Propiedades físicas con base al tipo de enlace químico de los compuestos

Objetivo: Comprobar experimentalmente la variación de la conductividad eléctrica, solubilidad y puntos de fusión de las substancias en relación a su enlace químico.

Materiales y substancias utilizadas:

Materiales:

8 Tubos de ensaye, ( 8 tapones de hule) 1 Gradilla 1 Pipeta 1 Vaso de precipitado 1 Medidor YSI Modelo 335-CT 1 Mechero Bunsen

Substancias:

Cloruro de sodio (NACI) Etanol Agua destilada Acetona Yodo Parafina Tetracloruro de carbono

Teoría:

Fuerzas intermoleculares

FUERZAS INTERMOLECULARES

Dentro de una molécula, los átomos están unidos mediante fuerzas intramoleculares (enlaces iónicos, metálicos o covalentes, principalmente). Estas son las fuerzas que se deben vencer para que se produzca un cambio químico. Son estas fuerzas, por tanto, las que determinan las propiedades químicas de las sustancias.

FUERZAS DE POLARIDAD (DIPOLO-DIPOLO)Cuando dos moléculas polares (dipolos) se aproximan, se produce una atracción entre el polo positivo de una de ellas y el negativo de la otra. Esta fuerza de atracción entre dos dipolos es tanto más intensa cuanto mayor es la polarización de dichas moléculas polares o, dicho de otra forma, cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad entre los átomos enlazados.

FUERZAS ELECTROSTÁTICAS (IÓN-IÓN)Son las que se establecen entre iones de igual o distinta carga:

Los iones con cargas de signo opuesto se atraen Los iones con cargas del mismo signo se repelen

FUERZAS IÓN-DIPOLOSon las que se establecen entre un ión y una molécula polar.Por ejemplo, el NaCl se disuelve en agua por la atracción que existe entre los iones Na+ y Cl- y los correspondientes polos con carga opuesta de la molécula de agua. Esta solvatación de los iones es capaz de vencer las fuerzas que los mantienen juntos en el estado sólido

FUERZAS IÓN-DIPOLO INDUCIDOTienen lugar entre un ión y una molécula apolar. La proximidad del ión provoca una distorsión en la nube electrónica de la molécula apolar que convierte (de modo transitorio) en una molécula polarizada. En este momento se produce una atracción entre el ión y la molécula polarizada.FUERZAS DE VAN DER WAALSEl término "fuerzas de van der Waals" engloba colectivamente a las fuerzas de atracción entre las moléculas. Son fuerzas de atracción débiles que se establecen entre moléculas eléctricamente neutras (tanto polares como no polares), pero son muy numerosas y desempeñan un papel fundamental en multitud de procesos biológicos.Las fuerzas de van der Waals incluyen:

Fuerzas dipolo-dipolo (también llamadas fuerzas de Keesom), entre las que se incluyen los puentes de hidrógeno

Fuerzas dipolo-dipolo inducido (también llamadas fuerzas de Debye) Fuerzas dipolo instantáneo-dipolo inducido (también llamadas fuerzas de dispersión o

fuerzas de London)

FUERZAS DIPOLO-DIPOLO INDUCIDOTienen lugar entre una molécula polar y una molécula apolar. En este caso, la carga de una molécula polar provoca una distorsión en la nube electrónica de la molécula apolar y la convierte, de modo transitorio, en un dipolo. En este momento se establece una fuerza de atracción entre las moléculas.

PUENTES DE HIDRÓGENOLos puentes de hidrógeno constituyen un caso especial de interacción dipolo-dipolo. Se producen cuando un átomo de hidrógeno está unido covalentemente a un elemento que sea:Muy electronegativo y con dobletes electrónicos sin compartir de muy pequeño tamaño y capaz, por tanto, de aproximarse al núcleo del hidrógeno.

Enlaces químicos

Los enlaces químicos, son las fuerzas que mantienen unidos a los átomos.

Cuando los átomos se enlazan entre sí, ceden, aceptan o comparten electrones. Son los electrones de valencia quienes determinan de qué forma se unirá un átomo con otro y las características del enlace.

Enlace iónicoCaracterísticas:

Está formado por metal + no metal No forma moléculas verdaderas, existe como un agregado de aniones (iones negativos)

y cationes (iones positivos). Los metales ceden electrones formando por cationes, los no metales aceptan

electrones formando aniones.

Los compuestos formados pos enlaces iónicos tienen las siguientes características:

Son sólidos a temperatura ambiente, ninguno es un líquido o un gas. Son buenos conductores del calor y la electricidad. Tienen altos puntos de fusión y ebullición. Son solubles en solventes polares como el agua

Enlace covalente: cuando dos o más átomos se unen en busca de aproximarse a un octeto estable,

estos comparten los electrones de su último nivel porque la diferencia de electronegatividad no es

suficiente para que uno ceda y el otro acepte. Así existe un par de electrones que es cedido por

ambos átomos.

Enlace covalente coordinado: la diferencia con el enlace covalente, es que el par de electrones

compartido pertenece únicamente a uno de los dos o más átomos. Enlace covalenteCaracterísticas:

Está basado en la compartición de electrones. Los átomos no ganan ni pierden electrones, COMPARTEN.

Está formado por elementos no metálicos. Pueden ser 2 o 3 no metales. Pueden estar unidos por enlaces sencillos, dobles o triples, dependiendo de los elementos

que se unen.

Las características de los compuestos unidos por enlaces covalentes son:

Los compuestos covalentes pueden presentarse en cualquier estado de la materia: solido, líquido o gaseoso.

Son malos conductores del calor y la electricidad. Tienen punto de fusión y ebullición relativamente bajos. Son solubles en solventes polares como benceno, tetracloruro de carbono, etc., e

insolubles en solventes polares como el agua.

Enlace metálico

Si pensamos en los sólidos, uno de los primeros conceptos que aprendemos, es que las moléculas,

y sus átomos, tienden a estar muy cercanos, muy próximos entre sí. Precisamente esto es lo que

ocurre en los enlaces metálicos, se trata de un enlace químico que mantiene unidos a los átomos

de los metales entre sí, produciendo una serie de estructuras realmente compactas en la que

todos los átomos terminan compartiendo todos sus electrones de valencia.

Regla del octeto

EL último grupo de la tabla periódica VIII A (18), que forma la familia de los gases nobles, son los

elementos más estables de la tabla periódica. Esto se debe a que tienen 8 electrones en su capa más externa, excepto el Helio que tiene solo 2 electrones, que también se considera como una configuración estable.

Los elementos al combinarse unos con otros, aceptan, ceden o comparten electrones con la finalidad de tener 8 electrones en su nivel más externo, esto es lo que se conoce como la regla del octeto.

Desarrollo de la práctica

a) Pruebas de solubilidad

¿Cómo se disuelven los sólidos en los líquidos?

La regla general aprendida “los similar disuelve lo similar” también es válida para solidos que se disuelven en líquidos. Por ejemplo, las moléculas del l2están unidas por fuerzas de dispersión intermolecular.

Se espera que el yodo se disuelva en mayor grado en un líquido no polar, como el CC4, que en disolvente polar agua.

Parte experimental:

1. Coloque unos cristales de yodo en el interior de un tubo de ensayo, agregue 5ml de agua destilada y observe, al mismo tubo agregue unos cristales de loduro de potasio y observe.

2. Coloque unos cristales de yodo a un tubo de ensayo y agregue 3ml de tetracloruro de carbono y observe.

3. Coloque unos cristales de yodo en un tubo de ensayo y adicione unos 3ml de alcohol etílico, observe lo que sucede y haga sus anotaciones.

Observaciones:

Practica 1: La fusión del yodo con el agua destilada formo un color amarillo- café y los cristales de yodo se empezaron a deshacer al agitarlo dio origen a un color rojizo.

Practica 2: Se vertió en otro tubo de ensayo cristales de yodo con tetracloruro de carbono, se agito y tapo el tubo con un tapón de hule y dio origen a un color violeta. Esta práctica fue hecha por la maestra debido a la falta del material.

Practica 3: La combinación del yodo con el alcohol etílico formo una sustancia de color amarillo claro y al agitarlo esta misma cambio a color marrón y los cristales del yodo tardaron en disolverse.

b) Pruebas de solubilidad en distintos solventes

Con la intención de comprobar la influencia de los disolventes, desde el punto de vista de su carácter polar o no en solventes orgánicos e inorgánicos, poner en cada uno de los ocho tubos de ensaye la misma cantidad de NACI, compuesto iónico, tomar con la pipeta 2ml de agua destilada y añadirla a uno de los tubos, y colocarle el hule para evitar la evaporación. Agite y observe la solubilidad o insolubilidad del NACI en cada uno de los disolventes e informe sus resultados.

Repetir las pruebas de solubilidad, con los mismos disolventes e informar los resultados de las pruebas de solubilidad en forma de tabla.

Combinaciones:

Cloruro de sodio y Etanol

Cloruro y Hexanos Cloruro y agua destilada

Cloruro y acetona

Parafina y etanol Parafina y Hexanos Parafina y agua destilada

Parafina y acetona

Resultados: Con esta actividad vimos la solubilidad de tres sustancias combinadas con otras y pudimos ver que tan solubles son y notamos que muy pocas son solubles y las demás son medio solubles y no solubles.

Soluto Disolvente Solubilidad

c) Medida de salinidad (conductividad) en muestras de agua de diferentes procedencias.

Un enlace electrovalente o iónico, presenta como una de sus propiedades características, el conducir la corriente eléctrica, cuando la molécula o ion que lo contiene se encuentre en estado líquido ya sea por fusión o disolución en un solvente polar como el agua.

Parafina Hexanos No es solubleYodo Agua Destilada AltaYodo Alcohol Etílico Mediasal Agua Destilada No es solubleSal Alcohol Etílico MediaSal Hexanos MediaSal Acetona Alta Parafina Alcohol Etílico No es solubleParafina Acetona Medio

Industrias de muy diversas naturaleza o la agricultura en el lavado de grandes áreas de zonas de cultivo, contaminan los mantos freáticos, las corrientes pluviales y las cuencas hidrológicas, con concentraciones altas de sales como el NACI, producen en la región un grave impacto ambiental. Lo mismo sucede desde el punto de vista térmico con las centrales nucleares y termoeléctricas.

Por este motivo se han diseñado muy diversos instrumentos portátiles que miden rápidamente los parámetros comprometidos en este tipo de contaminación. Uno de ellos es el medidor portátil YSI Modelo 335 CT de la YSI Incorporated, que mediante una célula de conductividad y un transmisor combinados en la misma unidad, te indica la conductividad del líquido de muestra en microhms/ centímetro, la salinidad es expresada en gramos de sal/KG de muestra (ppt o parte por mil) (En el sistema internacional la unidad es el milisiemens/metro) y la temperatura de la misma expresada en °C.Se sugiere que como práctica con este instrumento, medir estos parámetros en el agua que alimenta una industria que la use en amplia escala, así como en el agua desecha que vierte al exterior en alguna vía de desagüe.

El agua suministrada a las casas habitación de los integrantes de un equipo de trabajo que se ubiquen en distintas áreas de la cuidad, tanto en su forma natural al llegar como después de hervirlas durante 10 segundos haciendo la medida una vez que se encuentren a la temperatura ambiente.

Resultados: En este otro experimento vimos su conductividad, salinidad y temperatura y observamos que su temperatura era casi igual solo vario en tres fluidos, la salinidad la mayoría fue del 0% con excepción del agua con suero y el suerox esa fue del 1% y en la conductividad eléctrica ahí si vario mucho ya que el agua con suero llego hasta los 1750 y el suerox 2400, las demás sustancias estaban del rango de 1000 para abajo, además notamos las diferentes conductividades de los Gatorades ya que para mí solo variaba el color y notamos que el de sabor naranja conduce más que el de uva.

Bebida Conductividad Salinidad TemperaturaGatorade naranja 1000 0% 26°CSeven Up 300 0% 25°CManzanita 230 0% 25°CAgua con suero 1750 1% 25°CGatorade uva 900 0% 25°CSuerox 2400 1% 24°CAgua 150 0% 25°CCoca-cola 500 0% 25°CPepsi 500 0% 25°CAgua mineral 495 0% 24°CAgua del ITP 140 0% 24°C

¿Por qué las soluciones de yodo en CCI4 y etanol presentan diferente color?

Se presentan diferentes colores debido al tipo de enlace correspondiente y porqué se fusiona o combina con elementos diferentes.

Conductividad eléctrica

La conductividad eléctrica es la medida de la capacidad (o de la aptitud) de un material para dejar pasar (o dejar circular) libremente la corriente eléctrica. La conductividad depende de la estructura atómica y molecular del material. Los metales son buenos conductores porque tienen una estructura con muchos electrones con vínculos débiles, y esto permite su movimiento. La conductividad también depende de otros factores físicos del propio material, y de la temperatura.

La conductividad es la inversa de la resistividad; por tanto, , y su unidad es el S/m (siemens por metro) o Ω-1·m-1. Usualmente, la magnitud de la conductividad (σ) es la proporcionalidad entre el campo eléctrico y la densidad de corriente de conducción :

Múltiplos del Sistema Internacional para siemens (S)Submúltiplos Múltiplos

Valor Símbolo Nombre Valor Símbolo Nombre10−1 S dS decisiemens 101 S daS decasiemens10−2 S cS centisiemens 102 S hS hectosiemens10−3 S mS milisiemens 103 S kS kilosiemens10−6 S µS microsiemens 106 S MS megasiemens10−9 S nS nanosiemens 109 S GS gigasiemens10−12 S pS picosiemens 1012 S TS terasiemens10−15 S fS femtosiemens 1015 S PS petasiemens10−18 S aS attosiemens 1018 S ES exasiemens10−21 S zS zeptosiemens 1021 S ZS zettasiemens10−24 S yS yoctosiemens 1024 S YS yottasiemens

Bibliografía:

Asociación ADUNI; Química – Análisis de principios y aplicaciones; segunda edición; Lumbreras Editores S.R.L.; año 2000; pág. 241-276.

http ://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_peri%C3%B3dica_de_los_elementos

INSTITUTO TECNOLOGICO DE PUEBLA

MATERIA: QUIMICA

ALUMNOS:

SANTOS MARIN MAURICIO

FRANSISCO ENRIQUEZ GUEVARA

VICTOR JUAREZ HERNANDEZ

CHRISTIAN SARMIENTO

REPORTE DE LABORATORIO 3

FECHA DE ENTREGA: 28/10/14