Practica de física.

UNIONES ENTRE ÁTOMOS:

ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS:

Autores: Juan Maroñas, Jorge González y Daniel Benatar

Fecha: 7/10/08 y 21/10/08. Confección del trabajo 25/10/08

Lugar: Laboratorio

2. Resumen.

Estudio de las propiedades de las sustancias

En esta práctica comprobaremos algunas de las propiedades de las sustancias. Nuestro trabajo consistirá en realizar una serie de experimentos mediante los cuales estudiaremos la estabilidad térmica, la solubilidad y la conductividad de las sustancias iónicas, covalentes y metálicas. Las sustancias con las que trabajamos en el laboratorio fueron: sal común, agua destilada, agua del grifo, yodo, grafito y cobre.

Para estudiar la estabilidad térmica de las sustancias lo que hicimos fue calentarlas unos minutos para ver lo que ocurría.

Para estudiar la solubilidad de las diferentes sustancias lo que hicimos fue disolverlas en agua.

Para estudiar la conductividad de las diferentes sustancias lo que hicimos fue realizar disoluciones con el agua, las diferentes sustancias y construimos un circuito eléctrico.

Estos experimentos los realizamos en el laboratorio del colegio y los principales conocimientos que adquirimos fueron la estabilidad térmica, la solubilidad y la conductividad de las sustancias iónicas, covalentes y metálicas mediante simples experimentos.

3.INTRODUCCION

Este trabajo de una práctica realizada en el laboratorio de física y química. No es una práctica muy exacta debido a los instrumentos simples que han sido utilizados.

Las sustancias que hemos utilizamos son: el NaCl (donde el cloro y el sodio se unen mediante enlace iónico formando redes cristalias), el H₂O (líquido a temperatura ambiente) es una molecula formada por agua y oxígeno unidas de forma covalente molecular, el I₂ (sólido a temperatura ambiente) es una molécula unida mediante enlace covalente molecular, el grafito (que son redes de carbono, por lo que se deduce que ustan unidas mediante enlaces covalentes, el cobre que se une mediante enlaces metálicos y por último el benceno que está formados por carbono e hidrogeno unidos mediante enlaces covalentes.

Este trabajo se ha realizado para observar los comportamientos y las propiedades de distintos compuestos antes distintas situaciones. Para la realización de este trabajo partimos desde un conocimiento básico que hemos adquirido anteriormente gracias a científicos que hicieron una aportación muy importante. He aquí Mendeleiev que fue el que ordenó la tabla periódica y dijo donde tenía que ir cada elemento. Hubo también un científico alemán, Lothar Meyer que fue el primero en dibujarla y el francés
Chancourtois que fue el primero en ordenar los elementos por orden del peso
de su masa atómica.
cloro
4.TRABAJO EXPERIMENTAL.
En este apartado se expondrán el proceso del trabajo realizado. Se hablará de los instrumentos utilizados así como el conjunto de procesos que se han llevado acabo durante la experimentación.
4.1 Instrumentos utilizados:
- 5 tubos de ensayo
- NaCl (cloruro sódico)
- I2 (yodo)
- H2O (agua destilada)
-H2O (agua del grifo) - C (grafito)
- Cu (cobre)
- Éter
- Benceno
- Mechero de propano - Pinza de madera
- Cuentagotas
- Bombillas - Pila de 4.5V
- Vidrio de reloj
- Bornes

4.2 Estabilidad térmica:

Añadimos en 5 tubos de ensayo el NaCl, el I2, el C y el Cu, en los tubos pequeños, y el H2O en el tubo grande.
Utilizamos un termómetro para medir la temperatura a la que nos encontramos en el laboratorio y la anotamos así como el estado de agregación en el que se encuentra cada sustancia a temperatura ambiente. Sometemos cada una de las sustancias al fuego durante 3 minutos y obsevamos los cambios que van ocurriendo cada minuto en cada sustancia y los anotamos. El único elemento que sometemos al calor solo unos segundos es el Yodo pues observamos que sublima rápidamente.


4.3 Solubilidad:

Añadimos las mismas sustancias en otros 5 tubos de ensayo. Lo primero es ver si éstos son solubles en disolventes polares, es decir, añadimos al tubo H2O. Anotamos los resultados obtenidos. Acto seguido vaciamos el agua de los tubos de ensayo y vertemos un disolvente apolar que en éste caso será el éter. Anotamos si se han disuelto o no.

4.4 Conductividad:

Formamos un circuito con una pila y una bombilla y en los extremos de los cables enganchamos dos bornes. Para esta parte solo utilizamos sal, agua, benceno y cobre. Añadimos a un vidrio de reloj NaCl y conectamos los bornes para ver si conduce o no y anotamos los resultados. Hacemos lo mismo con el cobre. Después conectamos los bornes a un vaso de agua del grifo y anotamos resultados, hacemos lo mismo con agua destilada. Después disolvemos el NaCl en el agua y conectamos los bornes. Añadimos H2O destilada y conectamos los bornes y por último cojemos benceno y también conectamos los bornes. En esta parte hemos observado la conductividad de el NaCl seco y con H2O, de H2O y del agua del grifo, del cobre y del benceno.
5.RESULTADOS OBTENIDOS:
Aquí podemos observar las tablas en las que realizamos la toma de datos:
En esta tabla anotamos datos sobre la estabilidad térmica de 5 sustancias. Dichas sustancias fueron calentadas durante 3 minutos anotando lo que ocurría en cada minuto y el estado de agregación al que pasaban los compuestos. Durante el experimento observamos datos curiosos. El primero sería que el yodo solo lo calentamos durante unos 3 segundo pues rápidamente se evaporó dejando un gas de color morado. Otro dato curioso es que cuando calentabamos la sal oíamos un cripeteo y era debido a que el agua que contenía dentro se estaba evaporando y sonaba al salir. Cuando dejamos de oirlo la sal ya ha perdido todo el agua y si la tocamos vemos que está más seca.

En esta tabla observamos si los elementos anteriores eran solubles en agua (disolvente polar) y si lo eran en éter (disolvente apolar). Datos curiosos que observamos han sido que el yodo no es soluble en agua pero que la tiñe de rojo en cambio en éter si es soluble y lo tiñe de morado. Si añadimos yodo disuelto en éter al agua destilada, como no son solubles, el éter con el yodo disuelto se situa arriba pues éste es menos denso y el agua ligeramente teñida se queda abajo. En el grafito en ninguno de los dos se disuelve pero en el éter se queda pastoso. Es curioso que el agua no se disuelva en éter. El cobre no lo hace en ninguno de los dos.


La última parte del trabajo consistió en medir la conductividad eléctrica de alguno de los compuesto. A diferencia de en los dos experimentos anteriores en éste utilizamos NaCl, H2O (destilada y del grifo), Benceno y cobre. Vimos la conductividad de algunos de ellos y observamos que los hay que en estado sólido no conducen la electricidad pero si los disuelves en agua si lo conducen. Éste es el caso del cloruro sódico. Ninguno de los dos H2O conducen la electricidad salvo al del grifo que conduce ligeramente, al igual que el Benceno. Lógicamente el cobre si la conduce pues los cables que utilizamos en nuestro circuito están hechos de cobre. En los componentes líquidos o disoluciones observavamos que en uno de los bornes (+) había como un ligero burbujeo. Éste es debido a que los electrones fluyen a través del agua y al llegar al otro borne se produce ese burbujeo. Se produce también un líquido verde fruto de la reacción química que está ocurriendo. En el agua también observavamos esto pero la bombilla no se encendía porque la conductividad de un enlace covalente es nula o muy mala y aquí aunque fluyesen la conductividad era mala.

CUESTIONES:

1.Tipos de sustancias:
a) El yodo es una sustancia covalente molecular.
b) El agua es una sustancia covalente molecular
c) El grafito es una sustancia covalente atómica.
d) El cobre es una sustancia metálica.
e) El sodio es una sustancia iónica que forma redes cristalinas.

2. Al yodo y al agua les mantiene unidos un enlace covalente, así como al grafito. Al sodio le mantiene unido un enlace iónico y al cobre un enlace metálico.

3. Pues que cuanto mayor sea la fuerza de atracción entre las partículas más altos seran los puntos de fusión y ebullición pues más energía habrá que añadir para que las partículas se separen.

4. Claramente el yodo y el agua. Sabemos que los enlaces covalentes son en los que menos fuerza de atracción hay pues a diferencia del iónico no hay partículas + y - que se atrigan. El yodo y el agua tienen un enlace más debil por eso se evaporan antes (el yodo a los 3 seg y el agua a los 3 minutos).

5. El HCl es el ácido clorídrico y es una sustancia unida por un enlace covalente. Es el que se encuentra en nuestro estómago de lo que deduzco que a temperatura normal será líquido. El benceno es un hidrocarburo cicloalqueno y está unido por un enlace covalente.

6. Las sustancias que se disuelven en agua son la sal y, obviamente el agua. Los otros compuestos no se disuelven pero el yodo la deja ligeramente teñida.
7. Las sustancias que se disuelven en éter son el yodo. Ni siquiera el agua se disuelve en éste disolvente apolar, debe ser que un disolvente polar y uno apolar no son solubles entre sí. El grafito se queda ligeramente pastoso. En las dos fotos siguientes observamo como el aceite, el agua y el alcohol (que está arriba) no se disuelven. El alcohol (que sería como el éter) no se mezcla con el agua. El yodo no se disuelve ni en el agua ni en el aceite, unicamente los tiñe. Se disuelve ligeramente en alcohol lo que pasa es que como ésta capa es muy finita no se aprecia casi. El cobre no se disuelve en ninguna.


8. Son inmiscibles el cobre, el grafito y el agua y el éter entre sí. El resto son solubles o en uno o en otro.

9. Ni el cobre ni el grafito son solubles.

10. No, únicamente cuando está disuelto en agua la sal conduce la electricidad.

11. El agua del grifo tiene cierta conductividad porque en ella hay disuelta una serie de sales que son compuestos iónicos disueltos y como hemos observado éstos disueltos en agua si conducen la electricidad, de ahí su pequeña conductividad.

12. Es el cobre que es una sustancia formada por un enlace metálico la que conduce mejor la electricidad. Esto es debido a que los electrones sobrantes se disponen en una nube alrededor del núcleo y tienen mucha facilidad para conducirla.

13. La intensidad de la bombilla aumenta debido a que cuando hechas el NaCl al agua y lo disuelves sabemos que los enlaces iónicos disueltos conducen muy bien la electricidad debido a que están formados por partículas + y -.

14. Se quedó disuelto en el éter, no en agua.

6.CONCLUSIONES:

6.1.ESTABILIDAD TÉRMICA

Podemos observar según los resultados obtenidos como las sustancias que estan enlazadas mediante enlaces metálicos, el Cu (cobre), enlaces iónicos, el NaCl (sal) y enlaces covalentes formando redes de C, el grafito, tras calentarlos mantienen las mismas propiedades fisicas. Esto sucede puesto que estos tipos de enlaces tienen una unión mucho más fuerte, por lo que tienen puntos de fusión y ebullición más altos por lo que es de esperar que en tres minutos no cambien sus propiedades físicas.Aunque un enlace covalente suele tener puntos de fusión y ebullición bajos en el caso de las redes atómicas están muy unidos, unicamente serían los covalentes moleculares.

Mientras que el resto de las sustancias es decir el H₂O y el I₂ unidos mediante enlaces covalentes sin formar redes cristalinas, son enlaces menos fuertes por lo que sus puntos de ebullición son más bajos que los de los otros enlaces por lo que ebullen (en el caso del agua) o subliman (en el caso del I₂) antes.

6.2.SOLUBILIDAD

En el agua solo se disuelve el NaCl que al estar enlazado mediante enlaces iónicos, es una sustancia que es soluble en disolventes polares como el agua, mientras que no es soluble en disolventes apolares (como el eter) por lo que en él no se disuelve. El H₂O tambien se disuelve en agua puesto que son la misma sustancia y al igual que la sal, es una sustancia que no se disuelve en el éter puesto que son dos líquidos inmiscibles, además tienen distinta densidad.

El I₂ no se disuelve en agua pero si que se disuelve en el éter, esto se debe a que al ser un compuesto covalente, solamente es soluble en disolventes de tipo orgánico. Al grafito en cambio le pasa una cosa muy cusriosa, en el agua evidentemente al formar redes cristalinas, no se disuelve, pero al meterlo en éter, podemos observar como se crea un líquido pastoso grisaceo. Esto nos hace deducir que el éter lo que hace es eliminar/disolver las redes cristalinas de los compuestos covalentes, no de los metálicos, puesto que esta última es mucho más fuerte que la anterior. Lo podemos comprobar con el ejemplo del cobre que no se disuelve ni en agua ni en éter puesto que la unión establecida entre sus átomos es muy fuerte.

6.3.CONDUCTIVIDAD ELECTRICA

Por lo general podemos comprobar como todos los elementos si son conductores, no son resistentes o viceversa.

El cobre es evidente que es conductor por dos razones, una puesto que es un metal y la otra es que los cables para los circuitos eléctricos estan hechos de cobre.

El agua del grifo si que es conductora pero la pila que se utiliza para hacer el experimento es demasiado pequeña (de voltaje) como para que se pueda encender la bombilla, pero podemos ver como al juntar los dos clavos la bombilla se ilumina un poquito. Otra observación es que del clavo del polo izquierdo, al meterlo en el agua, salen unas burbujitas a su alrededor. Esto se debe a que la gran cantidad de electrones que están saliendo del polo izquierdo de la pila. El clavo se oxida debido a la energia a la que está siendo expuesto y meterlo en agua, es decir que está ocurriendo una reacción químico donde la electricidad y el agua están cambiando las propiedades quimicas del clavo y hace que salga una especie de polvos de color verde.

Respecto a la sal podemos comprobar que por sí sola no es conductora, lo cual es comprensible puesto que todos los compuestos iónicos son malos conductores de la electricidad en estado sólido. Pero de todas formas, en esta práctica es muy dificil saber si es conductora o no puesto que para comprobarlo realmente habría que poner los dos polos en el mismo grano de sal lo cual es muy dificil. Por otro lado, la sal mezclada con el agua si que es conductora puesto que un compuesto iónico al disolverlo en agua los iones quedan esparcidos y al estar cargados pues son muy buenos conductores.

El benceno no es conductor puesto que la conductividad de todos los compuestos covalentes (excepto el agua del grifo que como sabemos tiene sales disueltas) es nula. Fue curioso observar que con el Benceno también ocurría el burbujeo en uno de los clavos. Esto nos da a entender que será como el agua, ligeramente conductor pero como la pila es de poco voltaje y además es un enlace covalente pues la conductividad será muy mala y la corriente muy pequeñita.

7.BIBLIOGRAFÍA

Para buscar las cosas que necesitamos buscar las hemos encontrado en el libro de física y química de 4º de la ESO y algunas páginas de inernet especialmente la de wikipedia. También hemos utilizado el cuaderno en el que tomamos las notas durante los días que hicimos las prácticas.