GUIDA AL LABORATORIO DI CHIMICA 1. LE ATTREZZATURE a. Gli immobili Il laboratorio è dotato di strutture di base fondamentali, come i banconi e la cappa aspirante. I banconi la cui superficie è in materiale inerte (plastica o ceramica), resistente al calore, agli acidi e ad altre sostanze corrosive. Sul bancone troviamo le prese di corrente, i rubinetti per l acqua e i rubinetti del gas, a cui vengono collegati i Bunsen (bruciatori a gas). Esistono le seguenti convenzioni legate ai colori dei rubinetti: Giallo GAS Verde ACQUA La cappa. Tutte le esperienze nelle quali è previsto lo sviluppo o l utilizzo di sostanze gassose devono essere effettuate sotto cappa. La cappa aspirante ha una superficie attrezzata come un bancone (con prese della corrente, rubinetti dell acqua e del gas), ma è chiusa in alto da un box provvisto di un anta di vetro, o plexiglass, che scorre verticalmente (si abbassa per non far inalare eventuali gas, che vengono aspirati da una ventola collegata a un motore elettrico, situata nella parte alta della cappa e collegata a un tubo di scarico, che convoglia all esterno i gas prodotti, nel rispetto della sicurezza). b. la vetreria Le attrezzature e gli utensili che si trovano in un laboratorio chimico possono essere di materiale diverso: acciaio, porcellana, plastica, sughero, gomma, vetro. Parlando di recipienti in vetro, salvo diversa specificazione, intenderemo sempre riferirci ad un tipo particolare di vetro, e cioè il cosiddetto vetro da fuoco, che, in commercio in vari tipi e marche, presenta particolari caratteristiche di resistenza al calore e alle sollecitazioni termiche in genere. Ricordiamo, a titolo di esempio, il vetro di tipo Pyrex. Nel laboratorio si utilizzano perciò vari contenitori di vetro di forme diverse e utilizzati per scopi diversi. L insieme dei contenitori di vetro costituisce la vetreria del laboratorio. Alcuni contenitori sono graduati, ossia presentano delle linee che indicano i diversi volumi raggiunti dalla soluzione. Altri contenitori sono, invece, tarati, ossia presentano una sola tacca a livello della quale si raggiunge il volume segnato (da 50 ml, da 100 ml, da 10 ml ecc.).
È facilmente intuibile che nella pratica del laboratorio chimico occorre osservare la più scrupolosa pulizia della vetreria (spesso, è sufficiente una traccia di reattivo rimasta aderente alle pareti del becker o dell agitatore che vengono usati nell esperienza per falsare i risultati). c. il becco Bunsen La lampada, o becco Bunsen è, essenzialmente, un bruciatore di gas combustibile, le cui caratteristiche lo rendono particolarmente adatto all impiego in un laboratorio chimico. Esso è formato da una base sulla quale viene fissato un ugello collegato tramite un corto tubo laterale alla conduttura del gas combustibile. Al corpo dell ugello è avvitato un cannello metallico di circa 10 cm di lunghezza che presenta alla sua base due fori diametralmente opposti; una ghiera, anch essa forata e libera di ruotare, completa l apparecchio. Avendo i fori del cannello e della ghiera lo stesso diametro, è evidente che, ruotando quest ultima, è possibile chiudere completamente l afflusso dell aria nella parte basale del cannello, oppure regolarlo in modo graduale. A seconda della quantità di aria con cui viene miscelato il gas prima che questo venga incendiato, si possono verificare diverse situazioni: Ricordiamo che nell uso normale della fiamma Bunsen come fonte di calore per il riscaldamento di soluzioni, la fiamma da utilizzare è quella ottenuta chiudendo i fori del cannello a metà circa, onde evitare un surriscaldamento eccessivo della vetreria.
2. GLI STRUMENTI DI MISURA Le grandezze più comunemente misurate in un laboratorio di chimica sono la massa, il volume e la temperatura. Per tutti gli strumenti di misura vengono definite le seguenti caratteristiche: a. la misura della massa Lo strumento impiegato per la misura della massa è la bilancia. Le bilance normalmente usate in laboratorio vengono classificate in base alla loro sensibilità. Distinguiamo così due categorie principali di bilance: quella tecnica e quella analitica. La scelta della categoria di bilancia da usare dipende dalle caratteristiche dell operazione che si sta effettuando: in tutte le determinazioni qualitative, o comunque che non richiedano un elevato grado di accuratezza, è conveniente usare la bilancia tecnica (sensibilità al centesimo di grammo ed una portata fino a 200 g). Viceversa per le analisi quantitative. UNITA DI MISURA NORMALMENTE UTILIZZATA: grammi (g) b. la misura del volume Per misure grossolane (errori tollerabili fino al 5-10%) vengono utilizzati i cilindri graduati; strumenti maggiormente precisi sono invece i matracci tarati. Anche le burette sono strumenti che permettono una notevole precisione di misura. Per tutte le rilevazioni di volumi si ricorda la necessità di prestare particolare attenzione alla determinazione del livello di riferimento. UNITA DI MISURA NORMALMENTE UTILIZZATA: millilitri (ml) c. la misura della temperatura La si effettua tramite termometri (a dilatazione di liquido o digitali). UNITA DI MISURA NORMALMENTE UTILIZZATA: gradi Celsius ( C) o gradi Kelvin (K)
3. LA RELAZIONE DI LABORATORIO La chimica è la scienza, o più precisamente quella branca delle scienze naturali, che studia la composizione della materia ed il suo comportamento in base a tale composizione. Essa è caratterizzata da aspetti sia qualitativi che quantitativi; inoltre, come la Fisica, si fonda sul cosiddetto Metodo Sperimentale o Metodo Scientifico. Tale metodo rappresenta la modalità tipica con cui la scienza procede per raggiungere una conoscenza della realtà oggettiva, affidabile, verificabile e condivisibile. Esso consiste, da una parte, nella raccolta di evidenze empiriche attraverso l'osservazione sperimentale; dall'altra nella formulazione di ipotesi e teorie da sottoporre al vaglio dell'esperimento per testarne l'efficacia.
STESURA DI UNA RELAZIONE TECNICA Considerazioni di carattere generale: indicare correttamente gruppo, componenti (nome/cognome), data ecc. Il foglio non deve essere sciupato, strappato o macchiato. Si deve impostare correttamente l organizzazione della relazione rispettando tutti i seguenti punti. DEVE ESSERE FATTA SU FOGLI PROTOCOLLO A QUADRETTI. 1.Titolo: è un intestazione breve di carattere generale che contiene un riferimento agli obiettivi o alle conclusioni dell esperimento. 2.Obiettivo: indica lo scopo dell esperienza, ciò che ci si prefigge di dimostrare o smentire, (generalmente si farà poi esplicito riferimento a questa sezione nelle conclusioni). 3. Aspetti teorici: sono l inquadramento teorico dell esperienza condotta (eventuali definizioni, formule, principi che sono alla base della comprensione della procedura adottata per effettuare l esperimento). 4.Materiali/Strumenti/Sostanze/Schema: parte essenziale è la schematizzazione dell esperienza (strumenti e apparecchiature varie); si noti che tutti i materiali rappresentati nello schema devono essere successivamente menzionati nella descrizione (punto 5. Metodologia). Per gli strumenti è necessario specificare portata e sensibilità. Per le sostanze usate si devono indicare nome, quantità in g o ml nonché eventuali caratteristiche legate alla sicurezza (corrispondenti frasi o codici R-S e D.P.I.) 5.Metodologia: è un descrizione dettagliata e sequenziale della procedura realizzata per arrivare alla raccolta dei dati. La sua stesura deve esser fatta usando verbi all infinito come per es: mettere, passare. I dati veri e propri non vi rientrano a pieno titolo ma vengono forniti nella successiva sezione. 6.Elaborazione dei dati: è la presentazione delle misure effettuate (complete di grandezze e unità di misura), normalmente si tratta di una tabella riassuntiva e di corrispondenti calcoli / grafici. Esempio: 7.Conclusioni: osservazioni finali che descrivono i calcoli ottenuti o la reazione ecc e la mettono in relazione con l obbiettivo iniziale.