UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO F acultad cultad de Ing enieria Qui mica
TEMA: “GRUPO VA y IIIA
DOCENTE: Ing. Benigno Hilario Romero (MSC)
CURSO: QUIMICA INORGANICA
GRUPO : 92 G
ALUMNO:
Solis Arteaga, Leslie Paola CODIGO : 1326120457
GRUPO VA (15) y IIIA (13)
Laboratorio de Química Inorgánica
I.
INTRODUCCION
El presente informe tiene como finalidad realizar las siguientes experiencias del grupo VA y IIIA de la tabla química. Para cumplir con los objetivos de esta práctica se ha pasado a desarrollar una metodología que básicamente constituye en la utilización y manipulación de compuestos. Dando a conocer diferentes tipos de reacciones que no se ha desarrollado en este laboratorio de Química Inorgánica. Tener en cuenta que todo el procedimiento experimental se realizó en la Universidad Nacional del Callao, en el laboratorio de Química Inorgánica de la facultad de Ingeniería Química, donde se hizo uso de los instrumentos requeridos.
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Laboratorio de Química Inorgánica
II. •
OBJETIVOS
Realizar las diferentes reacciones químicas de los grupos VA y IIIA que no se realizó
en el laboratorio de química inorgánica. •
Conocer las diferentes propiedades químicas y físicas de los diferentes elementos
químicos
La solubilidad de algunos elementos del grupo VA y IIIA
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Laboratorio de Química Inorgánica
III.
MARCO TEORICO
GRUPO VA (N, P, As, Sb, Bi)
Sus elementos poseen 5 electrones de valencia, por lo tanto, tienden a formar enlaces covalentes, y en ocasiones algunos forman enlaces iónicos (Sb y Bi). A medida que se desciende. En este grupo el nitrógeno (N) y el fósforo (P) son no metales, el arsénico (As) y antimonio (Sb) son metaloides, y el bismuto (Bi) es un metal. El nitrógeno existe como gas diatónico (N2), forma numerosos óxidos, tiene tendencia a aceptar tres electrones y formar el ion nitruro N 3El fósforo existe como como moléculas de P4, forma dos óxidos sólidos de fórmulas P4O6 y P4O10. El arsénico, antimonio y bismuto tienen estructuras tridimensionales. El bismuto es con mucho un metal mucho menos reactivo que los de los grupos anteriores.
GRUPO IIIA (B, Al, Ga, In, Ti)
El grupo del boro, elementos térreos, boroides o boroideos es una serie de elementos que están situados en el grupo 13 de la tabla periódica de los elementos. Su nombre proviene de Tierra, ya que el aluminio es el elemento más abundante en ella, llegando a un 7.5%. Tienen tres electrones en su nivel energético más externo. Su configuración electrónica es ns2np1.El primer elemento del grupo 13 es el boro(B) (aunque también se lo conoce como grupo del aluminio por su concurrido uso en la actualidad), un metaloide con un punto de fusión muy elevado y en el que predominan las propiedades no metálicas. Los otros elementos que comprenden este grupo son: aluminio(Al), galio (Ga), indio (In), y talio(Tl), que forman iones con una carga triple positiva (3+), salvo el talio que lo hace con una carga monopositiva (1+). La característica del grupo es que los elementos tienen tres electrones en su capa más externa, por lo que suelen formar compuestos en los que presentan un estado de oxidación +3. El talio difiere de los demás en que también es importante su estado de oxidación +1. Esta baja reactividad del par de electrones es conforme se baja en el grupo se presenta
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también en otros grupos, se denomina efecto del par inerte y se explica considerando que al bajar en el grupo las energías medias de enlace van disminuyendo.
PROPIEDADES
Ninguno muestra tendencia a formar aniones simples.
Tienen estado de oxidación +3, pero también +1 en varios elementos. Esto ocurre debido al "Efecto Par Inerte" según el cual, al perder primero un electrón del orbital np, el orbital ns queda lleno, lo que lo hace menos reactivo. Para Ga e In, el estado de oxidación +1 es menos importante que +3. Para Tl, los compuestos con Tl + se asemejan a los compuestos con metales alcalinos.
El boro se diferencia del resto de los elementos del grupo porque es un metaloide, mientras que los demás van aumentando su carácter metálico conforme se desciende en el grupo. Debido a esto, puede formar enlaces covalentes bien definidos, es un semiconductor, es duro a diferencia del resto que son muy blandos. El boro forma compuestos con hidrógeno llamados boranos, siendo el más simple el diborano, B 2H6.
Como se ve, la molécula presenta un enlace de tres centros, no se puede distinguir cual enlace H-B-H se forma primero y su longitud es la misma.
Tienen puntos de fusión muy bajos, a excepción del boro.
El boro es un metaloide con un punto de fusión muy alto y gran dureza en el que predominan las propiedades no metálicas. Los otros elementos que comprenden este grupo son metales y forman, como el boro, iones con una carga triple positiva (3+); presentan puntos de fusión notablemente más bajos que el boro —destacando el galio que funde a tan sólo 29ºC— y son blandos y maleables.
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IV.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
GRUPO VA
1. COMBUSTIÓN DEL FÓSFORO-FOSFORESCENCIA 4 Δ
4
Bajo los efectos de la luz, y con producción simultanea de fenómenos luminosos, el fosforo blanco se transforma en la modificación roja más estable. Además, reacciona con el oxígeno del aire, inflamabilidad espontáneamente, con desprendimiento intenso de calor y formación de pentóxido de fósforo. P 4O10 (2P2O5). En el proceso de combustión del oxígeno, el grado de oxidación pasa desde cero en el fósforo hasta pentavalente positivo en el P 4O10.
2. IDENTIFICACIÓN DEL IÓN FOSFATO PO43- + (NH4)2MoO4 + HNO3 + Δ (NH4)3[PMo12O40](p)
Al añadir molibdato de amonio al sulfato, y luego HNO 3. Al dejar en reposo se observa un precipitado amarillo.
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3. REACCIÓN DE IDENTIFICACIÓN DEL As2O3 3.1
As2O3 + H2O + Δ H3 AsO3 + HCl AsCl3
+
H2S
H3 AsO3
AsCl3 + H2O
As2S3(p) + HCl
Al tratar la solución con H2S se forma un precipitado amarillo de As 2S3 conocido como arsenopirita.
3.2
Cs + As2O3 + Δ
As(p) + CO2
Después de calendar se observará el As en las paredes del tubo, de forma brillante.
4. PROPIEDADES ANFOTÉRICAS DEL As2O3
As2O3 + 6HCl
2AsCl3 + 3H2O
As2O3 + NaOH
Na3 AsO3
En cada reacción se deben usar poca cantidad de trióxido de arsénico para que sea soluble con NaOH o HCl.
5. PROPIEDADES REDUCTORAS DEL AsH3 (arsenamina o arsina)
As2O3 + 6Zn + 12HCl 2AsH3 + 6ZnCl2 +3H2O
AsH3 + 6AgNO3 +3H20 6Ag + H3 AsO3 +6HNO3
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La reacción es muy rápida y produce arsenina, la cual reduce el nitrato de plata a plata metálica, la cual se observa por el oscurecimiento del papel filtro humedecido de nitrato de plata.
6. IDENTIFICACIÓN DEL ANTIMONIO 6.1 2SbCl3 + 3Zn + Calor 2Sb + 3ZnCl2 (en medio ácido fuerte)
Al terminar el calentamiento se observa la formación de un precipitado negro (Antimonio) debido a la acción reductora del Zinc sobre el tricloruro de antimonio. 6.2
Sb2O3 + 6HCl
(cc) 2SbCl3
+ 3H2O
2SbCl3 + 3(NH4)2S Sb2S3 + 6NH4Cl
Se observa la formación de un precipitado color naranja intenso, esto debido al agente precipitante (sulfuro de amonio) que proporciona los iones sulfuro para la formación del Sb2S3.
7. HIDRÓLISIS DE LAS SALES DE ANTIMONIO Y BISMUTO. 7.1 SbCl3 +H20 SbOCl + 2HCl
SbOCl + 2HCl SbCl3 + H2O
7.2
BiCl3 +H2O BiOCl + 2HCl BiOCl + 2HCl
BiCl3 + H2O
En ambos casos se observa la formación de precipitados blancos, esto debido a la formación de las sales Oxigenadas SbOCl y BiOCl insolubles. Al agregar HCl el equilibrio se desplaza hacia la izquierda disolviendo las sales SbOCl y BiOCl y formando nuevamente SbCl3 y BiCl3.
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GRUPO IIIA Experimento 1:
1) Tomamos un alambre de platino el cual lo calentamos en el mechero, luego tomamos un poco de bórax ( 4 7 ∙ 10 () ) y lo calentamos nuevamente en el mechero.
Reacción: 4 7 ∙ 10 () ∆ → 4 7 () 10 ()
4 7 () ∆ → 2 () ()
Observación: Al calentar el bórax se provoca un aumento de volumen parecido a una espuma, dicho aumento es provocado por el desprendimiento de agua de polvo de bórax. Al ir dejando sobre la llama el compuesto este va formando lentamente una perla viscosa.
I)
Al
fundir
el
bórax
colocamos
un
poco
del
compuesto
4 ()
Reacción: 4 () ∆ → () ()
() () → ( ) ()
Observación: Al agregar una pequeña cantidad de 4 () y volvemos a calentarlo el compuesto
toma
un
color
rojizo.
Explicación: Se usó bórax porque gracias a él se pueden identificar diferentes una gran metales de transición, debido a que da un color deferente por el tipo de metal de transición
usado,
en
el
caso
del
cobalto
da
un
color
rojizo.
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Experimento 2 1) Preparamos una solución de bórax y comprobamos su pH, luego repartimos la solución en 2 tubos de ensayos.
Reacción: 4 7 −() 5 () → 2 () 2 ()
Observación: El papel pH tomo un color entre verde y azul al comprobarlo nos
indica
que
posee
un
pH=9.
No
posee
un
pH
bajo
debido
a
que forma una solución tampón.
2) A un uno de los tubos de ensayo anterior le agregamos una solución de () luego calentamos
la
solución.
Reacción:
4 7 − () 2 + () → () 2 ()
() () ∆ → () ()
Observación: Al
hacer
la
reacción
se
formó
un
precipitado
blanco
de
metaborato de plata, al calentar el tubo de ensayo con el precipitado este se volvió de color plomo-pardo esto se debe a
la descomposición en oxido de plata y () .
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3) Al segundo tuvo agregamos una solución de () , luego lo probamos en una solución de ácido diluido y en una solución concentrada de 4 () .
Reacción: 4 7 − () 2 + () → ( ) () ()
Observación: Al hacer la reacción la solución final tomo un color blanco y al cabo de unos momentos este decanto formando un precipitado blanco al agregarle acido diluido el precipitado desaparece, por lo que se deduce que el compuesto es muy soluble con un alto kps y al agregarle 4 () solubilizo aún más y a una velocidad mayor.
Experimento 3 1) Colocamos en un tubo de ensayos limaduras de aluminio y las cubrimos con agua
Reacción: () 3 () → () ()
3 2
()
Observación: Al hacer la reacción se forman pequeñas burbujas en la superficie del aluminio, esto se debe porque el aluminio es anfótero lo que genera sales solubles con desprendimiento de hidrogeno. La reacción es muy lenta y esto ocurre por la capa de óxido que cubre al aluminio. Al cabo de varios minutos la solución se enturbia.
Experimento 4 1) En cuatro tubos de ensayo colocamos la misma cantidad de limaduras de aluminio y agua usados en el experimento anterior y a cada tuvo agregamos.
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a) Gotas de solución de cloruro de mercurio (III).
Reacción: () + () → + () ()
Observación: Al hacer la reacción se forman pequeñas burbujas en la superficie el aluminio, se forma más rápido que en una solución con agua, al cabo de varios minutos se observa
una
mercurio
especia debido
se
amalgama
a
en
que
el
este
fondo metal
creado
por
se
el
reduce.
b) Agregamos gotas de Sulfato de cobre.
Reacción: () + () → + () ()
Observación: Durante la reacción se ven burbujas en la superficie del metal que se desprenden rápidamente. En la superficie del metal se observan partículas rojas. Al cabo
de
c)
varios
minutos
Agregamos
se formo
1
un
depósito
mL
al
de
fondo
del
tubo.
(2N)
Reacción: () 6 + () → + () 3 ()
Observación: No se observan cambios en un comienzo, pero al cabo de varios minutos se observa un burbujeo en la superficie del metal, esto debe ocurrir por la capa sobre
de
óxido
que el
se
encuentra metal.
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d)
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Agregamos
igual
volumen
de
[2N]
Reacción: () () − () → () ()
3 2
()
Observación: Al agregar () a la solución inmediatamente se observa burbujeo
y
partículas
en
suspensión
de
color
blanco.
Experimento 5 1) Colocamos en un tubo de ensayo 5 mL de solución de sulfato de aluminio y agregamos amoniaco diluido para precipitar hidróxido, luego repartimos el precipitado en 3 tubos de ensayo.
Reacción: + () 34 () → () () 34 + ()
Observación: Al hacer esto se formó un precipitado de color blanco, color característico del hidróxido de aluminio, la reacción es algo lenta porque hay que esperar a que decante el
2)
precipitado.
En
uno
de
los
tubos
de
ensayos
agregamos
gotas
de
diluido.
Reacción: () () 3 + () → + () 3 ()
Observación: Al agregar el ácido clorhídrico diluido el precipitado se fue disolviendo, hasta que
todo
el
precipitado
desapareció.
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3) En el segundo tubo de ensayo lo calentamos a baño maría durante unos minutos y le agregamos
la
misma
cantidad
de
ácido
clorhídrico
del
ejercicio
anterior.
Reacción: () () ∆ → () 3 ()
Observación: La diferencia con el experimento anterior es que en este caso el precipitado pero
4)
se
fue
también
Al
disolviendo se
tercer
pero
disolvió
tubo
de
a
una
por
ensayo
menor
completo
velocidad,
pero
el
precipitado.
agregamos
concentrado.
Reacción: () () − () → ()−4
Observación: El
precipitado
se
disolvió
por
formación
de
aluminato
tetrahidroxoaluminato
o (III).
Experimento 6 1) Disolvemos una punta de espátula de ∙ 3 en agua y tomamos el pH de la solución y lo dividimos en 3 tubos de ensayos.
Reacción:
+ () () → () () 3 + ()
Observación: La solución tomo un pH de 7 lo cual indica que se tanto la base como el ácido
se
neutralización
formando
un
buffer.
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2)
En
el
primer
Laboratorio de Química Inorgánica
tubo
le
agregamos
una
solución
de
(4 ) .
Reacción: + ()
3 2
− ()
3 () → () ()
3 2
()
Observación: Al hacer la reacción se formó una solución con partículas en suspensión de color verde y se formó un precipitado de color blanco de () además se liberó un gas con un olor desagradable como a huevo podrido, este olor es una característica
3)
del
Agregamos
al
().
segundo
tubo (4 )
Reacción: + () 3 − () () → () () ()
Observación: Al hacer la reacción se f ormó un precipitado blanco y se observo que libero pequeñas burbujas en la superficie de la solución, esas burbujas corresponderían al () que
4)
se Agregamos
4
desprende. a
la
solución
Reacción: + () 4 − () → 4 ()
Observación: Al hacer la reacción se formó una solución con partículas blancas en suspensión
al
cabo
de
unos
momentos
este
comienza
a
precipitar.
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Experimento 7 1)Tomamos dos tubos de ensayos al primero le colocamos una punta de espátula de cloruro de aluminio hidratado y al segundo sulfato de aluminio hidratado y a ambos le agregamos 2 mL de agua.
Reacciones: () () → ()
(4 ) () () → (4 ) ()
Observación: En el AlCl3 al agregar el agua se enfría por lo que la reacción será endotérmica, mientras que con él Al(SO4)3 al agregarle agua la temperatura se mantuvo.
Experimento 8 1)Agregamos el mismo volumen de solución de sulfato de aluminio a 2 tubos de ensayos.
a)Al primer tubo de ensayo le agregamos 2 puntas de espátula de tartrato de sodio y potasio y luego le agregamos el mismo volumen de sulfato pero ahora de amoniaco 2N. b)
Al
segundo
tubo
le
agregamos
solamente
amoniaco
2N
Reacciones: + () 34 () → () () 34 ()
+ () 34 () → [ (4 )−]()
Observaciones: Al hacer la reacción el tartrato se disolvió completamente y esto se debe a que el complejo es muy estable, lo que demuestra porque al agregar no ahí precipitado
de
() ()
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V.
CONCLUSIONES
En este informe, hemos podido observar las diferentes propiedades del elemento del grupo 13 como sus propiedades químicas: -Podemos reconocer de metales de transición -La solubilidad de los elementos de este grupo de la tabla periódica -Diferentes reacciones que forman y el pH que muestra.
En este informe hemos podido observar las diferentes propiedades del elemento del grupo 15: -Se observó que este reactivo (As 2O3) con el ácido es insoluble, quedando partículas blancas. Lo que no ocurre con la soda totalmente soluble. -El carbón actúa como agente reductor al pasadle trióxido de di arsénico a arsénico puro. -El trióxido de di arsénico es insoluble en agua fría, lo que se tuvo que calentar para efectuar la reacción.
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