La relazione sulla prima esperienza di laboratorio

Oggetto della relazione 50% ridotto Zn Cu 50% precipitato NaOH Cu(OH)2 CuCl2 Lavato e sciolto con HCl Le due parti unite comproporzionamento si ottiene rame(I) CuCl Ambiente moderatamente basico Cu2O Ossidazione acido nitrico CuSO4 Cu Ossidazione acido nitrico CuSO4 Preparazione del solfato di rame(II) (rameico) Purificazione del solfato di rame Determinazione delle molecole d’acqua di coordinazione di CuSO4 Titolazione iodometrica (calcoli) Resa (calcoli) Preparazione dell’ossido di rame(I) (rameoso)

Scopo della relazione Cu CuSO4 Cu Cu(OH)2 CuCl2 CuCl Cu2O CuSO4 Spiegare il perché (teorico e pratico) delle operazioni fatte per ottenere i due prodotti Cu Ossidazione acido nitrico CuSO4 50% ridotto Zn Cu 50% precipitato NaOH Cu(OH)2 CuCl2 Lavato e sciolto con HCl Le due parti unite comproporzionamento si ottiene rame(I) CuCl Ambiente moderatamente basico Cu2O CuSO4

A chi è destinata ? (stile) A studenti del primo anno di università. Il dettaglio deve essere tale che un vostro compagno sia in grado di capire pur non avendo fatto l’esperienza.

Struttura della relazione Introduzione Introduzione Motivazioni e problematiche Parte sperimentale Materiali e apparecchiatura Risultati e discussione Procedura seguita Aspetti teorici Resa, risultati titolazione Discussione problemi incontrati Brevi considerazioni finali Conclusioni

Giudizio Completezza Mancanza errori (formule chimiche, reazioni, calcoli ecc..) Filo logico Leggibilità Affermazioni comprovate Ipotesi consistenti con quanto osservato

Esempi

Introduzione Diretto Non trasformate la relazione in una dispensa di laboratorio

Introduzione Volenteroso ……… ……… Non esagerate, non perdete di vista lo scopo della relazione Non andate fuori tema. Siete responsabili di quello che scrivete. Non riportate cose che non avete ben compreso.

Introduzione Volenteroso (2) Meglio non riportare dati che non si usano nella discussione Può essere controproducente

Introduzione Sintetico Troppo sintetico !!

Introduzione Generico A che serve ? Non è una dispensa di laboratorio Scritto diversamente può essere usato nelle conclusioni

Introduzione Confidenziale A volte bastano poche parole in più

Parte sperimentale Questo dettaglio è più che sufficiente

Parte sperimentale Inutile – non è una dispensa di laboratorio

Risultati Descrizione delle procedure sperimentali Resa e risultati della titolazione Unità di misura su tutte le grandezze fisiche Cifre significative nei risultati – non cambiare la precisione delle misure Reazioni bilanciate

Discussione Qui riportate la teoria e verificate la corrispondenza con i vostri risultati Vale quanto detto in precedenza.

Domande ?

Bilanciamento della reazione di ossido-riduzione

Bilanciamento della reazione di ossido-riduzione 1) Individuare le specie che cambiano numero di ossidazione Se c’è una ossidazione ci deve essere anche una riduzione La presenza di sostanze allo stato elementare è quasi sempre segno di un’ ossido-riduzione 2) Separare le due semireazioni 3) Bilanciamento delle due semireazioni (elettroni come reagenti o prodotti) 4) Ricomporre la reazione complessiva in modo che non compaiano gli elettroni 5) Completare la reazione inserendo le specie (ioniche) mancanti Se le reazioni avvengono in acqua è lecito aggiungere: In ambiente acido H3O+ e H2O In ambiente basico OH- e H2O 6) Verifiche – Bilancio di carica

Ia esperienza - Ossidazione del rame 1) Individuare le specie che cambiano numero di ossidazione Gli altri non cambiano H(+1), S(+6) , O(-2) 5 2 Diminuisce - riduzione 2 Aumenta - ossidazione Cu(s) +HNO3 +H2SO4  CuSO4 +NO(g)+H2O 2) Separare le due semireazioni Cu  Cu2+ ossidazione – si producono elettroni Ci deve essere sempre almeno una semireazione di riduzione e una di ossidazione HNO3  NO riduzione - si consumano elettroni 3) Bilanciamento delle due semireazioni (elettroni come reagenti o prodotti)

3-r) Bilanciamento della semireazione di riduzione HNO3  NO A) Bilanciare la massa dell'elemento che si riduce (Ok) HNO3 +3e  NO B) Aggiungere elettroni tra i reagenti per compensare il cambio di numero di ossidazione (52, 3 elettroni reagenti) C) Bilanciare la massa degli altri elementi senza cambiare il loro stato di ossidazione In soluzione acida si introduce (se necessario) acqua e ioni H+ HNO3 +3e  NO +2H2O Bilanciato l'ossigeno introducendo 2 molecole d'acqua HNO3 +3e +3H+  NO +2H2O Bilanciato l'idrogeno introducendo 3 ioni H+ D) Al termine verificare che è stato rispettato il bilancio di carica 0 = 0 (Ok)

3-o) Bilanciamento della semireazione di ossidazione A) Bilanciare la massa dell'elemento che si riduce (Ok) Cu  Cu2+ Cu  Cu2+ + 2e B) Aggiungere elettroni tra i reagenti per compensare il cambio di numero di ossidazione (02, 2 elettroni prodotti) C) Bilanciare la massa degli altri elementi senza cambiare il loro stato di ossidazione (Ok) D) Al termine verificare che è stato rispettato il bilancio di carica 0 = 0 (Ok) Ox) Cu  Cu2+ + 2e Rid) HNO3 +3e +3H+  NO +2H2O

3Cu(s) + 2HNO3 + 3H2SO4  3CuSO4 + 2NO(g)+4H2O 4) Ricomporre la reazione complessiva in modo che non compaiano gli elettroni 3 x 2 x Ox) Cu  Cu2+ +2e Rid) HNO3 +3e +3H+  NO +2H2O Minimo comune multiplo 3Cu + 2HNO3 +6H+  3Cu2+ + 2NO +4H2O 3Cu + 2NO3- +8H+  3Cu2+ + 2NO +4H2O Scritta in forma ionica 5) Completare la reazione inserendo le specie (ioniche) mancanti Inserendo sia tra i reagenti che tra i prodotti 3 ioni solfato e raggruppando 3Cu(s) + 2HNO3 + 3H2SO4  3CuSO4 + 2NO(g)+4H2O

Ia esperienza - Dismutazione Cu+  Cu(s) + Cu2+ 1) Individuare le specie che cambiano numero di ossidazione 1 Diminuisce riduzione 1 2 Aumenta - ossidazione 2) Separare le due semireazioni Cu+  Cu2+ ossidazione – si producono elettroni Ci deve essere sempre almeno una semireazione di riduzione e una di ossidazione Cu+  Cu riduzione - si consumano elettroni 3) Bilanciamento delle due semireazioni (elettroni come reagenti o prodotti)

3-r) Bilanciamento della semireazione di riduzione Cu+  Cu Cu+ + e  Cu 3-o) Bilanciamento della semireazione di ossidazione Cu+  Cu2+ Cu+  Cu2+ + e 4) Ricomporre la reazione complessiva in modo che non compaiano gli elettroni 1 x Ox) Cu+  Cu2+ + e Rid) Cu+ + e  Cu 2 Cu+  Cu(s) + Cu2+ 5) Completare la reazione inserendo le specie (ioniche) mancanti 2 CuCl(s)  Cu(s) + CuCl2

Ia esperienza – Reazione tra rame(II) e ioduro Cu2+ +I-  CuI + I2 1) Individuare le specie che cambiano numero di ossidazione 2 1 Diminuisce - riduzione -1 Aumenta - ossidazione 2) Separare le due semireazioni Cu2+  Cu+ riduzione - si consumano elettroni Ci deve essere sempre almeno una semireazione di riduzione e una di ossidazione I-  I2 ossidazione – si producono elettroni 3) Bilanciamento delle due semireazioni (elettroni come reagenti o prodotti)

3-r) Bilanciamento della semireazione di riduzione Cu2+  Cu+ Cu2+ + e  Cu+ 3-o) Bilanciamento della semireazione di ossidazione I-  I2 2I-  I2 2I-  I2 + 2e 4) Ricomporre la reazione complessiva in modo che non compaiano gli elettroni 1 x 2 x Ox) 2I-  I2 + 2e Rid) Cu2+ + e  Cu+ 2Cu2+ + 2I-  2Cu+ + I2 Scritta in forma ionica ma rame(I) non esiste in forma libera

2Cu2+ + 2I-  2Cu+ + I2 2Cu2+ + 4I-  2CuI + I2 5) Completare la reazione inserendo le specie (ioniche) mancanti 2Cu2+ + 2I-  2Cu+ + I2 Inserendo sia tra i reagenti che tra i prodotti 2 ioni ioduro e raggruppando 2Cu2+ + 4I-  2CuI + I2 Scritta in forma ionica Inserendo sia tra i reagenti che tra i prodotti 2 ioni solfato e quattro ioni potassio e raggruppando (soluzione di solfato di rame(II) e usato KI) 2CuSO4 + 4KI  2CuI + I2 + 2K2SO4

Ia esperienza – Titolazione iodometrica I2 +Na2S2O3  NaI + Na2S4O6 Ia esperienza – Titolazione iodometrica I2 +S2O32-  I- + S4O62- 1) Individuare le specie che cambiano numero di ossidazione -1 Diminuisce - riduzione 2 5/2 Aumenta - ossidazione 2) Separare le due semireazioni Ci deve essere sempre almeno una semireazione di riduzione e una di ossidazione S2O32-  S4O62- ossidazione – si producono elettroni I2  I- riduzione - si consumano elettroni 3) Bilanciamento delle due semireazioni (elettroni come reagenti o prodotti)

I2  I- I2  2I- I2 + 2e  2I- S2O32-  S4O62- 2S2O32-  S4O62- 3-r) Bilanciamento della semireazione di riduzione I2  2I- I2 + 2e  2I- S2O32-  S4O62- 3-o) Bilanciamento della semireazione di ossidazione 2S2O32-  S4O62- 2S2O32-  S4O62- +2e

Ox) 2S2O32-  S4O62- +2e Rid) I2 + 2e  2I- 1 x 4) Ricomporre la reazione complessiva in modo che non compaiano gli elettroni 1 x I2 + 2S2O32-  2I- + S4O62- Scritta in forma ionica 5) Completare la reazione inserendo le specie (ioniche) mancanti Inserendo sia tra i reagenti che tra i prodotti ioni sodio I2 + 2Na2S2O3  2NaI + Na2S4O6

Calcoli

Resa della reazione di ossido-riduzione del rame(II) 3Cu(s) + 2HNO3 + 3H2SO4  3CuSO4 + 2NO(g)+4H2O Resa della reazione di ossido-riduzione del rame(II) MMCu=63.55 g mol-1 MMS=32.06 g mol-1 MMO= 16.00 g mol-1 MMH = 1.008 g mol-1 Le moli di rame metallico che hanno reagito si ottengono dalla massa del rame e dalla sua massa molare Le moli di rame solfato sono uguali alle moli di rame che hanno reagito Massa ottenibile è data dalle moli di rame solfato per la MM del rame solfato pentaidrato

Numero di molecole d’acqua di coordinazione del solfato di rame(II) CuSO4 nH2O Queste si possono ottenere nota la concentrazione del titolante e il volume equivalente Al punto equivalente le moli di rame sono uguali a quelle di tiosolfato sodico aggiunte Per ottenere le moli presenti nel campione si può titolare il rame(II) iodometricamente Nota la massa di un campione di composto e il numero di moli presenti si può calcolare la massa molare MM = massa/moli Se so la massa molare del composto posso calcolare il numero di molecole d’acqua di coordinazione MM idrata= MM anidra + n MM acqua

Numero di molecole d’acqua di coordinazione del solfato di rame(II) CuSO4 nH2O MMCu=63.55 g mol-1 MMS= 32.06 g mol-1 MMO= 16.00 g mol-1 MMH = 1.008 g mol-1 Titolazione con tiosolfato sodico Ctit, Veq 2Cu2+ + 2I-  2Cu+ + I2 I2 + 2S2O32-  2I- + S4O62- Titolazione dello iodio Reazione con eccesso ioduro Relazioni stechiometriche

Numero di molecole d’acqua di coordinazione del solfato di rame(II) CuSO4 nH2O Pesati 0.233 g di sale idrato

Numero di molecole d’acqua di coordinazione del solfato di rame(II) CuSO4 nH2O MMCu=63.55 g mol-1 MMS= 32.06 g mol-1 MMO= 16.00 g mol-1 MMH = 1.008 g mol-1

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