“Año de la Integración Nacional y el Reconocimiento de Nuestra Diversidad”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingeniería Geológica, Minera y Metalúrgica

Laboratorio I

Estructura Atómica

Curso: QUIMICA I

Docente:

Alumno: Arana Vilca Abraham 20122152D

Gonzales Gonzales Erick Mauro 20114130E

Lasiano Andrade Juniors Santos 20122133J

Manrique Contreras Sergio Luis 20112607I

Martel Ojeda Diustin Yósep 20111264K

TEORIA ATOMICAQUIMICA I

INTRODUCCION.

El presente informe de laboratorio, tiene por fin la adecuada utilización de los materiales de laboratorio y su aplicación al tema de Teoría Atómica.

OBJETIVOS:

1.- Diferenciar las zonas de la llama producidas por el mechero de Bunsen.

2.- Reconocer el espectro de emisión de los elementos utilizados.

MARCO TEORICO:

Cada átomo es capaz de emitir o absorber radiación electromagnética, aunque solamente en algunas frecuencias que son características propias de cada uno de los diferentes elementos químicos.

Si, mediante suministro de energía calorífica, se estimula un determinado elemento en su fase gaseosa, sus átomos emiten radiación en ciertas frecuencias del visible, que constituyen su espectro de emisión.

Si el mismo elemento, también en estado de gas, recibe radiación electromagnética, absorbe en ciertas frecuencias del visible, precisamente las mismas en las que emite cuando se estimula mediante calor. Este será su espectro de absorción.

Se cumple, así, la llamada Ley de Kirchoff, que nos indica que todo elemento absorbe radiación en las mismas longitudes de onda en las que la emite. Los espectros de absorción y de emisión resultan ser, pues, el negativo uno del otro.

Puesto que el espectro, tanto de emisión como de absorción, es característico de cada elemento, sirve para identificar cada uno de los elementos de la tabla periódica, por simple visualización y análisis de la posición de las líneas de absorción o emisión en su espectro.

Estas características se manifiestan ya se trate de un elemento puro o bien combinado con otros elementos, por lo que se obtiene un procedimiento bastante fiable de identificación.

Podemos, en definitiva, identificar la existencia de determinados elementos químicos en la composición de sistemas inaccesibles, como pueden ser objetos astronómicos, planetas, estrellas o sistemas estelares lejanos, aparte de que, también, y debido al Efecto Doppler-Fizeau, podemos establecer una componente de velocidad de acercamiento o alejamiento de nosotros.

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PARTE EXPERIMENTAL

EXPERIMENTO 1: Manejo del Mechero de Bunsen

En este experimento se identificara el tipo de llama que produce el Mechero de Bunsen mediante la coloración de la llama.

Llama luminosa

Es una llama que presenta un color medio rojizo o anaranjado. Esto se produce por una combustión incompleta del gas produciendo un residuo de color oscuro que no es más que carbono en forma de hollín, además también produce gotitas de agua.

Llama no luminosa

Es una llama de color azul claro. Esto se produce por una combustión completa del gas que no deja residuos de carbono pero si gotitas de agua y dióxido de carbono.

EXPERIMENTO 2: Estudio cualitativo del espectro de emisión

Materiales:

• Mechero de Bunsen

• Alambre de Nicrón

• Tubos de ensayo

• Gradilla

• Pipeta

• Cepillo para tubos de ensayo

• Pizeta

• Fósforo o encendedor

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Reactivos:

Soluciones de:

• K• Li• Na• Ca• Sr Ba• HCl (Concentrado)

Procedimiento:

1. Colocar la manguerita del mechero en la fuente de gas.

2. Abrir la llave de la fuente de gas, ahora abra la llave del mechero y acerque un fósforo encendido.

3. Regule para tener una llama no luminosa.

4. Recoja una muestra de las sustancias con la pipeta y vierta el contenido en los tubos de ensayo.

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5. Unte el extremo argollado del alambre de nicrón en el ácido clorhídrico para limpiarlo.

6. Después, introdúzcalo en una de las soluciones que le han entregado.

7. Coloque el alambre en la zona externa de la llama, observe el color que produce y tome nota.

8. Limpie de nuevo el alambre con el ácido clorhídrico y repita el procedimiento 5 y 6.

9. Al final limpiar los materiales de laboratorio.

10.De acuerdo a los resultados elabore una tabla.

Resultados:

Ba: amarillo

Na: anaranjado

Ca: rojo anaranjado

K: lila

Sr: rojo

Li: rojo

EXPERIMENTO 3: Identificación de algunos elementos en las muestras

Materiales:

• Mechero de Bunsen• Alambre de Nicrón

Reactivos:

• Tres muestras • HCl

Procedimiento:

1. Colocar la manguerita del mechero en la fuente de gas.

2. Abrir la llave de la fuente de gas, ahora abra la llave del mechero y acerque un fósforo encendido.

3. Regule para tener una llama no luminosa.

4. Unte el extremo argollado del alambre de nicrón en el ácido clorhídrico para limpiarlo.

5. Después, introdúzcalo en una de las soluciones que le han entregado.

6. Coloque el alambre en la zona externa de la llama, observe el color que produce y tome nota.

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7. Identifique a que compuesto pertenece.

8. Repita el procedimiento para las otras dos sustancias.

9. Al final limpiar los materiales de laboratorio.

Resultados:

1° muestra: Bario

2° muestra: Litio

3° muestra: Sodio

Datos Reales:

ELEMENTO COLOR DE LA LLAMA

INTENSIDAD (Å)=10-10m E(energía)

Ba Verde Claro Baja 5150 3.856x10-19 J.

Ca Rojo - Anaranjado Media 6060 3.277x10-19 J.

K Violeta Alta 4044 4.910x10-19 J.

Li Rojo - Intenso Alta 6710 2.959x10-19 J.

Na Amarillo Muy Alta 5890 - 5896 3.368x10-19 J.

Sr Rojo Media 6620 - 6880 3.000x10-19 J.

Series espectrales de Bohr

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Datos Experimentales:

Ba: amarillo

Na: anaranjado

Ca: rojo anaranjado

K: lila

Sr: rojo

Li: rojo amarillo

Elemento λ (longitud de onda) f(frecuencia) E(energía) % error

Ba 5600x10-10 m. 5.35x1014 htz. 3.541x10-19 J. 8.169%

Ca 6400x10-10 m. 4.68x1014 htz. 3.098x10-19 J. 5.462%

K 3900x10-10m. 7.69x1014 htz. 5.090x10-19 J. 3.666%

Li 7000x10-10m. 4.28x1014 htz. 2.833x10-19 J. 4.250%

Na 6000x10-10 m. 5x1014 htz. 3.310 x10-19 J. 1.722%

Sr 6900x10-10 m. 4.34x1014 htz. 2.873x10-19 J. 4.233%

EL % error es de acuerdo a la E (energía)

% error = EDATO REAL – EDATO EN EL LABOTARORIO

EDATO REAL

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CUESTIONARIO Y APLICAIONES

CUESTIONARIO:

1.- Explicar que es un Fotón y que es Cuanto

El fotón es la partícula elemental responsable de las manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético. Es la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo a los rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible (espectro electromagnético), la luz infrarroja, las microondas, y las ondas de radio. El fotón tiene una masa invariante cero, y viaja en el vacío con una velocidad constante c. Como todos los cuantos, el fotón presenta tanto propiedades corpusculares como ondulatorias ("dualidad onda-corpúsculo"). Se comporta como una onda en fenómenos como la refracción que tiene lugar en una lente, o en la cancelación por interferencia destructiva de ondas reflejadas; sin embargo, se comporta como una partícula cuando interacciona con la materia para transferir una cantidad fija de energía

El término cuanto o cuantio denotaba en la física cuántica primitiva tanto el valor mínimo que puede tomar una determinada magnitud en un sistema físico, como la mínima variación posible de este parámetro al pasar de un estado discreto a otro. Se hablaba de que una determinada magnitud estaba cuantizada según el valor de cuanto. Es decir, cuanto es una proporción hecha por la magnitud dada.

Un ejemplo del modo en que algunas cantidades relevantes de un sistema físico están cuantizadas lo encontramos en el caso de la carga eléctrica de un cuerpo, que sólo puede tomar un valor que sea un múltiplo entero de la carga del electrón. En la moderna teoría cuántica aunque se sigue hablando de cuantización el término cuanto ha caído en desuso. El hecho de que las magnitudes estén cuantizadas se considera ahora un hecho secundario y menos definitorio de las características esenciales de la teoría.

"Los cuantos o cuantums son los pequeños paquetes en los que la luz siempre viaja. El fotónes la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética. La diferencia es que los cuantos están formados por fotones. El fotón es la partícula, el cuanto el "paquetito"

2.- Establecer las diferencias entre: espectro de absorción y espectro de emisión, espectro continuo y espectro discontinuo

El espectro de emisión atómica de un elemento es un conjunto de frecuencias de las ondas electromagnéticas emitidas por átomos de ese elemento, en estado gaseoso, cuando se le comunica energía.

En el espectro de absorción mide la capacidad que tiene un elemento de absorber la radiación de una longitud de onda determinada. Que también es proporcional al número de átomos (o concentración) del elemento.

Como se sabe, los átomos son capaces de emitir radiación electromagnética o absorberla al ser estimulados mediante calentamiento o radiación, respectivamente, pero solo en algunas frecuencias. Estas frecuencias de emisión o absorción determinan una serie de líneas que recogidas en un diagrama reciben el nombre de

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espectro de emisión o de absorción del átomo correspondiente. Se trata en todos los casos de espectros discontinuos.

Los espectros continuos son los que abarca toda la frecuencia de las radiaciones que tienen pasando de una a otra gradualmente, sin saltos. La luz blanca tiene un espectro continuo, formado por siete colores (rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, añil y el violeta) y cada uno de ellos corresponde a radiaciones de una frecuencia determinada; cuando termina un color empieza otro, sin que, entre ellos, haya ninguna zona oscura. En cambio, los elementos gaseosos de un tubo de descarga emiten una luz que posee un espectro discontinuo, es decir, sólo contiene determinadas radiaciones, que aparecen en forma de rayas entre las cuales hay una zona oscura.

3.- ¿Qué es una Línea Espectral?

Una línea espectral es una línea oscura o brillante en un espectro uniforme y continuo, resultado de un exceso o una carencia de fotones en un estrecho rango de frecuencias, comparado con las frecuencias cercanas. Cuando existe un exceso de fotones se habla de una línea de emisión. En el caso de existir una carencia de fotones, se habla de una línea de absorción.

4.- ¿Averigüe con que instrumento se puede observar las Líneas Espectrales producidas en la llama?

Se puede observar las líneas espectrales producidas a la llama gracias al Alambre de Nicrom al ser calentado con una llama en combustión completa por el mechero de Bunsen y aparecerá una coloración característica del elemento utilizado.

APLICACIONES

El análisis a la llama es uno de los primeros ensayos que se hacen sobre una sustancia. Los únicos elementos que no dan color a la llama son el Berilio y el magnesio. Ya en 1659, Johann Glauber observó que el color de la llama indica que metales están presentes.

A Bunsen y Kirchhoff (dos científicos alemanes del siglo XIX) mientras observaban, desde unos 80 km. de distancia, un incendio en el puerto de Hamburgo, se les ocurrió hacer pasar por un prisma la luz que venía del incendio. Vieron una luz amarilla intensa como la que habían observado al quemar sodio. Pronto encontraron una explicación: lo que estaba ardiendo era un almacén de salazones.

El nitrato de estroncio es un producto indispensable en pirotecnia para obtener fuegos artificiales de color rojo. Algunos metales como el potasio y el estroncio se emplean en dar color a los fuegos artificiales. Merece la pena destacar que los fuegos artificiales fueron monocromos hasta el siglo XIX, ya que se utilizaba el sodio casi en exclusiva. Se necesitaron determinados adelantos químicos para introducir los vivos colores que disfrutamos hoy. Así, la introducción del color rojo se encuentra estrechamente ligada a la historia del descubrimiento de los elementos químicos, concretamente del estroncio, que es, aún en la actualidad, uno de los componentes básicos en la fabricación de los fuegos.

También fue necesario disponer de sales de clorato para formar a partir de ellas los cloruros que dan diferentes especies responsables del color.

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La llama de butano, además de su efecto calorífico y luminoso, actúa como reactivo químico sobre las sales volátiles de algunos compuestos, dando lugar a una coloración característica que sirve para identificar la presencia de algunos tipos de elementos.

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Bibliografía

Enciclopedia Microsoft Encarta 2002 ®, buscar por: espectroscopia, angstrom, análisis

químico.

http://www.astro.puc.cl/~linfante/fia1010_1_02/7-La-Luz/sld004.htm

Enciclopedia Sintesoft 2.0, ¿cómo descubrir compuestos?, tecnicas.

Quimica, Reimond Chang.

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