LA REATTIVITA’ CHIMICA: IL CICLO DEL RAME STADIO 1: 3 Cu(s) + 8 H+(aq) + 2 NO3¯(aq) 3 Cu2+(aq) + 2 NO (g) + 4 H2O 2 NO(g) + O2 (g) 2 NO2 (g) STADIO 2: Cu2+(aq) + 2 OH¯(aq) Cu(OH)2 (s) H+(aq) + OH¯(aq) H2O STADIO 3: Cu(OH)2 (s) CuO (s) Δ STADIO 4: CuO (s) + 2 H+ (aq) + SO42 ¯ (aq) Cu2+(aq) + SO42 ¯ (aq) + H2O STADIO 5: Cu2+(aq) + Zn(s) Zn2+(aq) + Cu(s) 2 H+(aq) + Zn(s) Zn2+(aq) + H2(g)

LA SCHEDA DI LABORATORIO DETERMINAZIONE DEL TITOLO DI UN ACETO COMMERCIALE ESECUZIONE Quantità di KOH pesata: …. Nello sciogliere il KOH in acqua nel matraccio da 250 mL cosa osservate?... Durante la titolazione cosa succede nel punto in cui la goccia di HCl viene a contatto con la soluzione di KOH? Qual è il volume di titolante usato? Qual è il pH al punto di equivalenza? STADIO 1: Durante la titolazione cosa succede nel punto in cui la goccia di KOH viene a contatto con la soluzione di aceto? Man mano che aggiungete la soluzione di KOH cosa succede al colore della soluzione? Quando il colore della soluzione diventa persistente cosa vuol dire? Qual è il volume di titolante usato? Qual è il titolo della soluzione di aceto commerciale? Qual è il pH al punto di equivalenza? STADIO 2:

LA SCHEDA DI LABORATORIO CONCLUSIONI Scrivere le reazioni chimiche che avvengono durante la titolazione. Che tipo di reazioni sono? Il valore di pH misurato al punto di equivalenza è collegato alla reazione che avviene? Qual è il titolo della soluzione di KOH preparata a partire dalla quantità di KOH pesata? Qual è il titolo della soluzione di KOH sulla base della titolazione? I due titoli sono uguali o diversi? Perché? STADIO 1: Scrivere le reazioni chimiche che avvengono durante la titolazione. Che tipo di reazioni sono? Il valore di pH misurato al punto di equivalenza è collegato alla reazione che avviene? Qual è il titolo della soluzione di aceto commerciale? STADIO 2:

Osservazioni delle varie fasi dell’esperienza; IL DIAGRAMMA DI GOWIN ESTRAZIONE ACIDO/BASE E PROPRIETA’ DEGLI INDICATORI SETTORE CONCETTUALE SETTORE OPERATIVO 2. PREREQUISITI SCOPO Conoscenze delle proprietà degli indicatori; Conoscenze sulla solubilità; Conoscenze sugli equilibri di ripartizione. Studiare le variazioni delle proprietà di un indicatore al variare del pH 5. CONCLUSIONI 4. DATI E OSSERVAZIONI Osservazioni delle varie fasi dell’esperienza; Dati raccolti 3. PROGETTO OPERATIVO Come operare; Attrezzature e materiali necessari

I PUNTI DEL DIAGRAMMA DI GOWIN 3. PROGETTO OPERATIVO L’esperienza consta di una serie di stadi che possono essere ripetuti a piacere: STADIO 1: Preparare le soluzioni di NaOH e dell’indicatore Lavorare con l’imbuto separatore, aggiungere la soluzione dell’indicatore e vedere in quale fase si posiziona STADIO 2: Agitare l’imbuto separatore, vedere cosa succede STADIO 3: Aggiungere HCl e agitare gentilmente l’imbuto separatore, vedere cosa succede STADIO 4: Agitare brevemente l’imbuto separatore, vedere cosa succede STADIO 5: Agitare vigorosamente l’imbuto separatore, vedere cosa succede

I PUNTI DEL DIAGRAMMA DI GOWIN 3. PROGETTO OPERATIVO STADIO 6: Aggiungere NaOH e NON agitare l’imbuto separatore, vedere cosa succede STADIO 7: Agitare vigorosamente l’imbuto separatore, vedere cosa succede Becker, spatole, bacchette di vetro, pipette graduate, matracci tarati, propipette, imbuto separatore, cilindri graduati, vetrini da orologio, beute, pH-metro.

4. DATI E OSSERVAZIONI Stadio 1: Il pH della soluzione dell’indicatore è basico; La fase acquosa si colora di blu; La fase di cloroformio è incolore. Stadio 2: Non si ha alcuna variazione rispetto allo stadio 1. Stadio 3: La fase acquosa si colora di rosso; Stadio 4: La fase acquosa è colorata di rosso; La fase di cloroformio è colorata di rosso. Stadio 5: La fase acquosa è incolore; Stadio 6: La fase di cloroformio è colorata di blu. Stadio 7: La fase acquosa è colorata di blu;

5. CONCLUSIONI Stadio 1: Il pH è basico per cui l’indicatore è nella sua forma dissociata che è solubile in acqua. Stadio 2: La forma dissociata dell’indicatore è solubile SOLO in acqua. Stadio 3: Il pH è acido per cui l’indicatore è nella sua forma indissociata. Stadio 4: La forma indissociata dell’indicatore si ripartisce tra le due fasi. Stadio 5: La forma indissociata dell’indicatore passa completamente nella fase organica. Stadio 6: Il pH è basico per cui l’indicatore è nella sua forma dissociata. La forma indissociata dell’indicatore passa completamente nella fase acquosa.

L’ESTRAZIONE CON SOLVENTI La legge di ripartizione di Nernst   CA e CB = concentrazione del soluto nelle due fasi A e B all’equilibrio; K = coefficiente di ripartizione CARATTERISTICHE DEL SOLVENTE ESTRATTORE Selettivo verso il soluto; Alto K; Solubilità reciproca dei due solventi molto bassa; I due solventi devono avere tensione superficiale e densità abbastanza diverse. Imbuto separatore

LA SCHEDA DI LABORATORIO ESTRAZIONE ACIDO/BASE E PROPRIETA’ DEGLI INDICATORI ESECUZIONE Qual è il pH della soluzione iniziale dell’indicatore? Qual è il colore di questa soluzione? Qual è la forma molecolare prevalente dell’indicatore nella soluzione iniziale? STADIO 1:

LA SCHEDA DI LABORATORIO ESECUZIONE colore …… …… STADIO H2O CHCl3 pH INDICATORE 1 ….. 2 3 4 5 6 7

LA SCHEDA DI LABORATORIO CONCLUSIONI Il pH della soluzione è ……, l’indicatore si trova nella forma …. Stadio 2: Il pH è cambiato?...... La forma ….. dell’indicatore è solubile in ….. Stadio 3: Stadio 4: Il pH è cambiato? ...... La forma ….. dell’indicatore si trova in ….. Stadio 5: Stadio 6: Stadio 7: Il pH è cambiato? ...... La forma ….. dell’indicatore è solubile in ….. Stadio 1:

PROGETTAZIONE degli APPARECCHI DI REAZIONE

ESEMPI DI APPARECCHI DI REAZIONE Riscaldamento a riflusso; Aggiunta di un liquido; Controllo della T. Riscaldamento a riflusso Riscaldamento a riflusso; Aggiunta di un liquido; Aggiunta continua di un gas; Agitazione vigorosa. Riscaldamento a riflusso; Aggiunta di un solido; Agitazione vigorosa.

TEMPERATURA DI REAZIONE < t.a. > t.a. Tecniche di raffreddamento riscaldamento Bagni refrigeranti; Liquidi criogenici. Bagni riscaldanti; Riscaldamento elettrico. = t.a. I bagni refrigeranti sfruttano dei processi chimico-fisici o fisici endotermici. L’efficienza dei bagni refrigeranti dipende dal calore latente associato al processo endotermico in questione.

BAGNI REFRIGERANTI Bagno di ghiaccio: consiste in una miscela di ghiaccio e acqua liquida, si raggiungono temperature di poco inferiori a quella ambiente; Bagni per dissoluzione di sali in acqua: alcuni sali si sciolgono in acqua con notevole assorbimento di calore, è un processo di dissoluzione endotermica; Miscele frigorifere ghiaccio-sale: si ottengono mescolando ghiaccio tritato e certi Sali in proporzioni ben definite; Miscele eutettiche ghiaccio-sale: sono caratterizzate da 2 processi endotermici: la fusione del ghiaccio e la dissoluzione del sale, la temperatura rimane costane fino a che coesistono le 3 fasi, ghiaccio, sale e soluzione. Bagni ghiaccio secco e liquidi: sfruttano l’elevato calore latente di sublimazione del CO2; sono delle miscele frigorifere costituite da CO2 solido e un solvente organico che abbia un punto di congelamento inferiore a -78 °C. Slush-baths: consistono nel mescolare azoto liquido e un solvente organico con una bassa temperatura di congelamento. Liquidi criogenici: sono gas liquefatti, e sono l’azoto liquido (T = - 196 °C) e l’elio liquido (T = - 269 °C).

BAGNI REFRIGERANTI E TEMPERATURE RAGGIUNGIBLI

BAGNI REFRIGERANTI E TEMPERATURE RAGGIUNGIBLI

BAGNI REFRIGERANTI E TEMPERATURE RAGGIUNGIBLI

TECNICHE DI RISCALDAMENTO diretto Riscaldamento elettrico Bagni riscaldanti indiretto Riscaldamento elettrico: Piastre riscaldanti Nastri riscaldanti Isomantelli

BAGNI RISCALDANTI E TEMPERATURE RAGGIUNGIBLI

RAFFREDDAMENTO E CONDENSAZIONE DI VAPORI Refrigerante ad aria Refrigerante a canna dritta o di Liebig Refrigerante a bolle o di Hallin Refrigeranti a serpentino Temperatura del liquido refrigerante; Velocità di flusso; Superficie di scambio; Spessore delle pareti; Tempo di contatto. Efficacia dei refrigeranti:

RAFFREDDAMENTO E CONDENSAZIONE DI VAPORI Trappola a dito Trappole ad immersione Si devono usare dei refrigeranti particolari, come ad esempio gas liquefatti o miscele frigorifere.

TECNICHE DI SEPARAZIONE E PURIFICAZIONE DEI PRODOTTI DI REAZIONE omogeneo eterogeneo Liquido-Liquido Liquido-Solido Liquido-Liquido Solido-Solido Solido-Liquido distillazione Estrazione in continuo Separazione con imbuto separatore Cristallizzazione Estrazione con solventi Estrazione con solventi Sublimazione Metodo dei liquidi pesanti Decantazione Centrifugazione Filtrazione

LA DISTILLAZIONE Consiste in una successione di processi di evaporazione e condensazione di un liquido. Si utilizza per separare i componenti di una miscela omogenea di liquidi. TIPOLOGIE DI DISTILLAZIONE: Dist. a pressione ordinaria: permette di separare due liquidi miscibili con punti di ebollizione che a pressione atmosferica siano inferiori a T = 150°C e che differiscono di almeno 25 °C; Dist. a pressione ridotta: permette di separare due liquidi miscibili con punti di ebollizione che a pressione atmosferica siano superiori a T = 150°C e che differiscono di almeno 25 °C; Dist. frazionata: permette di separare due liquidi miscibili i cui punti di ebollizione differiscono di meno di 25 °C; Dist. in corrente di vapore: permette di separare o purificare liquidi termolabili o liquidi altobollenti immiscibili con l’acqua.

LA DISTILLAZIONE A PRESSIONE ORDINARIA

LA FILTRAZIONE E’ la tecnica che si usa per separare una fase solida da una liquida in un sistema eterogeneo. Si realizza attraverso l’utilizzo di un diaframma poroso detto filtro. I supporti filtranti: Carta da filtro; Setti di vetro poroso; Membrane filtranti. CARATTERISTICHE DELLA CARTA DA FILTRO: Spessore; Peso di superficie; Ritenzione: capacità di trattenere particelle di una data dimensione; Velocità di filtrazione: velocità di flusso attraverso un’area unitaria del filtro con una differenza di pressione tra le due facce; Resistenza meccanica: quantità di solido che la carta può trattenere senza rompersi; Capacità di carico: quantità di solido che si può accumulare prima che la velocità di filtrazione diventi trascurabile.

LA FILTRAZIONE METODI DI FILTRAZIONE: Filtrazione per gravità: consiste nel versare la miscela da separare in un imbuto contenente un cono di carta da filtro. Filtri a pieghe Filtri piani

LA FILTRAZIONE METODI DI FILTRAZIONE: Filtrazione a pressione ridotta: consiste nel versare la miscela da separare in un filtro opportuno connesso con un sistema in cui si fa il vuoto. Imbuti di Büchner Imbuti di Hirsch