Práctica 1: ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS. (Tema 1: Uniones entre átomos.)

RESUMEN:
Nuestro trabajo ha sido realizado con el propósito de comprobar y observar algunas de las propiedades de las sustancias, tanto iónicas como covalentes (moleculares y atómicas) y metálicas. Lo hicimos en el laboratorio de Física y Química del colegio, durante dos días, pues no se trataba de una práctica corta.

Las sustancias que hemos analizado han sido: NaCl (cloruro sódico, o sal), H2O (agua), I2 (Yodo), C (grafito) y Cu (limaduras de cobre). En el experimento de la conductividad también usamos lo que en un principio sería pentano, pero que no pudimos conseguir (utilizamos benceno en su lugar).
Estas sustancias, que pueden ser halladas en la naturaleza, han sido sometidas a diversas pruebas que nos han mostrado: sus diferentes estabilidades térmicas, para lo que hemos calentado dichas sustancias por el espacio de 3 minutos con un mechero Bunsen; su solubilidad, para lo que se han intentado disolver (actuando como soluto) en un disolvente polar (agua) y en uno apolar (éter); así como su grado de conductividad eléctrica y resistencia, para lo que se ha utilizado un rudimentario circuito que hacía pasar una corriente eléctrica a través de las sustancias.
En suma, el trabajo tiene el objetivo principal de descubrir y conocer el comportamiento de unas sustancias muy comunes bajo distintas situaciones y sus reacciones.

INTRODUCCIÓN:
Sin necesidad de conocer los descubrimientos que nos preceden en el eje infinito de la historia, esto lo podemos deducir... Pero, ¿qué resultados nos dará el uso del éter, o el calentamiento del yodo? Bueno, sabemos que el resultado de la práctica depende del tipo de sustancias que usemos, así que vamos a echarle un vistazo. Tenemos aquí sustancias de toda clase: iónicas, que forman fuertes enlaces entre los iones que las forman (NaCl/ sal); covalentes atómicas, en las que los átomos que las forman crean fortísimas redes cristalinas al compartir electrones (Cu/ grafito); covalentes moleculares, que presentan moléculas discretas unidas mediante débiles fuerzas covalentes (H2O/ agua, I2/yodo); y metálicas, cuyos átomos se unen mediante fuertes enlaces metálicos (Cu/ cobre). Sólo con esto ya sabemos que la sal es sólida a temperatura ambiente, conducirá la electricidad sólo en estado líquido, tendrá punto de fusión elevado y será soluble en agua e insoluble en éter. El grafito diferirá de la sal en que no será soluble en ningún disolvente ni conducirá la electricidad. El yodo y el agua tendrán puntos bajos de fusión y ebullición, se disolverán en disolventes iguales a su naturaleza y no conducirán la electricidad (en su forma pura). El cobre será un gran conductor eléctrico, no se disolverá más que en otro metal y será difícil de liquidificar.

TRABAJO EXPERIMENTAL:
Para medir la estabilidad térmica hemos utilizado:
-5 tubos de ensayo y un mechero sin olvidarnos de una pinza de madera para no quemarnos.
Para realizar esto hemos calentado en periodos de 1 minuto, hasta un total de 3 minutos, y hemos observado si pasado un minuto seguían en su estado inicial o había cambiado. En el caso de NaCl, no cambió durante esos tres minutos que lo tuvimos puesto a calentar. No pasó lo mismo con el H2O que a medida que el tiempo pasaba se iba evaporando hasta que al final no quedó nada. En cambio el yodo comenzó en estado líquido y justo pasados un par de segundos empezó a salir del tubo un gas morado. El grafito no sufrió ningún cambio durante los tres minutos al igual que el cobre.
Para realizar las mediciones de solubilidad hemos utilizado:
-5 tubos de ensayo, agua destilada y éter.
Comenzamos con el NaCl que se ha disuelto en el agua, pero no en el éter. El H2O no es soluble en éter. El yodo no se disolvió en el agua destilada pero sí en el éter. Al grafito le pasó lo mismo que al cobre que no se disolvieron ni en agua ni en éter.
Para la conductividad eléctrica hemos necesitado:
- Un circuito de una bombilla y una pila unidas por cables y un vidrio de reloj.
Al comprobar la conductividad del NaCl observamos que no transmite nada de electricidad, pero en disolución la transmisión es muy buena la electricidad pasa sin ningún tipo de problema. En la conductividad del H2O, comparamos al agua del grifo con la destilada y observamos que el agua del grifo es buena transmisora pero que el agua destilada no conduce la electricidad.
Los elementos que hemos utilizado han sido:
v 10 tubos ensayo
v Gradillas
v Pinza de madera
v Mechero
v Bombillas
v Soportes bombillas
v Pilas petaca 4.5V
v Cables
v Clavos

RESULTADOS OBTENIDOS:
Parte de los resultados ya los hemos contado en el punto anterior, así que será algo, no mucho, más breve de lo que iba a ser en el inicio.
Para hacerlo algo más llevadero os lo resumiremos en unas tablas, pero de las observaciones no os libra nadie:
ESTABILIDAD TÉRMICA
Bueno, las observaciones de esta parte de la práctica:
En el NaCl no se observa ningún tipo de cambio en todo el proceso de experimentación ante el mechero. En el agua destilada el cambio que observamos es que a lo largo de exposición al calor cada minuto que pasa se va evaporando hasta que en el minuto 3, se evapora por completo. En el yodo vemos que nada más ponerlo en el mechero sale un gas de color morado con olor algo fuerte. Tanto el grafito como el cobre no sufren ningún tipo de cambio.
SOLUBILIDAD
En la solubilidad del NaCl observamos que se ha disuelto en agua pero no en el éter no se disuelve. El agua con el éter produce un precipitado, es decir, que el yodo se queda abajo y el éter arriba como sucede con el agua y el aceite. El yodo solo se ha disuelto en una mínima parte y se ha teñido el agua pero en cambio con el éter se disuelve por completo. El grafito no se disuelve ni en agua ni en éter al igual que el cobre. El agua con el éter no se disuelve se produce una decantación porque es más denso (que el agua se queda abajo y el éter arriba) al igual que ocurre con el aceite.
CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA
Lo único más interesante es que en agua con sal es conductora, y burbujea debido a la oxidación, pero la sal sola no, también non resulta interesante que el agua del grifo es conductora y burbujea debido a la oxidación, en cambio el agua destilada no conduce la electricidad. En lugar de pentano hemos usado benceno. El cobre está claro que es un muy buen conductor debido a que se utiliza para fabricar los cables de luz.

Estas tablas muestran los datos que recogimos durante la experimentación. Es demasiado pequeño, así que sería conveniente hacer click para poder leer lo que dicen.

CUESTIONES:
1. Identifica a qué tipo de sustancias pertenecen los compuestos con los que has trabajado.
NaCl: Iónica. Agua: Covalente molecular. Yodo: Covalente molecular. C (grafito): Covalente atómica. Cu: Metálica.
2. ¿Qué tipo de enlaces los mantienen unidos para que se mantengan en su estado natural?
NaCl: Enlace iónico. Agua: Enlace covalente. Yodo: Enlace covalente. C (grafito): Red cristalina. Cu: Enlace metálico.
3. ¿Qué relación existe entre las fuerzas que los mantienen unidos y sus puntos de ebullición y fusión?
Cuanto más alto sea el punto de ebullición y fusión de una sustancia, más intensa es la fuerza que la mantiene cohesionada. En el caso del agua, por ejemplo, que tiene un enlace covalente (fuerza débil), entra en ebullición y en fusión a temperaturas bajas. La sal, por otra parte, al ser una sustancia con enlace iónico (mucho más fuerte), tendrá puntos de fusión y ebullición muy altos.
4. A la vista de los resultados, ¿cuál es la sustancia cuyas uniones moleculares son más débiles?
Obviamente, el yodo, ya que ni siquiera pasa por un punto de fusión antes de sublimarse (pasar de sólido a gaseoso).
5. ¿A qué tipo de sustancias pertenecen el HCl y el pentano (benceno)?
Son sustancias covalentes moleculares, con enlaces covalentes. Estas sustancias comparten sus propiedades, en mayor o menor grado, con el agua y el yodo.
6. ¿Qué tipo de sustancias se disuelven en agua (disolvente polar)?
Las sustancias iónicas, como el NaCl y las sustancias covalentes moleculares polares, como el agua.
7. ¿Qué tipo de sustancias se disuelven en éter (disolvente apolar)?
Las sustancias covalentes moleculares apolares, como el yodo.
8. Con las experiencias realizadas, indica que líquidos son inmiscibles.
Pensamos que los líquidos más inmiscibles que hemos utilizado en nuestro experimento son el éter y el yodo. Luego son inmiscibles los líquidos de mayor densidad.
9. ¿Qué tipo de sustancias no se disuelven ni en disolventes polares, ni apolares?
No se han disuelto ni el grafito ni el cobre en el agua ni en el éter, y son sustancias covalentes atómicas y metálicas.
10. ¿El NaCl conduce siempre la electricidad?
No es así porque solo la conduce disuelta en agua sola no lo conduce, tampoco lo hemos comprobado en otras situaciones, pero si estando solo el NaCl no conduce, pues no conduce la electricidad siempre.
11. ¿Por qué el agua del grifo posee cierta conductividad eléctrica y el agua destilada no?
Porque el agua del grifo posee ciertos minerales que conducen la electricidad mientras que el agua destilada es simplemente H2O sin nada más, ni minerales ni nada.
12. ¿Cuál es la sustancia que presenta una mayor conductividad? ¿A qué tipo de sustancia pertenece?
La sustancia de nuestro experimento que más conductividad presenta es el cobre, es decir un metal, por lo que deducimos que las sustancias con mayor conductividad son los metales.
13. Indica si la intensidad de la bombilla aumenta o disminuye cuando añades NaCl al agua.
Aumenta porque el agua destilada no es conductora por sí sola y la sal tampoco, pero las dos juntas sí lo son; luego, si le añades NaCl, la intensidad de la bombilla aumenta.
14. Cuando añadiste una gota de la disolución de yodo, en el tubo de ensayo que contenía agua y éter. ¿Dónde se quedó disuelto el yodo, en el agua o en el éter?
Pues, teniendo en cuenta que el yodo en agua no se disuelve, suponemos que se quedará disuelta en el éter debido a que es un disolvente apolar que sí que puede disolver al yodo.

CONCLUSIONES:
Sabíamos de antemano, aunque no en profundidad, los posibles resultados de nuestro experimento, gracias a nuestro conocimiento de la Física, la Química y la historia de los científicos y sus descubrimientos. Por ejemplo, había ciertas cosas que prácticamente cualquiera con un mínimo de cultura científica podría haber deducido (aunque, claro está, muchas no): que el agua se evaporaría al alcanzar los 100ºC, que la sal se disolvería en el agua o que el cobre no lo haría. Para averiguar el resto se podía proceder de dos maneras: la primera, buscar los resultados de nuestras preguntas formuladas al aire en nuestros libros (que probablemente terminaran, tras un poco de ejercicio mental, dándonos la respuesta adecuada); la segunda, y más convincente, sobre todo para aquellos que no leerían un libro científico a no ser que el cañón de una pistola les estuviera apuntando (figurativamente, como puede ser la pistola de los suspensos en Física), realizar por nuestra cuenta los experimentos.
Y así ha sido, llevándonos a una (perdónesenos la aliteración) experiencia experimental, hemos conseguido alcanzar las metas que en un principio nos habíamos propuesto. Ahora sabemos, con sólo recurrir a nuestros recuerdos, cómo reaccionarán los diferentes tipos de sustancias al ser sometidos a las condiciones arriba descritas, habiendo usado ambas vías para averiguarlo. Y, sí, hemos ganado un pequeño premio en esta larga carrera: la satisfacción de ver como nuestros experimentos, al igual que otros tantos en años pasados, han dado el fruto esperado, que ahora podemos recoger.

BIBLIOGRAFÍA:
Para la parte de trabajo experimental y de los resultados obtenidos no ha sido necesaria la consulta a ningún tipo de enciclopedia ni página web, debido a que era el trabajo que hemos realizado en clase. Lo único que hemos necesitado han sido nuestros propios libros de Física y Química, así como el cuadernillo.

AGRADECIMIENTOS:
Suponemos que debemos agradecerle a nuestro profesor de Física y Química, Ángel. Y, cómo no, a todos los científicos que han hecho posibles los conocimientos que hoy poseemos.

Cristina Morillas y Haizea Muñoz