Bruciando lo zolfo (che è naturalmente presente nei combustibili fossili come il carbone e il petrolio) si formano ossidi di zolfo, gas che si disperdono in atmosfera, dove si sciolgono nelle goccioline d'acqua delle nubi per formare acido solforico, e provocano così le piogge acide.
Viceversa, quando i metalli si ossidano si formano ossidi e idrossidi che, in acqua, impartiscono un carattere basico alla soluzione.
In questa esperienza ricreeremo questi fenomeni in laboratorio, per mostrare come dai metalli si ottengano ossidi basici, mentre dai non metalli si ottengano ossidi acidi.
Reazioni chimiche e trasformazioni fisiche
Le trasformazioni fisiche della materia sono trasformazioni reversibili nelle quali non si ha la formazione di nuove sostanze. Se per esempio sottoponiamo a ebollizione un campione di acqua, o a fusione un pezzo di ferro, o modelliamo dell'alluminio, stiamo effettuando delle trasformazioni fisiche.
Le reazioni chimiche modificano le sostanze trasformandole, non influenzano i suoi costituenti fondamentali (gli atomi) ma solo la maniera in cui sono legati tra loro generando degli effetti anche visibili: cambiamento di colore, formazione di precipitato, liberazione di gas, ecc.
Durata: 1 ora
Scopo:
Comprendere la differenza tra una trasformazione fisica e una reazione chimicaTeoria:
Le trasformazioni fisiche producono una modificazione fisica della materia e non producono nuove sostanze anche se le proprietà della materia possono cambiare (es. ghiaccio che fonde)Le reazioni chimiche sono modificazioni che comportano una variazione della composizione chimica delle sostanze con formazione di nuove sostanze o la scomparsa di sostanze presenti in precedenza.
Nelle trasformazioni chimiche le sostanze originarie si dicono reagenti, le nuove sostanze prendono il nome di prodotti.
Per rappresentare una reazione chimica si scrivono a sinistra i reagenti e a destra i prodotti, collegati da una freccia:
REAGENTI → PRODOTTI
Non sempre è facile riconoscere a vista se una trasformazione è chimica o fisica.
Per riconoscere la natura della trasformazione si deve far ricorso all’analisi chimica, che permette di determinare con notevole sicurezza la composizione dei reagenti e dei prodotti.
Materiale:
- Aceto
- Bicarbonato di sodio
- NaCl
- AgNO3
- Acqua distillata
- Acqua di rubinetto
- Candela
- Accendino
- Idrolitina o brioschi
- Idrossido di calcio
- Blu di bromotimolo
- Colorante verde alimentare
- Aceto rinforzato
- Conchiglia
- Granito
- Acqua ossigenata 30%
- Lievito di birra
- Detersivo per piatti
Strumenti:
- portaprovette
- provette
- cannucce
- spatoline
- contagocce
- tappo provetta con tubo in silicone
- vaschetta
- cilindro graduato
Procedimento:
- effettuare le seguenti trasformazioni dall'1 all'8 nelle provette a disposizione
- utilizzare la vaschetta e il cilindro graduato per la trasformazione 10
- costruire una tabella in cui si definiscono quali sono le trasformazioni fisiche e quali le reazioni chimiche in relazione alle osservazioni
n° | titolo | reazione chimica | reazione fisica | materiali e metodo x 1 prova |
1 | formazione bollicine | Aceto più bicarbonato | aceto + sale | aceto, bicarbonato, 2 provette, cucchiaino, sale |
2 | precipitato bianco | AgNO3 vs H2O + NaCl | AgNO3 vs H2Odist | nitrato argento (contagocce), sale, acqua distillata, 2 provette, cucchiaino |
3 | effervescenza | acqua +Idrolitina | acqua e bicarbonato | idrolitina, bicarbonato, 2 provette, , cucchiaino |
4 | fiamma | Lumino che brucia con porcellana sopra | lumino che fonde | 2 lumini, fiammiferi, capsula di porcellana, piastra riscaldante, 1 vaso di alluminio, pinza di legno |
5 | soffio bianco | Soffiare nell’acqua di calce | Soffiare nell'acqua del rubinet. | acqua di calce, 2 pipette da soffiare, 2 provette e, acqua rubinetto |
6 | soffio giallo | Soffiare in una soluzione di acqua oligominerale con blu di bromo timolo | Soffiare in una soluzione di acqua oligominerale con color. Alimentare verde | 2 cannucce, blu di bromotimolo, 2 provette, colorante alimentare verde, acqua distillata |
7 | doppia trasformazione | idrolitina + acqua e raccogliere CO2 nell'acqua di calce | idrolitina + acqua e raccogliere CO2 nell'acqua | 4 provette, 2 sistemi composti da tappo, tubo rigido e tubo silicone (vedi foto sotto), acqua di calce, idrolitina, acqua |
8 | doppia trasformazione 2 | idrolitina + acqua e raccogliere CO2 in H2O dist + blu di bromotimolo | idrolitina + acqua e raccogliere CO2 nell'acqua distillata | 4 provette, 2 sistemi composti da tappo, tubo rigido e tubo silicone (vedi foto sotto), latte di calce, bludi bromotimolo, acqua |
9 | aceto rinforzato | aceto rinforzato (in contagocce) su pezzo di calcare (per es conchiglia | aceto rinforzato (in contagocce) su pezzo di granito | aceto rinforzato in contagocce, conchiglie, granito, 2 piastre petri |
10 | Dentifricio dell'elefante | Acqua ossigenata detersivo e lievito di birra | Acqua ossigenata, detersivo e sale | Si libera ossigeno molecolare |
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Risultato:
Le reazioni chimiche mostrano sempre un cambiamento sostanziale, come la formazione di un precipitato, il cambiamento di colore o la liberazione di un gas, quindi i prodotti sono diversi dai reagenti utilizzati.
Consigli di sicurezza:
Utilizzare sempre tutti i dpi disponibili (camice, guanti e occhiali), fare attenzione in particolar modo:
-al AgNO3 per le sue proprietà corrosive, smaltirlo in modo idoneo per la sua tossicità ambientale.
-al Perossido d'idrogeno concentrato per le sue capacità altamente corrosive, utilizzare sempre i DPI.
Commenti:
Bibliografia:
Disidratazione dello zucchero
Durata: 30'
Scopo:
Osservare la reazione della disidratazione dello zucchero da parte dell'acido solforico.
Teoria:
L'acido solforico è un acido forte che ha una grande affinità con l'acqua. Se messo a contatto con lo zucchero quindi lo disidrata completamente attraendo a se le molecole di acqua.
Lo zucchero viene disidratato:
C12H22O11 → 12C (grafite) + 11H2O
L'acido solforico viene idratato:
H2SO4 x nH2O + mH2O → H2SO4 x n1H2O + calore
(n=0.11 moli, m=11x2.0 moli saccarosio=2.2 moli, n1=2.3 moli)
La reazione è fortemente esotermica perché l'energia necessaria alla formazione dei legami acqua-anidride solforica è minore rispetto a quella liberata dalla rottura dei legami del saccarosio e dell'acido solforico.
Il calore liberato durante la reazione fa evaporare l'acqua che "gonfia" il carbonio in una massa scura e alveolata.
Materiale:
- Zucchero granulare
- Acido solforico concentrato
Strumenti:
- Cilindro graduato da 300 ml
- Bacchetta
- Carta assorbente
- Bacinella di plastica
- Becher da 100 ml
- Spatola
Procedimento:
- Pesare 70 g di zucchero granulare e metterlo nel cilindro
- Porre il cilindro nella bacinella di plastica sotto cappa aspirante
- Misurare 70 ml di Acido solforico e versarlo nel cilindro
- Allontanarsi e osservare la reazione
Risultato:
Nel cilindro dovrebbe formarsi una colonna di carbone che cresce al procedere della reazione.
In conclusione si possono evidenziare tutte le caratteristiche tipiche delle reazioni chimiche: la formazione di precipitato (carbonio), il cambiamento di colore, la formazione di effervescenza e fumo, lo scambio di energia.
Consigli di sicurezza:
L'acido solforico è un acido fortemente corrosivo, indossare sempre guanti e occhiali. Durante la reazione si generano vapori molto caldi e irritanti, lavorare sotto cappa aspirante.Commenti:
Bibliografia:
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