Reazioni

Quando gli elementi si combinano per formare composti, o quando i composti si trasformano in altri composti, avviene una reazione chimica.
Esistono le reazioni di sintesi, nelle quali da elementi o composti più semplici si forma un composto più complesso; di scambio, nelle quali un elemento o parte di un composto va a sostituire parte di un altro composto; e infine di decomposizione, nelle quali un composto complesso si divide in elementi o composti più semplici.
In questa esperienza vedremo alcuni esempi di reazioni chimiche.

Durata: 1 ora

Scopo:

Osservare diversi tipi di reazioni chimiche

Materiale:

• Magnesio (nastro) - solido infiammabile, a contatto con l'acqua può sviluppare idrogeno: tenere lontano dall'acqua e dalle fonti di calore
• Ferro (limatura)
• Zinco (lamine) - solido infiammabile, a contatto con l'acqua può sviluppare idrogeno
• AgNO₃ 0,1 M - corrosivo: usare guanti e occhiali
• BaCl₂ 0,05 M
• NaCl 0,1 M
• Na₂SO₄ 0,05 M
• FeSO₄ 0,05 M - irritante
• HCl 1 M
• HCl 37 % - corrosivo, irritante per le vie respiratorie: usare guanti in nitrile e occhiali, lavorare sotto cappa aspirante
• NaOH 0,1 M
• Acqua distillata
• Cartina universale
• MnO₂ 
• H₂O₂ 10% - corrosivo, indossare sempre guanti e occhiali
• Na - corrosivo, irritante, reagisce violentemente con acqua 
• CuSO₄ 1M - tossico

Strumenti:

• Provette
• Pinze
• Accendino
• Crogiolo
• Pinzette
• Bisturi
• Becher
• Spatoline
• Pipette

Reazioni di sintesi (ossidazione, combustione):

2Mg _(s) + O_{2 (g)} → 2MgO _(s)

Procedimento:

Tenendolo con le pinze sul crogiolo, incendiare un pezzetto di nastro di magnesio. Non guardare direttamente la fiamma. Depositare il nastro bruciato nel crogiolo per la reazione successiva.

Risultato:

Il magnesio brucia con fiamma bianca luminosissima, la striscia diventa bianca e fragile (si è trasformata in ossido di magnesio). La luce che si sviluppa può danneggiare la vista: non guardarla a lungo.

Reazioni di sintesi

MgO _(s) + H₂O → Mg(OH)_{2 (s)}

Procedimento:

Depositare sul nastro di magnesio bruciato una goccia di acqua distillata, e immergervi la carina universale.

Risultato:

La cartina si colora di blu, perché l'idrossido di magnesio è una base forte.

Reazioni di decomposizione

H₂O_2 (l)  +  MnO_{2 (s)} → H₂O _(l) + MnO _(s) + O _(g)

Procedimento:

Mettere in una provetta circa 5ml di H₂O₂ al 10% e una punta di spatola di MnO_2.

Risultato:

Si sviluppano bollicine di ossigeno atomico molto reattivo. La H₂O₂ concentrata è corrosiva, uilizzare sempre i dpi necessari. Non utilizzare H₂O₂ eccessivamente concentrata per non innescare una reazione troppo violenta. La reazione sviluppa calore.

Reazioni di scambio semplice:

Fe _(s) + 2HCl → FeCl₂ + H_{2 (g)}

Procedimento:

Mettere in una provetta una punta di spatola di limatura di ferro e alcune gocce di HCl 37%

Risultati:

Si sviluppano alcune bollicine di idrogeno, e la soluzione col tempo si colora di rosso-bruno. L'idrogeno che si sviluppa è altamente infiammabile, lavorare lontano da fonti di calore, ed evitare che la reazione diventi troppo violenta.

Zn _(s) + 2HCl → ZnCl₂ + H_{2 (g)}

Procedimento:

Mettere in una provetta una lamina di zinco e alcune gocce di HCl 1 M (non usare il 37%, la reazione sarebbe molto violenta!)

Risultato:

Si sviluppano bollicine di idrogeno. L'idrogeno che si sviluppa è altamente infiammabile, lavorare lontano da fonti di calore, ed evitare che la reazione diventi troppo violenta.

2Na _(s) + 2H₂O _(l) → 2NaOH _(aq) + H_{2 (g)}

Procedimento:

Mettere in un becher circa 50ml di acqua, prelevare un piccolo pezzo di Sodio metallico (circa 1 mm cubo) e metterlo all'interno del becher. (non usare grandi quantità di Na, la reazione sarebbe molto violenta!)

Risultato:

Si sviluppa idrogeno che fa "rimbalzare" il Sodio sulla superficie dell'acqua. La reazione libera una grande quantità di calore che potrebbe far bruciare l'idrogeno a contatto con l'aria e generare ulteriore calore che innesca nel Sodio surriscaldato il tipico colore giallo. La reazione tra sodio e acqua è estremamente violenta, lavorare sempre con tutti i dpi necessari e con piccole quantità di metallo. L'idrogeno che si sviluppa è altamente infiammabile, lavorare lontano da fonti di calore, ed evitare che la reazione diventi troppo violenta.

Zn _(s) + CuSO_4 (aq) → ZnSO_4 (aq) + Cu _(s)

Procedimento:

Mettere in un becher del CuSO₄ 1M e inserire una lamina di Zinco immergendola circa fino a metà.

Risultati:

La lamina di zinco si scurisce a contatto col CuSO₄ perché il rame sta prendendo il posto dello zinco, dopo qualche minuto si sarà formato rame metallico sulla lamina mentre lo zinco sarà passato in soluzione come ZnSO₄. Il CuSO₄ è tossico per contatto e per gli organismi acquatici, utilizzare sempre i dpi e smaltire come rifiuto speciale.

Reazioni di doppio scambio:

Procedimento:

Aggiungere nelle provette alcune gocce delle seguenti soluzioni:

AgNO₃ + NaCl → AgCl _(s) + NaNO₃

BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO_{4 (s)} + 2NaCl

FeSO₄ + 2NaOH → Fe(OH)_{2 (s)} + Na₂SO₄

Risultato:

Nei primi due casi si forma un precipitato bianco (rispettivamente di cloruro d'argento e di solfato di bario), nel secondo caso un precipitato verde-blu (di idrossido ferroso).

Smaltimento: il cloruro d'argento è molto tossico per gli organismi acquatici, va smaltito come rifiuto speciale.