Formula di un composto

Ogni molecola è rappresentata da una formula chimica che ne definisce la composizione: quali elementi la costituiscono e quanti atomi di ciascun elemento sono presenti.
Nelle formule chimiche gli elementi del composto sono indicati con i loro simboli chimici e un numero in basso a destra chiamato indice numerico che esprime il numero di atomi di quell'elemento presenti nella molecola del composto. 
E' possibile determinare la formula di un composto conoscendone la sua composizione in percentuale e la sua massa molecolare.

Durata: 30'


Scopo:

ricavare la formula dell’ossido di magnesio

Teoria:

L'ossido di magnesio è un composto ottenuto mediante la reazione chimica di combustione, che avviene bruciando il magnesio sulla fiamma di un Bunsen.
Un nastro di magnesio di massa nota, posto in un crogiolo di porcellana, genera l'ossido di magnesio secondo la reazione: .

Mg(s) + O2(g)  MgO(s)

Materiale:

  • Nastro di magnesio

Strumenti:

  • Crogiolo di porcellana con coperchio 
  • Bunsen
  • Bilancia con sensibilità di 0,01 g o superiore 
  • Triangolo di porcellana
  • Treppiede

Procedimento:

  1. Pesare il crogiolo di porcellana pulito con il suo coperchio, la sua massa sarà m1;
  2. Introdurre nel crogiolo il nastro di magnesio tagliato a pezzettini tale che la sua massa sia circa 0,45-0,5 g (per i diversi gruppi). La massa del crogiolo con il coperchio e il magnesio sarà m2;
  3. Porre il crogiolo su un triangolo refrattario appoggiato su un treppiede e scaldare con un Bunsen prima a fiamma bassa e poi vivace;
  4. Lasciare una piccola fessura fra il crogiolo e il suo coperchio per ridurre le perdite di ossido di magnesio e, nello stesso tempo, per permettere all’aria di entrare;
  5. Quando il magnesio è completamente trasformato in ossido (circa 10 min.), allontanare la fiamma del Bunsen e lasciare raffreddare;
  6. Pesare il crogiolo con il coperchio più l’ossido di magnesio, la sua massa sarà m3

Risultato:


Prima del riscaldamento
Massa del crogiolo + coperchio = 27,50 g (m1)
Massa del crogiolo + coperchio + magnesio = 27,99 g (m2)
Massa del magnesio = 0,49 g (m2 – m1)

Dopo il riscaldamento
Massa del crogiolo + coperchio + ossido di magnesio = 28,31 g (m3)
Massa dell’ossigeno combinato= 0,32 g (m3 – m2)
Poiché la massa molare del magnesio è 24,32 g/mol e quella dell’ossigeno 16,00 g/mol: 
moli di magnesio = 0,49 g = 0,02 mol     24,32 g/mol
moli di ossigeno = 0,32 g = 0,02 mol     16,00 g/mol

I valori trovati rappresentano le moli con cui il magnesio e l’ossigeno sono presenti nel composto, per cui la formula dell’ossido di magnesio è  Mg 0,02 O 0,02.
Poiché non è possibile scrivere composti con l’indice decimale, dividiamo ciascuno indice per 0,02 per cui la formula dell’ossido di magnesio diventa MgO.

Consigli di sicurezza:

Dato l'utilizzo di fiamme libere lavorare sotto cappa aspirante con vetro protettivo abbassato.

Commenti:


Bibliografia:

http://www.leviponti.gov.it/Didattica/Dispense/Chimica/ManualeEsperienzeLaboratorioChimicoBiennio.pdf

Fotosintesi clorofilliana


La cattura dell’energia solare da parte di organismi fotosintetici e la sua conversione nell’energia chimica di composti organici ridotti è la fonte di quasi tutta l’energia biologica. Gli organismi fotosintetici intrappolano l’energia solare e formano ATP e NADPH che vengono poi utilizzati come fonte di energia per la produzione di carboidrati ed altri composti organici a partire da CO2 e H2O ; contemporaneamente questi processi rilasciano O2 nell’atmosfera.

Durata: 1 ora

Scopo:

Evidenziare l'importanza di alcuni fattori (luce e CO2) nell'efficacia del processo di fotosintesi.
Verificare la produzione di ossigeno durante il processo fotosintetico.

Teoria:

La fotosintesi clorofilliana avviene nei cloroplasti delle cellule vegetali. E' un processo in base al quale anidride carbonica e acqua vengono combinate per produrre zuccheri ed amidi. Perchè questa sintesi possa avvenire, occorre dell'energia che viene fornita dalla luce del Sole. Le piante utilizzano queste sostanze e vari composti di azoto anche per produrre proteine. In questo modo, le piante sono in grado di fabbricare da sè le sostanze di cui hanno bisogno (autotrofi), mentre gli animali, per ottenerle, devono cibarsi di piante o di altri animali (eterotrofi). 
Come "scarto" del processo fotosintetico si ha ossigeno dalla reazione:
 
6 CO2 + 6 H2O + energia  =  C6H12O6  + 6 O2.

Materiale:

  • Acqua
  • Piantina di Elodea 

Strumenti:

  • Becher
  • Imbuto di vetro
  • Provetta

Procedimento:

  1. Mettere la piantina di Elodea in un grosso becher 
  2. Porre l'imbuto rovesciato sopra la piantina
  3. Riempire con acqua il becher e l'imbuto
  4. Riempire d'acqua la provetta e capovolgerla infilandola sopra l'imbuto
  5. Ripetere lo stesso procedimento con una seconda piantina
  6. Esporre alla luce e attendere qualche minuto la prima
  7. Mettere in un luogo totalmente buio la seconda

Risultato:

Dopo alcuni minuti, possiamo osservare delle bollicine di gas (ossigeno) risalire dalla prima piantina lungo l’imbuto e poi nella provetta rovesciata; il gas si accumula sul fondo rovesciato della provetta, riducendo il livello dell’acqua nella provetta stessa. Con un fiammifero possiamo dimostrare che il gas prodotto è proprio ossigeno: se avviciniamo rapidamente il fiammifero quasi spento alla provetta mentre la estraiamo dall’acqua, il gas ravviverà la fiamma.
La seconda piantina posta al buio non ha generato ossigeno perché non si è verificata la fotosintesi.


Commenti:


Bibliografia:

https://online.scuola.zanichelli.it/barbonescienzeintegrate/files/2010/03/V05_03.pdf
https://www.funsci.it/files/Esperimenti-di-educazione-ambientale.pdf

Fermentazione alcolica dei lieviti

La fermentazione è un processo metabolico che avviene in assenza di ossigeno. Nel corso delle reazioni, il glucosio viene trasformato in altri composti organici, producendo energia.

I lieviti sono organismi eterotrofi anaerobi facoltativi: in assenza di ossigeno, ottengono energia per la loro sopravvivenza dalla fermentazione dello zucchero glucosio che viene trasformato in alcol etilico e diossido di carbonio.


Durata: 1 ora

Scopo:

Dimostrare che durante la fermentazione del lievito di birra vengono prodotti anidride carbonica ed etanolo (alcol etilico). 


Teoria:

Gli acini di uva, a osservarli bene, sono ricoperti spesso da una patina biancastra. Essa contiene una certa quantità di lieviti, appartenenti alla divisione Ascomycota.

Come detto, i lieviti sono in grado di attuare sia un metabolismo aerobico che anaerobico: per tale motivo vengono anche definiti anaerobi facoltativi.

Tutti i lieviti, in presenza di ossigeno, iniziano velocemente a moltiplicarsi, producendo anidride carbonica come sottoprodotto. Quando l’ossigeno incomincia a scarseggiare, inizia la respirazione anaerobica, in cui scindono gli zuccheri semplici producendo anidride carbonica e alcool etilico.

In assenza di ossigeno, quindi, i lieviti sono in grado di trasformare il piruvato in etanolo secondo due reazioni consecutive: la prima consiste nella decarbossilazione del piruvato mentre la seconda tappa è la riduzione dell’acetaldeide in etanolo.

La reazione che siamo abituati a vedere è la seguente :

C6H12O6 ⇒ 2 CH3CH2OH + 2 CO2

glucosio ⇒ etanolo + anidride carbonica


Materiale:

  • soluzione di acqua e zucchero con lievito
  • blu di bromotimolo
  • soluzione NaOH 10%
  • reattivo di Lugol

Strumenti:

  • aste di sostegno con pinza
  • provette
  • pipette
  • tappo di gomma forato
  • tubo di gomma

Procedimento:


Produzione di anidride carbonica da fermentazione:
    1. Fissare in posizione verticale sulle aste di sostegno due provette mediante le pinze metalliche
    2. In una provetta mettere la soluzione di acqua e zucchero con lievito 
    3. Nell’altra provetta mettere la soluzione di blu di bromotimolo
    4. Mettere il tappo di gomma a chiudere la provetta contenente la soluzione con il lievito
    5. Collegare il tubo al tappo di gomma e immergere l’altra estremità nella soluzione di blu di bromotimolo (per velocizzare la fermentazione mettere la provetta in bagno termostato a 40-50°C
    6. Eseguire lo stesso procedimento con una soluzione di acqua e lievito senza zucchero per verificare l'esperienza

Produzione di etanolo da fermentazione:
    1. Con una pipetta trasferire circa 5 mL di soluzione contenente il lievito in una provetta
    2. Aggiungere 2 mL di NaOH al 10% e mescolare delicatamente
    3. Aggiungere circa 3 mL goccia a goccia di reattivo di Lugol e mescolare


Risultato:

Dopo qualche minuto dalla provetta contenente il lievito si vedranno salire alcune bollicine di gas che, passando attraverso il tubo di sviluppo, raggiungeranno la soluzione di blu di bromotimolo.

Dopo circa 5 minuti, sul fondo della provetta si forma un precipitato giallo,  lo iodoformio, un composto prodotto dalla reazione fra l’alcol etilico e lo iodio del reattivo di Lugol.


Commenti:



Bibliografia:

Husak_prima_Quaderno di laboratorio.pdf
https://lezioniignoranti.altervista.org/fermentazione-alcolica-esperimento/