Influenza della temperatura nella velocità di reazione

La velocità di una reazione chimica è influenzata da vari fattori, uno di questi è la temperatura alla quale questa viene fatta avvenire. Un aumento della temperatura determina un aumento dell'energia cinetica delle particelle che, muovendosi più velocemente, saranno soggette ad un maggior numero di urti. Secondo la teoria degli urti affinchè una reazione chimica avvenga devono verificarsi alcune condizioni: le molecole dei reagenti devono urtare tra loro con il giusto orientamento e con una certa violenza. Questo determina quindi che ad una maggiore temperatura si avrà una maggiore velocità di reazione. 

Durata: 45'

Scopo:

Misurare la differenza di velocità di reazione tra soluzioni ad uguale concentrazione ma differente temperatura.

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
• ghiaccio

Strumenti:

• Becher
• Cilindro graduato
• Bacchetta di vetro
• Cronometro
• termometro
• piastra riscaldante

Procedimento:

1. Preparare 150 ml di soluzione di Tiosolfato di sodio 1M e dividerla in 3 becher ognuno con 50 ml di soluzione
2. 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.
3. Misurare 5 ml di acido cloridrico 1M ed aggiungerlo al becher a temperatura ambiente (20°C)
4. Mescolando, cronometrare il tempo impiegato dalla soluzione ad intorbidirsi. Quando non si vedrà più la croce sul fondo del becher fermare il cronometro ed annotare il tempo.
5. Porre il secondo becher insieme al foglio con la croce sulla piastra riscaldante e portare la soluzione di tiosolfato di sodio a 60°C.
6. Aggiungere 5 ml di acido cloridrico 1M e, mescolando, avviare il cronometro. A completo intorbidimento della soluzione fermare il cronometro ed annotare il tempo impiegato.
7. Prendere l'ultimo becher con tiosolfato di sodio e metterlo in bagno di ghiaccio fino al raggiungimento di 5°C
8. Misurare 5 ml di acido cloridrico 1M ed aggiungerlo al becher raffreddato, mescolando, avviare il cronometro.
9. A totale intorbidimento della soluzione (non si vedrà più la croce disegnata sul fondo), fermare il cronometro ed annotare il tempo di reazione.

Risultato:

Il tempo impiegato dai reagenti per far avvenire la reazione sarà minore a temperature più elevate, mentre aumenterà con il raffreddamento della soluzione. Il becher con la soluzione a temperatura ambiente impiegherà circa 13'', la soluzione portata a 5°C in bagno di ghiaccio impiegherà circa 27'', ed il becher riscaldato su piastra a 60°C impiegherà circa 3''. Al termine dell'esperienza si potrà costruire un grafico su carta millimetrata riportando in ascissa la temperatura 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 temperatura.