Influenza della concentrazione sulla velocità di reazione

Tra i vari fattori che possono influenzare la velocità di una reazione abbiamo la concentrazione dei reagenti. Questo determinante fattore può essere facilmente compreso considerando che, per reagire, due particelle devono entrare in contatto reciproco; da ciò deriva che maggiore sarà la concentrazione di particelle reagenti e più efficacemente avverrà la reazione. Questo concetto è valido però solamente sotto la condizione per cui i due reagenti devono trovarsi nella stessa fase (liquida o gassosa), questo perchè se i due reagenti fossero in fase eterogenea (solido-liquido) entrerebbe in gioco un fattore differente dalla concentrazione, ovvero la superficie di contatto.

Durata: 45'

Scopo:

Misurare la differenza di velocità di reazione tra soluzioni a concentrazione scalare.

Teoria:

Na₂S₂O₃ + 2HCl → S + SO₂ + 2NaCl + H₂O

La reazione che avviene tra il tiosolfato di sodio e l'acido cloridrico genera differenti prodotti: anidride solforosa, cloruro di sodio, acqua, ma soprattutto lo zolfo colloidale. Quest'ultimo sarà la chiave dell'esperienza poichè rendendo torbida la soluzione fungerà da indicatore di avvenuta reazione.

Materiale:

• Tiosolfato di sodio 1M
• Acido cloridrico 1M
• Acqua distillata

Strumenti:

• Becher
• Cilindro graduato
• Bacchetta di vetro
• Cronometro

Procedimento:

1. Preparare una soluzione di Tiosolfato di sodio 1M, da questa soluzione "madre" effettueremo diluizioni scalari ottenendo 3 soluzioni a diversa concentrazione
2. Nel becher numero 1 versare 50 ml di tiosolfato di sodio
3. Nel becher numero 2 mettere 30 ml di tiosolfato di sodio + 20 ml di acqua distillata
4. Nel becher numero 3 versare 10 ml di tiosolfato di sodio + 40 ml di acqua distillata
5. Porre sotto ad ogni becher un foglio bianco su cui abbiamo disegnato una croce ben evidente che si possa vedere dal fondo del becher; questa ci servirà da indicatore di avvenuta reazione.
6. Prendendo il primo becher procedere con l'aggiunta di 5 ml di acido cloridrico 1M
7. Avviare il cronometro e cominciare a mescolare la soluzione con la bacchetta di vetro.
8. La soluzione comincerà ad intorbidirsi fino a diventare completamente bianca, il cronometro va fermato quando guardando il becher dall'alto non sarà più possibile vedere la croce che avevamo disegnato sul fondo.
9. Procedere allo stesso modo con gli altri due becher a concentrazione scalare.

Risultato:

Osserveremo che il tempo impiegato dai reagenti per far avvenire la reazione sarà maggiore minore sarà la concentrazione, quindi una reazione sarà più veloce a maggior concentrazione e più lenta a concentrazione minore. Il becher n.1 con la soluzione "madre" impiegherà circa 1'40'', il becher n.2 con la prima diluizione di tiosolfato di sodio impiegherà circa 4'50'', mentre la soluzione nel becher n.3 maggiormente diluita impiegherà circa 10'50''. Al termine dell'esperienza si potrà costruire un grafico su carta millimetrata riportando in ascissa la concentrazione e in ordinata il tempo in secondi necessario affinchè la soluzione diventi torbida. Sarà così possibile osservare che il tempo di reazione diminuisce all'aumentare della concentrazione.