Download - 1 Ensayo La Flama y Perlas de Borax
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD CULHUACÁN
INGENIERÍA EN COMPUTACIÓN
ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA
“PRACTICA 1”
Elaborada por:
Rocha Zamudio Carlos Roberto
Sánchez Monter Fernando
Santos Rodríguez Eduardo
Eduardo Zamarrón Muñoz
Fecha de Entrega jueves, 29 de agosto de 2013
GENERALIDADES
Gran parte del conocimiento actual sobre la estructura electrónica de los átomos provino del
análisis de la luz que emiten o absorben las sustancias, dicha luz forma parte de las radiaciones
electromagnéticas así como las ondas de radio, la radiación infrarroja y los rayos.
De acuerdo con la teoría de Planck, la materia puede emitir o absorber energía solo en múltiplos
enteros de h□, por lo cual se establece que la energía esta cuantizada.
En 1913, el físico Danés Niels Bohr ofreció una explicación teórica sobre los espectros de líneas en
función del átomo de hidrogeno, en el que describa al electrón girando alrededor de su núcleo en
orbitas circulares. Esto sugiere que los electrones solo pueden ocupar ciertas orbitas discretas y
que estos absorben o emiten energía en cantidades definidas conforme se desplazan de una órbita
a otra.
Por lo tanto, cada orbita corresponde a un nivel de energía definido del electrón y cuando un
electrón pasa de un estado de baja energía a uno de alta, este absorbe una cantidad definida (o
cuantizada) de energía. Cuando un electrón regresa al nivel energético original emite exactamente
la misma cantidad de energía que absorbió al ir del nivel bajo de energía al de mayor energía.
El átomo excitado puede deshacerse de este exceso de energía emitiendo luz de una frecuencia
específica, a menudo en la región visible. En los fuegos artificiales la energía necesaria para excitar
a los electrones viene de la reacción entre el oxidante y el combustible.
Los colores amarillos delos fuegos artificiales se deben a la emisión de radiación de longitud de
onda de 589nm de los átomos de sodio. Los colores rojos vienen de las sales de estroncio que
emiten en los 606 nm y entre los 636 nm a los 688 nm. Este color rojo es el de las llamas de
seguridad que se encienden, en ocasiones en las autopistas. Las sales de bario dan un color verde
en los fuegos artificiales que se deben a una serie de líneas de emisión entre los 505 y 535 nm, sin
embargo un buen color azul es difícil de obtener. Las sales de cobre dan color que emiten en la
región entre los 420 y 460 nm
Usando un elemento absorbe suficiente energía, de una flama; o un arco eléctrico, por ejemplo,
emite energía radiante a lo que se llama espectro de llama, aunque cualquier elemento puede
calentarse hasta la incandescencia, algunos solo tienen que calentarse en la flama de un mechero
de Bunsen para que emitan una luz de color característico. Algunos de estos elementos son el
potasio, el sodio, el calcio y el estroncio. Uno de los métodos más convenientes para identificar
estos elementos consiste en tomar una muestra del compuesto en estado sólido con ayuda de un
alambre de nicromo y llevarla directamente a la flama del mechero, en la cual se producirá el color
(espectro) característico del elemento presente.
MATERIALES Asa de micronio Cerillos Mechero de bunsen Recipientes transparentes
REACTIVOS Litio Bario Calcio estaño Sodio Cobre Cobalto Cromo Ácido clorhídrico Borato de sodio (bórax)
PROCEDIMIENTO DE ENSAYO A LA FLAMA1.- Encienda el mechero de Bunsen y regule la entrada de aire con ayuda del collarín hasta obtener una flama de color azul homogénea.
2.- Limpie el alambre de nicromio, sumergiéndolo en la solución de HCL y acérquelo al borde de la flama del mechero de Bunsen hasta que esté completamente limpio.
Nota: En cada mesa hay un vaso de precipitados que contiene la muestra sólida del compuesto con el catión a identificar.
3.- Con el alambre de nicromio, limpio y humedecido con el HCL, tome la muestra y llévela a la zona más caliente de la flama.
4. Observe la coloración producida por el catión y anótela en la tabla de resultados.
5.-Identifiqué el catión presente en la muestra, contrastando sus observaciones con lo reportado en la tabla 1 y en la bibliografía.
PROCEDIMIENTO DE LA PERLA DE BÓRAX1.- Prepare un mechero de Bunsen y su alambre de nicromio como lo indicado en el punto 1 y2 del método anterior.
2.- Tome una pequeña cantidad de bórax con la punta del alambre de nicromio llévela a la flama en la zona más caliente. Gire el alambre hasta que el bórax se funda y se forme una perla
cristalina.
3.- Una vez formada la perla, sumérgela en la solución de cloruro y llévela a la zona oxidante de la flama del mechero hasta el rojo vivo. Desprenda la perla con un golpe firme dentro de la caja de Petri. Repita el mismo procedimiento en la zona reductora de la flama.
TABLA DE DATOS Tabla del ensayo a la flama
Muestra Flama Oxidante Flama Reductora Nombre del catión
1 Rojo Carmín Rojo Carmín Litio
2 Rojizo Esmeralda Bario
3 Naranja Naranja Calcio
4 Violeta Violeta Estaño
5 Amarillo Amarillo Sodio
6 Azul verdoso Verde azulado Cobre
Tabla de las perlas de bórax
Muestra Color de perlaFlama Oxidante
Color de perlaFlama Reductora
Nombre del Catión
1 Cobalto2 Cromo3 Estaño4 Bario5 Cobre6 Litio
CUESTIONARIO1. Indique a que grupo pertenecen los elementos que identificó en el ensayo a la flama y
en el ensayo de la perla de bórax.
Ensayo de la Flama:
a. Litio (Li) Grupo IA b. Bario (Ba) Grupo IIA c. Calcio (Ca) Grupo IIA d. Estaño (Sn) Grupo IVA e. Sodio (Na) Grupo IA f. Cobre (Cu) Grupo IB
Ensayo de la perla de bórax:
1) Cobalto (Co) Grupo VIIIB 2) Cromo (Cr) Grupo VIB 3) Estaño (Sn) Grupo IVA4) Bario (Ba) Grupo IIA5) Cobre (Cu) Grupo IB6) Litio (Li) Grupo IA
2. Indique tres características físicas y tres químicas que presentan los elementos analizados
Bario (Ba) Metal alcalinotérreo buen conductor de calor, electricidad, blanco y brillante. Físicas Masa Atómica: 137 (137.34) g/mol Punto de Ebullición: 1140 ºC Punto de Fusión: 850 ºC Químicas: Valencia: 2 Estado de Oxidación: +2 Electronegatividad: 0,9
Calcio (Ca) Metal alcalinotérreo buen conductor de calor, electricidad, blanco y brillante. Físicas Masa Atómica: 40 (40.08) g/mol Punto de Ebullición: 1230 ºC Punto de Fusión: 810 ºC
Químicas: Valencia: 2 Estado de Oxidación: +2 Electronegatividad: 1,9
Sodio (Na) Metal alcalino de color blanco, brillante y muy activo. Físicas Masa Atómica: 23 (22.989) g/mol Punto de Ebullición: 892 ºC Punto de Fusión: 97.8 ºC Químicas: Valencia: 1 Estado de Oxidación: +1 Electronegatividad: 0,8
Litio (Li) Metal alcalino de color blanco, brillante y muy activo. Físicas: Masa Atómica: 7 (6.939) g/mol Punto de Ebullición: 1330 ºC Punto de Fusión: 186 ºC Químicas: Valencia: 1
Estado de Oxidación: +1 Electronegatividad: 1,0
Cobre (Cu) Metal de transición no atraído por campos magnéticos; dúctil y maleable. Físicas Masa Atómica: 64 (63.57) g/mol Punto de Ebullición: 2300 ºC Punto de Fusión: 1083 ºC
Químicas: Valencia: 2,1 Estado de Oxidación: +2 Electronegatividad: 1,9
Cobalto (Co) Metal de transición dúctil, maleable y tenaz. Físicas Masa Atómica: 59 (58.933) g/mol Punto de Ebullición: 2900 ºC Punto de Fusión: 1480 ºC Químicas: Valencia: 2,3 Estado de Oxidación: +3 Electronegatividad: 1,8
Cromo (Cr) Metal de transición débilmente atraído por campos magnéticos; maleable y tenaz. Físicas Masa Atómica: 52 (51.966) g/mol Punto de Ebullición: 2200 ºC Punto de Fusión: 1615 ºC Químicas: Valencia: 6, 3, 2 Estado de Oxidación: +3 Electronegatividad: 1,6
Estaño (Sn)
Es un metal plateado, maleable, que no se oxida fácilmente y es resistente a la corrosión.
FísicasDensidad: 7365 kg/m 3 Punto de fusión: 505,08 K (232 °C)Punto de ebullición: 2875 K (2602 °C)Químicas
Número atómico: 50Valencia: 2,4
Estado de oxidación: +4
3. Escriba la configuración electrónica de los cationes identificados.
4. Explique a que se debe que la mayoría de los elementos presenten diferente coloración tanto a la flama como en la perla de bórax.Los elementos tienen diferentes características entre sí aunque en algunas ocasiones pertenezcan al mismo grupo o familia. Factores como la colocación de la perla en las diferentes zonas del mechero, el tiempo de exposición y la exposición de los compuestos a diferentes sustancias son lo que hacen variar su coloración.
5. Investigue el principio de funcionamiento mediante el cual los diodos emiten luz de diferentes colores.El principio de funcionamiento de los diodos consiste en que los materiales semiconductores, un electrón al pasar de la banda de conducción a la de valencia, pierde energía, está energía perdida se puede manifestar en forma de un fotón desprendido, con una amplitud, una dirección y fase aleatoria.
OBSERVACIONES
En la flama numero 2 tuvimos dificultades para observar de qué color era esta pues estaba muy contaminada previamente, además en la perla de litio en principio no nos fue posible retirarla debido a que no estaba calentada al rojo vivo.
CONCLUSIONES De acuerdo a lo realizado en la práctica, observamos físicamente que la acción de la llama,
sobre distintos tipos de compuestos, nos da como resultado una tonalidad diferente respecto al catión de la sustancia. Lo mismo sucedió en las perlas de bórax, adquirieron diferente color en base a las sustancias que se combinaron con el bórax.
Elemento Configuración electrónicaLitio 1s2 2s1
Bario 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2
Calcio 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2
Estaño 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p2
Sodio 1 s2 2 s2 2p6 3s1
Cobre 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9
Cobalto 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7
Cromo 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵ 4s²