LA TERRA E LA CHIMICA: LA TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI ELEMENTI E COMPOSTI

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1 I.I.S. A. PACINOTTI IST. TECNICO STATALE INDUSTRIALE Antonio PACINOTTI IST. TECNICO STATALE per GEOMETRI "Giorgio MASSARI" Via Caneve, n Mestre (VE) tel fax Dipartimento di Chimica interno 251 LA TERRA E LA CHIMICA: LA TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI ELEMENTI E COMPOSTI

2 LA TERRA E LA CHIMICA: ELEMENTI E COMPOSTI. Tutti gli elementi presenti in natura sono raggruppati e ordinati nella TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI. Nella tavola si possono leggere: nome, simbolo, proprietà e altri parametri importanti per la comprensione del loro comportamento. COMPORTAMENTO DI ALCUNI ELEMENTI CON L'ACQUA. Osserviamo il comportamento di alcuni elementi della prima colonna a sinistra detta anche 1 gruppo. 1) LITIO Il litio reagisce vivacemente con l'acqua (osservare lo sviluppo di gas, il dell'indicatore di ph, ecc.) per formare nuove sostanze di formula LiOH (litio idrossido) e H 2 (idrogeno); il litio idrossido è solubile nell'acqua, mentre l'idrogeno si libera come gas. Litio + Acqua con indicatore = Litio idrato con + H 2 + calore dell'indicatore di ph 2

3 2) SODIO Il sodio reagisce violentemente con l'acqua (osservare i movimenti rapidi del pezzettino di sodio sopra la superficie dell'acqua, lo sviluppo di gas, il dell'indicatore di ph, ecc.) per formare nuove sostanze di formula NaOH (sodio idrossido) e H 2 (idrogeno); il sodio idrossido è solubile nell'acqua, mentre l'idrogeno si libera come gas, dalla reazione si sviluppa calore. Sodio + Acqua con indicatore = Sodio idrato con + H 2 + calore dell'indicatore di ph A volte, quando il calore sviluppato è sufficiente, l'idrogeno reagisce con l'ossigeno dell'aria provocando una piccola fiamma seguita da uno scoppio; la reazione chimica è molto semplice e consiste nella combustione tra l'idrogeno (H 2 ) e l'ossigeno (O 2 ) per formare l'acqua (H 2 O): 2 H 2 + O 2 2 H 2 O 3) POTASSIO Il potassio ha un comportamento chimico analogo al sodio, ma la reazione è molto più violenta con un forte sviluppo di calore; il calore sviluppato provoca l'immediata accensione dell'idrogeno. Potassio + Acqua con indicatore = Potassio idrato con + H 2 + calore 3

4 Osserviamo il comportamento di un elemento della seconda colonna a sinistra detta anche 2 gruppo. 4) MAGNESIO + ACQUA Il magnesio reagisce molto lentamente con l'acqua (osservare lo sviluppo di gas e il cambiamento di colore dell'indicatore di ph) per formare nuove sostanze di formula Mg(OH) 2 (magnesio idrossido) e H 2 (idrogeno); la piccola quantità di magnesio idrossido formata, si scioglie nell'acqua e fa cambiare di colore l'indicatore in prossimità dell'elemento. Magnesio + Acqua con indicatore = Magnesio idrato con + H 2 + calore dell'indicatore di ph 5) MAGNESIO + OSSIGENO DELL'ARIA Il magnesio reagisce con l'ossigeno dell'aria previa attivazione iniziale mediante riscaldamento, trasformandosi in una nuova sostanza (composto chimico) di formula MgO (magnesio ossido) e liberando una luce tipica molto intensa; calore 2 Mg + O 2 2 MgO 6) ZINCO + OSSIGENO DELL'ARIA Lo zinco reagisce con l'ossigeno dell'aria sempre previa attivazione mediante riscaldamento, trasformandosi nella nuova sostanza (composto chimico) di formula ZnO (zinco ossido) dal caratteristico aspetto svolazzante : si vedono dei piccolissimi fiocchetti bianchi disperdersi nell'ambiente. calore 2 Zn + O 2 2 ZnO 4

5 COME RICONOSCERE GLI ELEMENTI CHIMICI Per riconoscere gli elementi costituenti un composto, il chimico ricorre a reazioni più o meno complesse che possono essere eseguite a secco (nel materiale solido) o per via umida (nel materiale sciolto in acqua). REAZIONE A SECCO: SAGGI ALLA FIAMMA Alcuni elementi, opportunamente eccitati da una sorgente di energia (la fiamma di una lampada Bunsen), emettono radiazioni luminose colorate caratteristiche dell'elemento. Nella tabella sono indicati gli elementi e il colore delle loro radiazioni. Elemento Colore della fiamma Li (litio) rosso carminio Na ( sodio ) ' giallo K (potassio) violetto Cu ( rame ) verde-azzurro Sr (stronzio) rosso scarlatto Ca ( calcio ) rosso aranciato a sprazzi Ba ( bario ) verde giallastro Osserviamo il composto litio cloruro (contenente l'elemento litio), il sodio cloruro (contenente l'elemento sodio), il potassio cloruro (contenente l'elemento potassio), il rame cloruro (contenente l'elemento rame), lo stronzio cloruro (contenente l'elemento stronzio), il calcio cloruro (contenente l'elemento calcio) e il bario cloruro (contenente l'elemento bario). Nell'esame di un composto incognito, dal colore della fiamma si risale alla presenza dell'elemento. Riconoscimento del PVC Un filo sottile di rame posto nella fiamma non da la caratteristica colorazione verde-azzurra perché il rame in queste condizioni non è volatile. Se riscaldiamo il filo di rame e lo mettiamo a contatto con materiale plastico a base di PVC (policloruro di vinile), poi riportiamo il filo con un po'di plastica fusa sulla fiamma, noteremo la caratteristica colorazione verde-azzurra perché in queste condizioni il rame diventa volatile per la presenza del cloro nel PVC. REAZIONI PER VIA UMIDA La maggior parte degli elementi portati in soluzione danno, aggiungendo reattivi specifici, reazioni caratteristiche che consentono il loro riconoscimento. Osserviamo i seguenti elementi portati in soluzione: Fe (ferro), Pb (piombo), Cu (rame), Ag (argento). Reazioni del ferro II ferro in soluzione e il solfocianuro di potassio reagiscono per dare una colorazione di color rossosangue: F e SCN - Fe(SCN) ++ (Ferro in soluzione) (ione solfocianuro) (ferro solfocianuro) 5

6 Il ferro in soluzione e il potassio ferrocianuro reagiscono per dare la colorazione caratteristica blu (blu di Prussia). 4Fe [Fe(CN) 6 ] 4 - Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3 (ferro in soluzione) (ione ferrocianuro) (blu di Prussia) Reazioni del piombo II piombo in soluzione e il cromato di potassio reagiscono per dare un composto chimico insolubile di colore caratteristico giallo uovo. Pb ++ + (piombo in soluzione) CrO (ione cromato) PbCrO 4 (cromato di piombo) II piombo in soluzione e il potassio ioduro reagiscono per dare un composto chimico insolubile di colore caratteristico giallo. Pb ++ + (piombo in soluzione) 2 I - (ione ioduro) PbI 2 (ioduro di piombo) Reazioni dell'argento L'argento in soluzione e il cromato di potassio reagiscono per dare un composto chimico insolubile di colore caratteristico rosso mattone. 2 Ag + + (argento in soluzione) CrO (ione cromato) Ag 2 CrO 4 (cromato d'argento) 6

7 L'argento in soluzione e il cloruro di sodio reagiscono per dare un composto chimico insolubile di colore caratteristico bianco. Ag + + Cl - AgCl (argento in soluzione) (ione cloruro) (cloruro d'argento) Reazioni del rame II rame in soluzione e l'ammoniaca reagiscono per dare un composto dalla caratteristica colorazione blu. Reazioni del nichel Cu ++ + NH 3 [Cu(NH 3 ) 4 ] ++ (rame in soluzione) (ammoniaca) soluzione cupro ammoniacale II nichel in soluzione e la dimetilgliossima reagiscono per dare un composto chimico insolubile di colore caratteristico rosso. Ni ++ + (nichel in soluzione) (dimetilgliossima) (complesso nichel-dimetilgliossima) Reazioni del mercurio II mercurio in soluzione e il sodio ioduro reagiscono per dare un composto chimico insolubile di colore caratteristico rosso aranciato. Hg I - HgI 2 (mercurio in soluzione) (ione ioduro) (ioduro di mercurio) 7

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