---Semana n°8--- ---Sección 2--- ---Grupo 1---
Asignatura: QUIMICA GENERAL
Profesores: JOSE ÁVILA, ANTONIO ALMONACID MOSCOSO Y GUSTAVO RUIZ
Tema: HALÓGENOS
Integrantes
-Rodrigo Ian Cotos Barranzuela -Dave Hinostroza Marallana
-Sergio Jesús Colca Zuta -María Elita Vega Dávila
-Glery Anai Domínguez Cruz -Diego David Casani de la Cruz
Objetivos de la sesión
- Presentar las propiedades generales y específicas que poseen los halógenos
- Explicar los experimentos y métodos para la obtención de halógenos.
- Asimilar los puntos importantes brindados durante la
sesión y reunir esos conocimientos en una idea central.
MARCO T EORICO
Los halógenos son un grupo de elementos conocido como grupo VII A o grupo 17 en la tabla periódica de los elementos.
Etimológicamente la palabra “halógeno” proviene del griego
“αλάτι” que significa formador de sales esto en referencia a la facilidad que tienen estos elementos para unirse con el sodio (Na) y formar sales como el cloruro de sodio (NaCl).
El grupo de los halógenos está formado por los siguientes elementos:
- Flúor (F) - Cloro (Cl) - Bromo (Br) - Yodo (I) - Ástato (At)
- Ununseptio (Uus)
Características de los halógenos
Las principales características que podemos observar en los halógenos son las siguientes:
- Tienen siete electrones de valencia en su capa externa.
- Al presentar una elevada electronegatividad de sus átomos tienen también la característica de tener una alta
reactividad.
- Todos los elementos del grupo de los halógenos poseen al menos la valencia -1.
- Se puede combinar con los metales y formar de esta manera halogenuros haluros.
- Reaccionan con mucha facilidad con los hidrocarburos para dar lugar a los halogenuros de alquilo.
- Tienen energías de ionización muy altos.
- Al presentar alta afinidad electrónica, tienen una fuerte tendencia a ganar el electrón que les falta para poder completar su configuración electrónica.
- Forman entre ellos mismos compuestos diatómicos.
- Los halógenos son elementos fuertemente oxidantes, siendo el flúor el de mayora carácter.
- Son tóxicos y tienen un olor característico.
- Son no metálicos, aunque sus propiedades pueden llegar a tener algún carácter metálico.
- Generalmente los halógenos son poco abundantes en la
naturaleza.
Propiedades
Sus propiedades tanto físicas como químicas depende de
elemento que se esté estudiando de esta manera tenemos que:
FLÚOR: Es un elemento químico de número atómico 9
situado en el grupo de los halógenos (grupo 17) de la tabla periódica. Su símbolo es F y es un gas que a temperatura ambiente posee un color amarillo pálido, formado por moléculas diatómicas F
2. Es el más electronegativo y
reactivo de todos los elementos. En forma pura es altamente peligroso, causando graves quemaduras químicas en
contacto con la piel. Bajo un chorro de flúor en estado gaseoso, el vidrio, metales, agua y otras sustancias, se
queman en una llama brillante, e incluso en ausencia de luz y a bajas temperaturas, el flúor reacciona explosivamente con el hidrógeno.
CLORO: Elemento químico de número atómico 17 situado en el grupo de los halógenos (grupo VII A) de la tabla
periódica de los elementos. Su símbolo es Cl. En
condiciones normales y en estado puro forma dicloro; un gas tóxico amarillo-verdoso formado por moléculas
diatómicas (Cl
2) unas 2,5 veces más pesado que el Aire, de
olor desagradable y venenoso. Es un elemento abundante
en la naturaleza y se trata de un elemento químico esencial
para muchas formas de vida. Es prácticamente imposible
encontrarlo sin combinar con otros elementos, debido a su
alta reactividad.
BROMO: Elemento venenoso que a temperatura ambiente presenta un color rojo oscuro. Es uno de los halógenos y pertenece al grupo 17 (o VII A) del sistema periódico. Su punto de fusión es de -7,25 °C, y su punto de ebullición de 58,78 °C, siendo su densidad relativa 3,10 g/cm
3y su masa atómica 79,90. Por sus propiedades químicas, el bromo es tan parecido al cloro con el que casi siempre se encuentra asociado que no fue reconocido como un elemento distinto hasta 1826, cuando fue aislado por el químico francés
Antoine Jérome Balard. Es un líquido extremadamente volátil a temperatura ambiente; libera un vapor rojizo
compuesto por moléculas diatómicas, y en contacto con la piel produce heridas de muy lenta curación.
YODO: Es un elemento químico de número atómico 53
situado en el grupo de los halógenos (grupo 17) de la tabla periódica de los elementos y su símbolo es I. Se emplea principalmente en fotografía, en medicina como
desinfectante y de forma industrial como colorante.
Químicamente, el yodo es el halógeno menos reactivo y electronegativo. Es relativamente escaso en la corteza
terrestre, se encuentra principalmente en Chile, en el agua del mar, concentrado en ciertas algas marinas y forma parte de la estructura de las hormonas tiroideas. De color azul violeta y muy reactivo, se sublima fácilmente,
desprendiendo vapores azules y olor penetrante. Recordar
que el yodo es corrosivo, debido a esto es necesario tener
cuidado cuando se maneja yodo pues el contacto directo
con la piel puede causar lesiones.
PARTE EXPERIMENTAL O PROCEDIMENTAL
EXPERIMENTO 1: ENSAYO DE CORROSIÓN DEL VIDRIO
1.- MATERIALES Y REACTIVOS:
Lámina Portaobjetos Estilete Metálico Espátula
Parafina Fluoruro de Sodio Ácido Sulfúrico
2.- PROCEDIMIENTO:
- Cubrir la lámina portaobjetos con parafina líquida, enfriar 3 min (recordar que el estado natural de la parafina es sólido así que se tiene que proceder a calentarla para poder obtenerla en estado líquido y una vez se tenga está en estado líquido se vierte sobre la lámina portaobjetos).
- Grabar nombre o figura en la lámina portaobjetos ya vertida con parafina líquida y con ayuda de un estilete (al momento de realizar el grabado con el estilete el corte debe ser un trazo ancho y a la vez llegar a lo más profundo de la lámina ya que esto será necesario para el siguiente paso).
- Se rellenan los espacios con fluoruro de sodio, esto con ayuda de una espátula (debe tratar de llenarse los espacios para que el grabado sea lo más efectivo posible además debe tenerse un lugar al aire libre para así poder ejecutar el siguiente paso sin problemas).
- Se deja caer gotas de ácido sulfúrico en el fluoruro de sodio que se encuentra en los espacios que anteriormente se realizaron en la lámina portaobjetos (esto debe hacerse al aire libre ya que la reacción podría liberar gases tóxicos que podrían tener repercusiones en nuestro organismo).
- Lavar la lámina con agua para así poder retirar la parafina de su superficie (una vez logremos quitar la parafina podremos notar el grabado el cual sería lo que se haya puesto al momento de comenzar el experimento y así se culminaría el proceso del experimento).
- Ecuaciones de la reacción química:
2 NaF (s) + H2SO4 (ac) → 2 HF ↑ + Na2SO4 (ac)
En esta primera ecuación podemos observar que se necesitan dos moles de fluoruro de sodio para que así reaccione con el ácido sulfúrico produciendo de esta manera dos moles de fluoruro de hidrógeno en estado gaseoso (recordar que el fluoruro de hidrógeno en estado gaseoso es un agente corrosivo) y también se producirá sulfato de sodio.
SiO2 (s) + 4 HF (g) → SiF4 (ac) + 2 H2O(l)
En esta parte podemos observar que 1 mol de óxido de silicio (recordar que este compuesto es también llamado silicato y este se encuentra en la composición de la lámina portaobjetos que fue utilizada en el experimento) reacciona con 4 mol de fluoruro de hidrógeno formando así el tetrafluoruro de silicio en estado acuoso y por formación de este se genera un grabado en la lámina, además también se producen 2 moles de agua.
3.- CONCLUSIONES:
- En este experimento se realiza la acción de grabación en el cual se nos demuestra lo corrosivo que puede llegar a ser un gas generado con las muestras presentadas en el experimento y que pueden existir reacciones similares con compuestos de propiedades parecidas.
- Este tipo de experimentos es de utilidad al momento de ver que reacciones tendrán ciertos
compuestos al combinarlos o también nos sirve en caso de que tengamos la necesidad de comprobar si la reacción planteada con anterioridad en una ecuación química realmente se cumple.
- Otro punto también es la ayuda que nos proporciona al momento de practicar con los experimentos como en este caso que vimos la acción corrosiva que puede generar un gas producido con los halógenos, el cual es un grupo que posee elementos muy reactivos y muy tóxicos con relación al organismo humano.
- Por último, tenemos que tener las consideraciones del caso para poder realizar un experimento sin fallos ya que al trabajar con halógenos tiene que trabajarse con los máximos cuidados posibles ya que en este grupo se encuentran muchos elementos tóxicos así que siempre debe tenerse la EPP adecuada además de seguir los pasos de manera idónea para no sufrir ningún accidente.
EXPERIMENTO 2: RECONOCIMIENTO DEL IÓN FLUORURO
1.- MATERIALES Y REACTIVOS:
Placa de toques Tubos de ensayo
Cloruro de Calcio (CaCl2) Cloruro férrico (FeCl3)
2.- PROCEDIMIENTO:
- Colocar en 5 gotas de fluoruro de sodio ya sea en una placa de toques o en dos tubos de ensayo
(recordar que el fluoruro de sodio es generalmente un compuesto sólido que se presenta en la mayoría de los casos como un polvo cristalino, de color blanduzco y también es la principal fuente del ion fluoruro).
- Agregar 5 gotas de CaCl2 y 5 gotas de FeCl3 hasta observar precipitado (tener en cuenta que el cloruro de calcio es una sal que suele tener en generalmente un estado sólido y podemos encontrarlo a
manera de cristales blanquecinos; y con respecto al cloruro de hierro recordar que forma parte de los haluros metálicos y se encuentra normalmente como un sólido de color mostaza oscuro que puede formar cristales).
- Plantear en ecuaciones químicas las reacciones que se presentan:
2 NaF (ac) + CaCl2 (ac) → CaF2 ↓ + 2 NaCl (ac)
En esta primera ecuación podemos observar que 2 moles de fluoruro de sodio reaccionan con 1 mol de cloruro de calcio formando así un precipitado de cloruro de calcio (produce cristales blanquecinos que se depositan en la parte inferior de nuestro recipiente, es decir se produce un precipitado de este compuesto), además también se producen 2 moles de cloruro de sodio en estado acuoso.
6 NaF (ac) + FeCl3 (ac) → Na3FeF6 (ac) + 3 NaCl (ac)
En esta segunda ecuación se puede observar que 6 moles de fluoruro de sodio reaccionan con 1 mol de cloruro de hierro (posee color naranja), produciendo así 1 mol de hexafluoroferrato de sodio en estado acuoso (al igual que el cloruro de hierro el hexafluoroferrato de sodio también posee un color naranja), además también se producen 3 moles de cloruro de sodio en estado acuoso.
Aquí podemos observar los dos tubos de ensayo utilizados para el experimento, tener en cuenta que la primera ecuación respondería al primer tubo de ensayo en el cual se observa un color azul claro y la segunda ecuación se relaciona con el segundo tubo de ensayo en el cual se visualiza un color naranja oscuro.
3.- CONCLUSIONES:
- En este experimento se realiza un reconocimiento del ion fluoruro de manera simple y eficaz, recordemos que para que podamos realizar un correcto reconocimiento de este ion
necesitamos de una sal de cloruro que nos ayude en este durante este procedimiento.
- Este tipo de experimentos sirve para el simple reconocimiento de ya sea como en este caso iones u otros compuestos, recordemos que para cada caso en especial siempre habrá una muestra la cual nos ayude al reconocimiento del compuesto que se busca identificar.
- En este caso el experimento presentado nos ayuda a tener una mayor compresión de cómo llevar a cabo un proceso de reconocimiento que en este caso se dio con el ion fluoruro, pero podríamos extender este tipo de procedimientos a otros compuestos que posean
características o propiedades similares, recordar también que para compuesto deben tenerse en cuenta consideraciones distintas.
- Por último, tener en cuenta los posibles peligros que pueden suceder ya que al tratarse de halógenos un error podría desencadenar un accidente que sería contraproducente para el organismo humano, para evitar este tipo de accidentes siempre tener nuestro EPP es algo muy importante, además de siempre seguir las indicaciones que nos sean impartidas por nuestros supervisores para así no ocasionar accidentes.
EXPERIMENTO 3: OBTENCIÓN DEL CLORO (MÉTODO SERVAT)
1.- MATERIALES Y REACTIVOS:
Matraz Kitasato Manguera de jebe Embudo de decantación
Tubo de ensayo Tapón de jebe Ácido clorhídrico (HCl)
Hidróxido de amonio (NH4OH) Permanganato de potasio
Lámina de cobre Agua destilada
2.- PROCEDIMIENTO:
- En un matraz Kitasato añadir 4 g de KMnO4, y cerrarlo con un tapón acoplado a un embudo de decantación (recordar que el permanganato de potasio o también llamado cristales de condy es un compuesto formado por una combinación de iones de potasio y permanganato que se encuentra en estado sólido a manera de cristales de color violeta o morado oscuro).
- Calcular la cantidad necesaria de HCl comercial (d=1,19 g/mL) para la reacción con KMnO4, más un exceso del 20% y adicionarlo al embudo (para poder realizar un cálculo lo más preciso posible debe considerarse los métodos aplicados en clases anteriores para de esta manera encontrar la cantidad real que debemos utilizar en el experimento).
- Conectar al matraz Kitasato una conexión de jebe para recoger el gas (esta conexión se realiza a un recipiente que puede ser un tubo de ensayo u otro material en el cual podamos recolectar el gas formado que en este caso es será el gas cloro).
- Para este paso dejaremos caer gotas de HCl sobre el KMnO4 (la combinación de ácido clorhídrico con el permanganato de potasio conlleva a la producción de cloro para después de unos instantes pasar a su recolección en el recipiente escogido con anterioridad).
- Recoger el cloro en un tubo de ensayo por desplazamiento de agua (recordar que el método de desplazamiento de agua es una técnica efectiva para medir el volumen y densidad de un compuesto, utiliza el volumen ocupado por el agua y el compuesto, y le resta el volumen del agua al volumen del agua con el objeto sumergido).
1.- Embudo de decantación
2.- Matraz Kitasato (contiene el permanganato de potasio) 3.- Soporte universal
4.- Trípode (debe contar con rejillas de asbesto) 5.- Manguera de jebe
6.- Tubo de ensayo 7.- Mechero de alcohol
- Ecuación de la Reacción:
2 KMnO4 (s) + 16 HCl (ac) --- 5 Cl2 ↑ + 2 KCl (ac) + 2 MnCl2 (ac) + 8 H2O (l) 2 x 158 g 16 x 36,5 g
316 g --- 584 g
4 g --- x x = 7,4 g HCl
d = 1,19 g/mL % p/p = 36%
g HCl cc =d. x% / 100 0,4284 g --- 1 mL g HCl cc = 1,19 x 36 / 100 7,4 g --- x g HCl cc = 0, 4284 g X = 17,27 mL HCl cc
Me piden un 20% más:
17,27 + 17,27 x 20 / 100 = 20 mL HCl cc
3.- CONCLUSIONES:
- En este experimento se da una explicación detallada de cómo debe ejecutarse el método servat, recordemos que este método nos sirve para poder recolectar gas cloro en el recipiente que se considere conveniente, también nos sirve para obtener otros compuestos al separarlos del gas cloro.
- Este tipo de experimentos sirve para la extracción de compuestos químicos en específico de manera que al separarse de otros compuestos genera nuevos “restos” los cuales se pueden utilizar para otros experimentos y de esta manera no desperdiciar material de laboratorio.
- Otro punto importante es el beneficio que nos brinda el conocimiento de estos experimentos ya que al conocer el procedimiento del cómo separar este tipo de elementos para tenerlos de una manera pura, se puede llevar a cabo siempre que se necesite obtener de una manera más simple los compuestos que no se encuentran fácilmente sin combinar en la naturaleza.
- Por último, tener todas las consideraciones del caso para que el experimento resulte exitoso, además de siempre llevar el EPP como medida de seguridad en caso de accidentes, los cuales son muy
comunes al momento de trabajar con halógenos.
EXPERIMENTO N° 4: PROPIEDAD OXIDANTE DEL GAS CLORO
1.- MATERIALES Y REACTIVOS:
gas cloro NH4OH tubo de ensayo ácido sulfúrico
cobre mechero de alcohol hipoclorito de sodio
2.- PROCEDIMIENTO:
Según el video mostrado, el blanqueador de cloro o Hipoclorito de sodio (NaClO) reacciona con el ácido sulfúrico (H2SO4) produciendo gas cloro (Cl2).
● 2 NaClO + 2 H2SO4 → 2 NaSO4 + Cl2 + 2 H2O
- Otro producto, como reacción de verter ácido sulfúrico (H2SO4) sobre el blanqueador de cloro (NaClO) es que se podría obtener ácido hipocloroso (HClO) más sulfato de sodio (Na2SO4).
● 2 NaClO + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HClO
En una solución ácida, el equilibrio favorece al cloro: el ácido hipocloroso se descompone parcialmente en anión hipoclorito (ClO-) y el catión hidrógeno (H+).
El ácido hipocloroso restante en la solución oxida el anión de hipoclorito de tal manera que produce el gas de cloro (Cl2).
● HClO → OCl + H+
Después, se introduce un trozo de cobre (Cu) previamente calentado, dando lugar a una reacción exotérmica al entrar en contacto con el cloro (Cl2).
Produciendo cloruro de cobre II (CuCl2), que se caracteriza por poseer un color azul - verdoso.
● Cu (s) + Cl2 (g) → CuCl2 (ac)
Por último, se agrega hidróxido de amonio (NH4OH) al cloruro de cobre (CuCl2), produciendo hidróxido de cobre II [Cu(OH)2] más. Como producto de esta reacción se obtiene el precipitado de color azul pálido hidróxido de cobre II [Cu(OH)2] más cloruro de amonio (NH4Cl).
● CuCl2 (ac) + NH4OH (ac) → Cu(OH)2↓ + NH4Cl (ac)
3.- CONCLUSIÓN Y RECOMENDACIONES:
- Se observó la propiedad oxidante del cloro (NaClO), pues este desplazó al azufre (H2SO4). También se vio dicha propiedad en la obtención de cloro gaseoso (Cl2).
- La reacción entre el cloro (Cl2) y el cobre (Cu) es muy exotérmica, lo que significa que hay una gran liberación de calor y ello debe de ser realizado con mucho cuidado.
- Para poder desarrollar este experimento es necesario portar la vestimenta de seguridad adecuada (Gafas, bata, guantes, etc.)
EXPERIMENTO 5: PREPARACION DE HIPOCLORITO DE SODIO Contexto:
En base de los siguientes experimentos se podrá reconocer las características principales de los halógenos, diferenciar sus propiedades e identificarlos.
1
erEXPERIMENTO:
- MATERIALES Y REACTIVOS:
Matraz Kitasato Manguera de jebe Embudo de decantación
Tubo de ensayo Tapón de jebe Permanganato de potasio
Ácido clorhídrico (HCl) Hidróxido de Sodio Sulfato de Manganeso
- PROCEDIMIENTO:
1. Obtención de cloro:
_ Se añade KMnO4 y se cierra con un tapón acoplado a embudo de decantación.
_ Se añade HCl en el embudo y se deja caer en gotas sobre el KMnO4. _ Se calienta para producir la reacción.
_ Ecuación:
MnO4 + 8HCl → MnCl2 + 3Cl2 ↑ + 4H2O
_ El cloro gaseoso se recepciona en una solución de NaOH 15%
2. Obtención de Hipoclorito de Sodio.
_ Ecuación: El cloro gaseoso reacciona con NaOH.
0 -1 +1
Cl2(ac) + NaOH(ac) NaCl(ac) + NaClO(ac) + H2O(l)
Reacción de Desproporción “Simultanea oxidación y reducción de especies”
3. Capacidad oxidante:
_ Añadimos 5 gotas de MnSO4. _ Ecuación:
+2 +4
NaClO + MnSO4 + H2O → MnO2 + NaCl + H2SO4
4. Coloración:
_ Ecuación:
+2 +4
Mn Mn (Semirreacción de oxidación)
_ Se observa el cambio del color de la sustancia a una marrón debido a la oxidación del ion Mn+2.
- CONCLUSIONES:
_ A diferencia de los demás experimentos en los cuales el cloro se recibía en agua y por desplazamiento obteníamos el cloro en tubo de ensayo, ahora se recepciona en una disolución de NaOH, en fin, de obtener como producto el NaClO.
_ Para identificar sus propiedades del Hipoclorito de Sodio probamos su capacidad oxidativa al agregar MnSO4
2
doEXPERIMENTO:
- MATERIALES Y REACTIVOS:
Na2CO3 v
Ca(ClO)2 H2O
Matraces con fondo redondo
Filtro de Laboratorio
- PROCEDIMIENTO:
_Agregamos Ca(ClO)2 con Na2CO3 en un matraz de fondo redondo y lo sumergimos en un baño de hielo.
_La ecuación se produce en bajas temperaturas:
Ca(ClO)2 + Na2CO3 2NaClO + CaCO3
_ Obtenemos NaClO (hipoclorito de sodio) y el CaCO3 (carbonato de calcio) el cual se pega en las paredes.
_ Se realiza una filtración de vacío para obtener el NaClO, el cual es amarillento por su concentración.
- CONCLUSIONES:
_ En este experimento obtenemos el NaClO con reactivos diferentes a través de una reacción de doble desplazamiento, sin embargo, no observamos sus propiedades oxidativas.
_ En general este proceso de obtención NaClO sobresale en su eficiencia debido a que no hay necesidad de obtener cloro gaseoso como reactivo intermedio.
CaCO3 NaClO
Filtro
EXPERIMENTO 6: RECONOCIMIENTO DE HALÓGENOS
1.- MATERIALES Y REACTIVOS:
Nitrato de Plata Nitrito de Potasio Agua de cloro
Almidón Placa de Toques Tubo de Ensayo
2.- PROCEDIMIENTO:
PROCEDIMIENTO EN GENERAL:
- Para este experimento de reconocimiento de halógenos se debe disponer de tubos de ensayo, en los cuales se van a añadir las soluciones que contienen el anión que se quiere identificar o reconocer.
- Luego a esos tubos de ensayo añadir el respectivo reactivo con el que se va a reconocer cada anión y luego observaremos las reacciones.
- Tenemos la siguiente tabla con los aniones que son la sal cloruro, sal bromuro y sal yoduro con los respectivos reactivos que nos servirán para identificarlas.
REACCIÓN DE PRECIPITACIÓN DE AgNO3 + NaCl:
- Tenemos dos tubos de ensayo, uno con nitrato de plata AgNO3 que es incolora (acuoso) y el otro tubo de ensayo con una sal cloruro NaCl que también es incolora (acuoso).
- Se le añade la sal cloruro (NaCl) al tubo de ensayo con nitrato de plata (AgNO3) y cuando estas dos soluciones reaccionan se observa la formación de un precipitado de color blanco, el cual vendría a ser el cloruro de plata AgCl.
Conclusión: Al tener en los dos tubos de ensayo uno con nitrato de plata AgNO3 y el otro con sal cloruro NaCl, al mezclarlas se observa que cuando reaccionan de forma un precipitado de color blanco, el cual resulta ser el Cloruro de plata AgCl.
Esta reacción tiene la siguiente ecuación:
AgNO3(ac) + NaCl(ac) → AgCl (s) + NaNO3(ac)
RECONOCIMIENTO DEL ANIÓN YODURO:
- En un tubo de ensayo se tiene el anión yoduro (I-) que es incolora, sobre el cual se echarán gotas de nitrato de plomo II que también es incoloro (Pb(NO3)2).
- En esta mezcla se puede observar la formación de un precipitado de color amarillo intenso.
Conclusión: Para el reconocimiento de la sal anión yoduro se necesitó mezclar el anión yoduro con gotas del nitrato de plomo II (Pb(NO3)2), del cual se obtuvo un precipitado de color amarillo intenso, esto se puede observar en la siguiente imagen.
RECONOCIMIENTO DE LUGOL:
- Para el reconocimiento de lugol, necesitaremos un tubo de ensayo con cierta cantidad de almidón (incoloro) y gotas de lugol (ligeramente marrón).
- Al tubo de ensayo que contiene almidón se le agregan algunas gotas de lugol y al mezclarlas se forma un complejo yodo almidonado que es de un color azul negruzco.
Conclusión: Para el reconocimiento de lugol, se tuvo que mezclar el almidón con gotas de lugol, en el cual se pudo observar como producto final una solución de yodo almidonado color azul negruzco como se puede observar en la siguiente imagen.
RECONOCIMIENTO DEL ANIÓN BROMURO:
- Para este proceso necesitaremos, un tubo de ensayo que contenga una sal anión bromuro la cual es incolora, a este tubo le agregaremos gotas de ácido nítrico (HNO3) que también es incolora para poder disolver posibles sales que contenga esta sal de bromuro. Esta mezcla se calienta en un mechero de bunsen, sujetando el tubo de ensayo con una pinza de laboratorio.
- Luego de este procedimiento a la mezcla de anión bromuro y ácido nítrico, la cual ya se calentó, le agregamos nitrato de plata la cual es incolora (AgNO3), del cual al mezclarse resulta un precipitado de color amarillo pálido, este precipitado corresponde al bromuro de plata (AgBr).
Conclusión: Para reconocer el anión bromuro, lo que haremos será que en primer lugar mezclamos el anión bromuro con el ácido nítrico, esta mezcla se calienta para disolver posibles sales. Luego de esto a esa mezcla se le agrega nitrato de plata de lo cual resultará un precipitado de color amarillo pálido lo cual significa que obtuvimos bromuro de plata (AgBr). Observaremos el resultado en la siguiente imagen.
Esta reacción tiene la siguiente ecuación:
KBr + AgNO3 → KNO3 + AgBr
ENSAYO DE NITRATO DE PLATA EN EL ANIÓN YODURO:
- Para este proceso se necesita un tubo de ensayo con el anión yoduro la cual es incolora, a la cual agregamos ácido nítrico (HNO3) la cual es incolora, para poder disolver posibles sales al momento de calentar esta mezcla en un mechero de bunsen, pero teniendo cuidado por ello el tubo de ensayo lo agarramos con una pinza de laboratorio.
- A esta mezcla le agregamos el nitrato de plata (AgNO3) la cual es incolora, con esta mezcla se obtiene un precipitado de color amarillo que es el yoduro de plata (AgI)
Conclusión: El primer paso fue mezclar el anión yoduro con el ácido nítrico (HNO3), la cual se procedió a calentar en el mechero de bunsen para poder disolver ciertas sales. Luego a esta mezcla se le agregó nitrato de plata (AgNO3), por ende, se obtuvo un precipitado de color amarillo que fue el yoduro de plata (AgI). Se puede observar en la siguiente imagen.
Esta reacción tiene la siguiente ecuación:
KI + AgNO3 → KNO3 + AgI
RESULTADOS Y DISCUSION
En esta semana aprendimos las diferentes propiedades de los halógenos (elementos del grupo 7A): su energía de electronegatividad, energía ionizante, sus propiedades físicas y cómo reaccionan con las demás especias químicas.
Además de los diferentes métodos de obtención como el Scheele, por celdas electrolíticas, entre otros; y sus aplicaciones en las industrias de
desinfectantes, fungicidas y de saneamiento. En la clase práctica
aprendimos a reconocer sus características químicas y las reacciones para su identificación, en consecuencia, comprendimos sus aplicaciones en la vida diaria y profundizamos en la manipulación de compuestos para formar productos específicos.
También se nos mostró el proceso por el cual se realizan distintas formas de obtención y reconocimiento de los halógenos el cual es un grupo que posee características muy particulares y por lo tanto también se nos
advirtió de los posibles problemas que podríamos tener si en algún caso no se toma en consideración las propiedades de los elementos con los cuales se vaya a trabajar o experimentar.
Y por último asimilar toda la información brindada en clase ya que esta nos
servirá para poder tener en cuenta los posibles procesos que podríamos
llevar a cabo si en alguna situación de nuestro trabajo debamos utilizar los
conocimientos obtenidos en la clase.
CUESTIONARIO
1. En la radioterapia contra el cáncer se están empleando radioisótopos de I-131 y F-18, indique sus procesos de obtención.
I. Obtención de 131- I:
En medicina nuclear existe un constante desarrollo de los radiofármacos del iodo, así como en la obtención de biomoléculas marcadas. Dentro de los radiofármacos del iodo se encuentran las proteínas, las biomoléculas de bajo peso molecular y los anticuerpos monoclonales. Los radioisótopos del iodo más utilizados en la preparación de radiofármacos en medicina nuclear son: 123I, 125I y 131I.
Éste es empleado para diagnóstico clínico por las siguientes razones:
- Su vida media es de 8.05 días, por lo que se pueden preparar radiofármacos en proporciones comerciales.
- Su obtención es fácil, a través de la irradiación de TeO2 con bajo costo de producción.
- Su energía gamma es de 364 KeV, suficiente para penetrar bien en los tejidos del cuerpo humano y para obtener imágenes gamma-gráficas.
En la actualidad, las vías de producción de 131I son a partir de:
a) Productos de fisión del uranio
Los métodos desarrollados para la obtención del yodo-131 utilizan como fuentes comunes la fisión del uranio-235. En 1948 se comenzó a producir yodo-131 por fisión en el Laboratorio Nacional de Oak Bidge (Kahn y col., 1977). Para extraer el yodo, el material de uranio
irradiado por los neutrones se disolvió en NaOH concentrado, y el yodo se destiló en corriente de aire, absorbiéndose en NaOH. EL rendimiento total del proceso es, aproximadamente del 85 %.
b) A partir de la irradiación del telurio y de óxido de telurio (TeO2)
El proceso de obtención de 131I, comienza con la síntesis de TeO2 como materia prima, a partir de la oxidación del telurio elemental con HNO3, en presencia de aire. Posteriormente el TeO2 pasa al proceso de sinterizado en forma de lingotes. De esa manera es encapsulado en aluminio, para ser irradiado bajo parámetros óptimos en el reactor nuclear. El TeO2 irradiado pasa a la etapa de enfriamiento y luego a la de destilación por vía seca del 131I. El equipo de proceso consta principalmente de tres partes:
1. El sistema de destilación, construido de vidrio pyrex y de cuarzo, donde se produce la separación de 131I de sus padres radiactivos: 131Te y 131mTe.
2. El sistema de control de destilación
3. El sistema electrónico para el horno, el sistema de ventilación y el sistema de vacío.
En la destilación seca, el blanco (TeO2) se coloca dentro de una cápsula de cuarzo y ésta a su vez dentro de un horno eléctrico; al aumentar la temperatura del horno, el 131I es liberado del TeO2 en forma de gas, el cual es arrastrado a través de un sistema de vacío y es
capturado en un receptor que contiene NaOH, allí se convierte en Na131I.
Cuando la separación del 131I se lleva a cabo bajo un régimen de temperatura uniforme en toda el área del horno eléctrico, donde no se cuente con un sistema de control de destilación conectado al sistema eléctrico y al sistema de destilación, existe una alta probabilidad de que ocurran accidentes de contaminación. Los índices de exposición dentro de la celda de
proceso son altos y por consiguiente se pone en riesgo al operador del proceso.
II. Obtención de F-18:
En la industria farmacéutica F-18 se fabrica utilizando un acelerador de partículas llamada ciclotrón, con un tiempo de vida media corta de 110min aproximadamente. Los radionúclidos producidos en los ciclotrones no tienen la forma química y farmacéutica, por lo que deben ser incorporados a moléculas más complejas. El radiofármaco obtenido debe ser sometido a estrictos ensayos de control antes de administrarlos.
Las partículas que se aceleran para la formación de F-18 son los iones de hidrogeno y la ecuación que define dicha reacción es la siguiente:
O-18 + P F-18 + n
- Manipulación para la producción del FDG (18F-fluorodesoxiglucosa)
Para el uso del F-18 en la industria farmacéutica se convierte en FDG.
Una vez producido el radionúclido se descarga y atrapa en una resina de intercambio iónico como [18-F] - fluoruro. Esta resina está acondicionada en la forma CO32- (NaHCO3 1.0 M), con la cual se captura hasta 95% del anión [F-18] -fluoruro. Posteriormente el [18-F] -fluoruro, que se encuentra en la resina es extraído empleando una disolución de K2CO3.
Como el K18F no es soluble en disolventes orgánicos, se utiliza aminopoliéter llamado K222(4,7,13,16,21,24-hexaoxa-1,10-diazobiciclo hexacosano) como catalizador de
transferencia. De la cantidad capturada de [18F] -fluoruro por la resina, se lograr transferir aproximadamente a 96-98%. La cantidad transferida de [18F] -fluoruro se colecta en un tubo de borosilicato, obteniéndose una solución del complejo K / K222+ / [18F], para luego pasar por proceso calentamiento, precipitación, evaporación y purificación; finalmente es diluido en agua estéril y fraccionado y colocado en un recipiente de wolframio para atenuar la radiación emitida.
2. Para el desarrollo de nuevos medicamentos los sistemas de química computacional manejan bioisósteros de halógenos tal es el caso de clonazepam, diazepam, bromazepam, etc. ¿Qué ventajas brinda la presencia de halógenos en este tipo de moléculas?
Los bioisósteros son sustituyentes químicos o grupos con propiedades físicas y químicas que producen efectos biológicos similares a otros compuestos, y son usados para reducir la toxicidad, cambiar la biodisponibilidad o modificar la actividad del compuesto principal. Si lo sustituyentes son elementos del grupo VIIA se reconocen como bioisósteros de halógenos.
Su función en los benzodiacepinas definidos como “Medicamentos psicotrópicos que actúan sobre el sistema nervioso central, con efectos sedantes, hipnóticos, ansiolíticos, anti compulsivos, amnésicos y miorrelajantes de los cuales se deriven los fármacos clonazepam, diazepam, bromazepam” se basa en la relación entre su estructura y actividad.
_ Respecto a la posición 7 del anillo: La actividad incrementa con grupos atrayentes de electrones como halógenos, NO2 y CFJ y es disminuida por grupos no atrayentes como CHJ y OCH, lo cual afecta directamente la interacción electrostática con el receptor.
_ Respecto al anillo C: La actividad se incrementa con halógenos en la posición 2 (Cl, F) y es muy fuertemente disminuida por sustituyentes en la posición 4.
Estructuras de los fármacos derivados:
Farmacodinamia:
Los benzodiacepinas favorecen la transmisión gabaérgica e inhiben el recambio de ciertos
neurotransmisores, como noradrenalina, serotonina, acetilcolina y dopamina, lo que ocasiona su efecto ansiolítico y sedativo. Al aumentar la actividad del receptor de benzodiacepinas, estrechamente en contacto con el complejo iónico GABA, permiten una mayor activación de los canales de cloro por el GABA, permitiendo que el ion Flúor fluya al interior de la membrana, inhibiendo la excitabilidad
neuronal. También se ha postulado un incremento en la concentración de calcio interneuronal dependiendo de la conductancia de potasio.
Estructura
3. Indique la composición y propiedades del agua regia
COMPOSICION:
El agua regia, palabra que proviene del latín antiguo “aqua regia” (agua real), técnicamente se define como la mezcla química de ácido clorhídrico (HCl) y ácido nítrico (HNO3) en una
proporción de 3:1 o bien 4:1. Dicho de otro modo, es una mezcla de ácido nítrico concentrado y ácido clorhídrico, con una parte del primero y tres partes del segundo por volumen. El resultado es un líquido de color anaranjado, muy corrosivo, que hay que emplear con la debida precaución. Es básicamente una solución ácida que suele utilizarse para remover o eliminar determinados elementos, especialmente metales nobles como oro (Au), platino (Pt) y paladio (Pd), entre otros; a partir de sustratos, en particular microfabricaciones y compuestos microelectrónicos de laboratorio.
PROPIEDADES:
Es uno de los pocos reactivos que son capaces de disolver el oro, el platino y el resto de los metales. Obtuvo ese nombre debido a que puede disolver aquellos llamados metales regios, reales, o metales nobles. Es utilizada en el aguafuerte y algunos procedimientos analíticos. El agua regia no es muy estable, por lo que debe ser preparada justo antes de ser utilizada.
4. Indique las propiedades físicas y toxicidad de los halógenos
PROPIEDADES FISICAS:
Los halógenos son un grupo diverso, que puede hallarse a temperatura y presión ordinarios en los tres estados de la materia:
Gaseoso. Flúor y cloro.
Líquido. Bromo.
Sólido. Yodo y ástato.
Respecto al color, van del amarillo pálido (flúor) y verde amarillento (cloro), al rojo amarronado (bromo) y violeta o negro (yodo). El ástato en cambio no posee una vida media lo
suficientemente larga para ser visto.
TOXICIDAD:
Los halógenos son muy reactivos, lo cual representa un peligro para el cuerpo humano, ya que al ingresar al mismo desplazan otros elementos o forman compuestos venenosos o tóxicos en su interior.
El cloro: Ha sido empleado para fabricar desinfectantes y pesticidas, dado su poder letal.
Además, fue parte de los elementos empleados en la fabricación de gases tóxicos con fines bélicos (como el Ziklon B empleado por los nazis).
El flúor: El exceso de flúor puede acumularse en los dientes y los huesos y causar fluorosis.
Beber agua que contiene más 10 ppm es una causa frecuente. Las piezas dentales
permanentes que se desarrollan durante una ingestión de altas concentraciones de flúor son las más afectadas.
El bromo: Es altamente tóxico y a partir pequeñas trazas (10 ppm), tanto por vía cutánea como respiratoria, puede causar problemas inmediatos de salud y en dosis mayores la muerte. Es muy irritante tanto para los ojos como para la garganta; en contacto con la piel produce quemaduras dolorosas.
El yodo: El envenenamiento agudo con yodo es poco común y usualmente ocurre sólo con dosis de muchos gramos. Los síntomas de envenenamiento agudo con yodo incluyen ardor en la boca, garganta y estómago, fiebre, náuseas, vómitos, diarrea, pulso débil, cianosis y coma.
5. Indique el mecanismo por el cual el fluor ejerce rol protector y reparador del esmalte dental
El ion fluoruro inhibe parcialmente la desmineralización del esmalte y adicionalmente favorece la remineralización de superficies previamente desmineralizadas, al promover la inclusión de minerales de Ca + + y P + en su estructura.
La acción protectora del esmalte dental se da porque el flúor tiene un efecto de inhibición de la desmineralización: Transforma la hidroxiapatita del esmalte en fluorapatita que es mucho más resistente a la desmineralización.
La acción reparadora del esmalte dental se da gracias al flúor, pues estimula la
remineralización: En elevaciones de pH y presencia de flúor, aumenta la velocidad de remineralización, sobre todo en piezas con lesiones de caries temprana.
6. Describa mediante ecuaciones la reactividad de los compuestos de cloro de acuerdo al diagrama de Latimer.
DIAGRAMAS DE LATIMER
W. Latimer ideó este tipo de diagrama, bastante simple, donde el valor del potencial normal (en voltios) se escribe sobre una línea recta que conecta especies de un elemento en distintos estados de oxidación. La forma más oxidada del elemento se escribe en la parte izquierda, y hacia la derecha, aparecen, sucesivamente los estados de oxidación inferiores. Por ejemplo, considérese el diagrama de Latimer para el cloro en disolución ácida:
La notación:
se refiere a la semirreacción:
ClO4- (ac) + 2H+ (ac) + 2e- → ClO3- (ac) + H2O (l)...Eº = +1.20 V
De esta manera, la conversión del diagrama de Latimer en una semirreacción implica su ajuste, incluyendo las especies presentes en la disolución acuosa ácida (H+ y H2O).
En disolución básica, el diagrama de Latimer para el cloro es el siguiente:
Como se observa el valor del para Cl2/Cl- es el mismo que en disolución ácida, dado que en su semirreacción no participan los protones:
½ Cl2 (g) + 1e- → Cl- (ac) ...Eº = +1.36 V
La semirreacción desarrollada correspondiente al par ClO-/Cl2 en medio básico queda de la siguiente forma:
2ClO- (ac) + 2H2O (l) + 2e- ® Cl2 (ac) + 4OH- (ac)...Eº = +0.42 V
Los diagramas de Latimer contienen suficiente información como para poder deducir los potenciales normales de pares no contiguos. Para ello se hace uso de la siguiente expresión:
7. En la coyuntura actual de la lucha contra la Covid-19, se ha vertido información sobre un posible tratamiento con agentes sanitizantes como el CDS y el MMS. Indique la producción, rol oxidante, toxicidad y efecto biológico de estos compuestos.
1. Producción. De CDS y MMS
Comercialmente se publicita el uso de dióxido de cloro y clorito de sodio, como CDS (Chlorine Dioxide Solution), MMS (Miracle Mineral Solution) o Sustancia Mineral Milagrosa (SMM). Específicamente, el CDS hace referencia al dióxido de cloro en solución y se menciona que es un derivado del MMS. Por su parte el MMS contiene clorito de sodio, que, al ser mezclado en agua con un ácido, tal como indican las instrucciones de dicha solución, se convierte en dióxido de cloro. Es decir, la diferencia entre ambos productos comercializados con dichos nombres (i.e., CDS y MMS), según lo que mencionan sus fabricantes, radica en que el MMS es clorito de sodio que tiene que ser tomado en combinación con un ácido para formar el dióxido de cloro, mientras que el CDS, ya contendría el resultado final de dióxido de cloro en solución.
El dióxido de cloro es un gas relativamente inestable y no puede ser comprimido, ni licuado. Por este motivo, es indispensable su producción directamente en el lugar de utilización y su disolución en agua. Para ello existen en el mercado varios sistemas de producción de dióxido de cloro, siendo el que se obtiene a partir del clorito sódico y ácido clorhídrico el más usado en el tratamiento de las aguas dada la sencillez de su funcionamiento, la facilidad de encontrar los reactivos en el mercado y el bajo coste de los mismos.
La reacción de obtención del dióxido de cloro es:
5 NaClO2 + 4 HCl = 4 ClO2 + 5 NaCl + 2 H2O.
2. Rol oxidante
El CDS al ingresar al tracto digestivo y combinarse con los ácidos estomacales produce un proceso de desproporción, produciendo cloratos y cloritos que son muy reactivos y seguirán reduciéndose hasta llegar a cloruro que es una sustancia estable.
Durante las etapas de reducción dentro del estómago estos compuestos oxidan a las proteínas y ácidos nucleicos con los que entre en contacto produciendo quemaduras.
Si todos los compuestos continúan su reducción hasta cloruro no llegarían a la sangre, pero el clorito e hipoclorito podrían llegar a la sangre y continuar su reducción, oxidando a las proteínas de los glóbulos rojos y al Fe (+2) en Fe (+3) generando hipoxia.
3. Toxicidad y efecto biológico
El dióxido de cloro al ser ingerido y llegar al estómago reacciona con los ácidos estomacales y se descompone rápidamente en clorito y cloruro. El dióxido de cloro y el clorito reaccionan rápidamente en el agua y los tejidos húmedos del cuerpo. Si se ingiere grandes cantidades de dióxido de cloro o clorito, podría sufrir irritación de la boca, el esófago o el estómago. La mayoría de las personas no se expondrán al dióxido de cloro o al clorito en cantidades suficientemente altas como para causar daño en otras partes del cuerpo. Sin embargo, si usted se expone a cantidades muy altas de dióxido de cloro o clorito, podría sufrir falta del aliento y otros problemas respiratorios debido al daño que causan estas sustancias a la capacidad de la sangre para transportar oxígeno a través del cuerpo.
Estudios con animales expuestos al dióxido de cloro y clorito han demostrado efectos similares a los observados en personas expuestas a cantidades muy altas de estas sustancias. Además, la exposición de animales a niveles altos de dióxido de cloro y clorito antes del nacimiento y en las etapas tempranas del desarrollo luego del nacimiento puede causar retrasos en el desarrollo del cerebro. Los niveles a los que se expusieron los animales afectados fueron mucho más altos que los niveles que probablemente se encuentren en agua potable que ha sido desinfectada con dióxido de cloro” Por tanto, dada la naturaleza y reactividad de estas moléculas, su rápida descomposición y su excreción por la orina, no se esperaría un efecto acumulativo por depósito en algún órgano o tejido del cuerpo. Sin embargo, las lesiones, causadas por su efecto “oxidante -cáustico, corrosivo”, que pueden generar en las diferentes partes del cuerpo por donde pasan si pudiera generar lesiones acumulativas que podrán presentar manifestaciones más severas a corto, mediano o largo plazo.
