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Enlace químico- práctica de laboratorio

química general - laboratorio

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Enlace químico- práctica de laboratorio

  1. 1. PRACTICA DE LABARATORIO Nº 04 ENLACE QUÍMICO FUNDAMENTO TEORÍCO Enlace, significa la fuerza que une a los átomos que forman las sustancias. Al decir enlace nos estamos refiriendo a todas las interacciones que mantienen unidos a los átomos. Entonces enlace implica interacción entre átomos de una misma sustancia. Dos son los mecanismos principales de que valen los átomos para lograr estructuras estables parecidas a la de los gases nobles y conforman moléculas igualmente estables: a) Por transferencia de electrones de un átomo a otro o ENLACE IONICO. b) Por compartición de electrones, enlace COVALENTE. También existen otras formas de enlaces que están estrechamente relacionadas a los dos anteriores, entre ellas tenemos: enlaces metálicos, polar, covalente coordinados y otros En enlace metálico se da por que los electrones periféricos se alejen fácilmente de la atracción nuclear formándose cationes (restos positivos), lo que da origen la existencia de muchos electrones “libres” (deslocalizados) lo que en conjunto forman una nube electrónica deslocalizada. Esto ocurre con todos los átomos de la porción metálica. A continuación experimentaremos analizando el comportamiento de lagunas sustancias frente al calor, corriente eléctrica, fusión y solubilidad y lo relacionaremos en enlace químico. OBJETIVOS Al finalizar la práctica el estudiante será capaz de dar respuestas a las siguientes preguntas: 1. ¿Por qué algunas sustancias conducen la corriente eléctrica y otros no? 2. ¿Cómo están unidos los átomos que constituyen una molécula? 3. ¿Por qué algunos sustancias son más sensibles a ciertos agentes, como por ejemplo al calor? 4. ¿Por qué algunas sustancias son solubles en solventes orgánicos como el alcohol común, bencina, gasolina, etc.?
  2. 2. MATERIALES  Vaselina  Lamina de zinc  Lamina de cobre  Lamina de plomo  Azúcar  Cloruro de sodio  Sulfato de cobre  Naftaleno  Parafina y yodo  Sal (NaCl) SOLVENTES  Agua destilada  Alcohol común  Conductimetro  Soporte universal  Aro metálico  Rejilla metálica  Placa de meta con depresiones  Mechero Bunsen o de alcohol  Pinza de madera  Capsula de porcelana  Vegeta  Vaso de precipitaciones de 50mL (7)
  3. 3. PROCEDIMIENTO Experiencia 01: Las sustancias frente a la corriente eléctrica 1. Instalamos el conductimetro. Trabajamos con cuidado no olvidemos que vamos utilizar corriente eléctrica de 220V. 2. Ubicamos entre los terminales de los electrodos una para una, las sustancias en estudio. 3. Separamos las sustancias que al paso de corriente eléctrica. Observamos y anotamos nuestras observaciones. MATERIALES: Cera OBS: no conduce electricidad. MATERIALES: Vidrio OBS: no conduce electricidad. MATERIALES: Lámina de Zinc OBS: conduce electricidad MATERIALES: Plástico OBS: no conduce electricidad. MATERIALES: Porcelana OBS: No conduce electricidad MATERIALES: Naftalina OBS: No conduce electricidad MATERIALES: Sal OBS: No conduce electricidad MATERIALES: Lámina de Cobre OBS: conduce electricidad
  4. 4. Experiencia 02: Las sustancias frente al calor 1. Colocamos la tapa de la lata con depresiones sobre un aro metálico de hierro sujeto al soporte. Ajustamos la altura del arco hasta que la tapa este unos 2 cm por encima del mechero Bunsen o de alcohol. 2. Colocamos en las depreciaciones cantidades pequeñas y aproximadamente iguales de las sustancias a excepción de los metales y madera o plásticos. vaselina azúcar cera sal naftalina yodo
  5. 5. 3. Calentamos por debajo del centro de la tapa de metal, unos tres minutos. 1 VASELINA TIEMPO: 30 seg. 4. Anotamos nuestras observaciones y completamos el siguiente cuadro: vaselina Cloruro de sodio naftaleno cera azúcar Yodo Se funde rápidamente X X X Se funde lentamente X X No se funde X 2 NAFTALINA TIEMPO: 56 seg. 3 CERA TIEMPO: 1 min. 4 YODO TIEMPO: 1 min 58 seg. 5 AZUCAR TIEMPO: 4 min/ alto calor 6 SAL TIEMPO: no se funde
  6. 6. Experiencia 03: Las sustancias frente a los solventes 1. Sustancia de estudio  Vaselina  Cloruro de sodio  Azúcar  Naftaleno  yodo 2. preparamos 10 vasitos de vidrio y tratamos de hacer las siguientes mezclas: SOLVENTE ( AGUA )  VASELINA  No se disuelve  IODURO DE SODIO  Si se disuelve  AZUCAR  Si se disuelve  NAFTALENO  No se disuelve  YODO  No se disuelve
  7. 7. SOLVENTE (ALCOHOL)  VASELINA  Si se disuelve.  AZUCAR  No se disuelve.  IODURO DE SODIO  No se disuelve.  NAFTALENO  Si se disuelve.  YODO  Si se disuelve. 3. completamos el siguiente cuadro: SUSTANCIAS SOLUBLES EN AGUA SOLUBLES EN ALCOHOL Vaselina NO SI Sal SI NO Azúcar SI NO Naftaleno NO SI yodo NO SI Experiencia 04: Las soluciones frente a la corriente eléctrica 1. Instalamos el conductímetro. Tenemos que tener cuidado al usar el conductimetro porque vamos a utilizar corriente eléctrica de 220V.
  8. 8. 2. Ubicamos entre los electrodos del conductÍmetro las soluciones preparadas en la experiencia 3. La conductividad se manifiesta por la luminosidad del foco. Recordamos: que después de cada prueba debemos de desenchufar y lavar cuidadosamente los filamentos del foco con agua destilada luego debe secarse los mismos. 3. Anotamos nuestras observaciones. 4. Completamos el siguiente cuadro: SOLUCIONES CONDUCE LA CORRIENTE ELÉCTRICA NO CONDUCE LA CORRIENTE ELÉCTRICA Disueltas en agua Vaselina X Sal X Azúcar X Naftaleno X yodo X Disueltas en alcohol Vaselina X Sal X Azúcar X Naftaleno X yodo X H2O+VASELINA  No conduce electricidad.  Sol. Molecular H2O+AZUCAR  No conduce electricidad  Sol. Molecular H2O+IODURO DE SODIO  si conduce electricidad  Sol. Iónica. H2O+NAFTALENO  No conduce electricidad  Sol. Molecular H2O+YODO  No conduce electricidad  Sol. Molecular ALCOHOL+VASELINA  No conduce electricidad  Sol. Molecular ALCOHOL+AZUCAR  No conduce electricidad  Sol. Molecular ALCOHO+IODURO DE SODIO  “si” conduce electricidad  Sol. molecular ALCOHOL+NAFTAL ENO  No conduce electricidad.  Sol. Molecular ALCOHOL+YODO  No conduce electricidad.  Sol. Molecular La sal conduce electricidad por que tiene impureza. La sal en alcohol no conduce
  9. 9. CUESTIONARIO 1. ¿Cómo lo llamarías al grupo que mostro un comportamiento especial frente a la corriente eléctrica, en la experiencia 01? Conclusión: los metales son buenos conductores de electricidad por el que reciben el nombre de conductores de 1º orden. Propiedades de los metales: Físicas:  Elevada conductividad eléctrica.  Elevada conductividad térmica.  Aspecto metálico (gris, salvo Cu y Au)  Solidos a temperatura ambiente (salvo Hg).  Maleables (se laminan en hojas)  Dúctiles (se estiran en hojas) Químicas:  Generalmente tiene pocos electrones de valencia.  Electropositivos.  Agentes reductores.  Bajas entalpías de ionización.  Bajas afinidades electrónicas. 2. ¿Cuál sería la conclusión de la experiencia 02? Conclusión: que los cuerpos que fueron fundimos a baja temperatura tienen enlace covalente. Y los cuerpos que fundimos con alta temperatura tienen enlace iónico. Enlace covalente  Los enlaces covalentes son las uniones más fuertes entre dos átomos.  Poseen energías de formación del orden de -50 a -100 kcal/mola.  La combinación de los orbitales electrónicos que ocurre necesariamente durante la formación del enlace covalente restringe las relaciones espaciales (ángulos y distancias) en las cuales pueden unirse los átomos porque la combinación de orbitales es energéticamente favorable sólo en algunas direcciones.  Así pues, el enlace covalente mantiene a los átomos unidos a distancias fijas uno de otro y dentro de un rango restringido de disposiciones angulares favorables.
  10. 10.  Los enlaces iónicos son atracciones electrostáticas que se producen entre especies atómicas que poseen cargas eléctricas de signos opuestos.  La fuerza de un enlace iónico es estrechamente dependiente de la distancia entre los átomos, podemos decir que los enlaces iónicos ni se “forman”, ni se “rompen", simplemente su fuerza aumenta o disminuye dependiendo de la distancia entre los átomos.  Puesto que no hay electrones compartidos los enlaces iónicos no tienen ninguna restricción de posición entre los átomos unidos y su disposición estérica depende de otros tipos de factores ambientales. 3. ¿Cómo explicar que una sustancia son solubles en agua y en otras solo son en solventes orgánicos? Enlace iónico Principios de solubilidad. La teoría de las soluciones no ha progresado hasta el punto de que sea posible predecir la solubilidad de las sustancias. Lo mejor que se puede hacer es aplicar ciertos principios generales, basados en consideraciones estructurales, para predecir las solubilidades relativas de un soluto en varios solventes, o viceversa, las solubilidades de varios solutos en un mismo solvente. Líquidos en líquidos: Aquí se puede aplicar el principio de “semejante disuelve semejante. Más significativamente, se puede decir que líquidos con estructura similar, es decir, con fuerzas intermoleculares del mismo tipo, serán solubles uno en otro en cualquier proporción. La gasolina, por ejemplo, está compuesta por hidrocarburos alifáticos con 6 a 9 átomos de carbono. Todos ellos son sustancias no polares, con estructuras similares, con fuerzas de atracción del mismo tipo y magnitud. Las fuerzas de cohesión del hexano, C6H14, en el hexano líquido puro, son muy similares a las que existen en una solución entre hexano y heptano, C7H16, o entre este y el octano, C8H18. Una molécula de hexano que pasara a una solución de octano no experimentaría cambios significativos en las interacciones con su exterior. A su vez, las sustancias polares se disuelven fácilmente en sustancias de similar polaridad. Las soluciones de metanol, CH3OH, y etanol, CH3CH2OH, en agua. H—OH, son posibles porque su estructura es similar, su peso molecular es bajo y. principalmente, porque las fuerzas de cohesión de sus moléculas se deben a los puentes de hidrógeno. A medida que el número de átomos aumenta, las moléculas de los alcoholes van siendo menos solubles en agua. El octanol, C8H17OH. es ya prácticamente insoluble. Esta misma tendencia se observa en muchos otros tipos de compuestos orgánicos: entre más alto sea su peso molecular, menor será su solubilidad en agua. Sólidos en líquidos. En estos casos también tiene validez el principio de “semejante disuelve semejante”: sólidos iónicos o polares se disuelven en solventes polares pero no se disuelven
  11. 11. en solventes no polares. y sólidos no polares se disuelven preferencialmente en solventes no polares. Los azúcares y los alcoholes poseen grupos —OH altamente polares, y son solubles en agua gracias a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con ella, mientras que las grasas y las parafinas, poco polares, son insolubles en agua, pero solubles en benceno, C6H6 o tetracloruro de carbono CCl4, en donde los cuatros átomos de cloro se distribuyen simétricamente simétricamente alrededor del carbono. Puede esperarse que un sólido sea menos soluble en un solvente dado, que en un líquido químicamente semejante. El I2 y el Br2 pertenecen a la familia de los halógenos. y son solubles en solventes no polares. En el tetracloruro de carbono CCl4, por ejemplo, el bromo, que es líquido a temperaturas ordinarias, tiene una solubilidad ilimitada, mientras que el I2, sólido, tiene una solubilidad limitada (una solución de I2 en CCl4 a 250C no puede contener más del 2% de su peso en yodo). Esto puede explicarse en virtud de las fuerzas intermoleculares de atracción, que son mayores en los sólidos. Las fuerzas de adhesión entre las moléculas de yodo son mucho mayores que entre las de tetracloruro. Esta diferencia entre las fuerzas de cohesión explica también por qué los sólidos de bajo punto de fusión son más solubles en un solvente dado, a la misma temperatura, que los sólidos químicamente similares de alto punto de fusión. Gases en líquidos. Los gases son poco solubles en agua y en otros líquidos corrientes. Estas disoluciones, aunque menos comunes que las ya estudiadas, tienen importancia: sin la presencia de oxígeno en el agua de mares y ríos no sería posible la vida acuática; los refrescos y bebidas gaseosas representan parte apreciable de la industria de alimentos. En general. si se considera la solubilidad de dos gases en el mismo solvente, ésta será mayor para el que tenga el mayor punto de ebullición, es decir, para aquel cuyas fuerzas de cohesión sean apreciables. Como en el caso de los líquidos y los sólidos, los gases se disolverán más fácilmente en solventes con fuerzas intermoleculares de similar magnitud. Factores que determinan la solubilidad:
  12. 12. 4. ¿Cuál sería la conclusión a que se llegaría en la experiencia 04? Conclusión:  Las soluciones que conducen la corriente eléctrica se los denomina soluciones iónicas o soluciones electrolíticas.  Las soluciones que no conducen corriente eléctrica se las denomina soluciones moleculares. Soluciones iónicas. Son aquellas en las cuales la mezcla se da en escala iónica, como por ejemplo cuando se disuelve cloruro de sodio, NaCl en agua, según la ecuación: NaCl(s) ⎯H⎯→⎯2O Na+(ac) + Cl- (ac) En este caso la atracción se debe a una fuerza dipolo-dipolo. La atracción de iones por la molécula de agua se llama hidratación. la hidratación de los iones favorece la disolución de un sólido en agua, pero tiene en contra la energía reticular, qué es la energía que mantiene unidos los iones en retículo cristalino. De todas formas cuando se intenta formar una solución con un par de sustancias, pueden presentarse uno de tres casos: a) Si las fuerzas de atracción de las moléculas del soluto por las del solvente superan a las fuerzas de cohesión de las moléculas del soluto y del solvente, las sustancias se disolverán fácilmente: son miscibles. b) Si las fuerzas de atracción de las moléculas del soluto por las del solvente son menores a las de cohesión de cada uno, las sustancias se solubilizan con dificultad: son parcialmente miscibles. c) Si las fuerzas de atracción de las moléculas del soluto por las del solvente son muy inferiores a las de cohesión de cada uno, las sustancias no se solubilizarían: son inmiscibles. Los compuestos con fuerzas de cohesión altas se caracterizan por sus altos calores y temperaturas de fusión, en el caso de los sólidos, o por sus altos puntos de ebullición, en el caso de los líquidos. Una solución se forma cuando la atracción entre las moléculas del soluto y del solvente es apreciable, pero si la fuerza de atracción es muy grande podría desencadenarse una reacción química. Por ejemplo, cuando el cloro, C12, se mezcla con el monóxido de carbono, se forma un nuevo compuesto gaseoso, el fosgeno, COCl2. La formación de una solución es una etapa intermedia en la cual las moléculas del disolvente y del soluto se unen, pero sin que ocurran cambios irreversibles. De no ser así, sería difícil recuperar sus componentes originales. Soluciones moleculares. Son aquellas en las cuales la mezcla se dá a escala molecular, como por ejemplo cuando un gas se disuelve en otro gas, caso específico del aire, que es prácticamente una disolución de oxígeno y nitrógeno. En ellos las fuerzas de atracción intermoleculares son débiles, el factor de solubilidad es la tendencia natural de las moléculas a mezclarse (la inclinación hacia el máximo desorden) y eso los hace miscible.
  13. 13. 5. ¿Qué es un electrolito? Un electrolito es cualquier sustancia que contiene iones libres, los que se comportan como un medio conductor eléctrico. Debido a que generalmente consisten de iones en solución, los electrólitos también son conocidos como soluciones iónicas, pero también son posibles electrólitos fundidos y electrólitos sólidos. El papel que juegan es el de mantener el equilibrio de los f luidos en las células para que éstas funcionen correctamente. Los electrolitos principales son el sodio, el potasio y el cloro, y en una medida menor el calcio, el magnesio y el bicarbonato. PRINCIPIOS Comúnmente, los electrólitos existen como soluciones de ácidos, bases o sales. Más aún, algunos gases puede comportarse como electrólitos bajo condiciones de alta temperatura o baja presión. Las soluciones de electrólitos pueden resultar de la disolución de algunos polímeros biológicos (por ejemplo, ADN, polipéptidos) o sintéticos (por ejemplo, poliestirensulfonato), en cuyo caso se denominan polielectrólito) y contienen múltiples centros cargados. Las soluciones de electrólitos se forman normalmente cuando una sal se coloca en un solvente tal como el agua, y los componentes individuales se disocian debido a las interacciones entre las moléculas del solvente y el soluto, en un proceso denominado solvatación. Por ejemplo, cuando la sal común, NaCl se coloca en agua, sucede la siguiente reacción: NaCl(s) → Na+ + Cl− También es posible que las sustancias reaccionen con el agua cuando se les agrega a ella, produciendo iones. Por ejemplo, el dióxido de carbono reacciona con agua para producir una solución que contiene iones hidronio, bicarbonato y carbonato. En términos simples, el electrólito es un material que se disuelve en agua para producir una solución que conduce una corriente eléctrica. CLASIFICACIÓN ELECTROLITOS FUERTES Ácidos fuertes Bases fuertes ELECTROLITOS DÉBILES Sales Ácidos débiles Bases débiles
  14. 14. Los solutos se clasifican a menudo en tres categorías según las conductividades eléctricas de sus soluciones acuosas. Las sustancias que se disuelven como moléculas y que, en consecuencia, dan soluciones no conductoras se clasifican como no electrolitos. Las sustancias que existen en solución acuosa como una mezcla en equilibrio de iones y moléculas reciben el nombre electrólitos débiles. Muchos ácidos son electrólitos y se ionizan parcialmente. Los electrólitos fuertes existen casi exclusivamente en forma de iones en solución acuosa. Se incluyen aquí casi todas las sales neutras. Por ejemplo, NaCl, así como las bases fuertes NaOH, KOH, etc. En disolución, lo iones migran hacia los electrodos de acuerdo con los signos de sus cargas, de aquí que lo iones positivos y negativos reciban nombres de cationes y aniones, respectivamente. Los electrólitos fuertes suelen estar ionizados ya por completo en estado sólido, de tal modo que al disolverlos o fundirlos no se hace más que liberar los iones de las fuerzas que los mantienen fijos en la red cristalina. UBICACIÓN El principal catión extracelular es el Na+ con una concentración de 140 meq/litro; en cambio existe poco Na+ en los fluidos intracelulares. El K+ es el principal catión intracelular. El Mg2+ se halla presente tanto en los compartimentos intra como extracelulares a concentraciones mucho más bajas que el K+ o el Na+. Los principales aniones extracelulares son el Cl− y HCO3− con cantidades menores de fosfato y sulfato. 6. ¿Que son aniones y cationes? ANIONES Son iones con carga negativa. Son monoatómicos y poliatómicos. -Aniones monoatómicos: suelen corresponder a no metales que han ganado electrones completando su capa de valencia. Ejemplos Compuesto Cl- Ión cloruro H- Ión hidruro S2- Ión sulfuro
  15. 15. -Aniones poliatómicos: Se pueden considerar como procedentes de una molécula que ha perdido protones. Ejemplos Compuesto SO42- Ión sulfato NO2- Ión nitrito ClO- Ión hipoclorito CATIONES Son iones con carga positiva. Los hay monoatómicos y poliatómicos. -Cationes monoatómicos: Suelen corresponder a metales que han perdido sus electrones de valencia. -Cationes poliatómicos: Muchos se forman al unirse un próton a un compuesto con pares de electrones en su último nivel, otros son, simplemente el resultado de la ruptura de una molécula ejemplos Compuesto H2O+ Catión oxonio NH3+ Catión amonio 7. ¿Por qué el agua destilada no conduce electricidad? Las sales en el agua se disuelven en iones con carga positiva e iones con carga negativa, que conducen electricidad. El agua destilada no contiene sales disueltas y, por lo tanto, no conduce la electricidad y tiene una conductividad eléctrica de cero. Sin embargo, cuando la concentración de las sales llega a un cierto nivel, la conductividad eléctrica ya no está directamente relacionada con la concentración de las sales en el agua. Esto es porque se forman pares de iones. Los pares de iones debilitan la carga de uno al otro, de modo que por encima de un cierto nivel, un TDS (Total de Sólidos Disueltos) más alto no resultará en una conductividad eléctrica más alta.

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  • aLaNzItHo0osk

    May. 6, 2016
  • raquelrobles15

    Jun. 11, 2018
  • sandria10

    Mar. 14, 2019
  • AilinSuarez1

    Aug. 25, 2019

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