CARACTERIZACIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL BLOQUE REPRESENTATIVO

CARACTERIZACIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL BLOQUE REPRESENTATIVO

Pedro Alejandro Astaiza Perafán, Jair Renee Morcillo Urrutia.

Química, facultad de ciencias exactas naturales y de la educación, universidad del cauca.

Fecha de práctica: 24 de abril de 2013 fecha de entrega: 8 de mayo de 2013

RESUMEN.

Se compararon las propiedades químicas del sodio, magnesio, aluminio y azufre a partir de la reacción de cada uno de estos con una solución de sulfato de cobre.

INTRODUCCIÓN.

No fue Mendeleeff el primero en intentar una clasificación sistemática de los elementos o en examinarlos según el orden de sus pesos atómicos. Sin embargo, si fue el primero. Sin embargo, si fue el primero en ordenarlas según la ley periódica, observar la gradación de propiedades que se observan al adoptar esta ordenación y en emplearla para predecir las propiedades de los elementos faltantes1.

Actualmente se sabe que las propiedades de los elementos corresponden a su configuración electrónica y, en especial, a los electrones dispuestos en su última capa o capa de valencia. De esta manera se puede observar que al recorrer la tabla periódica muchos de los elementos que se ubican en una misma columna tienen

configuraciones electrónicas muy parecidas, y por tanto, propiedades físicas y químicas muy similares.

La tabla periódica se ha dispuesto en dos grandes grupos: elementos del grupo representativo y metales de transición. La característica general de los elementos del grupo representativo es que su configuración electrónica corresponde al llenado de los orbitales ns y np de la capa mas externa2, además presentan vidas medias extensas en comparación con otros elementos (metales de transición o metales de transición interna); los elementos del bloque representativo presentan una gama de comportamientos y propiedades variables, es decir, de izquierda a derecha los elementos disminuyen su carácter metálico pasando por lo semimetales hasta llegar a los no metales.

Muchos de los elementos de este grupo son indispensables, tanto para el ciclo biológico (bomba sodio-potasio que controla las contracciones musculares del cuerpo) como para los procesos industriales (obtención de vidrio, bicarbonatos, como agentes reductores…) o, incluso, nucleares (captación de neutrones en las plantas nucleares). El estudio de los elementos del grupo representativo exige conocimientos propios de la teoría cuántica, además, su importancia radica en lo anteriormente mencionado.

El objetivo principal de la práctica es determinar y observar el comportamiento químico de ciertos elementos del bloque representativo a partir de la reacción entre una solución de sulfato de cobre, relacionando estas observaciones con sus conceptos teóricos desarrollados en clase.

RESULTADOS.

La práctica se desarrollo adicionando a cuatro tubos de ensayo 1 mL de una solución 0.5N de sulfato de cobre, posteriormente se adicionó a cada uno de estos sodio, magnesio, aluminio y azufre respectivamente. Sin embargo, con el aluminio y con el magnesio se realizó un procedimiento previo a la adición de estos a la solución presentada, el cual consistía en adicionar pequeñas cantidades de acido clorhídrico y después lavar con abundante agua, este proceso se observó desprendimiento de gas y calor.

Las observaciones correspondientes a la adición de los elementos en la solución de sulfato de cobre se aprecian en la tabla1. Adición de sodio, magnesio, aluminio y azufre a una solución 0.5N de sulfato de cobre, sección anexos.

ANÁLISIS DE RESULTADOS.

Lo átomos de los elementos del grupo representativo se caracterizan por presentar configuraciones electrónicas “externas”, en su estado fundamental desde ns1 hasta ns2np6 , mientras que todos los orbitales subyacentes se encuentran totalmente ocupados3 . Dado lo anterior, al presentar orbitales s y p (de baja energía) en su capa de valencia, estos compuestos presentan una vida media larga y duradera en comparación a los elementos del bloque de transición o de transición interna.

Como se mencionó anteriormente, las propiedades de cada uno de los elementos es consecuencia directa de su configuración electrónica, y en especial de sus electrones de valencia; al observar los grupos o familias del bloque representativo se aprecia que

los elementos dispuestos en una misma familia presentan características similares respecto a su reactividad, poder de reducción, formación de ácidos o bases, puntos de fusión, entre otros. De igual forma se aprecia que a lo largo de cada serie horizontal o periodo hay una tendencia regular en la variación del carácter metálico y del carácter reductor-oxidante de los elementos a medida que se van adicionando electrones al n-ésimo nivel cuántico.4 La serie inicia con elementos altamente metálicos y reductores (alcalinos y alcalinotérreos), pasando por elementos con propiedades de semimetales, elementos no metálicos con altos potenciales de oxidación y finaliza con elementos inertes con poca o nula reactividad (gases nobles).

En la tabla2. Características generales de los grupos o familias de los elementos del grupo representativo, sección anexos, se presenta a groso modo las principales tendencias grupales de cada una de las familias del bloque representativo.

En la práctica se trabajó con sodio, magnesio, aluminio y azufre, elementos del grupo 1, 2, 13 y 16 de la tabla periódica respectivamente, estos pertenecen al mismo periodo Como

se puede observar en la tabla2, sección anexos, las propiedades reductoras de los elementos representativos disminuyen de izquierda a derecha, esta información es de vital importancia para el análisis de los resultados expuestos en la tabla1, sección anexos, puesto que la reacción presentada en el laboratorio fue de oxido-reducción entre el elemento a estudiar y el sulfato de cobre; en las reacciones redox se transfieren electrones de una sustancia a otra5, en este proceso la sustancia que pierde o dona los electrones sufre un proceso de oxidación y la sustancia que acepta electrones sufre un proceso de reducción. La oxidación o reducción de las sustancias en una reacción redox depende del potencial de reducción de cada una de estas, en general, cuanto más positivo sea el potencial de reducción, mayor será la tendencia de la sustancia a reducirse (agente oxidante) y, cuanto mas negativo sea el potencial de reducción mayor será la tendencia de la sustancia a oxidarse (agente reductor)6.

En la tabla3. Potenciales de reducción, sección anexos, se presentan los potenciales de reducción de cada uno de los

elementos estudiados durante la práctica. Dado lo anterior, la tendencia a disminuir sus propiedades reductoras a través de un mismo periodo concuerda con el potencial de reducción presentado en la tabla3, de esta manera como se pudo observar en el laboratorio el sodio, el aluminio y el magnesio reaccionaron con el sulfato de cobre, el precipitado oscuro presentando al final de la reacción corresponde a cobre metálico, resultado de la reducción de este ante la presencia de fuertes agentes reductores como el sodio, magnesio o aluminio, además de esto, el color azul propio de la solución de sulfato de cobre se atenuó poco a poco hasta que la solución se torno incolora, consecuencia de la reducción del ion cobre +2 a cobre cero o cobre metálico. De esta manera la ecuación de la reacción para estos elementos es:

* Sodio.

2

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