UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE CIENCIASESCUELA PROFESIONAL DE QUÍMICA QUÍMICA INORGÁNICA I (CQ 231)

PRACTICA DE LABORATORIO N° 8

ACIDOS Y BASES DURAS Y BLANDAS

I. INTRODUCCIÓN

Desde el punto de vista de la química inorgánica el concepto ácido-base de Lewis (1923), es de mucha utilidad por su aplicación a la reactividad de las diferentes especies químicas, mediante esta teoría se explica una reacción ácido-base en términos de la compartición de un par de electrones libres donada por una de las sustancias reaccionantes. Así “ una base es una especie que cede un par electrónico en un enlace covalente y un ácido es la especie química que acepta dicho par” ; el ácido se denomina receptor o electrófilo y la base donante o nucleófilo. Esta teoría enfoca la atención sobre el par de electrones en vez de hacerlo sobre el protón u otra especie química, ampliando el concepto de acidez.Como resultado de generalizar el concepto de Lewis de ácidos y bases, en la actualidad contamos con el modelo de los “ácidos y bases duras y blandas” que trata de explicar la reactividad de las sustancias.Una reacción ácido base típica se puede generalizar como:

A + : B A:B

Se puede considerar que el enlace de AB puede ser: Iónico si se produce entre un catión (ácido Lewis) y un anión (base Lewis) Covalente polar si se produce entre no metales de diferente

electronegatividad Covalente apolar si se produce entre no metales de igual electronegatividad

Por lo general los aniones son de mayor tamaño que los cationes: cuando el catión esta cerca de un anión, la carga del catión (+) atrae los electrones del anión de tal manera que este ultimo dirige la densidad electrónica hacia el catión; de igual manera el anión ejerce su influencia sobre el catión; resultado de lo cual ocurre una distorsión de su nube electrónica, a este efecto se le llama POLARIZABILIDAD. Esta deformación de la nube electrónica ésta regida por las reglas de Fajans que dicen lo siguiente:

1. Mientras mas pequeño y de mayor carga sea el catión, mayor será su tendencia a polarizar un anión vecino. Así el Li+ tiene mayor poder polarizante que el Na+; pero el Mg2+ que es del mismo tamaño que el Li+; pero de mayor carga tiene un poder polarizante.

2. Cuando mas grande y de mayor carga es el anión, tanto mas fácil será su polarización, así el S2- es de mayor tamaño y mas polarizable que el O2-

3. Debido a su carga negativa, los electrones de un anión están mas dispersos que los de un catión; por tanto el anión se polariza mas fácilmente.

Con la idea de poder predecir la estabilidad de un complejo y aplicando las reglas de Fajans, se enuncia el principio de Acidos y bases “duras y blandas”, en donde ”LAS BASES BLANDAS TIENEN ATOMOS DONANTES (portadores de electrones) QUE

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PUEDEN POLARIZARSE FÁCILMENTE Y QUE TIENEN ELECTRONEGATIVIDAD BAJA” y en contraposición a ello se indica que “LAS BASES DURAS TIENEN ATOMOS DONANTES (portadores de electrones) CON POLARIZABILIDAD BAJA Y ELECTRONEGATIVIDAD ALTA”

BASES DURAS:NH3, RNH2, N2H4 H2O, OH-, ROH, RO-, R2OCH3COO-, CO3

2-, NO3-, PO4

3-, SO42-, ClO4-

F-, Cl-

BASES INTERMEDIAS:C6H5NH2, C5H5N, N3

-, N2

NO2-, SO3

2-

Br-

BASES BLANDASH-, R-, C2H4, C6H6, CN-, RCN, COSCN-, R3P, (RO)3P, R3AsR2S, RSH, RS-, S2O3

2-, I-

Por otro lado un ácido duro al igual que una base dura, es de difícil polarización, un ácido catiónico duro como el Al3+, generalmente tiene tamaño pequeño, carga alta positiva y configuración de gas noble; los ácidos blandos, al igual que las bases blandas, se polarizan con bastante facilidad y se caracterizan por su gran tamaño, carga positiva baja o cero y ausencia de configuración de gas noble( incluye principalmente a los metales de transición). ACIDOS DUROS:H+, Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+

Be2+, Be(CH3)2, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+

Sc3+, La3+, Ce4+, Gd3+, Lu3+, Th4+, U4+, UO22+, Pu4+

Ti4+, Zr4+, Hf4+, VO2+, Cr3+, Cr6+, MoO3+, WO4+, Mn2+, Mn7+, Fe3+, Co3+

BF3, BCl3, B(OR)3,Al3+, Al(CH3)3, AlCl3, AlH3,Ga3+, In3+

CO2, RCO+, NC+, Si4+, CH3Sn3+, (CH3)2Sn3+,(CH3)2Sn2+

N3+, RPO2

+, ROPO2+,As3+

SO3, RSO2+, ROSO2+

Cl3+, Cl7+, I5+,I7+ , HX (moléculas con enlaces de H).

ACIDOS INTERMEDIOSFe2+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Rh3+, Ir3+, Ru3+, Os2+

B(CH3)3, GaH3, R3C+, C6H5+, Sn2+, Pb2+

NO+,Sb3+,Bi3+,SO2

ACIDOS BLANDOSCo(CN)5

3-, Pd2+, Pt2+, Pt4+, Cu+, Ag+, Au+, Cd2+, Hg+, Hg2+, CH3Hg+

BH3, Ga(CH3)3, GaCl3, GaBr3, GaI3, Tl+, Tl(CH3)3

CH2, carbenos, aceptores , trinitrobenceno, cloroanilina, quinonas, tetracianoetileno.HO+, RO+, RS+, Te+, RTe+, Br2, Br+, I2, I+, ICN

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OCl, Br, I, N, RO-, RO2-

Mo (átomos metálicos) y metales voluminosos

Según Pearson cuando se aplica la idea de ácidos y bases “duras “ y “blandas” a la estabilidad del complejo A:B se puede decir que “AB tienen su estabilidad máxima cuando Ay B son ambos son duros o blandos” ; pero también se puede afirmar que “AB tienen su estabilidad mínima cuando uno de los reactivos es muy duro y el otro es muy blando”

En esta practica mostraremos las características blandas y duras de algunas sustancias:

II. PARTE EXPERIMENTAL

MATERIALES REACTIVOS

1 gradilla NH3 conc.6 tubos de ensayo CuSO4 al 20%1 espátula KI 16M1 bagueta NiCl2 al 10%2 vasos de 100ml KCN al 10%1 piceta Pb(NO3)2 0.1M1 probeta de 10ml KSCN 0.5M1 embudo buchner KI 0.2 M1 kitasato yodo cristalino1 mechero y rejilla1 vaso de 250ml

III. PROCEDIMIENTO

A. Formación de triyoduro:En un tubo de ensayo coloque 1 ml de KI 0.2M y un cristal pequeño de I2, observe la aparición de una coloración amarilla debido a la presencia de la especie I2I-(I3

-), la reacción que ocurre es:

......................................................................................................................................

1. Determine que especie es mas básica entre el I- y el I2?2. Porque las especies I- y I2 son blandas3. Cuál es el mecanismo de reacción entre el I- y el I2?4. Que orbitales usa la especie ácida para aceptar electrones5. Cuál es la estructura de la especie final observada?

B. Formación de tiocianato de plomo IIColoque en un tubo1 a 2 ml de Pb(NO3)2 0.1M y adicione gota a gota una solución de tiocianato de potasio 0.5M hasta observar la aparición de un precipitado blanco (observe los cristales) de Pb(SCN)2. la reacción que ocurre es:

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.................................................................................................................................

..

6. Cuál es la especie del Pb(II) en solución acuosa?7. Cuál presenta mayor dureza, un Pb(II) o un Pb(IV)? Presente dos factores que

apoyen su respuesta)8. Que reacción ocurre entre el Pb(NO3)2 acuoso y el KSCN acuoso?9. Porque la reacción observada es lenta10. Analice el carácter ácido base duro blando de SCN-

C. Formación del Cianuro de Níquel IIEn un tubo de ensayo coloque 1 o 2 ml de NiCl2 al 10% y la misma cantidad de KCN al 10%, observe la aparición de cristales blancos de Ni(CN)2 , continúe con la adición de KCN y observe ka aparición de una solución amarilla de K2Ni(CN)4 (tenga cuidado que en el proceso se forma HCN muy toxico). La reacción que ocurre

es....................................................................................................................

11. Cual es la especie de Ni(II) en solución acuosa12. A que debe su carácter ácido el Ni(II) es duro blando o intermedio.13. Que tipo de enlace se forma entre el Ni(II) y el CN-

14. Cuál es la estructura de la especie final?15. Escriba la reacción que ocurre

D. Formación del Yoduro de cobre IEn un tubo de ensayo coloque 1 o 2 ml de una solución azulina no muy diluida (20%) de CuSO4 y adicione gota a gota KI 16M y observe la aparición de un precipitado blanco parduzco de CuI y de I2 la reacción que ocurre es:

..............................................................................................................................16. Escriba la reacción que ocurre entre Cu(I) (ac) y KI(ac)

17. Que especies se tiene en la mezcla final.18. Explique la presencia de las especies finales en base a su carácter ácido base

duros o blandos?19. Que otro anión puede presentar similar comportamiento al I- frente al Cu(II)

III. CUESTIONARIO20. Presente tres reacciones ácido base en medio acuoso en las que se veriquen los

conceptos duros y blandos21. El H- como el I- es una base blanda pero no estable en medio acuoso, explique?22. Cual es el orden de Acidos blandos entre: Br2, I2, I+, Br+ y AlCl3 y Al(CH3)3?23. Cuál es el orden de base duro entre PO4

3-, SO42-, ClO4

- y entre RSH y RS-

IV. BIBLIOGRAFÍA1) Schlessinger. Preparación de Compuestos Inorgánicos en el Laboratorio, comp.. Ed.

Continental s.a mayo 19652) Brescia, Fundamentos de Química comp. Ed. Continental3) Manku . Principios de Química Inorgánica. Ed. Mc Graw - Hill.4) Huheey, J. Química Inorgánica Ed. Harla.

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