Reacción+del+clorhídrico+con+los+metales



El objetivo de esta práctica es el estudio de la reacciones que se llevan acabo entre el ácido clorhídrico (HCl) y los siguientes metales: cinc (Zn), cobre (Cu), plomo (Pb), magnesio (Mg), hierrro (Fe) y aluminio (Al). Cada metal tiene su estructura química, que es muy importante saber ya que gracias a esto podremos explicar el por qué de sus reacciones. Lo primero es saber lo que es la valencia de un elemento y que no hay que confundirlo cpn el número de oxidación. La valencia son los electrones que se ponen en juego en un elance, es decir la cantidad de electrones que puede ceder, ganar o compartir en un enlace ( la valencia no tiene signo). En cambio el número de oxidación tiene signo, porque considera las uniones como uniones iónicas ( comportamientos electronegativos), por lo que es positivo si el átomo pierde electrones o los comprate con otro que tenga tendencia a ganarlos (mas electronegativo), por lo que adquiere un signo negativo si el átomo teinde a ganarlos. la tendencia a ganar o perder electrones depende de cuantos electrones tengan en el último nivel por cunato los átomos reaccionan para alcanzar la configuración de un gas noble por ser ésta más estable ([|Regla del octeto]). Por lo tanto los metales tienen números de oxidación positivos porque teineden a ceder electrones. Los no metales, por el contrario, tienen numeros de oxidación negativos porque teinede a ganar electrones.Por ejemplo: **Valencia hierro: 3** **Valencia oxígeno:2** **Número oxidación hierro: +3 porque pierde 3 electrones** **Número oxidación oxígeno: -2 porque cada oxígeno gana 2 electrones.** A continuación se presenta una tabla con los nuemros de oxidación de los principales elementos, que observamos qeu coinciden con su valencia. ([|Enlace wikipedia]) El hierro es un elemento químico de número atómico 26 situado en el grupo 8, periodo 4 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Fe y tiene una masa atómica de 55,6 u. Este metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, representando un 5%. Es un metal maleable, de color gris plateado y presenta propiedades magnéticas; esferromagnético a temperatura ambiente y presión atmosférica. Es extremadamente duro y denso. Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos óxidos, y raramente se encuentra libre. Para obtener hierro en estado elemental, los óxidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de refinado para eliminar las impurezas presentes. Es el elemento más pesado que se produce exotérmicamente por fusión, y el más ligero que se produce a través de una fisión, debido a que su núcleo tiene la más alta energía de enlace pornucleón (energía necesaria para separar del núcleo un neutrón o un protón); por lo tanto, el núcleo más estable es el del hierro-56 (con 30 neutrones). Presenta diferentes formas estructurales dependiendo de la temperatura y presión. A presión atmosférica: En su estructura interna podemos ver que tiene 26 electrones, quedando una configuración electrónica de 1s22s22p63s23p63d64s2 podemos ver que en su última capa tiene 2 electrones, por lo que le faltarian 6 electrones para llegar a la configuración del kripton (Kr) pero cede electrones y al juntarse con otro metal forma una nube electronica o que si se enlaza connun no metal forma un enlace covalente. En general el hierro tiene número de oxidación +2 +3. ([|Enlace wikipedia]) El cinc o zinc (del alemán Zink)1 es un elemento químico esencial de número atómico 30 y símbolo Zn, situado en el grupo 12 de la tabla periódica de los elementos. Las variantes gráficas «zinc» y «cinc» son ambas aceptadas como válidas. La forma con c inicial, «cinc», es preferida por la Real Academia Española por acomodarse mejor a las convencionesortográficas del español.2 3 Sin embargo, la forma con z, «zinc», es la más coherente con el origen de la palabra y, por tanto, con su símbolo químico internacional (Zn), además de concordar con las demás lenguas europeas occidentales El cinc es un metal o mineral, a veces clasificado comometal de transición aunque estrictamente no lo sea, ya que tanto el metal como su especie dispositiva presentan el conjunto orbital completo, debido a que su forma mas estable en la que lo podemos hallar a temperatura ambiente.Este elemento presenta cierto parecido con el magnesio, y con el cadmio de su grupo, pero del mercurio se aparta mucho por las singulares propiedades físicas y químicas de éste ( y potentes ). Es el 23º elemento más abundante en la Tierra y una de sus aplicaciones más importantes es el galvanizado del acero. Es un metal de color blanco azulado que arde en aire con llama verde azulada. El aire seco no le ataca pero en presencia de humedad se forma una capa superficial de óxido o carbonato básico que aísla al metal y lo protege de la corrosión. Prácticamente el único estado de oxidación que presenta es el +2. En el año 2004 se publicó en la revista Science el primer y único compuesto conocido de cinc en estado de oxidación +1, basado en un complejo organometálico con el ligandopentametilciclopentadieno. Reacciona con ácidos no oxidantes pasando al estado de oxidación +2 y liberando hidrógeno y puede disolverse en bases y ácido acético.En nuestro caso registramos el cinc con estado de oxidación +2, valencia 2.Su estructura quimica viene determinadapor su configuración electrónica 1s22s22p63s23p63d10 4s2. ([|Enlace wikipedia]) El aluminio es un elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Se trata de un metal no ferromagnético. Es el tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales.1 En estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). Como metal se extrae únicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformación primero en alúmina mediante el y a continuación en aluminio metálico mediante electrólisis. Este metal posee una combinación de propiedades que lo hacen muy útil en ingeniería de materiales, tales como su bajadensidad (2.700 kg/m3) y su alta resistencia a la corrosión. Mediante aleaciones adecuadas se puede aumentar sensiblemente su resistencia mecánica (hasta los 690 MPa). Es buen conductor de la electricidad y del calor, se mecaniza con facilidad y es muy barato.Su configuración electrónica 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 hace que tenga carga.
 * Fe2O3**
 * Hierro-α: estable hasta los 911 °C. El sistema cristalino es una red cúbica centrada en el cuerpo (bcc).
 * Hierro-γ: 911 °C - 1392 °C; presenta una red cúbica centrada en las caras (fcc).
 * Hierro-δ: 1392 °C - 1539 °C; vuelve a presentar una red cúbica centrada en el cuerpo.
 * Hierro-ε: Puede estabilizarse a altas presiones, presenta estructura hexagonal compacta (hcp)

([|Enlace wikipedia]) El cobre cuyo símbolo es Cu, es el elemento químico de número atómico 29. Se trata de un metal de transición de color rojizo y brillo metálico que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad (el segundo después de la plata). Gracias a su alta conductividad eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros componentes eléctricos y electrónicos.El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones que generalmente presentan mejores propiedades mecánicas, aunque tienen una conductividad eléctrica menor. Las más importantes son conocidas con el nombre de bronces y latones. Por otra parte, el cobre es un metal duradero porque se puede reciclar un número casi ilimitado de veces sin que pierda sus propiedades mecánicas.En la mayoría de sus compuestos, el cobre presenta estados de oxidación bajos, siendo el más común el +2, aunque también hay algunos con estado de oxidación +1. ([|Enlace wikipedia]) El magnesio es el elemento químico de símbolo Mg y número atómico 12. Su masa atómica es de 24,305 u. Es el séptimo elemento en abundancia constituyendo del orden del 2% de la corteza terrestre y el tercero más abundante disuelto en el agua de mar. El ion magnesio es esencial para todas las células vivas. El metal puro no se encuentra en la naturaleza. Una vez producido a partir de las sales de magnesio, este metal alcalino-térreo es utilizado como un elemento de aleación. El magnesio no se encuentra en la naturaleza en estado libre (como metal), sino que forma parte de numerosos compuestos, en su mayoría óxidos y sales; es insoluble. El magnesio elemental es un metal liviano, medianamente fuerte, color blanco plateado. En contacto con el aire se vuelve menos lustroso, aunque a diferencia de otros metales alcalinos no necesita ser almacenado en ambientes libres de oxígeno, ya que está protegido por una fina capa de óxido, la cual es bastante impermeable y difícil de sacar. El magnesio es un metal altamente inflamable, que entra en combustión fácilmente cuando se encuentra en forma de virutas o polvo, mientras que en forma de masa sólida es menos inflamable. Una vez encendido es difícil de apagar, ya que reacciona tanto con nitrógeno presente en el aire (formando nitruro de magnesio) como con dióxido de carbono (formando óxido de magnesio y carbono). Al arder en aire, el magnesio produce una llama blanca muy intensa incandescente, la cual fue muy utilizada en los comienzos de la fotografía. En ese tiempo se usaba el polvo de magnesio como la fuente de iluminación (polvo de flash). Más tarde, se usarían tiras de magnesio en bulbos de flash eléctricos. El polvo de magnesio todavía se utiliza en la fabricación de fuegos artificiales y en bengalas marítimas. ([|Enlace wikipedia]) El plomo es un elemento químico de la tabla periódica, cuyo símbolo es Pb (del latín plumbum) y su número atómico es 82 según la tabla actual, ya que no formaba parte en la tabla de Dmitri Mendeléyev. Este químico no lo reconocía como un elemento metálico común por su gran elasticidad molecular. Cabe destacar que la elasticidad de este elemento depende de la temperatura ambiente, la cual distiende sus átomos, o los extiende. Los compuestos de plomo más utilizados en la industria son los óxidos de plomo, el tetraetilo de plomo y los silicatos de plomo. El plomo forma aleaciones con muchos metales, y, en general, se emplea en esta forma en la mayor parte de sus aplicaciones. Es un metal pesado y tóxico, y la intoxicación por plomo se denomina saturnismo o plumbosis.El plomo está constituido por muchos isótopos, siendo estables cuatro de ellos: 204Pb, 206Pb,207Pb, y 208Pb. Al 204Pb se le conoce como plomo primordial, y el 206Pb, 207Pb y 208Pb se forman por la desintegración radioactiva de dos isótopos del uranio (235U y 238U) y un isótopo del torio (232Th). El 210Pb es radioactivo y un precursor del 210Po en la serie de decaimiento del 238U. La concentración de 210Pb en fumadores es el doble que la concentración en no fumadores. Esta diferencia se atribuye a la inhalación de 210Pb en el humo del tabaco.

Cuando una reacción tiene lugar o no, tenemos que tener en cuenta la variación de energia libre de Gibbs entre reactivos y reactivos. En base de este parámetro determinamos si una reación es espontánea o no. Asi, cuando la energia libre de gibbs es negativa, implica un proceso espontáneo entonces diremos que se ha producido la reacción; por el contrario, si es positivo es un proceso no espontáneo y no se lleva a cabo la reacción. Para aplicarlo a los procesos redox tendremos que calcular primero el potencial estándar de la reacción como si formásemos una pila galvánica hipotética con las dos semirreacciones. Lo primero es plantear las semirreacciones del proceso que queremos evaluar: la semirreacción de oxidación y la de reducción. Después calcular el potencial estandar de la reacción. Una vez que hemos calculado el potencial estándar de la reacción, Eo(reacción), lo relacionaremos con la variación de energía libre de Gibbs del proceso. Si el potencial estándar de la reacción es positivo, la reacción es espontánea. El proceso global SÍ se produce. Pero por el contrario si el potencial estándar de la reacción es negativo, la reacción no es espontánea. El proceso global NO se produce. Para consultar mas sobre la energía libre de gibbs seguir el siguiente enlace [|Energía libre de Gibss (wikipedia)]

Lo primero que hacemos es cojer los materiales. Para esta práctica usamos: losmeatales nombrados antes (cinc,plomo,cobre,magnesio.hierro y aluminio), ácido clorhídrico concentrado y diluido, un mechero bunsen, unas pinzas, 6 tubos de ensayo y un soporte para los tubos de ensayo. Comenzamos colocando acido clorhídrico diluido ( 1/3 de tubo) en todos los tubos de ensayo. Acontinuación, vamos echando los metales con cuidado y con el tubo inclinado para que no salpicar. Vemos que no pasa nada en todos los metales excepto en el magnesio, que empieza a burbujear y se queda de color blanco. Despues vamos calentando los tubos de ensayo uno a uno con cuidado. Hay que calentarlos con el tubo inclinado y sin parar de moverlo ya que si desprende un gas, el metal va a salir disparado. Observamos que con el hierro se produce un burbujeo, por lo que intentamos reconocer si es hidrógeno, pero no lo podemos reconocer. En el cinc ocurre lo mismo, se desprende un gas pero en este caso reconocemos que es hidrógeno por la acumulación de este gas y despues, al añadir fuego, suena un fuerte pitido. El aluminio reacciona pero no desprende hidrógeno. El aluminio posee una capa de oxido por fuera por lo que cuesta romperla y al dia siguiente vemos que se forma una capa blanca. En el caso del plomo, se empieza a oscurecer la reacción y al dia siguiente reconocemos que se forma cloruro de plomo pero al final del tubo. Con el cobre no ocurre nada. Y por ultimo en el caso del magnesio, ocurre la misma rección pero mas rápido. Después cojemos los tubos de hierro, plomo y cobre para añadirles ácido clorhídrico concentrado y ver si reaccionan. Vemos que en ningún caso ocurre nada, por lo que los calentamos, recordando que el tubo tiene que estar inclinado a la hora de calentarlo. El plomo desprende hidrógeno, que lo reconocemos con una cerilla. Las demás no reaccionan pero al dia siguiente, el hierro cambia a un color verdoso y el cobre cambia a un color amarillo. La explicación a cada una de las reacciones reside en la tabla de oxidación-reducción. Los potenciales de cada elementos son: La ecuación general sería la formación de cloruro de cinc, y produciando hidrógeno. El tubo de ensayo se calienta debido a que la reacción es exotérmica, es decir, con desprendimiento de calor. La presencia del hidrógeno en la reacción se puede comprobar poniendo una cerilla en el extremo del tubo y observando que se produce una pequeña explosión.

En el caso del hierro vemos que se desprende hidrógeno que lo intentamos reconocer como con el cinc. La ecuación del hierro y el acido clorhidrico sería: **6HCl +2Fe = 3H2(gas)+ 2FeCl3** En la reacción se forma cloruro de hierro (III) que es el tono verdoso que deja y se froma al dia siguiente.

En este caso se sigue desprendiendo hidrógeno pero solo cuando se calienta y forma cloruro de plomo (PbCl2). Su solubilidad es muy alta por eso lo calentamos e intentamos reconocer el hidrógeno con la cerilla.Se forma PbCl2 apartir de PbCl4 ya que es inestable y se combina con el cloro quedando: PbCl4=PbCl2+Cl2 dando una reacción de equilibrio. En este caso la reacción es muy fuerte, burbujeando desde el primer momento, desprendiendo hidrógeno a cantidades y reconociendolo con la cerilla. Se produce tanto hidrógeno que suena claramente. la reacción forma cloruro de magnesio: El cloruro de magnesio es blanco y se rompe facilmente, por eso se va desaciendo en el tubo. Reacciona todo el magnesio.
 * 2HCl +Mg= H2(gas)+ MgCl2**

En el aluminio es un caso diferente. Se puede observar en la ecuación redox los reactivos y los productos: **REDUCC: 6HCl + 6e- = 3H2(g) + 6Cl 1-** **OXIDAC: 2Al - 6e = 2Al3+**

**6HCl +Al = 3H2(gas)+ 2AlCl3** Se obtiene hidrógeno, que no se puede reconocer por la concentración del acido clorhídrico. Cuando lo juntamos con el concentrado desprende poco gas y pasa a formar cloruro de aluminio (III). EL aluminio tarda en reaccionar debido a una capa de Hidróxido/ Óxido que teine el aluminio que debe ser rota antes para que se produzca la reacción. A este proceso se le llama corrosión pasiva ([|pasivación]). Hay un metodo de pasivacion del Alumino que consiste en producir una pelicula de oxido de Aluminio sobre la superficie del metal. Este metodo involucra la activacion de moleculas de H2O adsorbidas por la union de electrones de baja energia productores de radicales OH que son agresivos agentes oxidantes. Lograndose facilmente un espesor de pelicula de Al2O3 del orden de los 25 A. Estas peliculas obtenidas de esta manera son excelentes para la pasivacion para prevencion de la corrosion segun mediciones electroquimicas, y estas peliculas producidas artificialmente demuestran un factor de impedancia 15-20 x mas alto que las peliculas de AL2O3 del mismo espesor obtenidas termicamente. Al(OH)3 + 3 H3O+ > Al3+ + 6 H2O or Al2O3 + 6 H3O+ > 2 Al3+ + 6 H2O Al + 3 H3O+ > Al3+ + 3 H2O + 3/2 H2 Como vemos se produce poco hidrógeno, por lo que ponemos un tubo de ensayo encima para que todo ese hirógeno se quede en el tubo y dèspués recnoncerlo con una cerilla, pero no somos capaces de hacerlo. Esto puedo ser debido a que al hacerlo tardamos en poner el tubo o que no estuvimos poniendo el tubo el suficiente tiempo para que se produzca el sonido con una cierta cantidad de hidrógeno.

Con el cobre no ocurre ninguna reacción. En todos los textos, incluso en todos los foros de Internet, se puede leer que el cobre no reacciona con el ácido clorhídrico, ni concentrado, ni diluido, ni en frío ni en caliente. Lo cual tiene su lógica en los potenciales normales de reducción del Cu2+/Cu; 0,34V que esta por encima del H+/H2, por lo tanto el H+, del ácido clorhídrico no puede robarle electrones al Cu. EN nuestro caso no reacciona pero se forma una capa verdosa. La reacción que se podria llevar acabo es:

__ **REDUCC: 2HCl + 2e- = H2(g) + 2Cl 1-** __ __ **OXIDAC: Cu - 2e = Cu2+** __

**2HCl +Cu = H2(gas)+ CuCl2 (verdoso)** Al principio no se ve una reacción clara, ya que no hay burbujeo. Pero el cobre forma una capa verde y esto nos idica que ha tenido lugar una reacción. Se forma cloruro de cobre, que es el color verdoso. Buscando en Internet los posibles casos he encontradoque tambien se puede formar un residuo blanco que en disolución es marrón y esta sustancia es cloruro cuproso (Cu2Cl2) que es inestable por lo que es muy raro que se forme.En una pagina viene la explicación de la fromación del cloruro cuproso y cúprico ([|cloruro cuproso y cúprico]).

Cloruro Cúprico: CuCl2 Te cuento como llegué a esta fórmula - El cloro tiene 7 electrones de valencia. Como el tener un octeto de electrones de valencia alrededor es lo más estable, entonces el Cl capta con facilidad un electrón adicional, convirtiéndose así en un anión de carga -1. En este caso el electrón adicional provino del cobre - El cobre puede formar compuestos con 2 estados de oxidación positivo (cargas positivas): +1 y +2. Cuando un elemento tiene 2 estados de oxidación positivos, recibe el sufijo "oso" cuando usa el menor estado, y el sufijo "ico" para formar el mayor estado. Entonces en este caso está usando el estado mayor +2
 * Para formar una molécula de estado global 0, se necesita un catión Cu+2 y dos aniones Cl-

Cloruro Cuproso: CuCl Llegué a esta fórmula de la misma forma como llegué a la anterior - El cloro se convertirá en un anión de carga -1. - El cobre puede formar compuestos con 2 estados de oxidación positivo: +1 y +2. Cuando un elemento tiene 2 estados de oxidación positivos, recibe el sufijo "oso" cuando usa el menor estado, y el sufijo "ico" para formar el mayor estado. Entonces en este caso está usando el estado menor +1
 * Para formar una molécula de estado global 0, se necesita un catión Cu+ y un anión Cl-

Una ves hecho esto, podemos sacar la conlusión de los metales y sus reacciones:
 * || == HCl diluido,frio == || == HCl diluido, caliente == || == HCl concentrado, frio ==

|| == HCL concentrado, caliente == || En la tabla hay partes que no comprobamos. Esto lo hacemos porque si la reacción ya se ha llevado a cabo, si lo concentramos o aceleramos con calor lo unico que hacemos esque la reacción suceda mas rapido.
 * =Fe= || ===No ocurre nada=== || ===No ocurre nada=== || ===No ocurre nada=== || ===Se forma cloruro de hierro (III) al paso de un dia.=== ||
 * =Zn= || ===Burbujea un poco pero no se aprecia mucho=== || ===Burbujea con desprendimiento de H2 diatómico=== || === No lo comprobamos ya que ya ha reaccionado. === || **No lo comprobamos ya que ya ha reaccionado.** ||
 * =Al= || ===No ocurre nada=== || ===Reacciona pero no reconocemos el hidrógeno diatómico. Sucede la pasivación para romper la capa externa.=== || **No lo comprobamos ya que ya ha reaccionado.** || **No lo comprobamos ya que ya ha reaccionado.** ||
 * =Pb= || ===No ocurre nada=== || ===Aparecen burbujas pero muy pocas que no son H2. Se forma cloruro de plomo en el final=== || ===No ocurre nada=== || ===Se deprende el H2 diatómico que lo reconocemos=== ||
 * =Cu= || ===No ocurre nada=== || ===No ocurre nada=== || ===No ocurre nada=== || ===Forma unua capa verdosa de cloruro cuproso=== ||
 * =Mg= || ===Burbujea mucho y se produce un desprendimiento de H2 diatómico.=== || ===No lo comprobamos ya que ya ha reaccionado.=== || === No lo comprobamos ya que ya ha reaccionado === || **No lo comprobamos ya que ya ha reaccionado** ||

[|Hierro] [|Cinc] [|Cobre] [|Magnesio]