Leggi ponderali Classi prime Biennio Industriali Anno Scolastico 2007/2008

Obiettivi Verificare la legge di Lavoisier raccogliendo e confrontando dati sperimentali ottenuti in laboratorio Verificare la legge di Proust raccogliendo e confrontando dati sperimentali ottenuti in laboratorio Acquisire esperienza diretta sulle reazioni chimiche per riconoscere quando queste avvengono Comprendere come limpostazione del metodo di lavoro possa influenzare lesito di un esperimento

Legge di Lavoisier Quando una reazione chimica avviene in un ambiente chiuso: La somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti Un sistema di reazione si definisce chiuso quando: Non scambia materia con lambiente circostante (può scambiare energia) Viene chiamata anche: Legge della conservazione della massa

Legge di Proust Quando due o più elementi si combinano (reagiscono) per dare un composto… Le masse reagenti stanno fra loro secondo rapporti definiti e costanti è chiamata anche Legge delle proporzioni definite e costanti

Verifica della legge di Lavoisier Esperienza 1 Verificare se la somma della massa dei reagenti è uguale alla somma della massa dei prodotti Si opera in ambiente chiuso (senza scambio di materia) Deve essere chiaro che sta avvenendo una reazione chimica Avviene un cambiamento di colore che denota una reazione chimica Si forma anche un precipitato, cioè una sostanza solida (sale) insolubile che si deposita sul fondo del recipiente di reazione

La reazione di precipitazione Pb(NO 3 ) 2 + 2KI PbI 2 + 2KNO 3 Nitrato di piombo + ioduro di potassio ioduro di piombo (precipita giallo) + nitrato di potassio (solubile in acqua) Come avete operato? Si effettuano due prove Una con ambiente di reazione aperto Una con ambiente di reazione chiuso Si misura la massa del sistema con le due soluzioni separate Si fanno reagire mischiando le due soluzioni (avviene una reazione perché si forma un precipitato giallo) Si misura la massa del sistema dopo la reazione Composizione del sistema di reazione Beuta Provetta Tappo

La reazione di formazioni di CO 2 Na 2 CO 3 + 2HCl CO 2 + H 2 O + 2NaCl Carbonato di sodio + acido cloridrico anidride carbonica (si disperde in aria) + cloruro di sodio (sale solubile in acqua) + acqua Come si opera? Si effettuano due prove Una con ambiente di reazione aperto Una con ambiente di reazione chiuso Si misura la massa del sistema con lacido e il sale separati Si fanno reagire mischiando le due soluzioni (avviene una reazione perché si forma uneffervescenza di CO 2 ) Si misura la massa del sistema dopo la reazione Composizione del sistema di reazione Beuta Provetta Tappo o palloncino (solo per il sistema chiuso)

Verifica della legge di Proust Principio teorico Si studia una reazione che avviene in modo completo: 2HCl + Zn ZnCl 2 + H 2 Si utilizza HCl in eccesso: 50 mL concentrazione 1:1 Si misura la massa dello ZnCl 2 da cui si sottrae la massa dello Zn per ottenere la massa del Cl (applicando la legge di Lavoisier) Si calcola il rapporto di massa tra il Cl e lo Zn per ottenere tanti valori sperimentali quante sono le determinazioni (gruppi di lavoro) Si calcola il rapporto teorico ottenibile dalla formula dello ZnCl 2 e si effettua il calcolo dellerrore relativo percentuale Dal confronto dei dati ottenuti con il rapporto teorico si può verificare se la legge di Proust è stata dimostrata Cioè quando due o più elementi si combinano per dare un composto lo fanno secondo rapporti di massa definiti e costanti

Cosa si è fatto Metodica 1. Si misura la massa dello Zn granulato in bilancia tecnica 2. si prelevano con un cilindro graduato 50 mL di HCl 1:1 3. si travasa lacido nel becher contenente lo Zn 4. Al termine della reazione la soluzione viene essiccata in piastra riscaldante e poi in stufa 5. si pone in essiccatore per raffreddare e poi si misura la massa in bilancia tecnica Osservazioni 1. si deve sottrarre la tara del becher 2. attenzione lacido è abbastanza concentrato e quindi pericoloso (corrosivo) 3. si forma una forte effervescenza costituita dal H 2 gassoso 3. si copre per evitare perdite di liquido 4. in piastra si elimina la maggior parte dellacqua e dellacido, in stufa le ultime tracce 5.

Tabella dati esperienza 2 Rapporto teorico Cl/Zn = 1,08

Tabella dati esperienza 2 4,64 4,21 3,80 3,51 2,88 2,73 ZnCl 2 (g) 1,102,432,21104,94100,306 1,112,221,9998,9194,705 1,112,001,8075,7471,944 1,191,911,6072,8570,6369,483 1,091,501,3874,5571,672 1,121,441,2972,0769,341 Cl/Zn Cl (g) Zn (g) Becker+Z nCl 2 Becker+Z n (g) Becker (g) N° g Rapporto teorico Cl/Zn = 1,08

Tabella dati esperienza 1H ZnCl 2 (g) Cl/Zn Cl (g) Zn (g) Becker+ ZnCl 2 Becker+ Zn (g) Becker (g) N° g Rapporto teorico Cl/Zn = 1,08

Domanda n°2 22 g di prodotto 6 g di un reagente Quanti g dellaltro reagente servono? Basta fare una sottrazione 22g – 6g = 16g Per risolvere si applica la legge di Lavoisier

Domanda n°3 108 g di reagente Si ottengono 100 g di prodotto Quanti g dellaltro prodotto otteniamo? Basta fare una sottrazione 108g – 100g = 8g Per risolvere si applica la legge di Lavoisier

Domanda n° 4 Il rapporto di massa m Ca /m O = 1,5 Si risolve con una proporzione Si risolve anche con la formula inversa

Conclusioni (prima esperienza) La legge di Lavoisier è stata dimostrata poiché la massa del sistema chiuso si è mantenuta costante nei limiti degli errori sperimentali Si è visto chiaramente che se non si opera con sistemi chiusi si incorre in errori significativi e non sempre è possibile accorgersi delle perdite di massa (gas)

Conclusioni (seconda esperienza) La legge di Proust è rispettata poiché i rapporti di massa misurati sono simili al rapporto teorico previsto dalla formula chimica I valori si discostano tutti per eccesso probabilmente perché doveva essere essiccato meglio

Esercizio Calcolare quanta anidride carbonica si produce bruciando un sacchetto di carbone da 10 kg per arrostire i muggini Si deve conoscere la reazione di combustione del carbonio C + O 2 CO 2 12g + 32g x (gCO 2 ) 12g C :10kg C =32g O :xkg O x(kg O )=(10x32)/12=26,7 kg O 10 kg + 26,7 kg =36,7 kg CO 2

Esercizio 2 Calcolare quanto azoto è necessario per produrre 45 g di ammoniaca se ho la possibilità di avere a disposizione tutto lidrogeno necessario È necessario conoscere il rapporto di combinazione N 2 + 3H 2 2NH 3 equazione bilanciata 14g + 3g x g 14(gN 2 ):17(gNH 3 )=x(gN 2 ):45(gNH 3 ) x = (14x45)/17 = 37,0 g N 2 45 – 37 = 8 g H 2

Esercizio 3 22 grammi di sodio (Na) reagiscono con 13 grammi di ossigeno (O 2 ) secondo la reazione seguente: 4Na + O 2 2Na 2 O 46 gNa + 16 gO 2 ? (gNa 2 O) Determinare quale dei due reagenti è in eccesso e di quanto Calcolare quanto ossido di sodio (Na 2 O) si ottiene