ATTIVITA' DI LABORATORIO (19 ORE): · Web viewSoluzioni: preparazione di una soluzione titolata (1 ora) Reazioni chimiche: reversibilità ed equilibrio (1 ora) Reazioni di ossidoriduzione:

PROGRAMMA DI LABORATORIOa cura del dipartimento di scienze

Modulo 1: La materia1. Misura di grandezze : massa, volume, densità e temperatura. (2 ore)2. Sistemi omogenei ed eterogenei: preparazione e metodi di separazione (2 ore)3. Moli ed energia nelle reazioni chimiche (2 ore)Modulo 2: Composizione e struttura4. Natura delle particelle: tubi catodici e spettri luminosi (1 ora)5. Tavola Periodica: analisi chimiche qualitative di metalli e non metalli (1 ora)6. Reazioni di doppio scambio ionico e di neutralizzazione (2 ore)Modulo 3: Trasformazioni di composizione e struttura7. Gas: verifica legge di Graham (1 ora)8. Soluzioni: preparazione di una soluzione titolata (1 ora)9. Reazioni chimiche: reversibilità ed equilibrio (1 ora)10. Reazioni di ossidoriduzione: potere riducente dei metalli (2 ore) 11. Determinazione del ph (1 ora)12. Titolazione acido forte/base forte (1 ora)13. Pila ed elettrolisi (1 ora)

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LABORATORIO DI CHIMICA : ESPERIENZA N° 1

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Osservazioni preliminariOgni scienza quantitativa ha la necessità di passare ad una espressione numerica della misura di grandezze. Questa proposta operativa intende verificare la capacità di misurare grandezze ed esprimere correttamente il loro valore numerico.

TITOLO: Misura di grandezze: massa, volume, densità assoluta e relativa, temperatura

Materiale occorrente: campioni di sostanze allo stato solido ( zolfo, ferro, solfuro di ferro in blocchi, monete da € 0,05) e allo stato liquido (acqua, olio, sapone liquido o miele), bilancia elettronica, recipienti graduati, termometri o sensori di temperatura, provette, becco Bunsen, pinze.

Procedura: - determinare con il metodo della tara la massa di campioni solidi e liquidi a disposizione- determinare con recipienti graduati il volume di un liquido- determinare geometricamente il volume di un solido regolare- determinare con il metodo d'immersione il volume di un solido irregolare- determinare la densità di una moneta da € 0,05 (cilindro), di un tappo provetta (tronco di

cono), di un blocchetto di solfuro di ferro (solido irregolare), del sapone liquido- determinare la densità relativa dell’olio rispetto all'acqua distillata utilizzando volumi uguali

M1 = massa cilindro vuotoM2 = massa cilindro con volume di acqua dr= (M3 –M1)/(M2 – M1)M3 = massa cilindro con stesso volume di olio

- riscaldare una data quantità di acqua e rilevare l'incremento della temperatura nel tempo fino a raggiungere l'ebollizione (intervallo di 1 minuto da inizio riscaldamento fino a 5 minuti dopo l’ebollizione)

Risultati: - distinguere le grandezze fondamentali da quelle derivate- esprimere i valori anche con le unità di misura del Sistema Internazionale- descrivere le procedure e le formule utilizzate- indicare la portata e la sensibilità degli strumenti utilizzati- confrontare i risultati con i valori attendibili determinati dai gruppi- rappresentare graficamente l’andamento temperatura/tempo per l’ebollizione dell’acqua


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Osservazioni preliminariLa maggior parte dei corpi materiali è costituita da miscugli di sostanze di natura diversa la cui semplice osservazione delle proprietà fisiche non sempre ci permette di identificarne la natura per cui si deve ricorrere alle analisi chimiche. Questa proposta operativa intende verificare la capacità di distinguere un sistema omogeneo da uno eterogeneo e la differenza tra composto e miscuglio.I miscugli si possono separare nei loro componenti mediante procedimenti fisici. Questa proposta operativa intende anche verificare la capacità di utilizzare le principali tecniche di separazione delle particelle di un sistema.

TITOLO: Sistemi omogenei ed eterogenei (elementi, composti, miscugli) – preparazione e metodi di separazione

Materiale occorrente: campioni di sostanze allo stato elementare, zolfo, limatura di ferro, calamita, bilancia, permanganato di potassio, vetreria per distillazione , provette, becher, cilindri, foglio di carta, vetro di raffreddamento, becco Bunsen, imbuto, pinze, carta da filtro, bacchette, composti inorganici salini, acqua distillata, sabbia, olio e zucchero.

Procedura: - osservare le caratteristiche fisiche (stato di aggregazione, colore, lucentezza) di tutte le

sostanze a disposizione e predisporre uno schema - preparare 3 miscugli fisicamente eterogenei:

a. solido+solido (zolfo + ferro) su foglio di cartab. solido+liquido (sabbia + acqua) su beckerc. liquido+ liquido (olio + acqua) su cilindro graduato

- separare i 3 miscugli con il medodo più adeguato- preparare 2 miscugli fisicamente omogenei:

a. soluzione salina viola (permanganato di postassio), in una beuta e procedere alla sua distillazione

b. soluzione salina azzurra (solfato di rame), ottenere in provetta una soluzione sovrasatura mediante riscaldamento per immersione in beker d’acqua e procedere a cristallizzazione per raffreddamento su vetro

- mescolare in provetta ferro e zolfo in rapporto 2:1 e farli reagire mediante calore con formazione di solfuro ferroso (reazione di sintesi) con assistenza docente

- mescolare una soluzione di nitrato piomboso (provetta 1) con una soluzione di cromato di potassio (provetta 2), quindi procedere alla filtrazione della sospensione ottenuta

Risultati: - distinguere nello schema gli elementi dai composti dai miscugli- descrivere i tipi di miscugli ottenuti- proporre opportuni metodi di separazione dei miscugli ottenuti- descrivere le caratteristiche fisiche dei prodotti della reazione di sintesi e di doppio scambio

tra sali- descrivere il processo fisico che causa la decantazione- descrivere il processo fisico che causa la cristallizzazione- descrivere il processo fisico alla base della distillazione


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Osservazioni preliminariNel corso di una reazione chimica (sistema chiuso) si ha sempre una conservazione della massa, (Legge di Lavoisier) mentre spesso si verifica una variazione di temperatura dal momento che alcune reazione sviluppano energia sotto forma di calore (esotermiche) e altre richiedono energia sottraendo calore (reazioni endotermiche). Questa proposta operativa intende verificare la capacità di eseguire semplici calcoli stechiometrici sulle reazioni e di valutare il calore scambiato durante alcune reazioni.

TITOLO: Massa ed Energia nelle reazioni chimiche

Materiale occorrente: beuta, cilindro graduato, vetrino d’orologio, bilancia analitica, crogiolo in ceramica con coperchio, supporto triangolare per crogiolo, becco Bunsen, pinze, reticella, termomentri, beckerreagenti (bicarbonato di sodio, acido cloridrico 1M, cloruro d’ammonio, perossido d’idrogeno, idrossido di sodio 1M, nitrato di ferro o biossido di manganese)

Procedura FASE 1Riscaldare in una provetta una quantità nota di bicarbonato di sodio per provocarne la decomposizione, in base al rapporto tra il prodotto solido residuo e il reagente stabilire quale delle seguenti reazioni è avvenuta:

a) NaHCO3 Na2O + CO2 + H2Ob) NaHCO3 NaOH + CO2

b) NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2

Procedura FASE 2determinare l’andamento della temperatura – tempo nelle seguenti reazioni:

a. solubilizzazione del cloruro d’ammonio in acqua in un becker determinare la temperatura iniziale dell’acqua e introdurre una piccola quantità di cloruro d’ammonio, calcolare la variazione di temperatura a intervalli di alcuni secondib. neutralizzazione acido cloridrico e idrossido di sodio (ATTENZIONE REAGENTI PERICOLOSI)determinare la temperatura iniziale di 20cc di acido e di 20cc di idrossido, mescolare i due reagenti e calcolare la variazione di temperatura a intervalli di alcuni secondic. decomposizione catalizzata del perossido d’idrogenodeterminare la temperatura iniziale di 20cc di perossido d’idrogeno, aggiungere il catalizzatore e calcolare la variazione di temperatura a intervalli di alcuni secondi.

Risultati:- scrivere e bilanciare tutte le reazioni- descrivere le procedure e le osservazioni- indicare la portata e la sensibilità degli strumenti utilizzati- calcolare le masse molecolari e i rapporti stechiometrici- rappresentare graficamente l’andamento temperatura-tempo- illustra il ruolo del catalizzatore


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Osservazioni preliminariLa scoperta delle particelle subatomiche e' avvenuta studiando la natura e il comportamento di particolari radiazioni ottenuta generando una scarica elettrica in un tubo di Crookes; successivamente si e' scoperto che ogni elemento, portato a determinati livelli di energia è in grado di produrre un caratteristico spettro di emissione. Questa proposta dimostrativa ha lo scopo di illustrare l'apparecchiatura e la procedura adottata nello studio dei raggi catodici e nell'analisi degli spettri.

TITOLO: Natura delle particelle: tubi catodici e spettri luminosi

Materiale occorrente: tubi di Crookes, generatore di corrente, calamita, spettroscopio, lampade ad incandescenza (sodio, mercurio, elio, litio, idrogeno)

Risultati: - descrivere la procedura adottata- mettere in evidenza le conseguenze dei fenomeni osservati- prendere nota del colore e del numero delle righe- confrontare con apposita tabella


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Osservazioni preliminariDal momento che gli atomi dei vari elementi possiedono una particolare struttura elettronica è possibile identificarli attraverso lo studio delle frequenze degli spettri di emissione o saggi alla fiamma, per altri elementi si procede all'analisi chimica qualitativa attraverso reazioni che portano a particolari prodotti.Questa proposta operativa intende verificare la capacità di utilizzare le principali tecniche di riconoscimento per alcuni metalli e non metalli.

TITOLO: Tavola Periodica: riconoscimento dei metalli e dei non metalli

Materiale occorrente: filo di platino, becco Bunsen, mollette, provette, portaprovette, vetrini di orologio, contagocce, soluzione acido cloridrico, cloruri vari (litio, sodio, potassio, calcio, bario, stronzio, rame, rubidio), magnesio, limatura di ferro, acqua ossigenata, biossido di manganese, solfuro in polvere.

Procedura: - analizzare alla fiamma l'estremità del fili di platino preventivamente umettato con acido

cloridrico e intinto progressivamente nei sali metallici messi a disposizione- portare alla fiamma un pezzetto di magnesio servendosi della molletta- introdurre una piccolissima quantità di biossido di manganese in una provetta contenente

acqua ossigenata e posizionare all'imboccatura un fiammifero appena spento per il riconoscimento dell'ossigeno

- utilizzando un contagocce versare dell'acido cloridrico sulla limatura di ferro per ottenere l'idrogeno gassoso

- utilizzando un contagocce versare dell'acido cloridrico sul solfuro in polvere e con cautela (procedere sotto cappa aspirante) riconoscere l'odore tipico dello zolfo

Risultati: - predisporre uno schema in cui riassumere i dati dei saggi organolettici e alla fiamma - osservare le colorazioni alla fiamma e rappresentarle in un'apposita tabella- descrivere l'effetto della combustione del magnesio- descrivere l'effetto dell'acido cloridrico sui composti analizzati.


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Osservazioni preliminariGli elettroliti (acidi, basi e sali) in soluzione acquosa liberano ioni che si ricombinano, gli acidi e le basi si neutralizzano dando i sali che possono reagire tra loro. Questa proposta operativa è intesa a visualizzare la reazione tra sali attraverso un cambiamento di colore e/o la formazione di precipitati insolubili.

TITOLO: Reazioni di doppio scambio ionico e di neutralizzazioneMateriale occorrente: portaprovette, provette, acqua distillata, nitrato d'argento, cloruro di sodio, cromato di potassio, nitrato piomboso, solfato ferroso, idrossido d'ammonio, ioduro di potassio, cloruro rameoso, cloruro di bario, solfato di sodio,

Procedura: - per ciascuna reazione preparare in due provette le soluzioni saline- mescolare le due soluzioni saline- lasciare decantare il prodotto della reazione nel portaprovette

Risultati: - scrivere le formule dei reagenti a disposizione- scrivere e bilanciare le reazioni seguendo l'ordine della tabella- osservare e descrivere il risultato della reazione- per ciascun sale precipitato proporre la reazione di neutralizzazione

reagenti reazione bilanciata osservazioni1 nitrato d'argento +cloruro di sodio2 cromato di potassio +nitrato d'argento3 nitrato piomboso +cromato di potassio4 solfato ferroso +idrossido d'ammonio5 nitrato piomboso +ioduro di potassio6 cloruro rameoso +idrossido d'ammonio7 nitrato piomboso +cloruro di sodio8 cloruro di bario +cromato di potassio9 cloruro di bario +solfato di sodio


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Osservazioni preliminariIn base alla legge di Graham nelle medesime condizioni di pressione e di temperatura, le velocità di diffusione dei gas sono inversamente proporzionali alla radice quadrata delle rispettive densità da cui risulta:

VA/VB =√MMB / √MMA

In cui A e B sono due gas e MM le rispettive masse molecolari.

TITOLO: Diffusione dei gas: verifica sperimentale legge di Graham

Materiale occorrente: 2 cilindri, pinza, cotone, cartina tornasole, stagnola, righello, cronometro, acido cloridrico e ammoniaca, contagocce.

Procedura: - inserire sul fondo dei cilindri la cartina tornasole- inumidire un batuffolo di cotone con il reagente e inserirlo con una pinza all’imboccatura del

cilindro- tappare rapidamente il cilindro con la stagnola- misurare la distanza dall’imboccatura alla cartina- misurare il tempo dall’inserimento del batuffolo al cambiamento di colore

Risultati: - calcolare la velocità di diffusione dei due gas- calcolare la massa molare dei due gas- elaborare i dati per dimostrare la legge di Graham


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Osservazioni preliminariLa molarità M di una soluzione corrisponde al numero di moli di soluto presenti in un litro di soluzione.

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Questa proposta operativa intende verificare la capacità di preparare una soluzione con una data concentrazione; in particolare si vuole preparare una soluzione di solfato di rame pentaidrato 0,1 M per il trattamento anticrittogamico della vite.

TITOLO: Soluzioni: preparazione di una soluzione titolata

Materiale occorrente: un recipiente tarato, bilancia tecnica di precisione, spatola con cucchiaio, acqua distillata, contagocce.

Procedura: - calcolare la quantità di solfato di rame in rapporto al volume del recipiente - pesare la quantità calcolata- introdurre nel recipiente circa 1/3 di acqua- sciogliere progressivamente il solfato e aggiungere solvente- portare la soluzione limpida a volume preciso aiutandosi con un contagocce

Risultati: - discutere i risultati dei calcoli e delle operazioni- completare la seguente tabella:

grammi CuSO4xH2O

volume soluzione Molarità Normalità %m/V


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Osservazioni preliminariCome esempio di reazione reversibile si consideri la reazione tra solfato di rame anidro (azzurro biancastro) e acqua per la sintesi della forma idrata del sale (azzurro intenso).Questa proposta operativa è intesa a visualizzare il fenomeno della reversibilità attraverso il cambiamento di colore.

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TITOLO: Reazioni chimiche: reversibilità ed equilibrio.

Materiale occorrente: becco Bunsen, treppiede di ferro e reticella, mortaio, provetta, pinza, spatolina, spruzzetta acqua distillata, solfato di rame pentaidrato

Procedura: - prelevare 50 mg di solfato e ridurlo in polvere- inserire il sale in una provetta e riscaldare agitando fino a raggiungere un colore biancastro- lasciare raffreddare e aggiungere acqua

Risultati: - scrivere e bilanciare la reazione reversibile- proporre una modalità operativa per il raggiungimento dell'equilibrio chimico- proporre possibili modificazioni che si possono indurre su un sistema in equilibrio e i rispettivi

effetti.


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Osservazioni preliminariUna reazione di ossidoriduzione è un processo nel quale variano i numeri di ossidazione di almeno due elementi; si tratta di due semireazioni complementari e contemporanee che avvengono attraverso un trasferimento di elettroni dalla specie chimica che si ossida a quella che si riduce.

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Questa proposta operativa intende mettere in evidenza una reazione di ossidoriduzione attraverso un cambiamento di colore e di temperatura, quindi mettere in evidenza il diverso comportamento di alcuni metalli in differenti soluzioni acquose, in base alla loro diversa tendenza a ridursi.

TITOLO: Reazioni di ossidoriduzione e potere riducente dei metalli

Materiale occorrente: soluzioni saline (nitrato d'argento, nitrato rameico, nitrato di zinco), soluzioni acide (acido cloridrico, acido solforico), lamine o fili metallici (rame, argento, zinco), acqua ossigenata, acqua distillata, becher da 100ml.

Procedura:- in un becher mescolare con cautela l'acido solforico con una piccola quantità di acqua

ossigenata- versare poco alla volta la soluzione ottenuta nella soluzione violetta di permanganato di

potassio fino alla scomparsa del colore- immergere la lamina di rame nella soluzione di nitrato d'argento (beker A)- immergere la lamina di argento nella soluzione di nitrato di rame (beker B)- immergere la lamina di zinco nella soluzione di nitrato di rame (beker C)- immergere la lamina di rame nella soluzione di nitrato di zinco (beker D)- immergere la lamina di rame e la lamina di zinco nella soluzione di acido cloridrico (beker E)

Risultati: - bilanciare la seguente reazione di ossidoriduzione

KMnO4 + H2O2 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O + O2

- spiegare i fenomeni osservati (cambiamento di colore, effervescenza, riscaldamento)- osservare e descrivere l'effetto delle eventuali ossidoriduzioni che avvengono nei 5 becher in

cui sono state inserite le lamine metalliche- scrivere per ogni prova la relativa reazione (A - ossidazione del rame e riduzione dell'argento,

C- ossidazione dello zinco e riduzione del rame, E - ossidazione dello zinco e riduzione dell'idrogeno)

- indicare le specie chimiche in ordine riducente crescente


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Osservazioni preliminariLe sostanze acide o basiche non forniscono alcuna indicazione a livello osservabile del loro carattere.Il ph di una soluzione può essere determinato sperimentalmente mediante l'impiego di adatte sostanze colorate dette indicatori o mediante strumenti detti piaccametri dotati di un particolare sensore.

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Questa proposta operativa intende esplorare l'acidità e la basicità di sostanze di uso comune pervenendo a valori approssimati del ph dei vari ambienti.

TITOLO: Determinazione del ph

Materiale occorrente: provette, portaprovette, acqua distillata, vetri di orologio, cartina tornasole, sensore di ph con sistema di rilevazione CBL, sostanze varie (detersivo liquido, varechina, ammoniaca, vino, latte, aceto, birra, coca-cola)

Procedura: - disporre le provette nel portaprovette e introdurre le sostanze da analizzare- saggiare con l'impiego di un indicatore universale il ph- saggiare con l'impiego del sensore il ph

Risultati: - registrare i colori osservati- registrare i valori misurati- predisporre una tabella riassuntiva

sostanza Colore cartina osservazioni


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Osservazioni preliminariTitolare una soluzione acida o basica significa determinare la sua concentrazione facendola reagire con un volume misurabile di un'altra soluzione basica o acida di concentrazione nota. Le titolazioni sono impiegate in molti casi: analisi chimico-cliniche, controllo delle bevande, liquidi comuni ed oggi sono automatizzate e computerizzate.Questa proposta operativa tende a far comprendere il metodo con cui le titolazioni vengono eseguite utilizzando la tecnica classica e verificarne i risultati con l'impiego di nuove tecnologie.

TITOLO: Titolazione acido forte/base forte

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Materiale occorrente: buretta da 25ml, sostegno con pinza e imbuto per buretta, beuta da 250ml, acqua distillata, becher da 100ml, pipetta da 25ml, soluzione NaOH 0,1M, soluzione di fenolftaleina, soluzione di acido forte da titolare.

Procedura: - inserire nella buretta con l'imbuto la soluzione basica a titolo noto- prelevare con la pipetta 5 ml di acido da titolare e inserirlo nel becher- aggiungere 2-3 gocce di indicatore- lasciare sgocciolare la soluzione basica agitando il recipiente con l'acido fino al cambiamento

del colore dell'indicatore (rosa persistente)

Risultati: - prendere nota dei ml di acido prelevati (V1)- prendere nota dei ml di base a titolo noto (N2) utilizzati (V2)- scrivere e bilanciare la reazione di neutralizzazione- calcolare il titolo della soluzione acida (N1)

V1 x N1 = V2 x N2

- verificare il valore registrato con l'utilizzo di un sensore di ph collegato ad un rilevatore CBL- disegnare la possibile curva di titolazione mettendo in evidenza il punto equivalente


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TITOLO: Elettrochimica

PILALa prima pila è stata inventata nel 1799 dal fisico italiano Alessandro Volta. Egli realizzò questo dispositivo “impilando” diverse coppie di dischi di zinco e di rame separati da un panno imbevuto di acido solforico (H2SO4). I due metalli a contatto con la soluzione elettrolitica tendono a caricarsi; lo zinco negativamente e il rame positivamente, generando una piccola ddp. Sommando i contributi delle diverse coppie di dischi, otteniamo la ddp della pila.

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La reazione completa è

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( ) ( ) 4 4( ) 244 2 2s s s sZn Cu H SO ZnSO CuSO H

Nella pila di Volta si verifica, però, il fenomeno della polarizzazione. Infatti l’idrogeno che si sviluppa all’elettrodo positivo di rame circonda l’elettrodo stesso, alterandone le proprietà e determinando un rapido annullamento della fem. In questo caso diciamo che la pila si è polarizzata.Nel 1836 il chimico inglese John Fredric Daniell costruì la pila che porta il suo nome e che fu impiegata a metà dell’ottocento per alimentare il telegrafo. Data la sua estrema facilità di costruzione, la pila di Daniell è impiegata ai giorni nostri per uso didattico.Gli elementi costruttivi di questa pila sono: una lamina di rame, una lamina di zinco, una soluzione 1M di nitrato di rame (Cu(NO3)2), una soluzione 1M di nitrato di zinco (Zn(NO3)2) e un ponte salino con nitrato di potassio (KNO3). Il tutto viene assemblato come in figura

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Questa pila è quindi formata da due semicelle: una costituita dal becker contenente la soluzione di nitrato di rame, nella quale è immersa la lamina di rame e l’altra costituita dal becker contenente la soluzione di nitrato di zinco nella quale è immersa la lamina di zinco. Queste due semicelle possono essere collegate tra di loro in due modi: tramite un tubo ad U, riempito con una soluzione di nitrato di potassio e agar-agar (alga bulinante), oppure per mezzo di una striscia di carta da filtro imbevuta di elettrolita. Affinché ci sia passaggio di corrente è necessario che tra i due elettrodi (costituiti dalle lamine di zinco e di rame) si generi una differenza di potenziale. Perché ciò possa accadere nella cella Zn//Cu si deve verificare una reazione di ossidoriduzione. Lo zinco ha un potere riducente maggiore di quello del rame e per questo tende ad ossidarsi. Il rame, di conseguenza, tenderà a ridursi.ìLa lamina di zinco funziona da anodo (polo negativo). Essa si ossida e si consuma perché atomi di Zn2+ la abbandonano facendola caricare negativamente (per ogni atomo di Zn2+ rimangono due elettroni sull’elettrodo). Per mantenere la soluzione 1M di Zn(NO3)2 neutra, gli ioni NO3- si muovono dal ponte salino verso la soluzione. La lamina di rame, invece, funziona da catodo (polo positivo). Essa si riduce ed aumenta il proprio volume perché gli elettroni ceduti dallo zinco attraverso il circuito esterno (costituito da un voltmetro o da un qualsiasi utilizzatore) vengono trasferiti sulla lamina di rame dove vengono consumati nella riduzione degli ioni Cu2+ della soluzione 1M di Cu(NO3)2. Per mantenere quest’ultima neutra, gli ioni K+ si muovono dal ponte salino verso la soluzione.Conoscendo i valori dei potenziali standard di riduzione dello zinco e del rame (in precedenza indicati) è possibile calcolare la fem della pila.In base alla nomenclatura IUPAC, la pila di Daniell descritta ha la seguente schematizzazione:

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Zn/Zn2+//KNO3//Cu2+/Cu

La pila di Daniell, come tutte le pile comunemente usate, è costruita in modo da eliminare il fenomeno della polarizzazione.Questo tipo di cella voltaica presenta un difetto: la fem con il tempo diminuisce. Proprio per questo motivo sono stati progettati dei dispositivi (batterie) in grado di mantenere la ddp tra i loro elettrodi costante nel tempo. Le batterie vengono classificate in primarie e secondarie; le primarie non sono ricaricabili mentre le secondarie si.

Elettrolisi dell'acquaTutti sanno che la formula chimica dell’acqua è H2O, il che significa che una molecola d’acqua è composta da due atomi di idrogeno ed un atomo di ossigeno. Tutti dovrebbero anche sapere che è possibile scomporre l’acqua nei suoi costituenti ricorrendo alla corrente elettrica, ed è appunto questa l’esperienza che andiamo qui a proporre.Prima di tutto una premessa: l’acqua pura contiene, in piccolissima quantità, ioni positivi H+, in pratica atomi di idrogeno che hanno perso un elettrone e quindi hanno carica elettrica positiva (la cosa in realtà è più complessa, ma cerchiamo di tenerci sul semplice), e ioni OH-. Dato che la corrente elettrica si propaga nell’acqua grazie al movimento degli ioni e che nell’acqua distillata gli ioni sono pochissimi ne consegue che l’acqua completamente priva di sali in soluzione è una cattiva conduttrice di corrente elettrica, la presenza di sali che si scompongono in ioni aumenta moltissimo la conduttività, per questo motivo l’acqua di rubinetto, che contiene diversi materiali in soluzione, è conduttrice.

Per effettuare l’elettrolisi dell’acqua dovremo allestire il semplicissimo dispositivo raffigurato a fianco.Si prende una scatola o bacinella di materiale plastico e si praticano sul fondo due fori, attraverso questi di fanno passare i due elettrodi. Poiché l’ossigeno che si libera nella reazione reagisce con quasi tutti i metalli formando ossidi l’elettrodo al polo positivo si consumerebbe rapidamente, per questo motivo negli apparecchi professionali gli elettrodi sono fatti di platino o di un metallo ricoperto da platino, una buona soluzione di ripiego è quella di usare due pezzi di mina per matita, il materiale con cui sono costruite le mine, la grafite, è un buon conduttore e non è attaccato dall’ossigeno nascente.Naturalmente i due fori, una volta inseriti gli elettrodi,

saranno sigillati con del silicone o stucco in modo che l’acqua non esca dal recipiente. Si farà in modo che, nella parte inferiore del recipiente, la mina sporga per circa 1 cm per poter collegare i fili che vanno alla batteria.Come fonte di corrente si usa una comune batteria da 4,5 volt

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Si pone nel recipiente una certa quantità d’acqua cui è bene, per renderla più conduttiva, aggiungere qualche goccia di soluzione di idrossido di sodio (NaOH). Si riempiono d’acqua le due provette e poi, tenendo l’apertura tappata con un dito, si capovolgono, si immergono le estremità con l’apertura nell’acqua contenuta nel recipiente e poi si posiziona ciascuna provetta in modo che ognuna abbia all’interno un elettrodo.Si collegano i due elettrodi alla pila.All’interno delle provette cominceranno a formarsi delle bollicine di gas che andranno a raccogliersi nella parte superiore spingendo giù l’acqua. Se si aspetta un po’ di tempo si vedrà che il volume del gas che si è formato nella provetta collegata al polo negativo (Idrogeno) è doppio di quello formatosi nell’altra provetta (Ossigeno).ATTENZIONE: se invece di impiegare NaOH per aumentare la conduttività delle soluzione si impiegano composti diversi i risultati possono non essere quelli descritti, ad esempio con una soluzione di cloruro di sodio (NaCl, il comune sale da cucina) si libera idrogeno dal polo negativo, ma al polo positivo invece che ossigeno si forma cloro che reagisce con la soluzione formando ipoclorito di sodio (NaClO) la comune candeggina.

GUIDA AGLI STRUMENTI LAB ON LINE DI TEXAS INSTRUMENTS PER L'ESECUZIONE ESPERIMENTI CON RILEVAZIONE DATI DI TEMPERATURA

Dotazione hardware interfaccia CBL dotata di tre canali analogici CH1-CH2-CH3 calcolatrice grafica avanzata TI-92 PLUS sensori di temperatura VERNIER cavo nero TI-GRAPH LINK per collegare la calcolatrice al PC cavetto JACK per collegare tra loro le calcolatrici in caso di trasferimento software o le calcolatrici

con i CBL

Dotazione software programma PYISICS preinstallato nella calcolatrice

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programma TI- GRAPH LINK per PC necessario per l'importazione dati dalla calcolatrice programma Analysis Graphics per PC utile alla rielaborazione dei dati in alternativa ad Excel o

altro foglio elettronico.

PROCEDIMENTO1. OPERAZIONI PRELIMINARI collegamento di tre sensori di temperatura al CBL nei tre canali analogici collegamento del CBL alla calcolatrice tramite cavetto jack accensione degli strumenti posizionamento dei sensori (CH1 in ambiente, CH2 nella vaschetta aperta, CH3 nella vaschetta

chiusa) avvio del programma PHYSICS dalla calcolatrice e settaggio dei sensori di T

- Digitare physics() nella riga di comando- Al comparire della videata Vernier battere Enter- In Main Menu selezionare set up probes, stabilire il numero dei sensori pari a 3, stabilire il

tipo di sensori (7.7.1 Vernier STD), utilizzare i valori di calibrazione predefiniti use stored- Ritornare in Main Menu e selezionare collect data per iniziare le misurazioni

2. RILEVAZIONE DEI DATI visualizzazione dei dati di T di partenza

- Selezionare monitor imput per visualizzare le misure correnti, quindi uscire con + impostazione del grafico

- Selezionare time graph e inserire nell'ordine l'intervallo in secondi tra le rilevazioni es. 3, il numero di rilevazioni es. 200, si otterrà il tempo della misura pari a 600 s = 10 min

- Confermare o modificare l'impostazione data- Scegliere di visualizzare il grafico in tempo reale o a conclusione delle rilevazioni- Settare le unità di misura: asse y es. min. 10 e max 50, scegliere l'unità di misura es. 1 o 0,5

esposizione delle vaschette ad una fonte di calore (sole o lampada) avviare la rilevazione

3. ACQUISIZIONE ED ESPORTAZIONE DEI DATI

visualizzazione dei dati in grafico e tabella- selezionare apps data matrix editor current per rivedere i dati raccolti i norma di tabella:-

L1 L2 L3 L4tempo T CH1 T CH2 T CH3

salvataggio dei dati automatico o con nome per non sovrascrivere sulle rilevazioni precedenti collegare la calcolatrice al PC attraverso la porta seriale con il cavo nero avviare il programma TI GRAPH LINK importare i dati dal menu Collega/Ricevi/Nomefile aprire il file dal menu File/Apri file salvare il file dal menu Strumenti/Esporta/Dati Ascii/Nomefile.txt

con Excel aprire il file txt in word, selezionare i dati e sostituire le virgole con le tabulazioni (trova , e

sostituisci con ^t), selezionare i dati e sostituire i punti con le virgole quindi salvare aprire il file txt con excel e attraverso l'autocomposizione grafico costruire il grafico e stamparlo

Trasmissione tra calcolatriciUtilizzando il cavetto JACK collegare tra loro due calcolatrici:a) calcolatrice trasmittenteb) calcolatrice riceventeIn (a) 2nd+varlink, F5 per selezionare il materiale da trasmettere, quindi F3 sendIn (b) F3 receive

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