Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Zacatenco
Ingeniería Eléctrica Laboratorio Química Básica
Práctica 2: Estado sólido (cristales) Grupo: 1EM5 Equipo: 3 Integrantes: Gutiérrez Bernal Aldo Ernesto
Mauricio Castellanos Gregorio Mendoza Mojica Adadnirari Tirado Bautista Jonathan Osiel
Profesor Fernando González García Fecha de realización: 25/09/2017
Objetivo: El alumno identificará los diferentes sistemas de cristalización. Consideraciones teóricas: Sólido: En un Sólido, las moléculas ocupan una posición rígida y prácticamente no tienen libertad para moverse. Muchos sólidos tienen como característica un ordenamiento de largo alcance, es decir, sus moléculas están distribuidas en una configuración regular tridimensional En un sólido hay aún menos espacio vacío que en un líquido. Por ello, los sólidos son casi incompresibles y su forma y volumen están bien definidos. Con algunas excepciones (como la del agua, que es la más importante), la densidad de la forma sólida es mayor que la de la forma líquida para una sustancia dada. En una sustancia dada suelen coexistir los dos estados. El ejemplo más común es el de un cubo de hielo (sólido) flotando en un vaso de agua (líquido). Los químicos se refieren a las fases como los distintos estados de una sustancia presentes en un sistema. Una/ase es una pane homogénea de un sistema, y aunque está en contacto con otras partes del mismo, está separada de esas partes por un límite bien definido. Así, el vaso de agua con hielo contiene tanto la fase sólida como la fase líquida del agua. En este capítulo se aplicará el término "fase" a los cambios de estado de una sustancia así como a los sistemas que contengan más de una fase de una sustancia. Los sólidos formados por moléculas que se mantienen unidas por fuerzas intermoleculares (de Vander Waals) se denominan Solidos Moleculares. Más adelante se comentaran más ampliamente sus propiedades y características. Las fuerzas de enlace iónico, las de enlace metálico y las de enlace covalente son en general muy fuertes. En contraposición, las fuerzas intermoleculares de Vander Waals son relativamente débiles. La eterna pugna entre la agitación térmica, que depende de la temperatura, y las fuerzas de cohesión determinara. el estado flsicode cualquier substancia en unas determinadas condiciones experimentales de presión y temperatura. En condiciones normales, la debilidad de las fuerzas intermoleculares de Van der Waals hace que las substancias moleculares sean generalmente gaseosas, y que haga falta enfriarlas y/ 0 comprimirlas para licuarlas y solidificarlas. Existen notables excepciones; no hay que olvidar que el agua es liquida, en condiciones normales, a pesar de estar formada por pequefias moléculas H20. Ello significa que las fuerzas intermoleculares presentes en el agua no son tan débiles como pueda suponerse. Más adelante se comentara este punto con más extensión. Cristal: Los cristales tienen frecuentemente formas poliédricas características, limitadas por caras planas, y una gran parte de la belleza de los cristales se debe a este
desarrollo de caras. Muchas de las primeras contribuciones a la cristalografía se basaban en observaciones de formas, y el estudio de la morfología todavía es importante para reconocer e identificar a las muestras. Sin embargo, las caras no pueden ser lisas, o pueden destruirse, y no son esenciales para una definición moderna de un cristal. Además, los cristales son a menudo demasiado pequeños para ser vistos sin la ayuda de un potente microscopio, y muchas sustancias se componen de miles de cristales diminutos (policristalinas). Los metales soncaras cristalinos, los cristales individuales son, a menudo, muy pequeños, y las no sonpero aparentes. La siguiente definición suministra un criterio más precioso para distinguir la materia cristalina de la no cristalina. Un cristal se compone de átomos dispuestos en un modelo que se repite periódicamente en las tres dimensiones. Las moléculas adoptan orientaciones y posiciones fijas recíprocamente, y tiene lugar la solidificación. A medida que cada molécula se une a la partícula sólida en crecimiento, es orientada de modo que las fuerzas que actúan sobre ella se minimicen. Cada molécula que entre en la fase solida es influenciada en casi exactamente la misma manera que la molécula precedente, y la partícula solida se compone de un conjunto de moléculas ordenadas en tres dimensiones; es decir, es un cristal. La formación de una partícula solida conduce naturalmente a la cristalinidad. Hay una orientación y posición preferidas en la unión de cada molécula al sólido y si la velocidad de deposición es lo bastante lenta para permitir a las moléculas alcanzar esta disposición favorecida, la estructura se ajustara a la definición de un cristal. Tenemos un modelo o patrón compuesto de átomos o moléculas. Este patrón puede ser tan simple como un solo átomo y puede componerse de varias moléculas, cada una de las cuales puede contener muchos átomos. Este modelo completo se repite una y otra vez, a intervalos regularmente espaciados, y con la misma orientación, por todo el cristal.
Los cristales de forma definida se clasifican en siete sistemas: Sistema
Cúbico
Tetragonal
Ortorrómbico
Rómbico
Definición Las sustancias que cristalizan bajo este sistema forman cristales de forma cúbica, los cuales se pueden definir como cuerpos en el espacio que manifiestan tres ejes en ángulo recto, con “segmentos”, “látices”, o aristas” de igual magnitud, que forman seis caras o lados del cubo.
Estos cristales forman cuerpos con tres ejes en el espacio en ángulo recto, con dos de sus segmentos de igual magnitud, hexaedros con cuatro caras iguales
Presentan tres ejes en ángulo recto pero ninguno de sus lados o segmentos son iguales, formando hexaedros con tres pares de caras iguales pero diferentes entre par y par
Presentan tres ejes de similar ángulo entre sí, pero ninguno es recto, y segmentos iguales
Forma
Presentan tres ejes en el espacio, pero sólo dos en ángulo recto, con ningún segmento igual
Monoclínico
Presentan tres ejes en el espacio, ninguno en ángulo recto, con ningún segmento igual.
Triclínico
Presentan cuatro ejes en el espacio, tres de los cuales son coplanarios en ángulo de 60°, formando un hexágono bencénico y el cuarto en
Hexagonal
ángulo recto
Material y equipo: Material 1 Lupa
Reactivos Sulfato de Cobre pentahidratado (CuS04•5H20)
5 Vidrios de reloj
Cloruro de Sodio (NaCI)
1 Espátula 1 Microscopio
Permanganato de Potasio (KMn04) Dicromato de Potasio (K2Cr207) Yoduro de Potasio (KI)
PROCEDIMIENTO. En vidrios de reloj se coloca una pequeña muestra de las siguientes sustancias: Cloruro de Sodio, Permanganato de Potasio, Sulfato de Cobre, Dicromato de Potasio y Yoduro de Potasio. Observar cada una de las muestras: a) A simple vista b) Con la lupa c) Con el microscopio
Sulfato de Cobre pentahidratado (CuS04•5H20)
Cloruro de Sodio (NaCI)
Permanganato de Potasio (KMn04)
Dicromato de Potasio (K2Cr207)
Yoduro de Potasio (KI)
Cuestionario 1. De acuerdo a las observaciones realizadas en el experimento, indique la forma de los cristales y el sistema de cristalización al que usted considere que pertenecen. Sustancia Microscopio CuS04•5H20 Ortorrómbico NaCI Cúbico KMn04 Triclínico K2Cr207 Monoclínico KI Tetragonal
2. Consultando la bibliografía, indique los sistemas de cristalización a que pertenece cada sustancia. Nombre Formula Forma Cristalina Sulfato de Cobre pentahidratado CuS04•5H20 Triclínico Cloruro de Sodio NaCI Cubico Permanganato de Potasio KMn04 Romboédrica Dicromato de Potasio K2Cr207 Triclínico Yoduro de Potasio KI Cubica 3. Compare los resultados experimentales con los teóricos y establezca sus conclusiones: Conclusión en equipo: Comparando los resultados obtenidos con los resultados teóricos pudimos ver una serie de diferencias con nuestros resultados que nos hace pensar que nuestros métodos de observación (microscopio) tan preciosos como necesitábamos. En todo caso probamente hubiéramos obtenidos resultados más acercados a la realidad con instrumentos con más precesión (o simplemente usar un aumento mayor en el microscopio).
Conclusión: En la realización de esta práctica, pudimos observas diferentes reactivos a través del microscopio, todos ellos en estado sólido, con el fin de analizar su estructura y tratar de establecer a cuál de los diferentes sistemas de forma definida que presentan los cristales se trataba. Después de realizar una investigación teórica y comparar nuestros resultados obtenidos con la teoría llegamos a la conclusión de que se necesita más que la observación para poder clasificar la estructura cristalina de los sólidos, o bien, se necesita aumentar la capacidad de la observación a través de materiales y o equipos más precisos.
Bibliografía:
Manual del ingeniero químico tercera edición, UTHEA, John H. Perry paginas (156,167,167,168,169). Química séptima edición Raymond Chang Mc Graw-Hill interamericana S.A. De C.V Paginas (417-466) Estructura Atómica y Enlace Atómico Jaume Casabo Gispert Páginas (255265). Química quinta edición William S. Seese G. William Daub Páginas (368373). Química General quinta Edición. Mc Murry Fay Páginas (374-386) Físicoquimica versión si Robert A. Alberty Farrington Daniels continetal S.A. de C.V México página. (643).