Ossidazione del sodio metallico e produzione di idrossido

Produzione di idrossido di sodio

Obiettivi: produrre Idrossido di Sodio, evidenziandolo con la fenolftaleina; successivamente neutralizzare il tutto tramite l’uso dell’Acido Cloridrico.
Prerequisiti Teorici: Il sodio è un elemento della tavola periodica con simbolo Na e come numero atomico 11. È un metallo alcalino ed è il sesto nell’ordine di abbondanza degli elementi più diffusi in natura. È soffice (in grado di essere tagliato con un coltello), color argento con riflessi rosei ed è altamente reattivo (per questo si conserva sotto petrolio, altrimenti a contatto con l’ossigeno si ossiderebbe all’istante, formando così 4Na + O2  2Na2O). Il sodio galleggia nell'acqua rilasciando idrogeno e formando, perciò, idrossido di sodio (Na2O + H2O  2NaOH + H2). Questo metallo alcalino è anche uno dei componenti del cloruro di sodio (NaCl) che è essenziale per il metabolismo cellulare.

Il sodio in polvere è infiammabile all'aria ed esplosivo nell'acqua. È inoltre corrosivo a contatto con la pelle, per questo deve essere maneggiato con estrema accortezza.

Proprietà dell'acido cloridrico

L'acido cloridrico è un idracido e ha formula HCl.

Comunemente utilizzato in soluzioni acquose, con concentrazione del 10% al confezionamento (ciò viene scritto sull’etichetta del prodotto, con di fianco la data, in quanto essendo molto volatile, si sfrutta velocemente e dopo un po’ di tempo non può più essere utilizzato).

È un acido monoprotico (cioè ogni sua molecola, dissociandosi, libera un solo ione idrogeno), ed è il principale costituente del succo gastrico. È uno dei liquidi più corrosivi esistenti, quindi deve essere maneggiato con molta attenzione. È incolore, dall'odore e dall'azione irritante. È un veleno potentissimo per tutti gli esseri viventi.

Viene commercialmente chiamato anche acido muriatico, ovviamente diluito in soluzione acquosa al 10%.

Uso della fenolftaleina

La fenolftaleina è usata come indicatore di pH negli esperimenti in laboratorio. È inquinante e tossico per l’uomo, in quanto è un potente lassativo.

Quando è sciolta in acqua, non assume nessun colore, ma se viene a contatto con soluzioni basiche diventa rosa quasi violetta.

La vermiculite è un minerale di colore giallo-dorato avente un po’ di lucentezza. Usato come isolante termico o per parare gli urti ( noi l’abbiamo visto presente sul recipiente contenente petrolio con dentro immersi lingotti di Sodio, perché sarebbe servito in caso di terremoto per attutire gli urti).

Materiali, strumenti e reagenti:

• Guanti;

• Occhiali;

• Pinzette;

• Pipetta tarata da 1 ml;

• Prepipetta;

• Forbici;

• Cartina Tornasole;

• Fenolftaleina;

• Acqua distillata;

• Vaschetta;

• Sodio Metallico;

• Coltello;

• Bacchetta in vetro;

• Acido Cloridrico.

Procedura sperimentale

Procedimento:

1. Prelevare con delle pinze apposite dal contenitore ripieno di petrolio, un pezzo di Sodio Metallico e tagliarne una fetta;

2. Pulirlo dal petrolio rimanente;

3. Riempire la vaschetta con due dita di acqua distillata;

4. Misurare con la cartina tornasole il ph dell’acqua;

5. Immettere due o tre gocce di Fenolftaleina;

6. Mescolare con la bacchetta in vetro;

7. Indossare guanti e occhiali per precauzione;

8. Immergere con una pinzetta un pezzetto di Sodio Metallico;

9. Misurare con la cartina tornasole il ph della soluzione;

10. Immettere due o tre gocce di Acido cloridrico in mezzo;

11. Mescolare con la bacchetta in vetro;

12. Misurare con la cartina tornasole, nuovamente, il ph della soluzione.

Osservazioni:

- Abbiamo indossato guanti e occhiali per precauzione e utilizzato pinzette per maneggiare il Sodio Metallico, in quanto elemento molto pericoloso che può essere corrosivo se viene a contatto con la pelle.

- Abbiamo pulito il Sodio Metallico dal petrolio perché, in quanto è altamente infiammabile, con la produzione di Idrogeno poteva essere molto pericoloso.

- Abbiamo usato acqua distillata perché povera di Sali, infatti alla fine si poteva lasciare evaporare tutta l’acqua della soluzione per notare che si sarebbe formato il Cloruro di Sodio (noi non l’abbiamo fatto per mancanza di tempo).

- Misurando con la cartina tornasole dopo vari procedimenti, abbiamo potuto notare come il ph cambiava. All’inizio la cartina aveva assunto un color verdino che stava a significare che aveva un ph neutro. Appena immesso il Sodio, abbiamo potuto notare quanto la cartina tornasole era diventata blu (ph basico 11/12) e infine, dopo aver aggiunto HCl, ci siamo accorti che la cartina assumeva sempre un colore che si rifaceva ad un ph neutro, esattamente come all’inizio.

- Appena immesso il pezzetto di Sodio metallico, ci siamo accorti che questo si spostava sul pelo dell’acqua e che produceva Idrogeno, appunto in grado di fargli cambiare velocemente posizione. In realtà andava a finire spesso sulle pareti della vaschetta, per cui ci è stata utile la bacchetta di vetro anche per spostarlo dai lati e fargli continuare la reazione. Ci siamo accorti quanto la soluzione fosse basica, perché l’acqua (con la fenolftaleina dentro) ha iniziato a colorarsi di rosa.

- Abbiamo usato HCl (molto acido) per smaltire più correttamente la soluzione, in quanto altamente basica, quindi nociva. Ovviamente non siamo stati in grado, per mancanza di strumenti, di vedere quanto realmente fosse diventata di nuovo neutra la soluzione, però più o meno ce ne siamo potuti accorgere, sia dal colore che assumeva la cartina tornasole, sia per il fatto che la soluzione contenente fenolftaleina, da rosa, diventava di nuovo neutra.

- Dove si versava l’Acido Cloridrico, immediatamente si verificava la neutralizzazione in quella zona della soluzione, ovviamente per neutralizzarla tutta ci siam dovuti servire di una bacchetta di vetro, per mescolare.

Conclusioni sull'esperimento

Conclusioni: siamo riusciti a produrre in laboratorio l’idrossido di Sodio (anche più comunemente chiamato Soda Caustica) senza particolari inconvenienti che hanno danneggiato noi stessi o l’ambiente lavorativo. Abbiamo inoltre ripassato il motivo per cui si devono assolutamente usare le etichette per segnalare la presenza di acidi, per esempio, nei contenitori. Prendendo come esempio l’Acido Cloridrico, possiamo dire che l’etichetta è utile per dire prima di tutto quanta concentrazione di acido è presente in quella determinata soluzione acquosa, in più questo deve essere affiancato dalla data in cui si è prodotta la soluzione e dal nome del gruppo di operatori che l’ha prodotta, perché nel caso ci si rendesse conto in seguito di aver fatto qualche errore, si cerca e si butta solamente la soluzione del determinato gruppo e non tutte le altre. La data, come detto prima, serve per capire da quanto tempo è stata fatta quella soluzione e quindi per sapere se è ancora valido usarla o se ormai è stata sfruttata completamente.