Introducción a la reactividad de elementos químicos

La reactividad de los elementos determina gran parte de las propiedades de los elementos y los compuestos los cuales conforman.

Las tendencias de reactividad se pueden visualizar fácilmente en la tabla periódica, donde en el extremo derecho se encuentran generalmente los elementos mas reactivos y disminuye hacia la derecha, con el notable caso de los llamados gases nobles, que reaccionan con dificultad y sus compuestos son escasos.

La reactividad relativa es un indicador de la “facilidad” con que puede suceder una reacción entre dos compuestos. Existen escalas e indicadores mas precisos para cuantificar la reactivad de un elemento o compuesto, pero para introducir el concepto de reactividad es útil hacerlo en una escala relativa.

Fundamentación teórica

La reactividad de una especie química (elemento, compuesto o ion) se puede definir como la capacidad para reaccionar en presencia de otras sustancias (reactivos).

Clases de reactividad

Se puede definir dos clases de reactividad; la reactividad termodinámica, que analiza si la reacción está o no favorecida por la entalpia, y la reactividad cinética, que estudia si la reacción sucederá o no en el tiempo.

La reactividad puede ser aumentada o disminuida por diversos factores como la temperatura, la concentración de los reactivos, la presencia de una sustancia que facilita la reacción (catalizador), presión en caso de que los reactivos sean gases, entre otros. Estos factores también pueden influenciar en los productos que se obtienen a partir de reactivos determinados.

Materiales

  • 110 tubos de ensayo
  • Vaso de precipitado de 250 mL
  • Vaso de precipitado de 100 mL
  • Pinzas para tubo de ensayo
  • Espátula
  • Pipeta graduada de 10 mL
  • Pipeteador o propipeta
  • Gradilla para tubo de ensayos
  • Termómetro
  • Plancha de calentamiento

Reactivos

  • Virutas de hierro
  • Magnesio metálico
  • Limadura de cobre
  • Sodio metálico
  • Granallas de zinc
  • Granallas de plomo
  • Ácido clorhídrico 3 M
  • Ácido clorhídrico 6 M
  • Soluciones 0.5 M de los siguientes compuestos
    • Sulfato de magnesio
    • Nitrato de cobre
    • Sulfato de zinc
    • Cloruro de sodio
    • Cloruro férrico
    • Sulfato de hierro
    • Nitrato de magnesio
    • Nitrato de zinc
    • Cloruro de potasio
    • Cloruro de cobre
    • Sulfato de cobre
    • Nitrato de hierro
    • Nitrato de plomo
    • Cloruro de magnesio
    • Cloruro de zinc

Procedimiento

Introducción a la reactividad de elementos químicos

  • Reacción en agua fría

    Tomar 6 tubos de ensayo, agregar 5 mL de agua destilada a cada uno y marcarlos con los siguientes elementos; Na*, Mg, Fe, Zn, Cu y Pb. Agregar un trozo de menos de 0,1 g de cada elemento en su respectivo tubo de ensayo. Dejar en reposo los tubos de ensayo por espacio de 1 hora y anotar las observaciones
    *  La reacción con sodio puede eliminarse si se considera que no existen las condiciones de seguridad adecuados o realizarse de manera demostrativa por parte del docente encargado.

  • Reacción en agua caliente

    Tomar 4 tubos de ensayo y marcar con los siguientes elementos; Fe, Zn, Cu y Pb. Calentar 200 mL de agua hasta ebullición y verter 5 mL de agua caliente en cada tubo de ensayo. Agregar un trozo de menos de 0,1 g de cada elemento en su respectivo tubo de ensayo. Observar y anotar los resultados.
    En un vaso de precipitados de 100 mL colocar 50 mL de agua a ebullición y añadir un trozo de menos de 0,1 g de magnesio. Dejar enfriar por 10 minutos y observar.
    Llevar los tubos de ensayo anteriores y el vaso de precipitados a baño de María a 80°C por espacio de 10 minutos. Observar y anotar los resultados.

  • Reacción con ácido clorhídrico

    Tomar 10 tubos de ensayo y marcar 2 tubos con los elementos Mg, Fe, Cu, Zn y Pb. A 5 de los tubos (1 de cada elemento) agregar 3 mL de acido clorhídrico 3 M y a los otros 5 adicionar 3 mL de acido clorhídrico 6 mL. Marcar que tubos contienen acido 3 M y cuales 6 M.
    Al set de tubos con acido 3 M adicionar un trozo de menos de 0,1 g de cada uno de los elementos listados, repetir la operación con el set de tubos con acido 6 M. Anotar las observaciones.

  • Reacciones de sales metálicas

    Por cada una de las soluciones 0.5 M disponibles para el ensayo, tomar 5 tubos de ensayo y marcarlos con los siguientes elementos Mg, Fe, Cu, Zn y Pb, agregar 3 mL de la solución en cuestión. A cada uno de los tubos agregar un trozo de menos de 0,1 g del elemento respectivo y observar si ocurre reacción o no. Completar la tabla y anotar las observaciones.

Después del experimento

Para cada uno de los experimentos realizados, determinar si hubo reacción o no. En caso de observarse reacción, plantear la posible ecuación balanceada y contrastarla con la literatura.

Indagar cual o cuales parámetros se pueden emplear para determinar la factibilidad de una reacción. De las reacciones trabajadas, ¿cuáles pueden clasificarse en reactividad termodinámica y cuales en reactividad cinética?

Recomendaciones de seguridad

En todo momento se deben utilizar los elementos de seguridad básicos en el laboratorio de química (bata de laboratorio, guantes, gafas de seguridad y demás que sean exigidos por las normas internas, locales o nacionales. Los residuos generados por la práctica deben ser dispuestos de manera adecuada según las normas de laboratorio y las normas locales y nacionales respectivas.

Mayor información

Reaction of metals with wáter

Clasificación

Nivel: Universitario

Tipo: Practica de enseñanza

Riesgo: medio