QUÍMICA DEL GRUPO II

Autores: González, Zury 4-781-1928Quintero, Edmond 6-719-1415Samudio, Alexandra 4-782-875

Resumen:En esta ocasión llevamos a cabo esta experiencia con el propósito de comparar experimentalmente el comportamiento químico de los elementos del grupo IIA. Iniciamos haciendo reaccionar los cationes de Mg, Ca, Sr y Ba con NaOH 3M, obteniéndose precipitados para todos los cationes, con NH4Cl las soluciones se mantuvieron claras, con Na2CO3 precipitó con todos los cationes, con EDTA también las soluciones se mantuvieron claras, con Na2SO4 sólo formó precipitado Sr y Ba, con HCl las soluciones se mantuvieron claras y con NH4OH formó precipitado con Sr y Ba.Posteriormente hicimos reaccionar los cationes de Ca, Sr y Ba con Na2SO4 y NaF para ambos se observaron precipitados.Finalmente hicimos reaccionar los cationes de Mg, Ca, Sr y Ba con NaOH 2M y como era de esperarse se dio la formación de precipitados tal y como ocurrió con el NaOH 3M.Concluyendo entonces que los metales alcalinotérreos se comportan par a la mayoría de los casos que se presentaron formando precipitados; los cuales se deben mayor mente a las relaciones de las carga- radio de cada uno de estos , al igual que de las energía de ionización, a la energías reticulares , afinidad electrónica y electronegatividades.

Palabras claves: precipitados, cationes +2, hidróxidosObjetivos:

Comparar experimentalmente el comportamiento químico de los elementos del grupo IIA.

Observar con qué cationes se da la formación de algunos precipitados.

Marco teórico:

El segundo grupo del Sistema Periódico está formado por los llamados metales alcalinotérreos: berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio. Este último elemento no existe en la naturaleza, debido a la inestabilidad de su núcleo, es radiactivo.El nombre del grupo proviene de la situación entre los metales alcalinos y los elementos térreos y del hecho de que sus "tierras" (nombre antiguo para los óxidos de calcio, estroncio y bario)

Desde el punto de vista de la configuración electrónica, los átomos de los metales alcalinotérreos se caracterizan por tener dos electrones externos o de valencia en un orbital s, con configuración electrónica ns2, por lo que

pueden formar con facilidad iones positivos M+2, muy estables, ya que tienen la configuración electrónica del gas inerte que los precede en el Sistema Periódico. La atracción del núcleo sobre estos electrones de valencia es algo mayor que en los alcalinos correspondientes, con lo cual las correspondientes energías de ionización son mayores y estos metales son menos activos que los alcalinos de su mismo período. (Bellandi, 2010).

Los metales alcalinos terreros son los elementos pertenecientes al grupo II de la tabla periódica. Éstos son un grupo de elementos formado por el berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio. Son elementos más duros que los alcalinos, tienen brillo y son buenos conductores eléctricos, menos reactivos que los alcalinos, buenos agentes reductores y forman compuestos iónicos. Todos ellos tienen 2 electrones en su capa de valencia (Alicalinotérrereo, s.f.)

Ninguno de los metales alcalinotérreos aparece en forma elemental en la naturaleza. El berilio, relativamente escaso, se presenta en forma de Be2Al2Si6O18 y de crisoberilo. El magnesio participa en un 1.9 % en la formación de la corteza terrestre. Se

presenta fundamentalmente como carbonato, sulfato y en numerosos silicatos. El calcio (3.4 % de la corteza terrestre) se presenta como carbonato, sulfato y silicatos. Los minerales más importantes de estroncio y bario son el SrCO3 (estroncianita), SrSO4 (celestina) y BaSO4 (espato pesado). El mineral más rico en radio es la pechblenda, en la que el radio aparece como producto de desintegración del uranio.

Todos los alcalinotérreos únicamente forman combinaciones estables cuando se encuentran en el estado de oxidación +2. Sin embargo, la energía necesaria para la separación de dos electrones es considerablemente mayor que la que corresponde al primer potencial de ionización. (Christen, 1977).

Fase Experimental:

I PARTE: Reacción de los metales del GRUPO (II A)

II PARTE: Reacción de los alcalinotérreos con Na2SO4 y NaF

III PARTE: Orden de reacción de los alcalinotérreos con el NaOH al 2M

Materiales y Reactivos

Materiales Descripción Capacidad Cantidad

Balanza -

Mínima: 10 mg

Máxima: 220 g

1

Probeta

Cilindro graduado de vidrio que permite contener líquidos y sirve para medir volúmenes de forma aproximada.

50 mL 1

Varilla de vidrio

Varilla regularmente de vidrio que sirve para mezclar o revolver por medio de la agitación de algunas sustancias.

- 1

Vaso químico

Recipiente cilíndrico de vidrio borosilicado fino que se utiliza para preparar o calentar sustancias y traspasar líquidos.

100 mL 3

Espátula pequeña

- - 1

Reactivos Toxicidad

HCl

Su ingestión puede producir gastritis, quemaduras, entre otros. Su inhalación puede producir irritación, edema e irritación del tracto respiratorio. El contacto con la piel puede producir quemaduras, entre otras afecciones.

Na2CO3

Su ingestión causa irritación. Su inhalación es dañina y debe evitarse por exposiciones prolongadas. Al contacto con la piel puede producir irritación y quemaduras, al igual que el contacto con los ojos.

NaOH Su ingestión puede causar daños graves al sistema

gastrointestinal. Al inhalarlo causa irritaciones y puede ser dañino o mortal en altas dosis. El contacto con ojos y piel puede causar quemaduras.

NH4Cl

Su inhalación produce dolor de garganta, dolor de cabeza, confusión mental, debilidad. El contacto con la piel y ojos produce enrojecimiento. Su ingestión provoca sensación de quemazón, nauseas, vómitos

EDTA

Su ingestión en grandes dosis puede provocar problemas gastrointestinales. El contacto con ojos y piel provoca irritación.

Na2SO4

Puede causar irritación en la piel y ocular. Ingestión: catárticos salinos son mal absorbidos por el tracto gastrointestinal, por lo tanto, la toxicidad sistemática.

NH4OH

Causa irritación severa en los ojos, quemaduras, visión borrosa y puede causar daño irreversible en la córnea. En la piel produce irritación y quemaduras corrosivas con aparición de ampollas.

NaF

Su inhalación produce dolor de garganta. Enrojecimiento en la piel. Enrojecimiento y dolor en los ojos. Y su ingestión, dolor abdominal, sensación de quemazón, convulsiones, somnolencia, tos diarrea, dolor de garganta, vómitos.

Resultados:Cuadro 1: Reacción de los metales del grupo IIReacción Reactivo Mg+2 Ca+2 Sr+2 Ba+2

1 NaOH P P P(L) P(L)2 NH4Cl C CC CC C3 NaCO3 P P P P4 EDTA C C C C5 Na2SO4 C C P P6 HCl C C C C7 NH4OH CC CC P P

NOTA:P: Precipitado blanco C: Solución clara CC: Casi claraL: Lenta ML: muy lenta

Cuadro 2: Reacción de los alcalinotérreos con Na2SO4 y NaF

Reactivo Ca+2 Ba+2 Sr+2

1 Na2SO4 P P P2 NaF P P(mucha

cantidad)P(poca

cantidad)

Cuadro 3: Orden de reacción de los alcalinotérreos con el NaOH al 2M

Reactivo Mg+2 Ca+2 Sr+2 Ba+2

1 NaOH 2M

P(1) P(2) P(3) P(4)

Discusión:Los metales como magnesio, estroncio, bario y berilio; se parecen mucho en sus propiedades. Son metales ligeros, de dureza moderada, con excepción del berilio que es muy duro. Otra de sus características muy resaltantes es que estos son buenos conductores eléctricos. Ninguno de los metales alcalinotérreos lo podemos encontrar en forma elemental en la naturaleza.De acuerdo con Rudolf (2007), el magnesio participa con un 1,9% en la formación de la corteza terrestre. Se presenta fundamentalmente como carbonato, cloruro, sulfato y en numerosos silicatos. También el calcio conforma el 3,4% de la corteza terrestre y se representan como carbonato, sulfato y en silicatos. Los minerales más importantes de estroncio y bario, por su parte también los encontramos en cantidades muy pequeñas.En el grupo de lo alcalinotérreos los radios atómicos son más pequeños que los del grupo I A, como resultados del aumento de la carga nuclear.

Su número de electrones enlazantes es dos, es a esto que se deben sus altos puntos de ebullición, fusión y sus densidades.

En esta experiencia se observó el comportamiento que presentaban cada uno de los metales del grupo (IIA), al ser combinados con diferentes tipos de compuestos.

En la primera parte se observó una precipitación rápida para los iones de magnesio y calcio al reaccionar con el NaOH. Esto se debe a sus solubilidades; ya que al disminuir sus energías reticulares; se presentara un aumento en las solubilidades de las sales de los metales alcalinotérreos derivados de un mismo anión.

Al adicionar cloruro a cada uno de los metales estudiados, también se presenció que las soluciones se presentaban casi claras para el calcio y el estroncio, y claras para el magnesio y el bario; esto debido a que los amonios reducen las concentraciones de iones hidróxidos y ambas reacciones tienden a ser invertidas disolviéndose así los hidróxidos.

Luego se obtuvo que al reaccionar los elementos más pesados de grupo (II) con el carbonato; estos producen precipitados claros.

El EDTA al reaccionar con los iones de los elementos que se están analizando forma complejos 1:1, la estabilidad de estos complejos se da para aquellos cationes que poseen una alta relación carga-radio.Según Sharpe (2006), La variación de las propiedades de estos metales depende de los enlaces entre los átomos; lo que indicara la disminución de la fuerza de enlace al aumentar el radio atómico.

Por lo tanto Cotton y Wilkinson (2005), Las solubilidades, presencia de precipitados y reacciones generales que presenta el grupo alcalinotérreo se deben a sus energías reticulares, las cuales, disminuyen al aumentar el radio del catión correspondiente y estas por si solas al disminuir aumentan las solubilidades hecho que se presenta en la reacción de los hidróxidos con los

otros elementos del grupo (II A) ; Es también por este tipo de características que se obtienen reacciones con el carbonato, amonio, sulfatos y ácido.En la formación de complejos de los alcalinotérreos con el EDTA, la reacción se produce, principalmente por un aumento de la entropía; debe recordarse que la mayor parte de dicho aumento se debe a la reducción de carga iónica total.

En la reacción del con el NaF y Na2SO4 también se obtienen precipitados; con la diferencia de que con el NaF los precipitados se obtienen en pequeñas cantidades y pueden ser difíciles de detectar; esto se debe a que los sulfatos son solubles en agua.Con respecto a Wells (2005), las sales de sulfato, junto con los nitratos de metales, son las muy utilizadas. En el caso de los sulfatos por varias razones: su solubilidad en agua, por lo que son fuentes de cationes .El ion sulfato no es ni oxidante ni reductor, lo que facilita que forme sales con metales en altos y bajos estados de oxidación. Además en disolución no inicia reacciones redox con ningún ion presente; es la base conjugada de un ácido moderadamente fuerte (HSO4-) por lo que la disolución de la sal no altera significativamente el pH; también son térmicamente estables, más que sus correspondientes nitratos.

Por último se volvió a implementar NaOH con los metales alcalinotérreos y se obtuvo las mismas reacciones que en la primera parte; pero esta vez lo que se buscaba era determinar el orden de reacción con que se presentaban cada uno de los elementos que se estaban estudiando y se obtuvo que el magnesio reacción de manera más rápida, luego fue el calcio, seguido del estroncio y por último el barios. Este hecho puede explicarse con la energía de ionización.

En los escritos de Douglas y Jhon (2009), la energía de ionización disminuye al descender en un grupo y aumenta al avanzar en un periodo; al avanzar en un periodo disminuye el tamaño atómico y aumenta la carga positiva de un núcleo así los electrones al estar atraídos más por las fuerzas , cuesta más arrancarlos.

Conclusión: Los metales alcalinotérreos son menos

reactivos que los del grupo (I A). Los radios atómicos de los elementos del

grupo (IIA) son más pequeños que los del primer grupo, por esto hay aumento en sus cargas nucleares.

Los puntos de fusión, ebullición y las altas densidades de se debe a sus número de electrones enlazantes.

Las reacciones de estos elementos se debe a sus solubilidades, también a las energía de ionización, a sus afinidades electrónicas y radios atómicos.

Los metales alcalinotérreos son menos electropositivos y más básicos.

Los elementos del grupo (II A) forman compuestos iónicos. Y el berilio muestra diferencias significativas con los restos de los elementos.

Referencias bibliográficas:Bellandi, F.(2010). ELEMENTOS QUÍMICOS Y SU PERIODICIDAD. Venezuela. Recuperado de http://www.saber.ula.ve/bitstream/123456789/16751/1/elementos_quimicos.pdf

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