La natura dei reagenti e la velocità di reazione

Il tempo necessario perchè avvenga una reazione, ovvero la velocità di una reazione chimica, può essere influenzata da differenti fattori tra cui la natura e la concentrazione dei reagenti. Un semplice esempio può essere fatto prendendo due metalli appartenenti allo stesso gruppo chimico, Sodio e Potassio: entrambi reagiscono efficacemente con l'acqua ma, mentre il primo è caratterizzato da una reazione piuttosto violenta, il secondo ha un tempo talmente più veloce da risultare addirittura esplosivo. Alcune reazioni possono quindi impiegare millesimi di secondo mentre altre addirittura anni o secoli. I tempi più veloci possiamo trovarli nelle reazioni esplosive, mentre le più lente sono quelle che avvengono a livello geologico come la formazione di stalattiti e stalagmiti in cui il carbonato di calcio solubile si trasforma in carbonato di calcio insolubile, acqua e biossido di carbonio. Siccome la caratteristica delle reazioni chimiche è quella di spezzare legami per formarne di nuovi la velocità in questo caso dipenderà dalla forza di legame esistente.

Durata: 45'

Scopo:

osservare la decolorazione del permanganato di potassio in tempi diversi utilizzando diversi reagenti.

Teoria:

1° reazione: 2KMnO₄ + 10 FeSO₄ + 8H₂SO₄ → 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 8H₂O

2° reazione: 2KMnO₄ + 5H₂C₂O₄ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 10CO₂ + K₂SO₄ + 8H₂O

Il permanganato di potassio è una sostanza che se disciolta in acqua conferisce alla soluzione una caratteristica colorazione viola. Facendo reagire il permanganato di potassio con acido ossalico o solfato ferroso in ambiente acido la soluzione tenderà a decolorarsi diventando completamente trasparente a reazione avvenuta per la totale scomparsa del permanganato.

Materiale:

• soluzione KmnO₄ 0,01 M
• soluzione H₂C₂O₄ 0,1M
• soluzione FeSO₄ 0,1M
• soluzione H₂SO₄ 3M

Strumenti:

• Becher
• Cilindro graduato
• Cronometro

Procedimento:

1. Mettere in un becher 10 ml di permanganato di potassio
2. In un secondo becher unire 10 ml di acido ossalico a 2 ml di acido solforico
3. Versare il contenuto del secondo becher nel primo ed azionare il cronometro
4. Rilevare il tempo necessario per il completamento della reazione ovvero finchè non diventa trasparente
5. In un nuovo becher misurare 10 ml di permanganato di potassio
6. In un secondo becher versare 10 ml di solfato ferroso e 2 ml di acido solforico
7. Unire il contenuto del secondo becher al primo ed azionare il cronometro
8. Rilevare il tempo necessario per il completamento della reazione ovvero finchè non diventa trasparente

Risultato:

Si osserva che la scomparsa del permanganato, quindi della colorazione viola, ad avvenuta reazione, impiega tempi diversi a seconda del reagente utilizzato: la reazione con il solfato ferroso si completa in pochi secondi, mentre la reazione con acido ossalico ha un tempo decisamente più lento. La velocità di reazione tra diversi reagenti dipenderà dalla forza di legame con cui sono uniti gli elementi.