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Física y Química 3.º ESO · Práctica: propiedades de las sustancias según su enlace

Práctica de laboratorio: ¿qué tipo de enlace tiene esta sustancia?

Objetivo: Al terminar, sabrás identificar en el laboratorio el tipo de enlace de una sustancia comprobando su aspecto y dureza, su solubilidad en agua, su conductividad eléctrica y su comportamiento al calentarla, y anotar e interpretar los resultados en una tabla.

Explicación

Objetivo

Averiguar el tipo de enlace (iónico, molecular, covalente reticular o metálico) de varias sustancias a partir de sus propiedades, usando la clave de identificación.

Material

Sustancias: sal común, azúcar, parafina (vela rallada), arena fina lavada (cuarzo), trocitos de cable de cobre y una sustancia problema X.
Tubos de ensayo con gradilla, agua destilada, espátula, vidrios de reloj, lupa.
Circuito de conductividad: pila de 4,5 V, un LED (o una bombilla pequeña) y dos cables con electrodos.
Cucharilla de combustión o tubo de ensayo, pinza de madera y mechero (o placa calefactora).

Normas de seguridad

Gafas y bata durante toda la práctica; pelo recogido.
No pruebes ni huelas ninguna sustancia, aunque sean de cocina.
El circuito funciona solo con una pila: nunca se conecta a un enchufe.
Calienta poca cantidad y poco tiempo, con el tubo inclinado y la boca apuntando lejos de las personas. Los objetos calientes se cogen con pinzas.

Procedimiento (para cada sustancia)

Aspecto y dureza. Obsérvala con la lupa: ¿tiene brillo?, ¿forma cristales? Intenta aplastar o doblar un trocito con la espátula: ¿se rompe, se deforma o se raya con la uña?
Conductividad en sólido. Toca la sustancia sólida con los dos electrodos a la vez (sin que se toquen entre ellos). ¿Se enciende el LED?
Solubilidad. Echa una punta de espátula en un tubo con 5 mL de agua destilada y agita. ¿Desaparece el sólido?
Conductividad de la disolución. Si se ha disuelto, mete los electrodos en el tubo. ¿Se enciende el LED? Lava los electrodos con agua destilada y sécalos antes de cada medida.
Calentamiento. Calienta una pequeña cantidad durante 1 minuto como máximo. ¿Se funde?

Anota todo en una tabla como esta:

Sustancia	Aspecto y dureza	Conduce en sólido	Soluble en agua	Conduce disuelta	¿Funde al calentar?	Tipo de sustancia
Sal
…

Cómo interpretar los resultados

Aplica la clave: conductividad en sólido (sí → metálica) → ¿funde fácilmente? (sí → molecular) → ¿soluble y conduce disuelta? (sí → iónica; no → covalente reticular).

Con el mechero no llegamos a fundir la sal (801 °C): por eso su conductividad la comprobamos disolviéndola, que también deja libres los iones.

Puntos clave

Las cuatro pruebas son: aspecto y dureza, conductividad en sólido, solubilidad y conductividad de la disolución, y comportamiento al calentar.
Hay que usar agua destilada y lavar los electrodos entre medidas para no contaminar los resultados.
Si conduce en sólido → metálica; si funde fácilmente → molecular; si se disuelve y la disolución conduce → iónica; si no funde, no se disuelve y no conduce → covalente reticular.
La conductividad de una sustancia iónica se comprueba disolviéndola, porque fundirla exige temperaturas muy altas.
Las conclusiones se apoyan en varias pruebas, no en una sola.

Errores frecuentes

ErrorUsar agua del grifo para disolver y concluir que todo «conduce un poco».
Cómo corregirloEl agua del grifo lleva sales disueltas que conducen. Usa agua destilada y haz una prueba de control con agua destilada sola.
ErrorNo lavar los electrodos entre una sustancia y otra.
Cómo corregirloLos restos de sal de una medida hacen que la siguiente disolución conduzca. Lava con agua destilada y seca antes de cada medida.
ErrorConcluir que la arena es soluble porque el agua se enturbia.
Cómo corregirloEnturbiarse no es disolverse: si el sólido se queda en el fondo al reposar, es insoluble.
ErrorTocar los dos electrodos entre sí al medir y pensar que la sustancia conduce.
Cómo corregirloSi los electrodos se tocan, el LED se enciende siempre. Sepáralos antes de medir.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1. El circuito de conductividad de laboratorio (montaje y control)
Antes de empezar las pruebas, comprobamos que el circuito de conductividad funciona bien. Explica qué tres comprobaciones previas conviene hacer y qué debe ocurrir en cada una.

Resolución
1. Juntar los dos electrodos. El LED debe encenderse: así sabemos que la pila y las conexiones funcionan (si no, cambia la pila o revisa los cables; el LED tiene polaridad: si no luce, dale la vuelta a sus patillas).
2. Meter los electrodos en agua destilada sola (prueba de control). El LED no debe encenderse (o casi nada): el agua destilada casi no tiene iones. Así, si luego una disolución conduce, sabremos que es por la sustancia y no por el agua.
3. Electrodos limpios y separados. Lávalos con agua destilada, sécalos y, al medir, que no se toquen entre ellos.

Ejemplo 2. Los resultados de un grupo análisis de datos (interpretar la tabla)

El grupo de Lucía, Hugo y Aitana ha obtenido estos resultados:

Sustancia	Aspecto y dureza	Conduce en sólido	Soluble	Conduce disuelta	¿Funde?
Sal	cristales blancos; se rompen al aplastarlos	no	sí	sí	no
Azúcar	cristales blancos; se rompen	no	sí	no	sí, y se oscurece
Parafina	blanda; se raya con la uña	no	no	—	sí, enseguida
Arena	granos duros; no se aplastan	no	no	—	no
Cobre	brillo rojizo; se dobla	sí	no	—	no

Escribe el tipo de sustancia de cada una y justifícalo.

Resolución

Cobre: conduce en sólido, tiene brillo y se dobla sin romperse → metálica.
Parafina: no conduce y funde enseguida → molecular (además es blanda e insoluble).
Azúcar: no conduce en sólido y funde con facilidad → molecular. Es soluble, pero la disolución no conduce: no tiene iones.
Sal: no conduce en sólido, no funde, se disuelve y la disolución conduce → iónica (y frágil).
Arena: no conduce, no funde, no se disuelve y es muy dura → covalente reticular (cuarzo).

El cobre tampoco funde con el mechero (1085 °C), pero ya está identificado en el primer paso de la clave.

Ejercicios

De menos a más. Intenta cada uno antes de mirar la solución.

1. Fácil
Hoja de resultados. Copia la tabla del procedimiento y complétala con las observaciones de tu grupo para las seis sustancias (sal, azúcar, parafina, arena, cobre y la sustancia problema X). En la última columna escribe el tipo de sustancia.
Ver solución
Sal: iónica. Azúcar: molecular. Parafina: molecular. Arena: covalente reticular. Cobre: metálica. X: según resultados (si es cloruro de potasio, iónica).
Resultados esperados:
- Sal: cristales frágiles; no conduce en sólido; soluble; conduce disuelta; no funde → iónica.
- Azúcar: cristales; no conduce; soluble; no conduce disuelta; funde y carameliza → molecular.
- Parafina: blanda; no conduce; insoluble; funde enseguida → molecular.
- Arena: granos muy duros; no conduce; insoluble; no funde → covalente reticular.
- Cobre: brillo; se dobla; conduce en sólido; insoluble; no funde → metálica.
- X (cloruro de potasio): igual que la sal → iónica.
2. Fácil
a) ¿Por qué usamos agua destilada y no agua del grifo para las pruebas de solubilidad y conductividad? b) ¿Por qué hay que lavar los electrodos entre una medida y otra?

Ver solución
a) El agua del grifo tiene sales disueltas (iones) y conduce algo; falsearía los resultados. b) Para que no queden restos de una sustancia que hagan conducir la siguiente disolución.
a) El agua del grifo lleva sales disueltas, es decir, iones, y conduce un poco. Si la usáramos, el azúcar disuelto podría parecer conductor. El agua destilada casi no tiene iones. b) Si quedan restos de sal en los electrodos, al meterlos en la disolución de azúcar se disolverían y aportarían iones: el LED se encendería y concluiríamos mal.
3. Media
En la práctica no hemos comprobado si la sal fundida conduce la electricidad, sino que la hemos disuelto en agua. a) ¿Por qué no la hemos fundido? b) ¿Por qué la prueba con la sal disuelta sirve igual para saber que es iónica?

Ver solución
a) Porque funde a 801 °C, temperatura que no se alcanza con seguridad en el laboratorio escolar. b) Porque al disolverse los iones también quedan libres y se mueven: si conduce, es que tiene iones.
a) La sal funde a 801 °C: con el mechero y un tubo de ensayo no es fácil llegar ahí y sería peligroso manejar un líquido a esa temperatura. b) Lo que hace que una sustancia iónica conduzca es que sus iones se puedan mover. Eso ocurre tanto si está fundida como si está disuelta: el agua separa los iones de la red. Por eso basta con disolverla.
4. Media
Otro grupo ha estudiado una sustancia problema X con estos resultados: polvo blanco formado por cristalitos; no conduce en sólido; se disuelve en agua y la disolución enciende el LED; no se funde al calentarla durante 1 minuto. a) ¿Qué tipo de sustancia es X? Sigue la clave paso a paso. b) ¿Podría ser azúcar? ¿Y arena? Justifícalo.

Ver solución
a) Iónica. b) No es azúcar (su disolución no conduciría y se fundiría) ni arena (es insoluble).
a) Paso 1: no conduce en sólido → no es metálica. Paso 2: no funde al calentar → no es molecular. Paso 3: se disuelve y la disolución conduce → iónica. b) Azúcar no: es molecular, se funde con facilidad y su disolución no conduce. Arena no: no se disuelve en agua.
5. Difícil
En el grupo de Marcos, el LED se encendió débilmente al meter los electrodos en el agua con azúcar. Proponed al menos dos explicaciones de este resultado inesperado y cómo comprobaríais cuál es la correcta.
Ver solución
Posibles causas: electrodos con restos de sal, agua que no era destilada, electrodos que se tocaban. Se comprueba repitiendo la medida con electrodos limpios, agua destilada nueva y una prueba de control con agua destilada sola.
Explicaciones posibles:
1. Electrodos contaminados con restos de sal de una medida anterior → lavarlos con agua destilada, secarlos y repetir.
2. Agua no destilada (del grifo) o tubo sucio → preparar la disolución de nuevo con agua destilada en un tubo limpio.
3. Electrodos que se tocaban dentro del tubo → separarlos y repetir.
4. Azúcar contaminado (por ejemplo, con una espátula que había tocado sal) → usar azúcar nuevo y espátula limpia.
Para decidir: hacer primero una prueba de control con agua destilada sola; si el LED no se enciende, repetir con el azúcar limpio. El azúcar puro, al ser molecular, no debe conducir.

Para practicar más

1. Fácil
Empieza el informe de la práctica. Escribe: a) el título y el objetivo; b) la lista de material; c) tres normas de seguridad que hayáis seguido y por qué son necesarias.

Ver solución
Respuesta abierta: título, objetivo (identificar el tipo de enlace por sus propiedades), material de la práctica y normas como gafas, no probar sustancias, calentar poca cantidad con pinzas, circuito solo con pila.
Ejemplo de respuesta: a) Título: Identificación del tipo de enlace de varias sustancias. Objetivo: averiguar si una sustancia es iónica, molecular, covalente reticular o metálica a partir de su dureza, solubilidad, conductividad y comportamiento al calentarla. b) Material: sal, azúcar, parafina, arena, cobre, sustancia X; tubos de ensayo, gradilla, agua destilada, espátula, vidrios de reloj, lupa; circuito con pila de 4,5 V y LED; mechero, pinza de madera. c) Normas: gafas (protegen los ojos de salpicaduras al calentar); no probar ni oler las sustancias (pueden estar contaminadas); circuito solo con pila (la red eléctrica es peligrosa); coger lo caliente con pinzas (quemaduras).

2. Media

Otro grupo hizo la práctica con estas sustancias. Identifica el tipo de cada una:

Sustancia	Aspecto	Conduce en sólido	Soluble	Conduce disuelta	¿Funde?
Naftalina	cristales blancos, blandos	no	no	—	sí, enseguida
Bicarbonato de sodio	polvo blanco	no	sí	sí	no
Papel de aluminio	brillante, se arruga sin romperse	sí	no	—	no
Trozo de cuarzo	transparente, raya el vidrio	no	no	—	no

Ver solución

Naftalina: molecular. Bicarbonato: iónica. Aluminio: metálica. Cuarzo: covalente reticular.

Naftalina: no conduce y funde fácilmente → molecular.
Bicarbonato de sodio: no conduce en sólido, no funde, soluble y la disolución conduce → iónica (contiene sodio, un metal).
Papel de aluminio: conduce en sólido, brillo, maleable → metálica.
Cuarzo: no conduce, no funde, insoluble, muy duro → covalente reticular.

3. Media
Escribe las conclusiones del informe (4–6 líneas): qué tipo de sustancia es cada una de las que estudiasteis, qué prueba fue la más útil para distinguirlas y qué resultado os sorprendió o tuvisteis que repetir.

Ver solución
Respuesta abierta. Debe incluir la clasificación (sal y X iónicas; azúcar y parafina moleculares; arena covalente reticular; cobre metálica) y una reflexión sobre las pruebas.
Ejemplo de conclusiones: «La sal y la sustancia X son iónicas: no conducen en sólido, pero sí disueltas, y no funden con el mechero. El azúcar y la parafina son moleculares, porque funden con facilidad y no conducen. La arena es covalente reticular: es muy dura, insoluble y no funde. El cobre es metálico porque conduce en sólido. La prueba más útil fue la conductividad, porque separa metales e iónicos de los demás. Nos sorprendió que el azúcar se disolviera y aun así no condujera; tuvimos que repetir una medida porque no habíamos lavado los electrodos».
4. Difícil
En casa tienes dos botes iguales sin etiqueta con un polvo blanco: uno tiene sal fina y el otro, arena blanca muy fina de la que se vende para decorar acuarios. Sin probarlos, diseña un experimento que puedas hacer en casa para saber cuál es cuál. Indica qué harías, qué esperas observar y por qué.

Ver solución
Echar una cucharadita de cada polvo en un vaso de agua y remover: la sal se disuelve (iónica) y la arena se queda en el fondo (covalente reticular, insoluble). Opcional: la disolución de sal conduce con una pila y un LED. Calentarlos en una sartén no sirve: ninguno de los dos se funde.
Experimento 1 (solubilidad): echa una cucharadita de cada polvo en un vaso con agua y remueve. La sal se disuelve y desaparece (es iónica: el agua separa sus iones). La arena no se disuelve: al dejar de remover se queda en el fondo (es cuarzo, una sustancia covalente reticular, insoluble).

Experimento 2 (opcional, conductividad): con una pila de 4,5 V, un LED y dos cables, comprueba el agua de cada vaso. El agua con sal conduce (iones libres); la de la arena, prácticamente no (usa agua destilada para que la prueba sea fiable).

Calentarlos en una sartén no sirve: ni la sal (801 °C) ni la arena (unos 1700 °C) se funden a la temperatura de una cocina.