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COMPORTAMENTO DI ALCUNI ELEMENTI CHIMICI

COMPORTAMENTO DI ALCUNI ELEMENTI CHIMICI
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COMPORTAMENTO DI ALCUNI ELEMENTI CHIMICI

OBIETTIVI:

Ø     Osservare la diversa reattività di elementi appartenenti allo stesso gruppo della tavola periodica



Ø     Notare il differente comportamento di elementi appartenenti al gruppo degli alcalini rispetto ai non-metalli.

Ø     Riconoscere le reazioni esotermiche

MATERIALI:

Ø     Sodio elettrolitico (Na); Potassio (K); Nastro di magnesio (Mg); Zolfo (S)

Ø     Acqua distillata

Ø     Indicatore universale

Ø     Becher (200 ml; 450 ml)

Ø     Beuta (150 ml)

Ø     Capsula di Petri

Ø     Vetrino da orologio

Ø     Tavola cromatica

Ø     Pinze in legno

Ø     Pinze in metallo

Ø     Spruzzetta

Ø     Pipetta

Ø     Fiammifero

Ø     Bacchetta di vetro

ERRORI:

Quest’esperienza è di tipo qualitativo e non quantitativo: non possono esservi errori.


PROCEDURA

OSSERVAZIONI

Na

Ø     L’esperienza non necessita l’elevato utilizzo di materiale pertanto le pepite di sodio esaminate possono venire utilizzate per più di un’esperienza.

Ø     Per maneggiare il sodio è obbligatorio l’uso di pinze in modo che il metallo non venga a contatto con la pelle.

Ø     Tagliare la pepita di sodio in piccoli frammenti, circa 3 mm3.

Ø     Versare nel becher acqua distillata affinché la sua altezza all’interno del recipiente sia di circa 2 cm.

Ø     Immettere nell’acqua presente nel becher qualche goccia di indicatore universale.

Ø     Lasciar cadere il frammento di sodio nel becher mantenendosi con le mani ad una distanza di sicurezza.

Ø     Osservare la reazione e il colore che assunto dal prodotto utilizzando una tavola cromatica.

Ø     Evitare di inalare il gas prodotto dalla reazione.

(alcalino)

Ø     Il sodio viene conservato sotto petrolio in modo che non ossidi. Questo metallo è altamente reattivo: può scatenare violente reazioni a contatto con moltissimi materiali.

Ø     Tagliando il sodio si può notare come la sua parte interna presenti caratteristiche metalliche, si ossidi in pochi minuti.

Ø     L’indicatore universale viene utilizzato allo scopo di evidenziare l’acidità o la basicità della reazione a seconda del colore di cui risulterà l’acqua al termine del processo.

Ø     Il sodio cadendo nell’acqua provoca una lieve esplosione di colore arancio.

Ø     Il frammento, una volta terminata l’esplosione, assume forma sferica e colore argenteo, iniziando a spostarsi velocemente sulla superficie del liquido diminuendo di volume. Questo avviene perché la reazione consuma le particelle esterne eliminando la parte  ossidata ripristinando il colore originario. La forma sferica è dovuta alla continua rotazione del metallo provocata dalle propulsioni fornite dalle continue “mini-reazioni”.

Ø     Il prodotto assume colorazione blu intenso che, ato con le tavole cromatiche, ci permette di determinarne il pH (9.5 – 10)

Ø     La reazione produce anche un gas di colore biancastro, idrogeno. Questo è il risultato di

 2Na + 2H2Oà2NaOH + H2

PROCEDURA

OSSERVAZIONI

K

Ø     L’esperienza non necessita l’elevato utilizzo di materiale pertanto le pepite di potassio esaminate possono venire utilizzate per più di un’esperienza.

Ø     Per maneggiare il potassio è obbligatorio l’uso di pinze in modo che il metallo non venga a contatto con la pelle.

Ø     Tagliare la pepita di potassio in piccoli frammenti, circa 3 mm3.

Ø     Versare nella beuta acqua distillata affinché la sua altezza all’interno del recipiente sia di circa 2 cm.

Ø     Immettere nell’acqua presente nella beuta qualche goccia di indicatore universale.

Ø     Lasciar cadere il frammento di potassio nella beuta mantenendosi con le mani ad una distanza di sicurezza.

Ø     Osservare la reazione e il colore che assunto dal prodotto utilizzando una tavola cromatica.

Ø     Evitare di inalare il gas prodotto dalla reazione.

(alcalino)

Ø     Il potassio viene conservato sotto petrolio in modo che non ossidi. Questo metallo è altamente reattivo: può scatenare violente reazioni a contatto con moltissimi materiali.

Ø     Tagliando il potassio si può notare come la sua parte interna presenti caratteristiche metalliche, si ossidi in pochi minuti.



Ø     L’indicatore universale viene utilizzato allo scopo di evidenziare l’acidità o la basicità della reazione a seconda del colore di cui risulterà l’acqua al termine del processo.

Ø     Il potassio cadendo nell’acqua provoca un’esplosione, più potente di quella del sodio, di colore magenta.

Ø     Il frammento, una volta terminata l’esplosione, assume forma sferica e colore argenteo, iniziando a spostarsi velocemente sulla superficie del liquido diminuendo di volume. Questo avviene perché la reazione consuma le particelle esterne eliminando la parte  ossidata ripristinando il colore originario. La forma sferica è dovuta alla continua rotazione del metallo provocata dalle propulsioni fornite dalle continue “mini-reazioni”.

Ø     La reazione produce anche un gas di colore biancastro, idrogeno. Questo è il risultato di

 2K + 2H2Oà2KOH + H2

Ø     Questa reazione sprigiona abbastanza calore, e quindi energia, da far combinare l’idrogeno liberatosi con l’ossigeno presente nell’aria dando origine a vapore acqueo che successivamente si condensa sulle pareti interne della beuta.

2H2 + O2 à 2H2O

Per tale motivo, e per non correre rischi durante l’esplosione, è necessario l’uso di questo tipo di recipiente.

Ø     Il prodotto assume colorazione blu intenso che, ato con le tavole cromatiche, ci permette di determinarne il pH (9.5 – 10)

PROCEDURA

OSSERVAZIONI

Mg

Ø     Versare nel becher acqua distillata affinché la sua altezza all’interno del recipiente sia di circa 2 cm.

Ø     Immettere nell’acqua presente nel becher qualche goccia di indicatore universale.

Ø     Afferrare con la pinza di legno un pezzo di nastro di magnesio.

Ø     Dar fuoco al metallo restando sopra al becher in modo che la cenere risultante non venga dispersa ma resti all’interno del recipiente.

Ø     Una volta che la combustione ha interessato buona parte del metallo terminerà.

Ø     Introdurre il risultato della combustione all’interno dell’acqua contenuta nel becher.

Ø     Osservare la reazione.

(alcalino)

Ø     L’indicatore universale viene utilizzato allo scopo di evidenziare l’acidità o la basicità della reazione a seconda del colore di cui risulterà l’acqua al termine del processo.

Ø     Si può notare che la superficie del nastro è ossidata osservando la parte in cui questo è stato tagliato (ancora argentea).

Ø     Quando viene combusto è utile proteggersi gli occhi: questo metallo produce un intenso bagliore.

Ø     Il magnesio è molto meno reattivo degli elementi osservati finora: perché la reazione avvenga è necessario dargli fuoco. Così facendo il magnesio reagisce con l’ossigeno creando ossido di magnesio (2Mg + O2 à 2MgO).

Ø     Il tempo di reazione è molto lungo e per diminuirlo è utile agitare l’ossido di magnesio precedente immerso nell’acqua con una bacchetta di vetro.

Ø     Dopo qualche minuto il colore dell’acqua (azzurro chiaro) consentirà di stabilirne il pH (8).

PROCEDURA

OSSERVAZIONI

S

Ø     Porre della polvere di zolfo in un vetrino di orologio.

Ø     Inserire il vetrino di orologio, con la concavità contenente lo zolfo rivolta verso l’alto, in una capsula di Petri.

Ø     Utilizzando una pipetta, immettere dell’acqua tra i due contenitori stando attenti che questa non vada a contatto con il minerale.

Ø     Immettere nell’acqua presente nella capsula qualche goccia di indicatore universale.

(non-metallo)

Ø     Il becher capovolto è necessario a mantenere l’anidride solforosa (risultato della combustione dello zolfo:               S + O2  à SO2  ) all’interno del sistema.

Ø     Il fiammifero utilizzato per incendiare la polvere di zolfo non altera la reazione. La capocchia del fiammifero è infatti composta da zolfo.

Ø     Successivamente, l’anidride viene a contatto con l’ossigeno presente all’interno del becher producendo anidride    solforica.   Questa    viene   a

Ø     Accendere un fiammifero e posizionarlo con la parte infiammata a contatto con lo zolfo

Ø     Coprire il tutto con un becher rovesciato che dovrà appoggiarsi sulla capsula di Petri (i due contenitori devono quindi avere lo stesso diametro…).

Ø     Osservare il colore che assumerà l’acqua sottostante e confrontarlo con la tavola cromatica.

contatto con l’acqua presente nella capsula di Petri,  dando quindi origine all’acido solforico:

SO2  + 1/2O2 à SO3

SO3 + H2O à H2SO4

Ø     L’acido solforico è fortemente acido: il colore assunto dall’indicatore è rosso acceso.

Ø     Liberare i vapori presenti all’interno del becher sotto una cappa aspirante: sono tossici! (E puzzano…)

CONCLUSIONI:

Ø     L’esperienza ci ha permesso di raggiungere tutti gli obiettivi stabiliti all’inizio.

      Na e K sono gli elementi appartenenti allo stesso gruppo con diversa reattività.

      Le reazioni sono state tutte spontanee e di conseguenza tutte sono esotermiche.





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