PART EXPERIMENTAL!

Volcà

1.- Objectiu:

En aquesta pràctica veurem un altre experiment d’una reacció redox, en aquest cas un volcà amb dicromat d’amoni, que en un principi, aquesta substància es de color taronja però quan s’escalfa es descomposa en òxid de crom (II), que és de color verd, nitrogen i vapor d’aigua, segons la següent reacció de oxidació-reducció:

(NH4)2Cr2O7 --> Cr2O3 + N2 + 4H2O

2.- Material:

• Volcà fet pel nostre institut
• Dicromat d’amoni (NH4)2Cr2O7
• Etanol
• Paper de filtre
• Encenedor

3.- Procediment:

1) En el volcà, posem tres cullerades de dicromat d’amoni.

2) Enrotllem un bocí petit de paper de filtre, i es mulla amb alcohol, i es fica clavat en el muntat de dicromat.

3) Amb un encenedor encenem el paper, i a continuació vegem com reacciona el nostre volcà.

4.- Resultat:

El dicromat que és de color taronja, és transforma en una substància de color verd fosc (vegem la imatge), que surt projectada en forma de lava i lapil·li per efecte dels gasos que es produeixen (nitrogen i vapor d'aigua), augmentant de volum el volcà.

Aquí teniu un vídeo de aquesta pràctica.

http://www.youtube.com/watch?v=GTw7eqGUDfg

PART EXPERIMENTAL!

Reacció redox: Sulfat de coure (CuSO4) amb metalls

1.- Objectiu:

Comprovar, experimentalment, reaccions redox i identificar l’espècie reductora i l’oxidant.

2.- Material:

• Sulfat de coure (CuSO4)
• 3 vasos de precipitació de 100mL
• Clau de ferro
• Espàtula o cullera
• Coure (Cu)
• Vidre de rellotge per veure les mostres
• Zinc (Zn)

3.- Procediment:

1) En els vasos de precipitats aboquem uns 25mL de sulfat de coure.

2) Etiquetem els tres vasos amb el nom de clau de ferro, coure i zinc.

3) En cada vas posem la clau de ferro, una mica de coure i un altre amb zinc.

4) Els deixem uns quants minuts perquè reaccionen, i finalment analitzem el resultat.

4.- Resultat:

En aquesta imatge es veu com en la clau de ferro s’ha format una capa de coure i com s’ha oxidat. La seva fórmula és: Sulfat de coure + ferro (CuSO4 + Fe)

Fe + CuSO4 --> FeSO4 + Cu

Per el que fa pel coure, no hi hagut cap reacció, perquè han estat reaccionant les mateixes substancies. La fórmula és: Sulfat de coure + coure (CuSO4 + Cu).

CuSO4 + Cu

En aquesta imatge, és veu la reacció del zinc amb el sulfat de coure. En estar en contacte aquestes dues substàncies, el zinc s’oxida, provocant unes petites bombolles i canviant totalment de color. La fórmula és: Sulfat de coure + zinc (CuSO4 + Zn)

Zn + CuSO4 --> ZnSO4 + Cu

Aquí podeu veure el vídeo de la pràctica:

https://www.youtube.com/watch?v=9ecJ_CCq48Y

PART EXPERIMENTAL!

Reaccions en medi bàsic i neutre

1.- Objectiu:

Un altra pràctica que hem fet, que és també una reacció redox, dintre de la qual, les reaccions en medi bàsic i neutre. Amb el material que tenim present a laboratori de l’institut, i que siguin elements del quart període, vam intentar agafar dos del principi del període, dos del mig i dos del final.

2.- Material:

• Matràs aforat 100 mL
• Comptagotes
• Hidròxid de sodi  (NaOH)
• Vas de precipitat 100 mL
• Aigua destil·lada
• Ferro, coure, sodi

3.- Procediment:

1) En una bàscula, pesem 4g de NaOH, i ho diluïm amb una mica d’aigua i ho aboquem al matràs aforat i anem arrasant amb un comptagotes fins arribar a línia indicada al matràs.

2) Pel que fa a la reacció en medi neutre, en cada vas de precipitat afegim una mica de ferro, coure i sodi, una mica d’aigua destil·lada i mirem la reacció que donen.

3) Pel que fa a la reacció en medi bàsic, afegim coure i ferro a diferents vasos de precipitats i aboquem una mica de la dissolució de hidròxid de sodi.

4.- Resultat:

Tant en el medi bàsic com el medi neutre, no hi ha hagut cap reacció ni ha donat cap efecte visual en estar en contacte el ferro i el coure amb aigua i hidròxid de sodi, i això es pot observar a les següents imatges.

               

Pel que fa a l’altre element, en aquest cas tindríem que haver fet la pràctica amb potassi, però com que tant el sodi com el potassi tenen el mateix efecte en medi neutre, vam tenir que canviar-ho perquè no teníem present al laboratori el potassi.

         

         

 El sodi elemental reacciona fàcilment amb l'aigua d'acord amb el següent mecanisme de reacció:
                    

2 Na (s) + 2H2O -> 2 NaOH (aq) + H2 (g)

Es forma una dissolució incolora, que consisteix en hidròxid de sodi (sosa càustica) i hidrogen gas. Es tracta d'una reacció exotèrmica. El sodi metall s'escalfa i pot entrar en ignició i cremar donant lloc a una característica crida taronja. L'hidrogen gas alliberat durant el procés de cremat reacciona fortament amb l'oxigen de l'aire.

Aquí podeu veure el vídeo de la pràctica:

https://www.youtube.com/watch?v=ZN0ZYDYries 

PART EXPERIMENTAL!

Emissió atòmica en flama

1.- Objectius:

Constatar els diferents nivells energètics en què pot trobar un electró en un àtom, és a dir, els diferents orbitals, així com les diferents transicions quantificades entre els mateixos. Aquesta pràctica pot realitzar a l'aula per a tot l'alumnat i, consisteix a observar els diferents colors que emeten determinades substàncies en una flama d'etanol.

2.- Material:

• Càpsules de porcellana
• Vareta
• Etanol
• Encenedor
• Espàtula i/o cullera
• Aigua
• Iodat de potassi
• Clorur de coure II
• Clorur de calci
• Sulfat de manganès
• Arseniat de sodi
• Clorur de sodi 
• Permanganat de potassi
• Clorur de potassi
• Hidróxid de calci
• Clorur de ferro
• Clorur de manganès
• Clorur de cobalt
• Sulfat de cobalt
• Sulfat de zinc

3.- Procediment:

Es posa una cullereta del reactiu a estudiar sobre la càpsula de porcellana, s'afegeix 4 o 5 mL d'etanol i amb precaució s'acosta una flama i s'encén el contingut de la càpsula.

Observar i apuntar els colors de la flama añ afegir cada un d'aquests compostos, quan s'hagi apagat l'anterior. Agitar amb una vareta al cap d'uns segons.

4.- Vídeo de la pràctica:

http://www.youtube.com/watch?v=Mrr5VYxOOJQ 

Aquí teniu algunes fotos de les flames dels reactius.

 

Taula periòdica actual

Taula periòdica actual

La taula periòdica és una representació esquemàtica mitjançant la disposició en una graella o taula els elements químics, ordenats per nombre atòmic creixent i de forma que s'hi reflecteix la llei periòdica formulada per Dmitri Mendeléiev, això és, la semblança dels elements químics cada cert nombre de nombres atòmics.

D'aquesta manera, s'agrupen els elements en:

·        4 blocs segons les seves configuracions electròniques (bloc s, bloc p, bloc d i bloc f).

·        7 períodes, (fileres).

·        18 grups o famílies, (columnes), amb propietats físiques i químiques molt similars (per exemple grup dels halògens, grup dels gasos nobles,...).

·        10 sèries o grups d'elements amb propietats semblants però més generals que les famílies.

Mendeléiev va poder predir l'existència d'elements químics encara no descoberts (gal·li, germani,...) i les propietats físiques (fusió, densitat, color...) i químiques (massa atòmica, compostos, reactivitat química amb l'aire, l'aigua, els àcids, les bases...) que tindrien.

Estructura

A la taula periòdica els elements s'ordenen per ordre creixent de nombre atòmic i en files (en horitzontal), de manera que els elements que tenen propietats químiques i físiques semblants queden situats en les mateixes columnes (en vertical). A les files d'elements les anomenen períodes i n'hi ha 7. No tots tenen el mateix nombre d'elements: el període 1 en té 2, l'hidrogen i l'heli; els períodes 2 i 3 en tenen 8 cadascun; els períodes 4 i 5 en tenen 18 cadascun; i els períodes 6 i 7 en tenen 32 cadascun. Es classifiquen en:

Metalls de transició

Al mig de la taula periòdica, entre els grups 2 i 13, hi ha 10 grups anomenats metalls de transició. Reben aquest nom perquè el formen elements metàl·lics amb propietats que varien gradualment d'esquerra a dreta. Els més importants són el ferro i el coure.

Lantànids i actínids

Al peu de la taula hi ha dues grans famílies, la família dels lantànids i la família dels actínids. S'anomenen així perquè comencen amb en lantà i amb l'actini. Els elements que formen cada família tenen entre si propietats molt semblants, per això s'agrupen i s'estudien conjuntament.

Elements artificials

Els elements compresos entre l'element 93 (neptuni) i el final, juntament amb els elements de nombre atòmic 43 (tecneci) i 61 (prometi), són elements artificials obtinguts als laboratoris de física nuclear.

Les propietats dels metalls, no metalls i els semimetalls són:

Metall

·        La major part dels elements són metàl·lics.

·        Tots són sòlids a temperatura ordinària, excepte el mercuri i el franci, que són líquids.

·        Els metalls es caracteritzen per la seva brillantor metàl·lica, pel fet de ser, mal·leables (es poden fer làmines fines) i dúctils (es poden estirar en fils).

·        Són bon conductors de l'electricitat i de la calor.

No-metall

·        Uns són gasos, com l'hidrogen, l'oxigen, el nitrogen, el fluor i el clor; el brom és líquid i la resta són sòlids.

·        La majoria no són bons conductors de l'electricitat ni de la calor, ni tenen brillantor metàl·lica.

·        Els elements no metàl·lics tendeixen a guanyar electrons, mentre que els metalls els perden.

Semimetalls

·        Són semiconductors,  només condueixen l'electricitat en determinades condicions.

Cronologia de les diferents classificacions dels elements químics

Cronologia de les diferents classificacions dels elements químics

1. Johann Wolfgang Döbereiner

Johann Döbereiner (13 desembre 1780 - 24 març 1849) va ser un químic alemany, professor a la Universitat de Jena, va estudiar els fenòmens de catàlisi i va realitzar alguns intents de classificació dels elements coneguts (tríades de Döbereiner), agrupant-los per les seves afinitats i semblances: clor, brom i iode; liti, sodi i potassi, sofre, seleni i tel·luri.

En 1829 va fer un dels primers intents d'agrupar els elements de propietats anàlogues, va assenyalar que en certs grups de 3 elements hi havia un certa semblança, d'aquí el nom Trios. Es pot observar exemples de classificació en la imatge 2.

En la seva classificació de les tríades (agrupació de tres elements) Döbereiner explicava que el pes atòmic mitjana dels pesos dels elements extrems, és semblant al pes atòmic de l'element del mig. Per exemple, per a la tríada Clor, Brom, Iode, els pesos atòmics són respectivament 36, 80 i 127, si sumem 36 + 127 i dividim entre dos, obtenim 81, que és aproximadament 80 i si li donem un cop d'ull a la nostra taula periòdica l'element amb el pes atòmic aproximat a 80 és el brom la qual cosa fa que concordi un aparent ordenament de tríades.

2. Chancourtois y Newlands

                                         

Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois (20 gener 1820 - 14 novembre de 1886) va ser un geòleg, i mineralogista francès, el primer a arreglar els elements químics segons la seva massa atòmica, el 1862, posant en evidència una certa periodicitat entre els elements de la taula.

John Alexander Reina Newlands (26 de novembre de 1837 - 29 juliol 1898) va ser un químic analític anglès que va preparar en 1864 una taula periòdica dels elements establerta segons les seves masses atòmiques, i que va assenyalar la llei de les octaves segons la qual cada vuit elements es tenen propietats similars.

En 1864 Chancourtois i Newlands, anuncien la Llei de les octaves: les propietats es repeteixen cada vuit elements. Però aquesta llei no es pot aplicar als elements més enllà del Calci. Aquesta classificació és per tant insuficient, però la taula periòdica comença a ser dissenyada. En la imatge (8) es pot mostrar la taula segons la seva teoria.

3. Julius Lothar Meyer 

Julius Lothar von Meyer (19 agost 1830 - 11 abril de 1895) va ser un químic alemany i contemporani competidor de Dmitri Mendeléiev que es va donar a la tasca de crear la primera Taula periòdica dels elements químics.

Va trobar una correlació diferent de la trobada per Newlands. Va buscar determinar els volums atòmics dels elements. Per obtenir-los, va pesar quantitats en grams numèricament iguals al pes atòmic de cada element per exemple un gram d'hidrogen, 16 grams d'oxigen, etc.

Després va mesurar el volum que ocupaven aquests pesos a la mateixa temperatura i pressió. Va suposar que la diferència que s'apreciava havia de reflectir la diferència real del volum d'un element a un altre.

En graficar els valors que va obtenir, en funció dels pesos atòmics, va observar que presentaven una sèrie d'ones amb ascens en el pes atòmic que corresponien a un increment en les seves propietats físiques. Meyer va publicar el seu treball en 1870.

4. Dmitri Mendeléiev

Dmitri Ivànovitx Mendeléiev (8 febrer 1834 - 2 febrer 1907) va ser un químic rus, creador de la Taula periòdica dels elements. Es va ocupar de problemes químic-físics relacionats amb l'espectre d'emissió dels elements. Va realitzar les determinacions de volums específics i analitzar les condicions de liqüefacció dels gasos, així com també l'origen dels petrolis.

A mesura que es van perfeccionar els mètodes de recerca, el nombre d'elements químics coneguts va ser creixent sense parar i va sorgir la necessitat d'ordenar d'alguna manera. Es van realitzar diversos intents, però l'intent decisiu ho va realitzar el científic Mendeléiev, que va crear el que avui s'anomena sistema periòdic.

Mendeléiev va ordenar els elements segons la seva massa atòmica, situant en una mateixa columna els que tinguessin alguna cosa en comú. En ordenar, es va deixar portar per dues grans intuïcions; va alterar l'ordre de masses quan era necessari per ordenar-los segons les seves propietats i es va atrevir a deixar buits, postulant l'existència d'elements desconeguts fins ara.

Per poder aplicar la llei que ell creia certa, va haver de deixar certs buits. Ell estava convençut que un dia aquests llocs buits que corresponien a les masses atòmiques 45, 68, 70 i 180, no ho estarien més, i els descobriments futurs confirmen aquesta convenció. El següent model (imatge 11) mostra la taula de Mendeleiev.