ACTIVIDAD EXPERIMENTAL # 5 SOLUBILIDAD Y CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA DE LAS SALES

Problema:

¿En general se puede afirmar que las sales se disuelven y conducen la corriente eléctrica mejor en el agua que en el alcohol?

Hipótesis

Con esta practica podremos identificar que tanta electricidad hay en un sal y averiguar como se elabora la electrolisis

Objetivos:

§  Realizar una comparación de la capacidad de las sales de disolverse en agua y en el alcohol

§  Observar y determinar en qué medio se conduce mejor la electricidad las sales con agua o las sales con alcohol.

Marco Teórico.

Por su carácter polar, el agua disuelve a un gran número de sustancias sólidas, líquidas o gaseosas, orgánicas e inorgánicas. Es por ello que se le denomina el disolvente universal. Por ejemplo, el NaCl cloruro de sodio es un compuesto iónico muy soluble en agua.

La elevada solubilidad de este compuesto radica en la atracción que los polos parciales positivos y negativos de la molécula de agua ejercen sobre los iones de Na⁺ y de Cl^- de los cristales del NaCl. Específicamente las cargas parciales positivas de los hidrógenos de la molécula de agua atraen a la carga negativa del anión cloruro Cl^-, mientras que la carga parcial negativa del átomo de oxígeno ejerce la atracción  sobre el catión sodio Na⁺. Estas interacciones electrostáticas producen la ionización del cloruro de sodio, y los iones Na⁺ y Cl^- se dispersan en la disolución, para ser consecuentemente hidratados

                  Compuestos iónicos

·         Son sólidos con punto de fusión altos (por lo general, > 400ºC)

·         Muchos son solubles en disolventes polares, como el agua..

·         La mayoría es insoluble en  disolventes no polares, como el hexano C₆H₁₄.

·          Los compuestos fundidos conducen bien la electricidad porque contienen partículas móviles con carga (iones)

·         Las soluciones acuosas conducen bien la electricidad porque contienen   partículas móviles con carga (iones).

Materiales	Sustancias
Una gradilla	Agua destilada
12 tubos de ensayo	Cloruro de Sodio ( NaCl )
Una balanza electrónica o granataria	Yoduro de potasio ( KI )
Agitador de vidrio	Cloruro de Cobre II (CuCl2 )
Conductímetro ( pila de 9 V, foco piloto, 2 caimanes pequeños)	Sulfato de Calcio  (CaSO4)
Una cápsula de porcelana	Nitrato de potasio ( KNO3 )
Un microscopio estereoscópico	Nitrato de Amonio (NH4NO3)
Un vidrio de reloj

Procedimiento

1.    Observar las características de las sustancias utilizando el microscopio y registra tus resultados en la tabla anexa.

2.    Determinar con un aparato de conductividad eléctrica (conductímetro) si las sales conducen electricidad en estado sólido.

3.    Numerar los tubos de ensayo del 1 al 12

4.    Pesar 0.4 g de cada una de las sustancias y agregarlas a los primeros 6 tubos como se indica en la tabla, posteriormente adicionar 5mL de agua destilada a cada uno de ellos, agita, y anota tus resultados.

5.    Vierte la disolución del tubo 1 obtenida en una capsula de porcelana, introduce los electrodos del circuito eléctrico en la solución y determina si esta conduce corriente eléctrica. Repite la operación con los demás tubos y registra tus resultados.

6.    Repite nuevamente el procedimiento anterior utilizando los tubos del 7 al 12 utilizando 5 mL de alcohol en lugar de agua y nuevamente registra los resultados en la tabla.

Resultados

Tabla de resultados

LECTURA #4 PROPIEDADES DE LAS SALES

Podemos decir que las sales son compuestos que se forman cuando un catión (ion metálico o un ion poliatómico positivo) remplaza a uno o más de los iones hidrógeno de un ácido, o cuando un  anión (ion no metálico o un ion poliatómico negativo) reemplaza a uno de los iones hidróxido de una base. Por consiguiente una sal es un compuesto iónico formado por un ion con carga positiva (catión) y un ion con carga negativa (anión). Son ejemplos de sales los compuestos binarios de cationes metálicos con aniones no metálicos y los compuestos ternarios formados por cationes metálicos o iones amonio con iones poliatómicos negativos. En el cuadro N° 1 se presentan ejemplos de sales importantes por su utilidad.

Reglas de solubilidad

Muchos de los compuestos iónicos que encontramos casi a diario, como la sal de mesa, el bicarbonato para hornear y los fertilizantes para las plantas caseras, son solubles en agua. Por ello, resulta tentador concluir que todos los compuestos iónicos son solubles en agua, cosa que no es verdad. Aunque muchos compuestos iónicos son solubles en agua, algunos son pocos solubles y otros parcialmente no se disuelven. Esto último sucede no porque sus iones carezcan de afinidad por las moléculas de agua, sino por que las fuerzas que mantienen a los iones en la red cristalina son tan fuertes que las moléculas del agua  no pueden llevarse los iones.

Cuadro N° 4 Reglas de solubilidad de compuestos iónicos.

IONES	SOLUBILIDAD EN AGUA
Amonio NH4+, sodio Na+ y potasio K+	Todas las sales de amonio, sodio y potasio son solubles
Nitratos NO3-	Todos los nitratos son solubles
Cloruros Cl-	Todos los cloruros son solubles excepto AgCl, AgCl2 y PbCl2
Sulfatos SO42-	La mayor parte de los sulfatos son solubles; las excepciones incluyen SrSO4, BaSO4 y PbSO4
Cloratos ClO3-	Todos los cloratos son solubles
Percloratos ClO4-	Todos los percloratos son solubles
Acetatos CH3CO2-	Todos los acetatos son solubles
Fosfatos PO43-	Todos los fosfatos son insolubles, excepto los de NH4+ y los elementos del grupo IA (cationes de metales alcalinos)
Carbonatos CO32-	Todos los carbonatos son insolubles, excepto los de NH4+ y los elementos del grupo IA (cationes de metales alcalinos)
Hidróxidos OH-	Todos los hidróxidos son insolubles, excepto los de NH4+ y los elementos del grupo IA (cationes de metales alcalinos), Sr(OH)2 y Ba(OH)2, Ca(OH)2 es ligeramente soluble
Óxidos O2-	Todos los óxidos son insolubles, excepto los de los elementos del grupo IA (cationes de metales alcalinos)
Oxalatos C2O42-	Todos los oxalatos son insolubles, excepto los de NH4+ y los elementos del grupo IA (cationes de metales alcalinos)
Sulfuros S2-	Todos los sulfuros son insolubles, excepto los de NH4+ y los elementos del grupo 1A (Cationes de metales alcalinos) y del grupo IIA (MgS,CaS y BaS son poco solubles)

Las reglas de solubilidad del cuadro N°4

 son pautas generales que nos permiten predecir la solubilidad en agua de los compuestos iónicos con base en los iones que contienen.

 Si un compuesto contiene al menos uno de los iones indicados para compuestos solubles en el cuadro entonces el compuesto es al menos moderadamente soluble.

 El cuadro muestra ejemplos que ilustran las reglas de solubilidad, sobre todo la comparación entre los nitratos, cloruros e hidróxidos de diversos iones metálicos. Por ejemplo, supongamos que aplicamos las reglas de solubilidad para averiguar si el NiSO₄es soluble en agua.

 El NiSO₄ contiene iones Ni²⁺ y SO₄^2-. Aunque el Ni²⁺ no se menciona en la tabla las sustancias que contienen SO₄^2- se describen como solubles (con excepción de SrSO₄, BaSO₄ y PbSO₄. Puesto que el  NiSO₄  contiene un ion SO₄^2- que indica solubilidad, predecimos que es soluble. Otros ejemplos son el AgNO₃ y el Cu(NO₃)₂, no todos los nitratos son solubles.

El Cu(OH)₂ y el AgOH, como la mayor parte de los hidróxidos, son insoluble. El CdS el Sb₂S₃ y el PbS  como casi todos los sulfuros, son insolubles; pero el (NH₄)₂S es la excepción a la regla ya que es soluble.

Electrolitos y no electrolitos

“Agua dulce y “agua salada” son ejemplos de dos soluciones. Una diferencia significativa entre las dos se puede demostrar con un conductímetro. Que consiste en una fuente de electricidad que puede ser una batería o un contacto doméstico conectado a un foco. Uno de los cables se corta y a las dos puntas se les retira el aislamiento. Esto rompe el circuito. Si no juntamos las dos puntas, el foco no se prende. Si estas puntas separadas se colocan en agua destilada o en una solución de azúcar en agua, el foco no se enciende. No obstante, si son colocadas en una solución de sal, el foco se ilumina. El agua pura y una solución de azúcar en agua no conducen la electricidad y entonces no completan o cierran el circuito. El azúcar y otros solutos no conductores se llaman no electrolitos. Una solución acuosa de cloruro de sodio es un conductor eléctrico, y la sal es clasificada como un electrolito. ¿Pero como explicamos esta diferencia?

En la figura Nº 1 si se introduce en un vaso con agua destilada dos electrodos y los conectamos a una fuente de energía como  se puede observar:

. Electrolitos y no electrolitos

El flujo de corriente eléctrica involucra el transporte de cargas eléctricas, por consiguiente el hecho de que las soluciones de cloruro de sodio conduzcan la electricidad nos sugiere que ellas contienen especies cargadas eléctricamente. Estas especies se llaman iones, del griego “viajero”. Cuando el cloruro de sodio se disuelve en agua, se rompe en cationes cargados positivamente Na⁺  y aniones cargados negativamente Cl^-, que se mezclan uniformemente  con las moléculas y se dispersan por toda la solución. Como los aniones y los cationes están en libertad de moverse dentro de la solución, ellos son los responsables de conducir la electricidad, es decir, llevan consigo cargas eléctricas. Te sorprendería si te decimos que los iones Na⁺ y Cl^-  existen tanto en el salero como en la sopa. Veamos la razón, el cloruro de sodio es un arreglo cúbico tridimensional de iones sodio y cloruro ocupando posiciones alternas (fig.2.) Estos iones de carga opuesta se atraen una a otro por medio de enlaces iónicos que mantienen unido el cristal. En un compuesto iónico tal como el NaCl no existen moléculas unidas por enlaces covalentes, solo aniones y cationes.

Pero, ¿Por qué ciertos átomos pierden y ganan electrones para formar iones? 

La respuesta involucra a la estructura electrónica. Un átomo de sodio tiene un solo electrón en su último nivel de energía. Un átomo de cloro, tiene siete, para ambos, la estabilidad se asocia con tener ocho electrones en su último nivel “Regla de octeto”.

Enlaces iónicos que mantienen unido el cristal de NaCl

Los compuestos iónicos que se disocian totalmente (100%) en solución acuosa se conocen como electrolitos fuertes, mientras que aquellas que se convierten parcialmente en iones en solución, se conocen como electrolitos débiles.

Los términos catión y anión se derivan de las palabras griegas ion (viajero), kata (hacia abajo) y ana (hacia arriba).

Solubilidad de los compuestos iónicos

Muchos compuestos iónicos son completamente solubles en agua. Cuando una muestra sólida es colocada en agua, las moléculas polares de H₂O son atraídas hacia los iones individuales. El átomo de oxigeno de la molécula de agua tienen una carga neta negativa y es atraído hacia los cationes. Debido a su carga positiva, los átomos de hidrógeno del agua son atraídos hacia los aniones del soluto. Los iones son entonces rodeados por moléculas de agua, los cuales forman una pantalla impidiendo la atracción de los iones de cargas opuestas. La atracción anión-catión disminuye, mientras la atracción entre los iones y las moléculas de H₂O es considerable. El resultado es que los iones son jalados fuera del sólido y hacia la solución. En disolución, los compuestos iónicos se ionizan en sus cationes y aniones. La siguiente ecuación y la figura Nº 3 representan este proceso para el cloruro de sodio y agua:

NaCl_(s) + H₂O _(l)           Na+ _(ac) + Cl^-_(ac).

La (ac) en la ecuación indica que los iones están presentes en solución acuosa. Esto significa que cada ion está rodeado de una capa envolvente de molécula de agua que conserva separados a los iones de carga opuesta como se representa en la figura Nº 4

En la figura se observa la organización de las moléculas de agua alrededor de los iones con los átomos de oxigeno más próximos a los cationes y los átomos de hidrogeno más próximos a los aniones. De esta forma existen los iones en solución. 

Cuestionario

1.    ¿Por qué se disuelve una sal en agua?

Por que la Sal es soluble en agua

2.    ¿Qué le sucede a los iones positivos que componen una sal al disolverse en agua?

los cationes están en libertad de moverse dentro de la solución, ellos son los responsables de conducir la electricidad, es decir, llevan consigo cargas eléctricas.

3.    ¿Qué le sucede a los iones negativos que componen una sal al disolverse en agua?

aniones cargados negativamente Cl-, que se mezclan uniformemente  con las moléculas y se dispersan por toda la solución.

4.    Elabora un dibujo que muestre como se encontrarían los iones que forman la sal KBr al disolverse en agua.

1.    ¿Cómo demostrarías experimentalmente cuando un compuesto es o no un electrolito?

Con la electrolisis

2.    ¿Qué tipo de iones forman una sal?

Iones positivos y negativos

3.    ¿Qué tipo de elementos ceden  electrones y que carga eléctrica adquieren?

Las sales

4.    ¿Qué tipo de elementos son ganadores de electrones y que carga eléctrica adquieren?

Los no metales

Actividad Experimental # 3 Clasificación de los componentes sólidos del suelo

Planteamiento del problema

¿Cómo se clasifican los componentes sólidos del suelo?

Objetivo:

Determinar experimentalmente el tipo de componentes que constituyen la parte sólida del suelo.

Hipótesis

El suelo es una mezcla de minerales, materia orgánica, bacterias, agua y aire. Se forma por la acción de la temperatura, el agua, el viento, los animales y las plantas sobre las rocas. Estos factores descomponen las rocas en partículas muy finas y así forman el suelo. En esta práctica nos enfocaremos en la parte solida del suelo.

Introducción

Los componentes solidos del suelo son una mezcla formada por materiales orgánicos e inorgánicos (minerales); estos se encuentran en distintas proporciones, dependiendo del tipo de suelo y de la región de origen.

Materiales:

 Microscopio estereoscópico

Soporte universal completo

Mechero Bunsen

1 vidrio de reloj

 Vaso de precipitados de 50 ml

Vaso de precipitados de 600 ml

Balanza electrónica

Agitador de vidrio

Probeta graduada de 50 ml

Espátula

 Pinzas para vaso

TAMIZ(COLADOR)

Sustancias

 Agua oxigenada (H2O2) de 20 volúmenes

Ácido clorhídrico (HCl) 2M

Muestra del suelo tamizada.

Procedimiento

Coloca una muestra de 3 gramos de suelo tamizado en un vaso de precipitados de 600 mL y agrega 20 mL de agua oxigenada H2O2 de 20 volúmenes.

 Coloca el vaso de precipitados sobre la tela de asbesto y calienta levemente con el mechero Bunsen.

 Agrega más agua oxigenada si es necesario hasta que cese la efervescencia debida a la presencia del material orgánico.

 Enseguida agrega 10 mL de ácido clorhídrico 2M y deja hervir durante 5 minutos con la finalidad de eliminar sustancias indeseables.

 Agrega agua hasta la marca de 500 mL y agita vigorosamente lo que permitirá lavar los sólidos que quedan.

 Deja reposar la suspensión y luego tira el agua. Repite el lavado hasta que nada quede en suspensión.

 Después de una decantación final, toma una muestra de los sólidos con la punta de la espátula, colócala sobre un vidrio de reloj y sécala sobre la tela de asbesto (calienta levemente con el mechero).

 Deposita los fragmentos sobre una hoja de papel de modo que queden separados unos de otros.

 Examina los fragmentos con lupa de aumento o al microscopio y anota tus observaciones.

1¿Qué observas al hacer reaccionar el suelo con el agua oxigenada?

Al momento de agregar el agua oxigenada en la muestra del suelo hace burbujas y se empieza como a consumir

2¿Al colocar la muestra tratada al microscopio qué se observa?

Se observa piedras cristales y algunos minerales

 3 Compara lo observado al microscopio con la información del siguiente cuadro y responde ¿qué minerales están presentes en tu muestra?

Cuarzo, magnetita y moscovita

  Cuarzo: es el componente fundamental de muchos tipos de rocas, especialmente de las rocas ígneas ácidas, de ahí que sea tan frecuente y abundante, pero también en rocas sedimentarias y metamórficas por ser al mismo tiempo muy resistente.

Feldespatos: pertenerce al grupo de minerales silicatados que forman las rocas más importantes, concretamente tectosilicatos. Son aluminiosilicatos de potasio, sodio o calcio, dependiendo, por ejemplo de si están presentes la ortoclasa, la plagioclasa o el feldespato. La abreviatura utilizada es Fd. y detrás puedes añadir el catión predominante, por ejemplo FdK

Moscovita: La moscovita es un mineral del grupo de los silicatos, subgrupo filosilicatos y dentro de ellos pertenece a las micas alumínicas. Químicamente es un aluminosilicato de potasio y aluminio, que puede llevar magnesio, cromo y una gran variedad de otros elementos en sus numerosas variedades

Biotita: La biotita es el nombre de un grupo de minerales, clásica mente considerado como mineral, pero que a partir de 1998 la IMA ya no reconoce como mineral el término biotita, desaconseja su uso como tal y lo considera nombre de "grupo" para la flogopita, la siderophyllita, la annita y la eastonita

Hornablenda y Piroxenas: El término hornblenda es el nombre informal con el que tradicionalmente se ha llamado a los minerales del "grupo de los anfíboles" que tienen color entre negro y verde-oscuro. En realidad no existe ningún mineral llamado así, pero es costumbre el empleo coloquial de este nombre para este subgrupo de los anfíboles

Magnetita: La magnetita (o piedra imán) es un mineral de hierro constituido por óxido ferroso-diférrico (Fe3O4) que debe su nombre de la ciudad griega de Magnesia. Su fuerte magnetismo se debe a un fenómeno de ferrimagnetismo: los momentos magnéticos de los distintos cationes de hierro del sistema se encuentran fuertemente acoplados, por interacciones antiferromagnéticas, pero de forma que en cada celda unidad resulta un momento magnético no compensado

Calcita: La calcita es un mineral de la clase 05 de la clasificación de Strunz, los llamados minerales carbonatos y nitratos. A veces se usa como sinónimo caliza, aunque es incorrecto pues ésta es una roca más que un mineral. Su nombre viene del latín calx, que significa cal viva. Es el mineral más estable que existe de carbonato de calcio, frente a los otros dos polimorfos con la misma fórmula química aunque distinta estructura cristalina: el aragonito y la vaterita, más inestables y solubles

Conclusiones

Con esta práctica concluimos que el suelo aparte de tener componentes orgánicos e inorgánicos también tiene minerales que son sólidos  y que para observar con mas precisión  es necesario llevar un proceso

Cuestionario

1 la materia orgánica reacciona con agua oxigenada y produce un burbujeo, ¿hay presencia de material orgánico en la muestra de suelo?

 Si por que la materia orgánica flota en el agua

 2¿Qué tipo de materiales se reconocen al observar la muestra tratada al microscopio?

   Cuarzo, magnetita y moscovita

3¿Cuáles son los dos tipos de componentes que forma la parte sólida del suelo? 

     minerales y componentes orgánicos 

     

¿Por que es importante el suelo?

1 Elabora un esquema o dibujo que muestre la relación suelo-plantas-animales-hombre, en la naturaleza.

2¿Por qué se afirma que la función más importante del suelo es la de productor de alimentos? Explica.

Porque gracias a los nutrientes del suelo nacen plantas frutas y vegetales que alimentan al ser vivo

3 ¿Qué tipo de recurso es el suelo y qué se requiere para preservarlo?

Se requiera utilizar fertilizantes explotarlo lo menos posible y cuidarlo en todos los  aspectos

4¿Por qué es importante el suelo para el hombre, para los animales y para las plantas?

Porque para las plantas le ayuda porque hay es el medio en donde pueden crecer y florecer y para el hombre porque nos da sustento y agrias al obtenemos alimentos

5 Además de la función de productor de alimentos, menciona dos funciones más que cumpla este recurso

Habitad de muchos organismos vivos y almacena y probé agua de las plantas

6 ¿Por qué se afirma que del suelo depende la vida del planeta? Argumenta tu respuesta.

Por qué el hombre se beneficia del suelo ya que dé hay obtiene alimento y sustento 

7 El suelo es un recurso natural muy importante debido a que proporciona directa e indirectamente bienestar al hombre. Escribe breve mente cómo se da esta relación.

Directo por que gracias a el podemos tener alimento 

¿Que es el suelo?

Actividad experimental: análisis de una muestra de suelo

Planteamiento del problema

Tendremos que observar a una muestra de tierra con un microscopio para poder ver los diversos componentes

Objetivo

Determinar experimentalmente si el suelo es una mezcla homogénea o heterogénea

Hipótesis

 El suelo es la parte exterior de la corteza terrestre en donde las rocas se han desintegrado por efecto del intemperismo, formando una cubierta en la que vive una micro biota, una flora y una fauna microbianas que, actuando en conjunto, transforman materia mineral en alimento de las plantas, para que puedan ser utilizadas posteriormente por los animales y los seres humanos. Está constituido por una capa más o menos gruesa de material fragmentario no consolidado que se conoce con el nombre de “regolita” y que se apoya en la roca subyacente

Introducción

Con esta práctica observaremos los componentes del suelo y veremos los microorganismos que habitan en ellos

Material                                                          Sustancias

Soporte universal completo                    Muestra de suelo

Tubos de ensayo con pinzas                                Agua oxigenada (H2O2)

Cápsula de porcelana          

Microscopio estereoscópico

Gotero           

Porta objetos

Procedimiento

1Vierte con cuidado 1g de muestra de suelo sobre un vidrio de reloj y

2 colócala sobre la platina del microscopio,

3con la ayuda de una aguja de disección examina cuidadosamente la muestra que acaba de ser expuesta ¿qué se observa? 

4Ahora agrega una gota de agua a la superficie del suelo y observa cuidadosamente lo que pasa ¿qué le sucede a la gota?

5Posteriormente pesa previamente una capsula de porcelana y anótelo en tus resultados

6Coloca una porción de 3g de suelo en la cápsula de porcelana previamente pesada, determina la masa de la muestra con todo y crisol en la balanza electrónica y anota esta información (m1).

7Coloca la capsula de porcelana con la muestra sobre el soporte universal y caliéntalo  con el mechero durante 20 min.

8 Al término de este período, retira la capsula de porcelana del soporte universal con ayuda de unas pinzas para crisol y determina su masa en la balanza electrónica (m2)

Resultados

¿Qué se observa al colocar la muestra original al microscopio?

Observamos un microorganismo también observamos sales, madera, hojas, piedras

¿Qué le sucede a la gota de agua al agregarla a la muestra?

Se hacen burbujas como si se estuviera consumiendo como si hiciera una efervescencia

 ¿Qué le sucede a la gota de agua al agregarla a la muestra?

Al principio pusimos 3 gramos de tierra y al calentarlo empezó a generar humo y al final al pesarlo solo había 1.9  

Conclusiones

Con esto concluimos que la tierra tiene un cierto porcentaje de agua y que también contienes sales  y muchos componentes y que también es habitad de muchos organismos vivos que no se pueden apreciar a simple vista

Cuestionario

  1)¿Qué componente del suelo se observa al microscopio?

Las sales y el agua

2)¿La evidencia de que una gota se absorba permite afirmar que el suelo tiene poros? Si es así, ¿qué componente del suelo es desplazado por el agua? La tierra tiene poros u se desplaza el carbono y las sales con el agua

3)Si m1 es mayor que m2 ¿qué componente del suelo se eliminó durante el calentamiento?  El agua

4)¿Qué estados físicos presentan los componentes detectados?

Solido y liquido

5)¿Qué es el suelo una mezcla homogénea o heterogénea?

Heterogénea

6)¿A simple vista se puede afirmar que el suelo es una mezcla heterogénea? ¿Por qué fue necesario emplear el microscopio en esta actividad?  Porque hay muchas sustancias que no se perciben a simple vista