por lo tanto sería la cuba que reaccionaría al último debido a que retiene con mucha más fuerza a los electrones. e) ¿Cómo se comprueba en el video la presencia de yodo en el ánodo de la cuba de KI? Se comprueba por medio de un ensayo de solubilidad donde se toma una muestra de la cuba de aprox. 2mm, a la solución del ánodo se le agrega la misma cantidad de HEXANO y se la agita vigorosamente donde se observa la formación de 2 capas siendo la capa superior de color rosado lo que indica la presencia de yodo. correcto f) ¿Para qué se agregó gotas de fenolftaleína en el cátodo de la cuba de KBr? Se agregan gotas de fenolftaleína en el cátodo de esta cuba porque es un indicador de medio básico que se aplica para verificar la presencia de iones oxidrilos(iones remanentes) dando el color fucsia. Medio ácido pH≤7 incolora Medio básico pH≥7 fucsia Comentado [A2]: Por lo tanto mayor tendencia a liberarlos Comentado [A3]: Menor tendencia a liberarlos UNIVERSIDAD NACIONAL DE JUJUY- FACULTAD DE INGENIERÍA 5 2. Poder oxidante de los halógenos Propiedades oxidantes de los halógenos: Observe el video 3 y en base al mismo complete el siguiente cuadro con los productos de la reacción (si los hubiere) señale si la reacción fue o no espontánea y en consecuencia infiera si el potencial de la reacción global y la variación de energía libre son mayores o menores que cero. Reacción ¿Es espontánea ? Signos de ΔE Signo de ΔG° KBr + Cl2(g) Br2 + KCl SI + - KI(ac) + Cl2(g) I2 + KCl SI + - KCl(ac) + Br2(l) Cl2 + KBr NO - + KI (ac) + Br2(l) I2 + KBr SI + - KBr (ac) + I2(s) Br2 + KI NO - + a. ¿Qué es el poder oxidante? Ordene los halógenos (Cl2, Br2 y I2) según poder oxidante creciente. El agente oxidante que es un compuesto químico que oxida a otra sustancia en reacciones electroquímicas o de reducción-oxidación. En estas reacciones, el compuesto oxidante se reduce. ● El oxidante se reduce, gana electrones. ● El reductor se oxida, pierde electrones. ● Todos los componentes de la reacción tienen un número de oxidación. ● En estas reacciones se da un intercambio de electrones. El que tiene mayor potencial estándar de reducción es el elemento más oxidante. Los elementos químicos presentan mayor poder oxidante cuanto más arriba y a la derecha de la tabla periódica se encuentren (al igual que la energía de ionización y la afinidad electrónica). E° I2/I - = 0,54 V E° Br2/BrI --= 1, 09 V I2<Br2<Cl2 E° Cl2/Cl -= 1,36 V b. Justifique su ordenamiento con una propiedad periódica. Comentado [A4]: Se pide definición de poder oxidante que es la capacidad de una sustancia para ganar electrones y reducirse, para lo cual oxida a otra especie que es la que pierde los electrones. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JUJUY- FACULTAD DE INGENIERÍA 6 Podemos explicar este hecho con el radio atómico, ya que cuando sea menjor el radio atómico, mayor será la atracción que los electrones externos reciben por parte del núcleo del átomo, lo cual se traduce en una mayor afinidad electrónica. Los átomos más pequeños son más afines a incorporar electrones externos y reduciendose, oxidando a otras especies. 3. Influencia de las propiedades periódicas en la reactividad de los elementos y en las propiedades ácido- base. a. Observe el video N° 4 y en base al mismo señale ¿Qué metal alcalino según esa experiencia es químicamente más activo? Explique por qué es el más activo y si eso está de acuerdo con su posición en la tabla periódica. El metal alcalino más activo químicamente es el K,esto se debe a que su radio atómico es mayor con respecto al Na y Li; por lo tanto su potencial atómico efectivo es menor que los otros compuestos,átomos esto explica que su carácter metálico es mayor y tiene mayor tendencia a perder electrones y reaccionar. b. En base a su posición en la tabla periódica ¿qué halógeno es químicamente más activo? Explique por qué. En los halógenos el elemento más activo es el Cl, éste es el elemento más electronegativo y de afinidad electrónica más elevada ya que es el que tiene mayor tendencia a atraer electrones en un enlace y reaccionar uniéndose a otros átomos. Esto se debe a las fuerzas coulómbicas generadas por su núcleo. c. Escriba las ecuaciones de las reacciones químicas que se producen en el video N° 4. Explique el porqué del color observado en las soluciones. ● 2Li + 2H2O → 2LiOH + H2(g) ● 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2(g) ● 2K + 2H2O → 2KOH + H2(g) El color rosa observado en las soluciones se debe a la formación del medio básico generado por el desprendimiento del hidrógeno gaseoso. correctod. Ordene según basicidad creciente los siguientes hidróxidos NaOH, LiOH y KOH. Justifique con potencial iónico. En los alcalinos se tienen radios iónicos relativamente grandes con respecto a los demás elementos,por lo tanto al tener radios mayores disminuyen el potencial iónico de los cationes. a menor potencial iónico, menor es la fuerza de atracción coulómbica, mayor es la tendencia a disociarse y liberar los iones OH- y en consecuencia mayor será la fuerza básica. UNIVERSIDAD NACIONAL DE JUJUY- FACULTAD DE INGENIERÍA 7 ● Potencial iónico Ø+ =carga del ion/ radio del ion ØK+ < ØNa+ < ØLi+ F.B.: CRECIENTE correcto e. Clasifique los hidrácidos de los halógenos como fuertes o débiles. Justifique. El potencial iónico es una medida del campo eléctrico generado por el ión. A mayor potencial iónico, mayor es la fuerza coulómbica atractiva por partículas de carga opuesta, entonces menor es la tendencia de disociarse en iones porque libera menos H+, por lo cuál menor será su fuerza ácida. Ø- =carga del anión/ radio del anión Ø I- < ØBr- < Ø Cl- El más fuerte es el HI , le sigue el HBr y por último el HCl 4-Propiedades periódicas y tipo de enlace a) Defina poder polarizante y polarizabilidad. ● PODER POLARIZANTE: es el poder que tienen un catión para deformar a nube electrónica del anión. ● POLARIZABILIDAD: es la facilidad con la que la nube electrónica de un anión que se deja deformar por el catión. b) Calcule la densidad de carga (en C/mm3) de los cationes Na+, Li+ y K+ y de acuerdo al cálculo ordénelos según poder polarizante creciente. Con formato: Sangría: Izquierda: 0 cm, Primera línea: 0 cm UNIVERSIDAD NACIONAL DE JUJUY- FACULTAD DE INGENIERÍA 8 K+ < Na+ < Li+ Una alta densidad de carga implica un mayor poder polarizante. Y también se sabe que a mayor potencial iónico mayor es el poder polarizante, por la tanto tiende a formar un compuesto con carácter covalente es alta. c) De acuerdo al tamaño y carga de los aniones siguientes Cl- ; Br- y I-ordénelos según su polarizabilidad creciente. Si se compara los radios de los aniones: r I- ≥ r Br- ≥ r Cl- El anión I presenta un radio iónico más grande por lo tanto se polariza con más facilidad. Cl- < Br- < Ø I- d) ¿Cuál de los siguientes compuestos LiI, KCl y NaBr tiene mayor carácter iónico? Justifique de acuerdo al poder polarizante y la polarizabilidad de los iones determinados en los incisos b y c. Al calcular la densidad de carga del catión K+, se vio que esta es la más pequeña comparada con la de los cationes de Na+ y Li+, debido al gran tamaño de su radio iónico. Esto disminuye la tendencia a formar compuestos con enlaces covalentes o lo que es lo mismo favorece la formación de los compuestos de carácter iónico. Por lo tanto, el catión de K+ es el menor polarizante y le será más difícil deformar la nube electrónica del anión del Cl-. LiI < NaBr < Ø KCl e) ¿Cuál o cuáles de las siguientes propiedades se dan en un sólido iónico?: i) temperatura de fusión baja, UNIVERSIDAD NACIONAL DE JUJUY- FACULTAD DE INGENIERÍA 9 ii) conducen electricidad en estado sólido, iii) se disuelven en agua y producen una disolución que contiene principalmente moléculas iv) cuando se funden conducen la electricidad. Llegan a ser buenos conductores cuando están fundidos o disueltos en agua. En ambos casos, fundidos o en disolución, los iones son libres para moverse a través del líquido y así pueden conducir una corriente eléctrica. correcto 5-Variación de la carga nuclear en un grupo Calcule Zef para el electrón más externo de Li, Na y K y compare. ● LITIO(Li) Li(3)=(1s)2 (2s)1 σ = 0,35 x 0 + 0,85 x 2= 1,7 Zef =3 - 1,7= 1,3 ● SODIO(Na) Na (11) = (1s)2 (2s 2p)8 (3s)1 σ = 0,35 x 0 + 0,85 x 8 + 1,0 x 2=8,8 Zef = 11 - 8,8 = 2,2 ● POTASIO (K) K (19) = (1s)2 (2s 2p)8 (3s 3p)8 (4s)1 σ = 0,35 x 0 + 0,85 x 8 + 1 x 10= 16,8 Zef = 19 - 16,8 = 2,2 Zef(Na) < Zef(K) < Zef(Li) INFORME APROBADO by Carla and Flor
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