Práctica de laboratorio: Reacción del oxígeno con metales y no metales

Todos alguna vez, hemos tenido una experiencia con el fenómeno de la oxidación, cuando el oxígeno reacciona con un elemento para formar un óxido. Este comportamiento es una propiedad química característica que permite establecer diferencias entre un metal y un no metal.

Hipótesis:

El elemento que reacciona mejor va a ser Potasio, ya que es el más electropositivo. Las reacciones de oxígeno con metales forman bases, y las de oxígeno con no metales se forman ácidos. 

PREPARACIÓN

Materiales:

Cucharilla de combustión, dos vasos de precipitados de 50 mL, dos matraces Erlenmeyer de 250 mL con tapón, pinzas para crisol, cápsula de porcelana, soporte universal completo, mechero Bunsen,  cinta de magnesio, un pequeño trozo de sodio, azufre en polvo, pizeta con agua destilada, indicador universal con gotero. 

Procedimiento:

1. A un vaso de precipitados de 50 mL, agrega 10 mL de agua destilada y 3 gotas de indicador universal. Sujeta un pedazo de cinta de magnesio de aproximadamente 1 cm de largo con unas pinzas para crisol y quémala en la flama azul del mechero; al terminar la combustión introduce en el vaso las cenizas de la cinta y registra tus observaciones.

Colocando las cenizas en el vaso de precipitados

2. Coloca en la cucharilla de combustión una muestra no mayor al tamaño de una cabeza de cerillo de azufre en polvo. Calienta la cucharilla en la flama azul del mechero y cuando se produzca un gas captúralo rápidamente en un matraz Erlenmeyer invertido, tapa ràpidamente y agrega 10 mL de agua destilada con tres gotas de indicador universal, agita y anota tus observaciones.

Calentando el azufre

Cuando encerramos el gas del azufre, el indicador disuelto en agua
cambió a color rojo.

3. En un matraz Erlemeyer coloca un poco de agua con dos gotas de indicador universal y muévelo hasta que esté bien disuelto. Después de eso, echa un pequeño cacho de Potasio y observa lo que pasa. Haz tus anotaciones.

La disolución cambió al color morado

4. Haz lo mismo con un matraz Erlenmeyer pero esta vez con Sodio y anota tus observaciones.

El sodio es una base, ya que el indicador cambio al color morado.

ELEMENTO	COLORACIÓN	ÁCIDO/BÁSICO
Sodio	Morado	Base
Potasio	Morado	Base
Magnesio	Morado	Base
Óxido de calcio	Morado	Base
Zinc	Azul	Base
Azufre	Rojo	Ácido
Agua mineral	Amarillo	Ácido

Conclusiones:

• La coloración del agua con indicador universal va a cambiar dependiendo de la sustancia que se tenga, puede obtenerse un ácido o una base.
• Cuando se forma un ácido, la coloración puede ser desde amarilla, naranja, o roja. En este caso, los ácidos que obtuvimos fueron el azufre y el agua mineral.
• Cuando la coloración es azul o morada, quiere decir que la sustancia es básica. Como por ejemplo, el sodio, el potasio, el magnesio, y el óxido de calcio, en este experimento.

Modelos Atómicos

Modelo atómico de Dalton

En el año 1808, Dalton propone al átomo como una masa propia de cada elemento, combinable con otras masas propia a cada elemento, que podían ser combinados con otros, bajo las leyes de las proporciones definidas y múltiples; sin embargo su teoría no explicó la afinidad de un elemento por otro, ni la presencia de partículas subatómicas, por lo contrario siempre consideró al átomo como una masa compacta e indivisible.

De este modo establece que los elementos están formados por partículas muy pequeñas denominadas átomos y que los átomos de un mismo elemento poseen propiedades iguales, tamaño y masa; no obstante según Dalton los átomos de un elemento son distintos a los de los demás elementos.

Postulados de Dalton

Dalton explicó su teoría formulando una serie de enunciados simples.

1. La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir.
2. Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes.
3. Los átomos permanecen sin división, aún cuando se combinen en las reacciones químicas.
4. Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.
5. Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.
6. Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.

Modelo atómico de Thomson

Entre 1898 y 1904, su trabajo consistía en una esfera uniforme de materia cargada positivamente en las que se podía hallar incrustados electrones de modo parecido a la disposición de las semillas de sandía.

Este simple modelo explica de echo que la materia fuese eléctricamente neutra, pues en los átomos de Thomson la carga positiva era neutra por la negatividad.

 Postulados:

1.  La  materia es eléctricamente neutra, esto permitiría pensar que aparte de electrones, es posible que halla partículas con cargas positivas.
2.  Es posible extraer electrones de los átomos, pero no del mismo modo las cargas positivas.

Modelo atómico de Rutherford

El químico y físico neozelandés Ernest Rutherford desarrolló acomienzos del siglo XX un famoso trabajo experimental denominado “experimento de la lámina de oro” que le condujo a descubrir un nuevo y certero modelo atómico.

 Postulados:

1. Los átomos poseen el mismo número de protones y electrones, por tanto son entidades neutras.
2. El núcleo atómico está formado por partículas de carga positiva y gran masa (protones).
3. El núcleo, además, debe estar compuesto por otras partículas con carga neutra para explicar la elevada masa del átomo (superior a lo esperado teniendo en cuenta solo el número de protones).
4. Los electrones giran sobre el núcleo compensando la atracción electrostática (que produce la diferencia de cargas respecto al núcleo) con su fuerza centrífuga.

Modelo atómico de Bohr

Niels Bohr desarolló en 1913 tres importantes postulados sobre la estructura del átomo basados en el modelo atómico de Rutherford, al que aplicó los últimos descubrimientos teóricos y experimentales sobre la naturaleza de la materia.

1. El electrón solo podrá girar en ciertas órbitas circulares de energía y radios determinados, y al moverse en ellas el electrón no radiará energía. En ellas la energía del electrón será constante.
2. En estas órbitas se cumplirá que el momento angular del electrón será múltiplo entero de h/2∏. Estas serán las únicas órbitas posibles.
3. El electrón solo emitirá energía cuando estando en una de estas órbitas pase a otra de menor energía.