INTRODUCCION EXPERIMENTAL AL SISTEMA PERIÓDICO

Objetivo: Relacionar las propiedades y características de los elementos con su ubicación en la tabla periódica, además de identificar como se genera el cloro y la coloración que tiene.

Introducción:

HALOGENOS

El grupo de los halógenos es el grupo 17 de la tabla periódica, y está formado por los siguientes elementos: flúor, cloro, bromo, yodo y ástato (este último, radioactivo y poco común). La palabra Halógeno proviene del griego y significa formador de sales.

En forma natural se encuentran como moléculas diatómicas. Para llenar por completo su último nivel energético necesitan un electrón más, por lo que tienen tendencia a formar un ión mononegativo, X-. Este ión se denomina haluro al igual que las sales que lo contienen.

Poseen una electronegatividad " 2,5 en la escala Pauling, presentando el flúor la mayor electronegatividad. Son elementos oxidantes, y el flúor es capaz de llevar a la mayor parte de los elementos al mayor estado de oxidación que presentan.

Muchos compuestos orgánicos sintéticos, y algunos naturales, contienen halógenos; a estos compuestos se les llama compuestos halogenados

Algunos compuestos presentan propiedades similares a las de los halógenos, por lo que reciben el nombre de pseudo halógenos. Todos los miembros del grupo tienen una valencia de -1 y se combinan con los metales para formar haluros, así como con metales y no metales para formar iones complejos.

CLORO

El cloro es un elemento químico de número atómico 17 situado en el grupo de los halógenos (grupo 17) de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Cl. En condiciones normales y en estado puro es un gas amarillo-verdoso formado por moléculas diatómicas, Cl2, unas 2,5 veces más pesado que el aire, de olor desagradable y venenoso. Es un elemento abundante en la naturaleza y se trata de un elemento químico esencial para muchas formas de vida.

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES

En la naturaleza no se encuentra en estado puro ya que reacciona con rapidez con muchos elementos y compuestos químicos, sino que se encuentra formando parte de cloruros y cloratos, sobre todo en forma de cloruro de sodio, en las minas de sal y disuelto y en suspensión en el agua de mar. El cloruro de sodio es lo que comúnmente conocemos como sal de mesa.

Se emplea para potabilizar el agua de consumo disolviéndolo en la misma; también tiene otras aplicaciones como oxidante, blanqueante y desinfectante. El cloro gaseoso es muy tóxico (neurotóxico) y se usó como gas de guerra en la Primera y Segunda Guerra Mundial.

Este halógeno forma numerosas sales y se obtiene a partir de cloruros y a través de procesos de oxidación, generalmente mediante electrolisis. Se combina fácilmente con la mayor parte de los elementos. Es ligeramente soluble en agua (unos 6,5 g de cloro por litro de agua a 25 ºC), en parte formando ácido hipocloroso, HClO.

En la mayoría de los numerosos compuestos que forma presenta estado de oxidación -1. También puede presentar los estados de oxidación +1, +3, +5 y +7.

APLICACIONES

El cloro se emplea principalmente en la purificación de aguas, como blanqueante en la producción de papel y en la preparación de distintos compuestos clorados.

• Un proceso de purificación de aguas ampliamente utilizado es la cloración. Se emplea ácido hipocloroso, HClO, que se produce disolviendo cloro en agua y regulando el pH.

• En la producción de papel se emplea cloro en el blanqueo de la pulpa, aunque tiende a ser sustituido por dióxido de cloro, ClO2.

• Una gran parte del cloro se emplea en la producción de cloruro de vinilo, compuesto orgánico que se emplea principalmente en la síntesis del poli(cloruro de vinilo), conocido como PVC.

• Se usa en la síntesis de numerosos compuestos orgánicos e inorgánicos, por ejemplo tetracloruro de carbono (CCl4), o cloroformo (CHCl3), y distintos halogenuros metálicos. También se emplea como agente oxidante.

• Preparación de cloruro de hidrógeno puro; se puede llevar a cabo por síntesis directa: H2 + Cl2 ! 2HCl

HISTORIA

El cloro (del griego , que significa "amarillo verdoso") fue descubierto en 1774 por el sueco Carl Wilhelm Scheele, aunque creía que se trataba de un compuesto que contenía oxígeno. En 1810 el químico inglés Humphry Davy demuestra que se trata de un elemento químico y le da el nombre de cloro debido a su color.

El cloro se empleó en la Primera Guerra Mundial, siendo el primer caso de uso de armas químicas.

ABUNDANCIA Y OBTENCIÓN

El cloro se encuentra en la naturaleza combinado con otros elementos, principalmente en forma de cloruro de sodio (NaCl), y también otros minerales como la silvina (KCl). Es el halógeno más abundante en el agua marina con una concentración de unas 18000 ppm. En la corteza terrestre está presente en menor cantidad, unas 130 ppm. Es prácticamente imposible encontrarlo sin estar combinado con otros elementos, debido a su alta reactividad.

El cloro se obtiene principalmente (más del 95% de la producción) mediante la electrolisis de cloruro de sodio (NaCl), en disolución acuosa, denominado proceso del cloro-álcali. Se emplean tres métodos: electrolisis con celda de amalgama de mercurio, electrolisis con celda de diafragma y electrolisis con celda de membrana.

PRECAUCIONES

El cloro provoca irritación en el sistema respiratorio, especialmente en niños y personas mayores. En estado gaseoso irrita las mucosas y en estado líquido quema la piel. Se puede detectar en el aire por su olor a partir de 3,5 ppm, siendo mortal a partir de unos 1000 ppm. Una exposición aguda a altas (pero no letales) concentraciones de cloro puede provocar edema pulmonar, o líquido en lo pulmones. Una exposición crónica a bajas de bajo nivel debilita los pulmones aumentando la susceptibilidad a otras enfermedades pulmonares.

HALOGENUROS O HALUROS

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS HALUROS:

Constituyen un grupo en el que aparecen una serie de compuestos, formados por iones halógenos monovalentes electronegativos (F-, Cl-, Br-, I-) que son grandes, teniendo una carga de sólo -1, con facilidad para polarizarse.

- Clasificación de los haluros:

B) Cloruros, Bromuros y Yoduros:

METALES ALCALINOS

El litio (Li)

El sodio (Na)

El potasio (K)

El rubidio (Rb)

El cesio (Cs)

El francio (Fr)

Estos elementos pertenecen todos al Grupo 1 o IA de la Tabla Periódica. El nombre de esta familia proviene de la palabra árabe álcalis, que significa cenizas; ya que los primeros compuestos de sodio y potasio fueron descubiertos en cenizas de maderas.

También, al reaccionar con agua, estos metales forman hidróxidos, que son compuestos que antes se llamaban álcalis.

Son metales blandos, tan es así que el sodio se puede cortar fácilmente con un cuchillo. Al cortarlos o fundirlos se observa su color plateado y su brillo metálico.

Los metales alcalinos son de baja densidad. Li, Na y K son menos densos que el agua. El Li es el más duro y a la vez el menos denso. El Cs es el más blando y el más denso.

Estos metales son los más activos químicamente. Por ejemplo: el sodio reacciona enérgicamente con el agua, mientras flota, desprendiéndose gases de hidrógeno. El potasio reacciona aún más violentamente que el sodio. Por estos motivos, esta clase de metales no se encuentran en estado libre en la naturaleza, sino en forma de compuestos, generalmente sales.

Los elementos sodio y potasio son componentes fundamentales de los seres vivos. Se encuentran en forma de iones, cuyas propiedades son muy diferentes a la de los metales.

El rubidio y el cesio son muy escasos. El francio es altamente radiactivo y de muy corta vida (22 minutos), por lo que es mucho más escaso aún.

METALES ALCALINOTERREOS

Berilio (Be)

Magnesio (Mg)

Calcio (Ca)

Estroncio (Sr)

Bario (Ba)

Radio (Ra)

PROPIEDADES FISICAS:

Al aumentar el número atómico disminuyen el punto de fusión, las propiedades metálicas y la Electronegatividad pero, aumenta el radio atómico y el radio iónico.

Los óxidos más importantes del son el del Ca y Mg y se usan en la industria constructora el CaO, el MgO se le usa en la industria siderurgica aglutinado y prensado como ladrillo refractario, los óxidos son de color blanco y se obtienen de las rocas sedimentarias.

Desarrollo:

Los materiales que se utilizaron para los experimentos fueron:

• Vaso de Precipitados

• Pinzas para tubo de ensayo

• Vidrio de Reloj

• Gotero

• Tubos de Ensayo

Reactivos utilizados:

• Br

• Sn

• ClK

• BrK

• FK

• IK

• AgNO3

• CCl4

• NaOH

• MgCl2

• CaCl2

• NH4OH

En el primer experimento se nos dio un poco de Estaño en un tubo de ensayo, ahí mismo añadimos 3 gotas de Bromo y se observó lo siguiente:

Al combinarse las dos sustancias se desprendió un gas de color café. El Bromo perdió la coloración, ya que debido a la reacción se hizo más claro; después de unos cuantos minutos el gas desapareció completamente.

En el siguiente experimento se nos dieron cuatro porciones de Nitrato de Plata (AgNO3), estas se depositaron en un tubo de ensayo y se le agregaron las siguientes sustancias:

El tercer experimento esta relacionado con los halógenos y en este se nos dio un poco de Bromuro de Potasio (BrK) en un tubo de ensayo y en otro tubo un poco de Yoduro de Potasio, al Bromuro de Potasio se le agregó un poco de Agua con cloro, y aparte se le añadió una porción de Tetracloruro de Carbono. Aquí no se vio ninguna reacción las tres sustancias se veían separadas. El Bromuro de Potasio junto con el agua con cloro son menos densos que el Tetracloruro de Carbono.

Al tubo donde se encontraba depositado el Yoduro de Potasio se le agregó agua de Bromo y Tetracloruro de Carbono. En este tubo se observaban tres sustancias una de color amarillo y las otras claras, y al igual que el otro se veían separadas.

El cuarto experimento se relaciona con los metales alcalinos. En este experimento se le depositó un poco de agua en el vaso de precipitados, después se mezcló con unas gotas de fenoftaleina. Enseguida se agrego un poco de Sodio. Después de que se efectuó la reacción y antes de que los gases que desprendió desaparecieran se encendió un cerillo y con ello hizo una pequeña explosión. Al ver la coloración que tomó el agua nos dimos cuenta que se había formado una base.

En el último experimento teníamos en dos tubos Hidróxido de Sodio a uno se le agregó Cloruro de Magnesio (MgCl2) y al otro Cloruro de Calcio (CaCl2).

Después de que se formaron los precipitados se les agregó Ácido Clorhídrico (HCl) y en los dos tubos de ensayo se diluyeron los precipitados.

Conclusión:

Según las observaciones obtenidas, nos sirvieron para darnos cuenta de las propiedades químicas que poseen los halógenos, los metales alcalinos y los metales alcalinotérreos. Los experimentos hechos en el laboratorio nos demuestran las reacciones que tienen los halógenos, y además de esto nosotros pudimos ver que si no se tiene un buen manejo de estos elementos pueden causar daños a nuestra salud.

Bibliografía:

• Química (Raymon Chang)

• Enciclopedia Microsoft Encarta 2002 Cloro, Tabla Periódica

• http://enciclopedia.us.es/index.php/Tabla_periódica

• Química Inorgánica (Clemente Juárez y Contreras)