POLARITÀ DELLE SOSTANZE I liquidi si distinguono in polari e non polari. Obiettivo dell esperimento è controllare la polarità dei liquidi mediante bacchette caricate positivamente o negativamente. H2O Trielina Alcool etilico sale da cucina (NaCl) iodio o naftalina Becher Bacchetta di vetro Bacchetta di ebanite Panno di lana Burette con sostegno Vetrini da orologio 1. Versiamo ogni liquido preso in esame in una buretta precedentemente trattata con alcuni centimetri cubi del medesimo liquido. 2. Strofiniamo una bacchetta di vetro ed una di ebanite con un panno di lana. 3. Da ciascuna buretta facciamo scendere molto lentamente il liquido in esame, che raccogliamo in un becher, e avviciniamo alternativamente la bacchetta di vetro caricata positivamente e la bacchetta di ebanite caricata negativamente. 4. Poniamo piccole quantità di sale fino e di iodio (piccoli cristalli) in due vetrini da orologio e avviciniamo alternativamente la bacchetta di vetro caricata positivamente e la bacchetta di ebanite caricata negativamente. 5. A seconda del comportamento in presenza delle due bacchette, distinguiamo le sostanze in polari e non polari. 1 SOSTANZA POLARE APOLARE Acqua Trielina Etanolo Cloruro di sodio Iodio 2 1) Le molecole polari presentano un dipòlo. Cosa sta ad indicare questa affermazione? 2) Le molecole polari sono attratte da bacchette cariche positivamente o negativamente. Dai una spiegazione di questo comportamento. 3) A che cosa è dovuta la polarità delle molecole?
MISCIBILITÀ DEI LIQUIDI Obiettivo di questo esperimento è verificare se esiste una relazione tra polarità e miscibilità. acqua olio alcool etilico ghiaccio cilindro 1. Versiamo nell ordine in un cilindro acqua, olio e alcool etilico. essendo immiscibili l uno nell altro i tre fluidi si stratificano in quest ordine dal basso verso l alto. 2. A questo punto si immerge nel cilindro un cubetto di ghiaccio che va a collocarsi tra olio e alcool, avendo peso specifico intermedio tra di essi. 3. A poco a poco il ghiaccio fonderà rilasciando gocce di acqua che affondano verso il basso, avendo l acqua liquida peso specifico maggiore di quello dell olio ( e anche del ghiaccio!). 1) Acqua e olio, olio e alcool sono liquidi non sono miscibili. Da che cosa dipende questo comportamento? 2) Perché il ghiaccio si posiziona tra olio e alcool etilico? 3) Perché l acqua che si ottiene dalla fusione del ghiaccio affonda? 4) Come si può generalizzare il comportamento dei liquidi riguardo la miscibilità? 4 3
VERIFICA SPERIMENTALE DELLA LEGGE DI LAVOISIER Obiettivo di questo esperimento è verificare la legge della conservazione della massa attraverso la reazione tra l idrogenocarbonato di sodio e un acido. idrogenocarbonato di sodio (bicarbonato di sodio) aceto beuta palloncino bilancia analitica 1. Introduciamo in una beuta una punta di spatola di bicarbonato di sodio (NaHCO 3 ) e poniamo la beuta sul piatto di una bilancia analitica insieme ad un recipiente contenente l aceto; annotiamo il peso. 2. Versiamo poi nella beuta un po di aceto, riponiamo sul piatto il recipiente e annotiamo dopo qualche minuto il nuovo peso. Questo risulta diminuito perché la reazione ha prodotto un gas (il diossido di carbonio) che si è liberato. 3. Ripetiamo l operazione pesando anche un palloncino che va applicato al collo della beuta dopo l aggiunta dell aceto. In questo caso il gas liberato rimane imprigionato nel palloncino ed è quindi anch esso pesato. La massa rimane invariata confermando il principio di conservazione. 1) A cosa è dovuta la differenza tra le due prove? 2) Di cosa non si era tenuto conto nella prima prova? 3) Se nella seconda prova la somma delle masse finali risulta minore di quella iniziale, come si potrebbe spiegare?
REAZIONE CHIMICA DI SCAMBIO SEMPLICE Attraverso questo semplice esperimento è possibile osservare una reazione di scambio semplice o di spostamento, cioè una reazione in cui un elemento libero reagisce con un composto spostando uno degli elementi che lo costituiscono. solfato rameico idrato (CuSO 4 5 H 2 O) foglio di alluminio sasso becker 1. Sciogliamo un po di solfato rameico idrato in acqua all interno di un becker. Otterremo una soluzione di colore azzurro. 2. Immergiamo in essa una pallina ottenuta accartocciando attorno ad un sasso del foglio di alluminio da cucina. 3. Lasciamo la pallina in immersione per alcune ore. 4. Ci accorgeremo che l alluminio ha spostato il rame dalla soluzione; infatti il rame rossiccio si deposita sulla pallina, mentre l alluminio passa in soluzione dando vita al solfato di alluminio. 5. Dopo 24 ore il rame è sparito del tutto dalla soluzione che ha perso il suo colore diventando lattiginosa a causa della presenza del solfato di alluminio. (Se si immerge nella soluzione anche una strisciolina di allumino per alimenti, si scioglierà completamente!). 1) Scrivi l equazione della reazione che è avvenuta e bilanciala. 2) Di che tipo di reazioni si tratta? 3) Perché dopo alcune ore la soluzione è diventata incolore?
CINETICA CHIMICA (INFLUENZA DEL CATALIZZATORE) Attraverso questo esperimento vogliamo verificare come la presenza di un catalizzatore può influire sulla velocità con cui avviene una reazione chimica. cloruro rameico (CuCl 2 ) zinco in polvere acido cloridrico diluito (acido muriatico) provette bacchetta di vetro 1. Mettiamo una punta di spatola di zinco (Zn) in una provetta, aggiungiamo per 1/3 della provetta del cloruro rameico (CuCl 2 ) che è di colore azzurro. La reazione ha un alta energia di attivazione, e non avviene naturalmente nell ambiente. 2. Aggiungiamo 1ml di acido cloridrico (HCl), che funge da catalizzatore: avviene una reazione di scambio semplice e il composto cambia leggermente colore acquisendo una sfumatura verde. 3. Poi mescoliamo agitando con una bacchetta,anche grazie all energia cinetica si riesce a formare il prodotto,quella che è avvenuta è una reazione esotermica. 4. Il rame solidifica e si ottiene un metallo non presente all inizio cioè Cu, questo non sta sul fondo, sale a galla perché nella reazione si libera l idrogeno (H 2 ) che è un gas che lo spinge verso l alto. 1) Scrivi l equazione della reazione che è avvenuta. 2) Si tratta di una sola reazione? Se no, scrivi anche la seconda. 3) Di che tipo di reazioni si tratta? 4) Perché la reazione tra zinco e cloruro rameico all inizio non avveniva? 5) Qual è il ruolo svolto dall acido cloridrico? 2 1
CATALIZZATORI INORGANICI E BIOLOGICI A CONFRONTO Attraverso questo esperimento vogliamo mettere a confronto il meccanismo d azione di un catalizzatore inorganico come il diossido di manganese con quello degli enzimi cellulari detti perossidasi (catalasi). acqua ossigenata soluzione a 24 volumi (perossido di idrogeno) (H 2 O 2 ) diossido di manganese (MnO 2 ) tessuti animali o vegetali (fegato, patata, fungo, lievito di birra) acido cloridrico diluito (acido muriatico) provette portaprovette spatola bacchetta di vetro fonte di calore (fornellino) 1. Misuriamo in una provetta circa 3 ml di acqua ossigenata. 2. Aggiungiamo una punta di spatola di diossido di manganese. Noteremo una immediata effervescenza dovuta alla decomposizione del perossido di idrogeno catalizzata dal diossido di manganese. Il gas sviluppato è ossigeno. 3. Introduciamo in alcune provette pezzettini di tessuto biologico sminuzzato. 4. Aggiungiamo circa 3 ml di acqua ossigenata in ogni provetta. Osserviamo se c è reazione. (In questo caso la catalisi è attuata da un enzima cellulare della famiglia delle perossidasi, molto diffuso nei viventi detto catalasi, che promuove la decomposizione del perossido di idrogeno, sostanza prodotta nel metabolismo e dannosa per le cellule, secondo la reazione: 2 H 2 O 2 2 H 2 O + O 2 5. Ripetiamo il procedimento dai punti 3. a 4. aggiungendo nelle provette contenenti i tessuti animali un po di acido cloridrico oppure pezzetti di tessuto precedentemente immersi in acqua bollente per qualche minuto e fatti raffreddare prima di introdurli nelle provette. 1) Perché la reazione di decomposizione avviene solo dopo aver aggiunto il diossido di manganese? 2) Qual è il ruolo svolto da questo composto? 3) Scrivi la reazione di decomposizione e identifica il gas che si è liberato. 4) Perché tutti i tessuti utilizzati liberano gas a contatto con l acqua ossigenata? 5) Perché i tessuti trattati con l acido forte o con il calore non danno più reazione? 6) Che esperimento si potrebbe ideare per confrontare meglio il comportamento di un catalizzatore inorganico, come il diossido di manganese, e quello degli enzimi (catalizzatori organici)?