QUIMICA INGENIERIA EN SISTEMAS FRLP UTN INDEX OBJETIVOS PAGINAS WEB RECOMENDADAS APLICACIONES EJERCICIOS SELECCIONADOS PARCIALES MONOGRAFIAS PROGRAMA MULT. CHOICE LABORATORIOS Y MOSTRACIONES UTN FRLP CATEDRA QUIMICA-INGENIERÍA en SISTEMAS http://www.frlp.utn.edu.ar/materias/qcasis Prof: Ing. Susana Juanto Ay: Ing. Silvia M. Pastorino JTP: Qco. Rodolfo Iasi “Uniones Químicas” CONTENIDOS TEORICOS NECESARIOS Tipos de Enlaces químicos. Propiedades de las sustancias en función del tipo de enlace. Estructura de Lewis. OBJETIVO DE LA EXPERIENCIA Interpretar el tipo de unión química. Reconocer el tipo de enlace de acuerdo a las propiedades de las sustancias y su estado físico. Verificar el resultado de las medidas experimentales calculando la diferencia de electronegatividad. FUNDAMENTO Las uniones químicas primarias se refieren al enlace entre átomos. Los átomos se unen porque siguen la tendencia a llegar al estado más estable- Existe una relación entre el tipo de unión y la configuración electrónica externa de los átomos; al combinarse tienden a adquirir una configuración electrónica que les dé la mayor estabilidad posible (la del gas noble más cercano en número atómico). Las uniones químicas primarias se clasifican en enlace iónico, covalente o metálico. La propiedad periódica electronegatividad (ε) nos permite predecir cuando se produce cada una de las situaciones mencionada; para caracterizar el tipo de enlace empleamos la diferencia de electronegatividad (Δε). Una forma de diferenciar experimentalmente el tipo de enlace, es de acuerdo a la conductividad (permitir el pasaje de corriente eléctrica) Enlace iónico (Δε >1,7 ) hay conductividad en solución, mediante iones. Covalente (Δε <1,7 )No hay conductividad, puesto que no hay iones. Metálico ( metales o sus aleaciones) la conducción es electrónica, debido a los electrones libres. Una forma de verificar la conductividad es observar alguna reacción química causada por el pasaje de corriente: desprendimiento gaseoso, formación de un depósito,etc. Mejor aún es medir la circulación de corriente en el circuito, empleando un amperímetro.. www.frlp.utn.edu.ar/materias/qcasis

www.frlp.utn.edu.ar/materias/qcasis Materiales Reactivos Los enlaces entre moléculas constituyen las uniones químicas secundarias, y pueden ser covalentes polares, no polares y puente de hidrógeno. Determinan sobre todo la solubilidad: las sustancias con carga son solubles entre sí ( iónicas y covalentes polares) y las sustancias sin carga son solubles entre sí (covalentes no polares). Procedimiento POR LO TANTO : PRIMERO PREPARAMOS UNA SOLUCION CON AGUA DESTILADA Y C/U DE LOS REACTIVOS. EL AGUA ES COVALENTE POLAR. SI EL REACTIVO NO SE DISUELVE, ES COVALENTE NO POLAR. SI EL REACTIVO SE DISUELVE, PUEDE SER COVALENTE POLAR O IÓNICO: CLASIFICAREMOS EL ENLACE CON AYUDA DE LA CONDUCTIVIDAD: SI LA SOLUCIÓN ES CONDUCTORA, EL REACTIVO ES IÓNICO; CASO CONTRARIO, ES COVALENTE POLAR. Materiales Reactivos 8 Vasos de precipitado (50 ml) n-Hexano 1 Pila de 9V Agua destilada 3 Alambrecitos de cobre Cloruro de Sodio 2 Cristalizador chico Cloruro de Potasio 1 mutímetro (tester) Sacarosa (azúcar) 1medidor de conductividad Etanol 98ª (alcohol) 1 Piseta Agua de la canilla 1 Vaso precipitado (400) ml Sulfato de cobre 3 Vidrio de reloj 3 cucharitas Servilleta de papel www.frlp.utn.edu.ar/materias/qcasis

dispositivo 1 en su versión más simple, Y circuito armado con multímetro en serie para medir corriente: www.frlp.utn.edu.ar/materias/qcasis

www.frlp.utn.edu.ar/materias/qcasis Experiencia A: Adosar un alambre de cobre a cada borne de la batería de 9 volt de modo que queden un 10 cm libres y aprox. 1 cm descubierto, de aquí en más lo llamaremos dispositivo 1. Colocar 30 ml de agua destilada en un vaso de precipitado (50 ml), identificarlo. Conectar el dispositivo 1. Observar unos minutos e interpretar. Colocar 30 ml de agua de la canilla en un vaso de precipitado (50 ml), identificarlo. Conectar el dispositivo 1. Observar unos minutos e interpretar. Colocar ½ cucharita de Cloruro de Sodio NaCl en un vaso de precipitado (50 ml) y agregarle 30 ml de agua destilada. Conectar el dispositivo 1. Observar unos minutos e interpretar. Colocar ½ cucharita de Cloruro de potasio KCl en un vaso de precipitado (50ml) y agregarle 30 ml de agua destilada. Conectar el dispositivo 1. Observar unos minutos e interpretar. Colocar ½ cucharita de azúcar (sacarosa) en un vaso de precipitado (50ml) y agregarle 30 ml de agua destilada. Conectar el dispositivo 1. Observar unos minutos e interpretar. Colocar 30 ml de etanol(CH3-CH2OH) 98ª en un vaso de precipitado (50 ml), identificarlo. Conectar el dispositivo 1. Observar unos minutos e interpretar. Colocar 30 ml de n- hexano en un vaso de precipitado (50 ml), identificarlo. Conectar el dispositivo 1. Observar unos minutos e interpretar. Completar la tablas de resultados (ítem VI). En el vaso con NaCl realizar dos experiencias más: a)Variar el área sumergida de los electrodos y observar que sucede con la corriente. b)Agregar más NaCl y observar la corriente antes y después del agregado. www.frlp.utn.edu.ar/materias/qcasis

www.frlp.utn.edu.ar/materias/qcasis Experiencia B: Agregar una capa de NaCl (3 cucharitas) en el vidrio de reloj. Conectar el dispositivo 1. Indicar si hay circulación de corriente, interpretar. Agregar una capa de KCl (3 cucharitas) en el vidrio de reloj. Conectar el dispositivo 1. Indicar si hay circulación de corriente, interpretar. Agregar una capa de azúcar (sacarosa) (3 cucharitas) en el vidrio de reloj. Conectar el dispositivo 1. Indicar si hay circulación de corriente, interpretar. Completar la tabla de resultados (ítem VI). PARA MEDIR LA CIRCULACION DE CORRIENTE ES NECESARIO CONECTAR UN MULTIMETRO EN SERIE. Experiencia C: Medir la conductividad en cada vaso de precipitado de la experiencia A. Completar la tabla de resultados del siguiente ítem . PARA MEDIR LA CONDUCTIVIDAD SE EMPLEA UN CONDUCTÍMETRO, INTRODUCIENDO EL SENSOR EN LA SOLUCIÓN. LA UNIDAD DE CONDUCTIVIDAD ES EL MHO (O SIEMMENS), INVERSA DEL OHM Según la ley de Ohm, cuando se mantiene una diferencia de potencial (E), entre dos puntos de un conductor, por éste circula una corriente eléctrica directamente proporcional al voltaje aplicado (E) e inversamente proporcional a la resistencia del conductor (R). I=E/R En disoluciones acuosas, la resistencia es directamente proporcional a la distancia entre electrodos (l) e inversamente proporcional a su área (A): R= r·l/A Donde r se denomina resistividad específica, con unidades ohm.cm, siendo su inversa (1/r) , la llamada conductividad específica (k), con unidades mho/cm (mho, viene de ohm, unidad de resistencia, escrito al revés). Observe que en nuestro caso empleamos siempre la misma diferencia de potencial (9 v de la pila), por lo tanto la corriente es directamente proporcional a la conductividad de la solución. Nota aclaratoria: la conductividad es una propiedad extensiva, para poder comparar deberíamos hacerlo con concentraciones equivalentes de sustancia. Sin embargo, dados los objetivos de este trabajo de laboratorio, la medida de conductividad es meramente cualitativa. www.frlp.utn.edu.ar/materias/qcasis

La medida de conductividad se realiza con un conductímetro Hanna( azul) , mientras que el pasaje de corriente se mide en serie, con un multímetro (negro). www.frlp.utn.edu.ar/materias/qcasis

PARA DETERMINAR EXPERIMENTALMENTE EL TIPO DE ENLACE, TENGA EN CUENTA LAS SIGUIENTES CONSIDERACIONES: Dada una sustancia ¿ES SOLUBLE EN AGUA? ES IÓNICA SI ¿LA SOLUCIÓN CONDUCE LA ELECTRICIDAD? SI ES COVALENTE POLAR NO NO ES COVALENTE NO POLAR Y LUEGO COMPARE EL TIPO DE ENLACE DETERMINADO EXPERIMENTALMENTE CON EL TIPO DE ENLACE QUE PREDICE EL CÁLCULO. OBSERVE QUE EN EL CASO DE SUSTANCIAS CUYOS Δε SON CERCANOS A VALORES QUE SEPARAN UN TIPO DE ENLACE DE OTRO, ES DETERMINANTE LA MEDIDA EXPERIMENTAL. www.frlp.utn.edu.ar/materias/qcasis

VI.RESULTADOS Punto fusión* Cálculo de Δε Conductividad H20 destilada www.frlp.utn.edu.ar/materias/qcasis Solubilidad en agua (SI/NO) Punto fusión* Cálculo de Δε Conductividad Tipo de enlace H20 destilada Agua canilla H20 + NaCl H20 + KCl H20 + sacarosa Etanol n-Hexano NaCl (sólido) KCl (sólido) Sacarosa Sulfato de cobre

www.frlp.utn.edu.ar/materias/qcasis Sustancia Punto de fusión ºC Acetona -94,6 Agua Amoníaco -77,7 Cloruro de potasio 790 Cloruro de sodio 800,4 Dióxido de azufre -75,5 Etanol -114,3 n- hexano -94 Oxido cuproso 1235 Oxido de bario 1923 Sacarosa 185,85 Sacarosa (azúcar común) Fórmula molecular C12H22O11 www.frlp.utn.edu.ar/materias/qcasis

CUESTIONARIO a)¿Qué relación observa entre la conductividad y el tipo de enlace? ) ¿qué puede decir del tipo de enlace observando las solubilidades, particularmente NaCl y n-hexano en agua? b)¿Qué es la conductividad?¿De que depende? (describa que sucedió al variar el área sumergida de electrodo, y al variar la concentración de una sustancia iónica) Dé ejemplos que casos donde es útil la medida de conductividad, fundamentandolo, consultando las páginas web recomendadas al pié c)Relación con Física: el multímetro se conectó en serie o en paralelo?¿porqué? ¿Qué se mediría en cada caso? Esquematice el circuito empleado. d)Escriba las estructuras de Lewis de: H2O, NaCl, KCl, CH3CH2OH (etanol). e)¿Qué relación observa entre el punto de fusión y el tipo de enlace? f)Explique los resultados de conductividad hallados para: H20 + NaCl y NaCl sólido H20 + KCl y KCl sólido g)¿Si conectáramos el dispositivo 1 a un cubo de hielo de agua de la canilla, que indicará el multímetro? Páginas donde encontrar aplicaciones de la medida de conductividad http://www.sadelplata.org.ar/articulos/groel_060910.html http://www.infoagro.com/riegos/fundamentos_conductividad.htm http://www.lenntech.es AGRADECIMIENTOS: CONDUCTÍMETROS Y MULTÍMETROS FUERON ADQUIRIDOS GRACIAS AL PROMEI. www.frlp.utn.edu.ar/materias/qcasis www.frlp.utn.edu.ar/materias/qcasis