La separazione elettrolitica di un metallo. Scheda di Laboratorio

Documenti analoghi
CORSO DI PERFEZIONAMENTO

SCHEDA DI LABORATORIO

Esploriamo la chimica

Il riducente si ossida cedendo elettroni all agente ossidante

L elettrochimica studia le variazioni chimiche prodotte dalla corrente elettrica e la produzione di elettricità ottenuta tramite reazioni chimiche.

1. Ossidazioni e riduzioni: che cosa sono e come si riconoscono

Elettrochimica. le trasformazioni redox spontanee (DG < 0) l energia elettrica in celle elettrolitiche per ottenere

Elettrochimica. le trasformazioni redox spontanee (DG < 0) l energia elettrica in celle elettrolitiche per ottenere

Capitolo 22 L elettrochimica

Energia elettrica. L atomo nel suo complesso è neutro perché ha l equilibrio tra protoni ed elettroni presenti nello stesso numero.

Verifica della conservazione dell energia meccanica mediante rotaia a cuscino d aria

IL CIRCUITO ELETTRICO RESISTENZE IN PARALLELO

ELETTROLISI E CELLE A COMBUSTIBILE. CURVE DI POLARIZZAZIONE. LEGGI DI FARADAY. EFFICIENZA.

9065X Chimica. Modello esame svolto. Esempio di compito scritto di Chimica. Politecnico di Torino CeTeM

Bagatti, Corradi, Desco, Ropa. Chimica. seconda edizione

LABORATORIO DI FISICA I

Corso di CHIMICA INORGANICA

MASSE ATOMICHE RELATIVE - MOLE

Le celle elettrolitiche

Corso propedeutico a chimica generale 2009

Sommario della lezione 24. Equilibri di solubilità. Chimica Organica. Elettrochimica

ESERCIZI Tabella dei potenziali

ELETTROLISI TRASFORMAZIONE DI ENERGIA ELETTRICA IN ENERGIA CHIMICA

Galvanostegia. Obiettivi: - Descrivere come placcare un oggetto - Essere in grado di scegliere l elettrolita da usare, l'anodo ed il catodo

Studio delle trasformazioni dell energia chimica e dell energia elettrica

Esperimenti con i semiconduttori: caratteristica corrente-tensione di una batteria solare in funzione dell irraggiamento. Fondamenti teorici

Agente ossidante è la specie chimica che acquistando elettroni passa ad uno stato di ossidazione inferiore: Es. Ce +4 + e - Ce +3

La reazione da bilanciare è quindi: Cu + HNO 3 CuNO 3 + NO. Le due semireazioni da bilanciare saranno: HNO 3 NO (1) Cu CuNO 3 (2)

Relazione laboratorio di fisica

Dipartimento Scientifico-Tecnologico

2- (aq) + Zn (s) Zn 2+ (aq) + SO 4. Semi-reazione di ossidazione: in cui una specie chimica perde elettroni

Appunti di Stechiometria per Chimica. Elettrochimica

Reazioni di ossido-riduzione

Calcoli stechiometrici su: La mole Composizione percentuale dei composti chimici Formule molecolari ed empiriche Composizione di miscele

Trasformazione di energia chimica in energia elettrica: generatori (pile, accumulatori, celle a combustibile)

10/02/2019. L elettrochimica. Celle elettrochimiche

PRINCIPI FISICI DEI FENOMENI ELETTRICI

Bagatti, Corradi, Desco, Ropa. Chimica. seconda edizione

Classificazione della materia 3 STATI DI AGGREGAZIONE

LE REAZIONI DI OSSIDORIDUZIONE

LEGGI PONDERALI DELLA CHIMICA

Cifre significative delle misure di grandezze fisiche

Lezione 16. Elettrodinamica

Generalità sulle correnti elettriche. Circuiti filiformi in regime stazionario

EFFETTO FOTOELETTRICO

REAZIONI DI OSSIDO RIDUZIONE

Definizioni. X aumenta il numero di ossidazione. Y diminuisce il numero di ossidazione. e - Trasferimento di elettroni

Esercitazioni di stechiometria - Corso di Chimica Generale ed inorganica C. dove : R = costante dei gas T = 298,15 K F = Faraday

SCHEDA PER LO STUDENTE DETERMINAZIONE DELLA DENSITÀ DI UN CORPO SOLIDO

INCERTEZZA DI MISURA SECONDO NORME CEI

SOLUZIONI COMPITO A DI CHIMICA DEL

red 1 + ox 2 ox 1 + red 2

Esperienza n. 5 Preparazione di (NH 4 ) 2 [Cu(C 2 O 4 ) 2 ] 2H 2 O

Precorsi Test AMMISSIONE Medicina e Chirurgia - Professioni Sanitarie Università degli Studi di Perugia. Massa atomica MOLE. a.a.

Il modello strutturale dell atomo

Corrosione e protezione dei metalli: introduzione

COMPITO A DI CHIMICA DEL

BILANCIAMENTO REAZIONE DI OSSIDO-RIDUZIONE

Le reazioni redox e l elettrochimica Capitolo 18

Materia. Tutto ciò che occupa spazio e ha massa

REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE: ESERCIZI RISOLTI. Dr. Francesco Musiani

SINTESI C4. La quantità di materia: la mole

ELETTROCHIMICA. Processi spontanei (ΔG < 0) possono essere utilizzati per produrre lavoro utile.

Corso di Studi di Fisica Corso di Chimica

Schema di una cella galvanica

Loriano Storchi.

RIASSUNTI DI CHIMICA

Soluzione Esercizio 4.1

L Effetto Fotoelettrico

PROVA 1. Dati i composti con formula KBr e HClO 2 :

Elettrolisi. Legge di Ohm V = R I. Cella elettrolitica. conduttore di prima specie. conduttore di seconda specie. Potenziale di decomposizione

Capitolo 5 La quantità chimica: la mole

La tavola periodica. 1- Introduzione

UNITA DI MISURA LOGARITMICHE

Come possiamo conoscere il numero di atomi o molecole presenti in una definita quantità di sostanza?

Utilizzeremo un kit analitico per valutare la qualità dell acqua potabile delle nostre case, scuole e fontanelle cittadine.

Misura del coefficiente di Hall per i metalli. Cognome Nome Data

La corrente elettrica

LE PILE. La scala delle reattività redox. La scala delle reattività redox. La scala delle reattività redox. dall energia chimica a quella elettrica

Elettrochimica. Studia la trasformazione dell energia chimica in energia elettrica e viceversa.

2 HCl. H 2 + Cl 2 ATOMI E MOLECOLE. Ipotesi di Dalton

ELETTROCHIMICA: studia le relazioni tra energia chimica ed energia elettrica

Materia. Tutto ciò che occupa spazio e ha massa

Selezione per le Olimpiadi Internazionali della Chimica 1987 Fase nazionale - Problemi a risposta aperta

VERIFICA La struttura della materia: atomi e molecole

Con l Europa, investiamo nel vostro futuro

Reazioni redox ed elettrochimica Nelle reazioni di ossidoriduzione degli elettroni vengono trasferiti da un reagente ad un altro reagente.

Legame covalente Puro Polare Legame dativo o di coordinazione Legame ionico Legame metallico

METODI PER ELETTRIZZARE UN CORPO Autore: Perrotti Esistono 3 modi per elettrizzare un corpo: 1. Strofinio 2. Induzione 3. Contatto

reazioni Sostanze Reazioni di sintesi Reazioni di decomposizione

Corso di Laurea in FARMACIA

Massa assoluta e relativa e mole

LA LEGGE DI COULOMB PER I MAGNETI

T.A.R.M Luigi Cerruti Lezioni di chimica 3-4

Chimica. Lezione 2 La materia Il legame chimico (Parte I)

STRUTTURA DELLA MATERIA. Prof.ssa PATRIZIA GALLUCCI

Laboratorio di Chimica Generale ed Inorganica. Lezione 3. Atomi ed elementi Unità di massa atomica Mole

Transcript:

La separazione elettrolitica di un metallo Scheda di Laboratorio

Premessa Destinatari: classe seconda di un istituto tecnico commerciale, nell insegnamento di scienze della materia. Argomento proposto: relazione tra gli atomi e la carica elettrica; è pensato come un punto di collegamento tra la chimica e la fisica. Esperienza in laboratorio: segue le indicazioni del corso IPS ed è il naturale proseguimento di un primo studio sulla carica elettrica.

Premessa teorica Esperimenti fatti sulla carica elettrica tramite le celle a idrogeno Connessione tra la materia e la carica elettrica Metodo per misurare la carica elettrica con un amperometro ed un cronometro Le esperienze sull elettrolisi dell acqua hanno permesso di: determinare la carica associata ad un atomo di idrogeno e di ossigeno riflettere sulla relazione esistente tra le due quantità di carica.

Premessa teorica Proseguimento dello studio sulla carica elettrica con lo stesso metodo. Determinazione della quantità di carica necessaria a far depositare un singolo atomo di un elemento da una soluzione Studio delle celle elettrolitiche

Esperienza in laboratorio Organizzazione dell attività in laboratorio: si può suddividere la classe in gruppi di lavoro e trattare così in parallelo la separazione di diversi metalli in modo da avere la possibilità, alla fine del percorso, di analizzare e confrontare i risultati relativi ai vari metalli. Scopo: determinare la quantità di carica necessaria a liberare un atomo di un metallo (zinco, rame o piombo) da una soluzione contenente il metallo stesso.

Esperienza - apparato sperimentale La cella per la separazione elettrolitica consiste di due elettrodi del metallo e di una soluzione contenente il metallo stesso. Gli elettrodi devono essere perfettamente puliti e occorre contrassegnarli e fare attenzione a non toccarli nella parte in cui avverrà il deposito. Soluzione solfato di zinco ZnSO 4 nitrato di piombo Pb(NO 3 ) 2 cloruro di rame CuCl solfato di rame CuSO 4 Elettrodi zinco piombo rame rame

Esperienza - apparato sperimentale Collegamento in serie della cella con un amperometro. AA Figura 1: Schema del circuito con cella elettrolitica. La batteria si collega all amperometro e alla cella quando si può iniziare a prendere il tempo con il cronometro (si regola precedentemente la corrente tra 100 ma e 200 ma).

Esperienza procedimento I metalli considerati sono elementi solidi a temperatura ambiente: si depositano sull elettrodo come solido, e la massa depositata (m) sarà misurata per differenza tra la massa dell elettrodo prima e dopo l elettrolisi. Prima di iniziare l esperienza, occorre misurare con cura la massa dei due elettrodi. Per effetto del passaggio della corrente la massa m+ dell elettrodo collegato al polo positivo della batteria diminuisce, mentre quella (m-) dell elettrodo collegato al polo negativo dovrebbe aumentare della stessa quantità (per effetto del deposito di ioni positivi del metallo). Oss: Nei calcoli successivi è consigliabile utilizzare la diminuzione della massa relativa all elettrodo collegato al polo positivo poiché piccole quantità di deposito sull altro elettrodo potrebbero disperdersi.

Esperienza procedimento La conoscenza della massa (m) del metallo depositato ad un elettrodo e il valore noto della massa di un atomo (m atomo ) del metallo stesso permette di determinare il numero n di atomi del metallo che si depositano durante l esperimento. n = m m atomo Osservazione: la massa di un atomo del metallo si determina moltiplicando la massa atomica relativa del metallo per l unità di massa atomica.

Esperienza procedimento Con l amperometro ed il cronometro si misura in A s la carica totale Q che passa nel circuito. Dopo circa 20 minuti dovrebbe essersi depositata una quantità sufficiente di metallo affinché la sua massa possa essere misurata con la bilancia. Poiché la corrente varia in questo intervallo di tempo, è utile una lettura dell amperometro ogni minuto (le letture vanno riportate nella tabella apposita).

Esperienza tabella Osservazioni: * Considerando i tempi di reazione, l errore sul tempo T si può assumere pari a 1 s. t (min) * 1 I (ma) I (ma) ** ** L errore sulla corrente è pari alla sensibilità dell amperometro utilizzato. 20

Esperienza procedimento Dopo aver fatto asciugare bene i due elettrodi, si misura di nuovo la loro massa (m+ e m- ) e si fa un confronto tra le due variazioni. Se tali variazioni sono circa uguali, si assume come massa m la loro media, altrimenti si considera la diminuzione della massa relativa all elettrodo collegato al polo positivo, poiché piccole quantità di deposito sull altro elettrodo potrebbero essersi disperse. m = m+ - m+ = m- - m-

Esperienza procedimento Per determinare la carica totale Q necessaria a separare il metallo si calcola il valore medio della corrente (I media ) e si tiene conto dell intervallo di tempo trascorso (T). Q = I media T Infine, si può determinare la carica q necessaria per far depositare un atomo del metallo. q = Q / n

Esperienza elaborazione dati m = m+ - m+ = m- - m- m = 2 m+ ( L errore assoluto sulla massa ( m+ ) è pari alla sensibilità della bilancia). n = m n = m (m atomo costante) m atomo m atomo

Esperienza elaborazione dati Q = I media T I media = I max I min 2 Q Q = T T + I I media media = I I media media L errore relativo su T è trascurabile q = Q / n q q = Q Q + n n

Esperienza risultati m+ = (... ±...)g m+ = (... ±...)g m = (... ±...)g m- = (.. ± )g m- = (.. ±...)g m = (. ±.)g n ± n = (. ±.) 10 19 e% (n) =.%

Esperienza risultati I media ± I media = ( ± ) ma T ± T = (. ±..) s Q ± Q = (. ±..) A s e% (Q) =.% q ± q = (.. ± ) 10-19 A s e% (q) =..%

Esperienza analisi dei risultati Carica necessaria per far depositare un atomo del metallo: q ± q = (. ±. ) 10-19 A s e% (q) =..% Si confronta questa carica con quella necessaria a liberare un atomo di idrogeno (e = 1,6 10-19 A s): q e ± q e = (... ±... ) e% (q / e) =..% (si considera e costante)

Esperienza analisi dei risultati Conclusione del singolo gruppo. Conclusione tra gruppi: si riportano in una tabella i risultati relativi alle esperienze degli altri gruppi che hanno operato con lo stesso metallo. carica per atomo dell'elemento carica per atomo di idrogeno Il rapporto è sempre espresso dallo stesso numero intero.

Esperienza analisi dei risultati Infine si calcola il valore medio v m del rapporto q/e e si assume come errore assoluto v m il più grande tra la semidispersione e i singoli errori assoluti (q/e). Conclusione generale. La carica necessaria a liberare un atomo di idrogeno è la più piccola esistente in natura e la carica richiesta per far depositare un atomo di qualunque elemento è un multiplo di essa secondo un numero intero piccolo. Osservazione: raccogliendo i risultati di più classi diventa significativo rappresentare i risultati con un istogrammma.