Oxidación de metales y propiedades periódicas

Práctica 3

Oxidación de metales y propiedades periódicas

López Flores Alan David

Zúñiga Rodríguez Elena

Introducción

En esta práctica se dará un ordenamiento de diferentes metales para poder clasificarlos y discernir de que propiedades periódicas "dependen" o están relacionados los metales en cuestión según su tendencia a oxidarse, la cual se dará probando su reactividad ante diferentes compuestos y condiciones.

Objetivo

Conocer cuál de las propiedades periódicas de los elementos varía igual que su tendencia a oxidarse.

Hipótesis

La tendencia a oxidarse de los metales disminuye con respecto a su energía de ionización.

Resultados

1. Sodio mas agua: se liberó una especie de gas, inmediatamente se acercó el tubo al fuego y se produjo una flama color naranja, con una pequeña implosión, al agregar el indicador al resultante se tornó azul.
2. Potasio mas agua: se liberó un gas al contacto con el agua, se acercó a la flama inmediatamente, lo que produjo una flama naranja con morado, posteriormente solo naranja, al resultante se le agregó indicador universal y se tornó azul.
3. Cobre, platino, plata, estaño y magnesio mas agua: no resultó ningún cambio.
4. Magnesio mas agua mas energía calorífica: Generó una cantidad pequeña de burbujas.
5. Cobre, platino, plata, y estaño mas agua y energía calorífica: no sucedió nada.
6. Cobre más ácido clorhídrico: Se genera un cambio leve de color a verde.
7. Magnesio más ácido clorhídrico: Se generó un gas y "desapareció" la parte sólida del magnesio al generarse el gas que se desprendió, el agua "subió".
8. Platino, plata y estaño más ácido clorhídrico: no sucedió nada aparentemente (en el estaño se formó según la teoría cloruro de estaño), a pesar de que no se observó algún cambio en el tuvo de ensaye.
9. Estaño mas ácido nítrico: Desprendió gas amarillo la reacción, se volvió blanco el estaño.
10. Cobre más ácido nítrico: efervescencia verde, los "chochitos" de cobre "desaparecieron" al efervescer, quedó un líquido verde, y se desprendió un gas café.
11. Plata más ácido nítrico: Efervescencia blanca, la plata se volvió una masa blanca, quedó un líquido turbio, se desprendió un gas café.
12. platino más ácido nítrico: no sucedió nada.

Análisis de resultados

1. La reacción que generó el resultado que se obtuvo fue hidróxido de sodio mas hidrógeno molecular:

Lo que nos dio el desprendimiento del hidrógeno que se quemó, lo cual nos dio la implosión y la flama naranja, dio como resultante hidróxido de sodio en disolución acuosa, por ello el indicador universal se tornó azul (básico), y podemos decir que el hidrógeno es la especie oxidante.

1. La reacción obtenida en el punto 2 fue la generación de hidróxido de potasio y nuevamente hidrógeno molecular, nos dio lugar a la misma flama naranja pero la morada es el potasio que se volatilizó y quemó al entrar en contacto con la llama del mechero, posteriormente continuó produciendo hidrógeno, lo que mantuvo la flama naranja, el hidróxido de potasio es una basa, por lo cual al agregar indicador se tornó azul el resultante de la reacción, se puede decir que el hidrógeno es la especie oxidante.
2. No sucedió ningún tipo de reacción, esto se podría deber a que el hidrógeno contenido en el agua no tiene la energía suficiente para sustraer electrones de los elementos no oxidados, ya que su energía de ionización es muy grande.
3. En esta reacción se desprendió una pequeña cantidad de burbujas al aplicar energía, porque se excitó el electrón de valencia debido a la energía cinética aplicada al agua y pudo tener un mayor potencial de oxidación el hidrógeno, pero no en gran medida.
4. No sucedió nada, a pesar de que la energía cinética en el agua aumentó no fue suficiente para desprender electrones de los elementos no oxidados.
5. Se generó el cambio de color porque el cobre se oxidó en pequeña medida, por el estado en el que se encuentra el hidrogeno del ácido, el cual es la especie oxidante, y se obtuvo el cloruro de cobre anhidro, por esto el cambio de color verde del líquido.
6. Se liberó un gas y se generó cloruro de magnesio, que se disolvió, también se desprendió hidrógeno molecular, el cual es el gas liberado.
7. No sucedió nada, puesto que la especie oxidante no fue lo suficientemente  fuerte como para ionizar a los metales no oxidados.
8. El estaño reaccionó generando dióxido de estaño, se liberó el gas de dióxido de nitrógeno (gas amarillento), esto se mantuvo en medio acuoso, la especie oxidante es el nitrógeno, por tanto sí reaccionó el cobre para oxidarse porque es más el potecial de ionización  del nitrógeno que el del hidrógeno.
9. el cobre reaccionó con el ácido nítrico formando  nitrato de cobre más óxido de nitrógeno, que al reaccionar con el oxigeno se transformó en dióxido de nitrógeno (el gas amarillento desprendido), y el nitrato de cobre quedó en la disolución acuosa, el agente oxidante es el nitrógeno, y reaccionó en esta reacción porque su potencial de ionización es mayor que el de el hidrógeno en el agua aún caliente.
10. Plata reaccionó con el ácido formando nitrato de plata, y nuevamente el dióxido de nitrógeno (gas amarillento), quedó en medio acuoso, nuevamente el nitrógeno fue la especie oxidante y tuvo la capacidad de oxidar a la plata.
11. no sucedió nada puesto que la energía de ionización que se requiere no es la aplicada por el nitrógeno para oxidar a el platino.

Podemos inferir que es más difícil retirar un electrón de las moléculas neutras conforme es mayor su energía de ionización ya que de acuerdo con la IUPAC:

"La energía de ionización requiere la energía mínima para expulsar un electrón de un átomo neutro o molécula en su estado fundamental"; lo cual es necesario para ceder, un electrón al agente oxidante.

Proceso experimental

1. Metales  que reaccionaron  al agregar agua destilada.

Sodio (Na) y Potasio (K)

1. Observaciones al acercar la boca del tubo al mechero: Con el Sodio, hubo una implosión y la flama del gas liberado fue de color anaranjado. Con el Potasio hubo una implosión y la flama del gas liberado era de color anaranjado y un poco morada.
2. ¿Qué color tiene el gas que se liberó? Anaranjado (Na) Anaranjado y morada (K)
3. Escribe completa y balanceada la ecuación de la reacción que se llevó a cabo

2Na(s) + 2H2O → 2NaOH (ac)  + H2  

2K +   2H2O → 2KOH (ac)  + H2

1. Agregando  indicador universal confirmar los productos: Color azul intenso, que indica una disolución básica, por presencia de moléculas OH en la disolución.
2. Identifica a la especie oxidante: El agua.

1. Metales en los que hubo algún cambio al calentarlos suavemente con el mechero: Magnesio (Mg)

1. Escribe completa y balanceada la ecuación de la reacción que tuvo lugar:

                            Δ

Mg (s) + 2H2O (l)  →  Mg(OH)2 (ac) + H2

1. Agregando  indicador universal confirmar los productos: Color azul, que indica una disolución básica, por presencia de moléculas OH en la disolución.

1. Identifica a la especie oxidante: El agua.

1. Metales en los que hubo reacción agregándole ácido clorhídrico concentrado: Estaño (Sn)

1. Escribe completa y balanceada la ecuación de la reacción correspondiente en este caso: Sn + 2HCl → SnCl2 + H2
2. Establece cuál es la especie oxidante: El ácido clorhídrico.

1. Metales en los que hubo reacción agregándoles ácido nítrico concentrado: Plata (Ag)

1. ¿Qué color presenta el gas que se desprende?
2. ¿Por qué el ácido clorhídrico no oxidó a la plata  el ácido nítrico sí? Porque es un metal de transición.
3. Escribe completa y balanceada la ecuación de la reacción entre la plata y el ácido nítrico:

Ag (s) + 2 HNO3(ac)  →  AgNO3 (ac) +  H2O (l) + NO2

1. Identifica a la especie oxidante: ácido nítrico.

Análisis global de los resultados

1. Ordena los elementos estudiados, del más fácilmente oxidable al más resistente a la oxidación: K, Na, Mg, Sn, Cu, Ag  y Pt.
2. Dispón a estos metales del reductor más fuerte al reductor más débil: K, Na, Mg, Sn, Cu, Ag y Pt.
3. Elabora una ordenación elemental para cada propiedad, del valor más bajo al valor más alto.

Energía de Ionización

K 0.4189 Na 0.4958 Sn 0.7086 Ag 0.7310 Mg 0.7377 Cu 0.7455 Pt 0.87

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