PRÁCTICA 9

[FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA] Química Inorgánica

PRÁCTICA N°9METALES ALCALINOS Y ALCALINOS TÉRREOS

OBJETIVOS:

Reconocer mediante reacciones químicas y ensayos piroquímicos a los metales alcalinos y alcalinos térreos: litio, sodio, potasio, calcio y bario.

Obtención y reconocimiento del cloruro de sodio, así también reacciones de identificación del magnesio y estroncio.

MARCO TEÓRICO

Metales alcalinos

Los metales del grupo IA (Li, Na, K, Rb, Cs) tienen primeras energías de ionización muy bajas. Estos elementos tienen un solo electrón en sus niveles de energía superiores y son los átomos de mayor tamaño en sus periodos. El primer electrón añadido a un nivel de energía principal puede eliminarse con facilidad para formar la configuración de un gas noble. Al descender por el grupo, Las primeras energías de ionización se hacen más bajas. La fuerza de atracción del núcleo con carga positiva hacia los electrones disminuye al aumentar el cuadrado de la separación entre ellos. Así que al aumentar los radios atómicos en un grupo dado, las primeras energías de ionización disminuyen porque los electrones de valencia se encuentran más lejos del núcleo. Además los conjuntos llenos de orbitales internos, producen un efecto de escudo entre el núcleo de los electrones más externos, que por tanto son extraídos con menos fuerza.

Elementos

Na (sodio)

Es un metal alcalino blando, untuoso, de color plateado, muy abundante en la naturaleza, encontrándose en la sal marina y el mineral halita. Es muy reactivo, arde con llama amarilla, se oxida en presencia de oxígeno y reacciona violentamente con el agua.

Al igual que otros metales alcalinos, el sodio es un metal blando, ligero y de color plateado que no se encuentra libre en la naturaleza. El sodio flota en el agua descomponiéndola, desprendiendo hidrógeno y formando un hidróxido. En las condiciones apropiadas reacciona espontáneamente en el agua. Normalmente no arde en contacto con el aire por debajo de 40 °C.

En forma metálica el sodio es explosivo en agua y con muchos otros elementos. El metal debe manipularse siempre cuidadosamente y almacenarse en atmósfera inerte, generalmente de argón evitando el contacto con el agua y otras sustancias con las que el sodio reacciona como el oxígeno:

2Na + 2H2O ----------> 2NaOH + H2 (g)+ Energía

La explosión del sodio con el agua es debida a la generación de hidrógeno en la misma y con la consecuente energía liberada por la reacción exergónica se pueden producir explosiones del hidrógeno generado. Por lo tanto se debe tener mucho cuidado, trabajar con precaución y con los elementos necesarios para protegerse de sus reacciones químicas.

GUÍA DE PRACTICAS Página 1


K (potasio)

Es un metal alcalino de color blanco-plateado, que abunda en la naturaleza en los elementos relacionados con el agua salada y otros minerales. Se oxida rápidamente en el aire, es muy reactivo, especialmente en agua y se parece químicamente al sodio.

Es el quinto metal más ligero y liviano; es un sólido blando que se corta con facilidad con un cuchillo, tiene un punto de fusión muy bajo, arde con llama violeta y presenta un color plateado en las superficies expuestas al aire , en cuyo contacto se oxida con rapidez, lo que obliga a almacenarlo recubierto de aceite.

El potasio sólido reacciona violentamente con el agua, más incluso que el sodio, por lo que se ha de conservar inmerso en un líquido apropiado como aceite o queroseno.

Metales alcalinos térreos

Los metales alcalinotérreos son todos de color blanco plateado, maleable, dúctil y ligeramente más duro que sus vecinos del grupo IA. Su actividad se incrementa de la parte inferior a la superior dentro del grupo IA. Su actividad se incrementa de la parte inferior a la parte superior dentro del grupo y se considera que Ca, Sr y Ba son muy activos. Todos tienen dos electrones en el nivel de energía más alto ocupado. Ambos se pierden cuando se forman compuestos iónicos aunque no con tanta facilidad como el electrón más externo de los métales alcalinos. Las energías de ionización, la mayoría de los compuestos del grupo IIA es iónica. Los de Be muestran carácter covalente más pronunciado. Esto se debe a la densidad de carga extremadamente alta del B2+. Por tanto los compuestos del berilio se asemejan a los del aluminio del grupo IIIa. Los metales del grupo II-A tienen estado de oxidación +2 en todos sus compuestos. Su tendencia a formar iones 2+ aumenta del Be hasta Ra.

Los metales alcalinotérreos muestran un ámbito de propiedades químicas más amplio que los metales alcalinos. Los metales del grupo IIA no son tan reactivos como los del grupo IA, pero son demasiado reactivos para encontrarse libres en la naturaleza. Se obtienen por electrólisis de sus cloruros fundidos. Para incrementar la conductividad eléctrica del Be Cl2 anhidro fundido que es covalente y polimérico, se añaden pequeñas cantidades de NaCl a la fusión.

Ca (calcio)

El calcio es un metal alcalinotérreo, arde con llama roja formando óxido de calcio. Las superficies recientes son de color blanco plateado pero presenta un cambio físico rápidamente, cambiando a un color levemente amarilla expuestas al aire y en última instancia grises o blancas por la formación de hidróxido al reaccionar con la humedad ambiental. Reacciona violentamente con el agua en su estado de metal (proveniente de fábrica) para formar hidróxido Ca (OH)2 desprendiendo hidrógeno. De lo contrario en su estado natural no reacciona con el H2O.



Mg (Magnesio)

El magnesio no se encuentra en la naturaleza en estado libre (como metal), sino que forma parte de numerosos compuestos, en su mayoría óxidos y sales; es insoluble. El magnesio elemental es un metal liviano, medianamente fuerte, color blanco plateado. En contacto con el aire se vuelve menos lustroso, aunque a diferencia de otros metales alcalinos no necesita ser almacenado en ambientes libres de oxígeno, ya que está protegido por una fina capa de óxido, la cual es bastante impermeable y difícil de sacar.

Como su vecino inferior de la tabla periódica, el calcio, el magnesio reacciona con agua a temperatura ambiente, aunque mucho más lento. Cuando se sumerge en agua, en la superficie del metal se forman pequeñas burbujas de hidrógeno, pero si es pulverizado reacciona más rápidamente.El magnesio es un metal altamente inflamable, que entra en combustión fácilmente cuando se encuentra en forma de virutas o polvo, mientras que en forma de masa sólida es menos inflamable. Una vez encendido es difícil de apagar, ya que reacciona tanto con nitrógeno presente en el aire (formando nitruro de magnesio) como con dióxido de carbono (formando óxido de magnesio y carbono). Al arder en aire, el magnesio produce una llama blanca muy intensa incandescente, la cual fue muy utilizada en los comienzos de la fotografía. El calcio y el magnesio se encuentran en forma abundante en la corteza terrestre, en especial en forma de carbonatos y sulfatos. El berilio, el estroncio y el bario son menos abundantes. Todos los isótopos del radio conocidos son radiactivos y muy raros.

MATERIALES Y EQUIPOS

MATERIALES

Beaker de 250 ml. Bagueta Luna de reloj Mechero Caja de fósforo Agua destilada (l) Tubos de prueba

REACTIVOS Litio (s) Sodio metálico (s) Potasio metálico (s) MgSO4 (ac) Fenolftaleína (l) Na2CO3 (ac) HCl (ac)

LiCl (ac)

Sr2Cl (ac)

KCl (ac) Ácido acético glacial (l) HClO4 (ac) Mg (s) Solución de calcio Solución de bario Solución de estroncio NH4OH (ac) (NH4)2C2O4 (ac) K2CrO4 (ac) H2SO4 (ac) NaF (ac)



PARTE EXPERIMENTAL

METALES ALCALINOS.

1. Reconocimiento del sodio: Colocar en un Beaker de 250mL de agua destilada hasta las ¾ partes, luego adicionar un trozo pequeño de sodio metálico, tapar con una luna de reloj, enseguida encender un fósforo en la boca del Beaker. Observar y comentar

2. Obtención del Cloruro de Sodio: Mezclar X gotas de solución de Carbonato de Sodio agregar IV- V gotas de HCl. Evaporar el agua de la solución, observar los cristales de NaCl.

3. Identificación del Sodio: Utilizar una solución de cloruro de sodio, NaCl. A 1 ml de solución problema agregar gotas de solución de acetato de magnesio y uranilo [UO2 (C2H3O2)2 + Mg (C2H3O2)2] hasta formar precipitado amarillo cristalino.



4. Reconocimiento del potasio: colocar en un Beaker de 250 ml de agua destilada, hasta las ¾ partes, adicionar un trozo pequeño de potasio, luego rápidamente cubrir con una luna de reloj. Con cuidado encender un palito de fósforo en la boca del Beaker.

5. Identificación del Potasio: Mezclar X gotas de solución de KCl y agregue III-IV gotas de Acido perclórico, luego raspar paredes del tubo con una bagueta. Observe el precipitado blanco cristalino de perclorato de potasio. NOTA: La solución del ácido perclórico no se debe calentar porque puede producirse una explosión peligrosa.

6. Identificación del Litio: Agregar X gotas de Cloruro de Litio luego añadir V gotas de NH4F. Observe el precipitado blanco gelatinoso de LiF.



7. Análisis de cationes por coloración a la llama: realizar ensayos de coloración a la llama de los siguientes cationes: sodio, potasio y litio. Observar la diferenciación.Procedimiento: Para realizar este ensayo se hace uso de un alambre de platino, como este material es poco

accesible, da buenos resultados reemplazarlo por algunos materiales como la punta de un lápiz de grafito, minas o faster.

La punta de un lápiz se humedece en ácido clorhídrico concentrado y con ésta se toca la sustancia problema y se acerca a la zona inferior externa de la llama del mechero ascendiendo suavemente por el borde de la misma hasta no más del tercio inferior.

METALES ALCALINO TERREOS.

8. Tomar dos series de tres tubos que contengan V gotas de solución de calcio, bario y estroncio:a.- A la primera serie adicionar III gotas de amoniaco, luego V gotas de solución de oxalato de amonio. Observar, decantar y adicionar al residuo X gotas de ácido acético glacial. Observar las solubilidades.b.- A la segunda serie gotas de solución de cromato de potasio. Observar y comparar.



9. Agregue a un tubo de ensayo gramos de magnesio, adicionar V-VI gotas de ácido sulfúrico; se producirá una reacción exotérmica desprendiendo hidrógeno. Observar y escribir la ecuación química.

10. A un tubo de ensayo agregar X gotas de solución de Sulfato de Magnesio luego añadir gota a gota Hidróxido de Amonio, hasta que aparezca un precipitado. Se produce una precipitación parcial de hidróxido de magnesio, blanco, gelatinoso. Observar y escribir la ecuación química.

11. En un tubo de ensayo colocar un trocito de magnesio, añadir 5 ml de agua destilada y 2 gotas del indicador fenolftaleína. Anotar las observaciones y escribir la ecuación química respectiva. En caso de que la reacción no ocurra a la temperatura del agua, someter al calentamiento a llama suave.



12. Análisis de cationes por coloración a la llama: Con las pautas anteriormente mencionadas realizar los ensayos a la llama de los metales alcalinos térreos: Calcio, Bario y Estroncio. Observe los colores y represente lo observado.

CUESTIONARIO

1.- Investigue el fundamento del Ensayo de Coloración a la llama.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2.- Desde el punto de vista microbiológico porque la sal común se adiciona a las carnes para evitar la rápida descomposición.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________3. ¿Qué aditivos alimentarios contienen Sodio, Magnesio y Litio? ¿Son beneficios o perjudiciales

para nuestra salud?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



DISCUSIÓN________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

BIBLIOGRAFIA

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Documents

PRÁCTICA 9