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RELAZIONE CHIMICA - misurare il volume molare di un gas (H2)

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                      RELAZIONE CHIMICA                                           

SCOPO:          misurare il volume molare di un gas (H2)

MATERIALE:    - buretta                                        - cilindro graduato

                        - calibro                                         - lamina di magnesio

                        - 10 ml HCl                                     - becker da 100 ml

                        - spruzzetta con H2O distillata     - bilancia     - tappo forato



PREREQUISITI:

            Noi dovremo far reagire il  magnesio con l’HCl per ottenere e misurare il 

            volume molare dell’idrogeno che sarà dato dalla reazione:

                        Mg  +  2 HCl    à   MgCl2   +    H2

                                   Magnesio      acido cloridrico    cloruro di magnesio    idrogeno

            Noi sappiamo che in condizioni STP una mole di gas occupa 22,414 L, in

            realtà noi ci troviamo a una P diversa da 1 atm (perché non siamo a livello

            del mare) e a una T ambiente di 23°C (296,15 K), per questo ci serviamo di

            questi dati per trovare il volume del gas.

            La composizione dell’ HCl è in rapporto 1:6.

            Guardando la reazione sappiamo che una mole di Mg produce una mole

            di idrogeno, ma siccome non possiamo utilizzare troppi litri di sostanza, ne

            useremo solo una millesima parte, ossia 0,001 moli di Mg, che

            corrispondono allo stesso numero di moli di H2. In realtà è impossibile pesare

            un volume così piccolo perciò prendiamo un pezzo della nostra lamina di

            Mg lungo 20 cm, lo pesiamo e otteniamo il peso di 0.001 moli di Mg tramite

            una proporzione.

            Infine, grazie alla legge generale dei gas:    P * V = n * R * T  otteniamo il

  volume teorico del gas e lo confrontiamo con quello ottenuto sperimentalmente.

PROCEDIMENTO:

           Dopo aver pesato 20 cm di Mg sulla bilancia (risultato: 0.33 g),

           volendo prelevare 0.0243 g di Mg facciamo la proporzione per sapere

           che lunghezza tagliare per l’esperimento.

                            20 cm : 0.33 g = x cm :  0.0243 g        x = 1.47 cm di Mg

           Usiamo la lunghezza invece del peso perché le masse da pesare sono 

           troppo piccole, in questo modo invece (usando il calibro) ci risulta più

          facile. Dopo aver tagliato la lunghezza del pezzo di Mg necessario

          all’esperimento, versiamo 25 ml di HCl (preparato precedentemente in un

          cilindro graduato) nella buretta e versiamo lentamente (per non far

          mischiare le due sostanze) dell’acqua distillata con una spruzzetta fino

          all’orlo.

          Successivamente infiliamo la lametta di Magnesio nel tappo e, dopo aver

          girato la buretta, la chiudiamo con quest’ultimo stando attenti al liquido che

          trabocca; dopo aver posizionato un becker da 100 ml sotto la buretta 

          giriamo nuovamente la buretta di 180° e aspettiamo che avvenga la

          reazione tra HCl e lamina di Mg.

          Il gas, che è più leggero si libera andando verso l’alto mentre il liquido è

          spinto verso il fondo e fuoriesce dal tappo forato (spinto dal volume di gas

          crescente) gocciolando nel becker prima posizionato.




          In realtà c’è un volume morto che, con l’inizio della reazione, sarà subito

         occupato dal gas, di conseguenza noi non possiamo capire quando è il vero

          volume del gas.

          Per saperlo abbiamo due modi (che faremo entrambi per poi confrontare i

          risultati): al termine della reazione possiamo riempire la buretta di H20

          distillata, girare la buretta e leggere il volume del liquido oppure guardare

          direttamente il volume del liquido che è uscito dal tappo e finito nel becker

          e che è equivalente al volume del gas che si è formato.

          A reazione finita osserviamo che il volume del liquido da 50 è sceso a 40.2 ml

          (ciò significa che 50-40.2=9.8 ml sarà il volume occupato dal gas a cui si

          deve aggiungere il “volume morto”); successivamente misuriamo il volume

          del liquido che è uscito e finito nel becker e corrispondente al volume di H2:

          19 ml. Giriamo la buretta, facciamo uscire il liquido rimasto, aggiungo il

           liquido rimasto nel cilindro fino a 50 ml e leggo il volume morto del liquido

          che corrisponde anche al volume morto del gas, il volume morto è 7.5 ml

          che va sommato ai 9.8 ml di H2 e che risulta 19.2 ml.

CONCLUSIONI:

           Il volume molare teorico ottenuto è stato

             PV=nRT  à    1* V= 0.001* 0.082* 296.15   à   V= 24.2 ml

           I volumi trovati sperimentalmente sono invece risultati

19.2         ml  (con la somma del volume morto + quello letto nella buretta)  e

19               ml  (corrispondente al volume del liquido uscito durante la reazione)

           I risultati pratici sono molto simili tra loro, mentre sono molto diversi da quello

           teorico; tra le cause possono esserci dei piccoli errori di lettura dei volumi

           durante l’esperimento, la misura e il taglio impreciso e difficile della lamina

           di Magnesio e il fatto che, prima dell’esperimento, abbiamo cercato di

           togliere l’ossido (di colore nero) che si era formato sul metallo e che, se

           rimasto anche in parte, ha potuto interferire nelle pesate.

GLOSSARIO: 

-MOLE:   unità di misura della quantità di sostanza corrispondente al numero di atomi presenti in 12 g di carbonio-dodici

-OSSIDO: (vedi ossido di Mg) composto binario dell’ossigeno che si forma dall’ossidazione, che consiste nella perdita di uno o più

              elettroni da parte di un atomo, che comporta un aumento del suo numero di ossidazione.

-VOLUME: Lo spazio tridimensionale occupato da un oggetto la cui unità di misura nell’SI è il metro cubo.

-VOLUME MOLARE: il volume occupato da 1 mol di gas a O°C di temperatura e a 1 atm di pressione, pari a 22,4 litri.






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