U.N.A.M.

Facultad de Estudios Superiores de Aragón.

Laboratorio de fisicoquímica.

Práctica numero 2: “PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS METALES.”

Integrantes:

Fernández Cano Veronico David Ricardo.

Iván Antonio Morales Espinoza

Gómez Jiménez Juan

Alcívar Rangel Abraham

Fecha de realización: 28/02/2014.

Fecha de entrega: 07/03/2014.

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Objetivo.

El alumno estudiará los cambios físicos que sufre la materia así como también sus

propiedades químicas.

Introducción.

Los elementos pueden clasificarse de manera

general en: metales y no metales.

Aproximadamente tres cuartas partes de los

elementos son metálicos y –aun cuando sus

propiedades químicas y físicas son diversas y

variadas– poseen muchas características comunes,

tanto en su estado elemental como en sus

compuestos.

Características y propiedades físicas de los metales.

Su estado físico es sólido a excepción del mercurio que es líquido.

Presentan un brillo característico en su superficie (brillo metálico).

Son dúctiles (se les puede transformar en alambres) y maleables (se pueden

transformar en láminas).

Son buenos conductores del calor y la electricidad.

Son tenaces (la mayoría de ellos se resisten a la ruptura).

Su densidad es elevada si se compara con las de los no metales.

Se pueden hacer aleaciones (fundir y mezclar dos o más metales).

Algunos ejemplos de elementos metálicos y sus principales características son:

Cobre (Cu).-

a) Metal de color rojizo, sólido.

b) Es muy dúctil (principal material con que se fabrican conductores eléctricos) y

maleable.

c) Opone resistencia al esfuerzo maleable.

d) Después del oro y la plata es el que conduce mejor calor y electricidad.

e) Su densidad es de 8.90 g/cm3.

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f) Sus principales aleaciones son: latón (67% cobre y 33% zinc). Latón blanco (más

de 50% de zinc con cobre). Plata nueva (Cu, Zn y Ni). Constatan (Cu y Ni) y bronce

(cobre y estaño).

Plata (Ag).-

a) Metal blanco puro, sólido.

b) Opone resistencia a la ruptura.

c) Dúctil y maleable.

d) Su densidad es de 10.5 g/cm3.

e) Después del oro es el mejor conductor del calor y la electricidad.

f) Sus principales aleaciones son: con plomo, oro y cobre forma aleaciones en

toda proporción.

Características y propiedades químicas de los metales.

El enlace metálico se produce cuando se unen átomos de un mismo metal, produciéndose estructuras muy compactas formando redes tridimensionales.

Teorías del enlace en los metales.

Teoría del mar de electrones.

Modelo según el cuál los metales estaban formados por una aglomeración de núcleos positivos entre los que se mueven libremente los electrones. Los electrones no pertenecen a los átomos individuales, sino al conjunto de todos ellos. El objetivo de este modelo es explicar la propiedad de la conductividad.

Teoría de bandas.

Este modelo propone que al estar los átomos del metal muy cerca unos de otros, sus

orbitales atómicos de valencia se superponen, dando lugar a una banda de niveles

energéticos.

Por ejemplo, en el litio hay un electrón en el orbital s, al unirse N átomos de litio, habrá N

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orbitales atómicos que formarán una banda que estará casi llena, con la mitad de

electrones que caben en total. Los electrones se situarán en la parte más baja de la banda

(de menor energía), pero se pueden mover con facilidad por toda la banda, lo que explica

la conductividad eléctrica de los metales.

La diferencia de energía que exista entre la banda de valencia y la banda de

conducción,caracteriza un material conductor, de un semiconductor o de un aislante.

Otras de sus características son:

1. Su molécula está formada por un átomo.

2. Sus átomos tienen 1, 2 o 3 electrones que pueden participar en un enlace

químico.

3. Al ionizarse (proceso para producir iones; átomos con carga eléctrica)

adquieren carga eléctrica positiva.

Algunos ejemplos de metales y sus propiedades químicas son:

Magnesio (Mg).-

a) Al quemarse se produce óxido de magnesio y genera una llama muy brillante.

b) Arde también en presencia del vapor de agua.

Calcio (Ca).-

a) En presencia del oxígeno forma óxido de calcio.

b) Las sales de calcio dan a la flama una coloración anaranjada.

Material y sustancias empleadas por cada equipo de trabajo en el laboratorio.

Material:

Este deberá ser solicitado mediante el llenado de un vale.

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1 Balanza Granataria1 Gradilla1 Mechero Bunsen1 Pinza para tubo de ensayo1 Pipeta graduada de 10 ml1 Propipeta4 Tubos de ensayo2 Vasos de precipitados de 25 ml

Soluciones y reactivos:

20 ml Acido Clorhídrico diluido20 ml Acido Nítrico concentrado 3 tiras Cinta de Magnesio de 5 cm cada una

3tirasCobre laminado de 1 cm. de ancho por 5 cm. de largo.

3 tiras Alambre de hierro de 5 cm cada una3tiras Aluminio de 5 cm. cada una

Desarrollo de la práctica.

1.- Colocar en los vidrios de reloj los siguientes materiales:a) VIDRIO DE RELOJ No.1: 3 cintas de Magnesio de 5 cm. cada una.b) VIDRIO DE RELOJ No.2:3 tiras de cobre laminado de 1 cm. de ancho por

5cm. largo cada una.c) VIDRIO DE RELOJ No.3: 3 tiras de alambre de hierro de 5 cm.d) VIDRIO DE RELOJ No.4: 3 tiras de Aluminio de 5 cm. cada una.

2.- Examinar separadamente cada una de las muestras anteriores y anotar sus características más sobresalientes:

CINTA DE MAGNESIO:Es muy delgada y muy brillante.

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COBRE LAMINADO: Es de color rojizo opaco y es más duro comparado con el magnesio.

ALUMINIO:Se nota más fuerte que la cinta de magnesio y por el borde tiene filo suficiente para cortar la piel, además está pintado de color rojo.

3.- Empleandolas pinzas para el tubo de ensayo, sostener la primera muestra de cobre y acercarla a la parte externa de la flama del mechero; mantenerla así hasta que se ponga al rojo vivo.

4.-Retírar de la flama, dejándola enfriar, observar y comparar las propiedades de la superficie con las de la muestra original.

5.-Proceder de igual forma con las muestras de Magnesio, Hierro y Aluminio.

6.-Realizar una tabla de propiedades de las muestras utilizadas, antes y después del calentamiento.

TABLA DE RESULTADOS EXPERIMENTALES

SUSTANCIA.

PROPIEDADES INICIALES

PROPIEDADES FINALES

CAMBIO FISICO O QUIMICO

Magnesio (Mg)

Al principio del experimento no le sucede nada.

El material se debilita.

Sucede que el metal se debilita visiblemente y se dobla.

Aluminio (Al)

Es color plateado y pintado de rojo porque es de una lata.

Se pone de color rojizo y se vuelve flexible.

Pierde elasticidad y se rompe cuando se retira del fuego.

Cobre (Cu)Es de color rojizo parduzco. Cambia

visiblemente de No le sucede nada a excepción del

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color se pone negro carbón.

cambio de color.

Experimento 2.Propiedades químicas de los metales.

1.- Colocar en los tubos de ensayo los siguientes materiales:a) TUBO No.1: 5 cm. de cinta de Mg, b) TUBO No.2: Una tira de cobre laminado de 1 cm. de ancho por 5cm. de largo.c) TUBO No.3: 5 cm. de alambre de hierro.d) TUBO No.4: Una tira de Aluminio.

2.- Posteriormente a cada tubo de ensayo añadir 5ml de ácido clorhídrico diluido. Observar y anotar los cambios que se producen.

A) CINTA DE MAGNESIO:Se evapora de forma efervescente hasta consumirse toda la cinta.

B) COBRE LAMINADO: No sucede cambio alguno.

C) ALUMINIO:No sucede nada de reacción pero al parecer se consume poco a poco, aunque es difícil

de observar.

3.- Repetir los experimentos anteriores utilizando ácido nítrico concentrado. Mencionar en qué casos tuvo lugar un fenómeno químico (reacción).

A) CINTA DE MAGNESIO:Se evapora con efervescencia el material desaparece y se consume totalmente por la sustancia.

B) COBRE LAMINADO: Se colorea de azul y se pone de color amarillento el tubo de ensayo que lo contiene.

C) ALUMINIO:

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El recipiente y el líquido se ponen de color azul.

Principales aplicaciones en la ingeniería de las operaciones realizadas.

Sus aplicaciones radican en la ciencia y tecnología de materiales para su uso posterior en las diversas áreas de la ingeniería se desarrollan con los materiales pruebas destructivas para comprobar su resistencia bajo ciertas condiciones químicas y físicas.

Conclusiones de lapráctica.

Se tiene como conclusión de la práctica, en cuanto aspectos teóricos se refiere que los diversos materiales que se ocupan en la ingeniería son de diversas propiedades y que son de especial utilidad los metales; ya que estos tienen múltiples propiedades como la ductilidad que los hace especialmente útiles en la ingeniería eléctrica, la maleabilidad que genera que estos sean el componente principal en la industria mecánica y de las máquinas y herramientas.

En cuanto a las observaciones se comprobó que aun siendo todos correspondientes a los elementos metálicos reaccionan de forma diferente de acuerdo con las sustancias que reaccionan.

Cuestionario final.

1.- Indica qué propiedades de la materia se verificaron durante el desarrollo de la práctica.

Se verificaron propiedades de tenacidad y resistencia.

2.- Especifica los cambios observados durante el desarrollo experimental.

Cambios de color y también cambios de acuerdo con la dureza de los metales y en cuanto al cobre fue el que menos sufrió modificaciones.

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