Verifica sperimentale della legge di Proust delle proporzioni costanti

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1 Verifica sperimentale della legge di Proust delle proporzioni costanti Un lavoro degli studenti della classe 4B del Liceo Scientifico Ernesto Balducci di Pontassieve

2 Gli scienziati francesi Antoine Lavoisier ( ) e Joseph Louis Proust ( ) insieme al britannico John Dalton ( ), utilizzando la bilancia per i propri esperimenti, fornirono alla chimica i fondamenti sperimentali alla prima teoria atomica basata sul metodo scientifico che lo stesso Dalton formulò nel 1803.

3 Antoine Lavoisier con la moglie in una celebre opera di J.L.David John Dalton

4 Joseph Louis Proust

5 In particolare Proust scoprì la legge fondamentale che permette ancora oggi di distinguere miscugli da composti

6 Sappiamo che è possibile ottenere miscugli omogenei unendo sostanze diverse in varie proporzioni di massa. Entro i limiti dettati dalla concentrazione della soluzione satura, ad esempio, un soluto si discioglie in un solvente in quantità variabili con continuità. Le leghe metalliche possono essere ottenute in varie percentuali, infine i gas formano miscele omogenee in tutte le proporzioni. Accade lo stesso quando due sostanze vengono fatte reagire tra loro? Verifichiamolo con un esperimento

7 Sappiamo che unendo una soluzione acquosa di nitrato di piombo ad una soluzione di ioduro di potassio si forma un precipitato giallo di ioduro di piombo. Ebbene: i due reagenti possono combinarsi proporzioni variabili come accade per i miscugli oppure no?

8 I reagenti: piombo(ii) nitrato e potassio ioduro La reazione di precipitazione avviene istantaneamente dopo aver unito le soluzioni acquose dei due reagenti

9 Scriviamo l equazione chimica senza usare le formule, ideate in tempi successivi alla scoperta di Proust e rese possibili, proprio grazie ad essa, dalla teoria atomica di Dalton. piombo nitrato (aq) + potassio ioduro (aq) piombo ioduro (s) + potassio nitrato (aq)

10 Predisponiamo l esperimento dividendoci in vari gruppi, ciascuno dei quali utilizzerà quantità diverse dei due reagenti. Ecco le masse che abbiamo usato con un errore di misura stimato Δm = ±0,05g : gruppo Piombo (II) nitrato Potassio ioduro 1 1,0g 2,0g 2 1,0g 3,0g 3 2,0g 1,0g 4 3,0g 1,0g 5 1,0g 1,0g 6 2,0g 2,0g

11 Ogni gruppo ha eseguito lo stesso esperimento. Vediamolo Dopo aver pesato i due sali li abbiamo inseriti ciascuno in una beuta e disciolti in acqua distillata.

12 Poi abbiamo unito le soluzioni. Si è formato l atteso precipitato giallo

13 Dopo aver preparato un filtro di carta abbiamo predisposto l imbuto per la filtrazione

14 Abbiamo poi eseguito la filtrazione e raccolto il filtrato in una beuta.

15 Abbiamo ripartito il filtrato in due provette

16 A ciascuna di esse abbiamo aggiunto poche gocce di una soluzione precedentemente preparata con uno dei due reagenti: in una ioduro di potassio, nell altra nitrato di piombo Ioduro di potassio Nitrato di piombo Non reagisce con il filtrato Reagisce con il filtrato

17 I risultati di quest ultima operazione sono stati diversi da gruppo a gruppo. In alcuni non accadeva praticamente niente, in altri l aggiunta di piombo nitrato provocava la precipitazione di una ulteriore quantità di ioduro di piombo In altri ancora la precipitazione avveniva per aggiunta di ioduro di potassio

18 Adesso chiediamoci: come si spiegano questi risultati? La risposta arriva quasi subito: se il filtrato reagisce con uno dei due reagenti significa che esso contiene ancora una parte dell altro reattivo che evidentemente non aveva reagito ed è pertanto presente ancora nella soluzione. In altre parole c è un eccesso di un reagente

19 Confrontiamo ora i nostri risultati con i valori di massa dei due reagenti prelevati dai vari gruppi gruppo Piombo (II) nitrato Potassio ioduro risultato 1 1,0g 2,0g Reagisce con nitrato di piombo 2 1,0g 3,0g Reagisce con nitrato di piombo 3 2,0g 1,0g Reagisce con ioduro 4 3,0g 1,0g Reagisce con ioduro 5 1,0g 1,0g Non accade niente 6 2,0g 2,0g Non accade niente conclusione Eccesso di potassio ioduro Eccesso di potassio ioduro Eccesso di piombo Eccesso nitratodi piombo Non nitrato c è eccesso Non c è eccesso

20 Conclusione Le due sostanze reagiscono completamente, senza che vi sia eccesso di una o dell altra, soltanto se le loro quantitàsono in rapporto preciso, ossia (per la nostra reazione) 1:1 Per ogni altra proporzione di massa una parte di uno dei due reagenti non reagisce e rimane in soluzione

21 Dunque possiamo rispondere alla domanda con la quale abbiamo iniziato: quando due sostanze reagiscono tra loro, possono farlo, come accade con i miscugli, in proporzioni variabili? Ebbene, la risposta è NO! La nostra reazione chimica avviene con reagenti in proporzione costante.

22 La legge delle proporzioni definite, enunciata da Joseph Proust nel 1799, è una legge che regola la formazione dei composti chimici a partire dagli elementi che li compongono. Essa recita: quando due o piùelementi reagiscono, per formare un determinato composto, si combinano sempre secondo proporzioni in massa definite e costanti.

23 Nel nostro esperimento abbiamo preso in considerazione una reazione di precipitazione anziché di formazione di un composto dagli elementi. Tuttavia abbiamo riscontrato che anche per la nostra reazione le due sostanze che hanno reagito si sono combinate secondo una proporzione in massa definita e costante.

24 Materiali e strumenti Per questo esperimento abbiamo impiegato: Le sostanze: nitrato di piombo(ii), ioduro di potassio, acqua distillata. Gli strumenti di misura: bilancia elettronica - portata 1kg, divisione 0,01g. Vetreria e altro materiale, per ogni gruppo: 3 beute da 100mL, provette, portaprovette, imbuto di vetro, asta di sostegno, pinze, carta da filtro.

25 Liceo Scientifico Classe IV B a.s. 2012/2013 Fotografie di Sofia Marsili Esperimento ideato e progettato da Prof.ssa Simonetta Klein