Esplorazione delle proprietà polari e apolari delle sostanze

Molte sostanze, sia elementi sia composti, sono formate da molecole. Le molecole sono aggregati ben definiti di due o più atomi, che possono anche essere uguali tra loro. Gli atomi si legano tra di loro a formare molecole tramite legami covalenti e legami ionici. Un legame covalente è la forza di attrazione che si stabilisce tra due atomi quando essi mettono in comune una coppia di elettroni di valenza. I legami covalenti possono essere polari o apolari determinando così le relative molecole. Una molecola è polare quando il centro della carica positiva (dovuta alla disposizione dei nuclei degli atomi) non coincide con il centro della carica negativa (dovuta alla disposizione degli elettroni della molecola); questo rende la molecola un dipolo elettrico. Le molecole polari tendono ad attrarsi l'una con l'altra ed a circondare gli ioni dei composti ionici. L'esempio più comune di molecola polare è l'acqua, da qui il fatto che le sostanze polari vengono anche chiamate idrofile. Una molecola è apolare quando i centri delle cariche elettriche positive e negative coincidono. I composti apolari non hanno cariche elettriche superficiali, quindi non si mischiano alle sostanze polari ne si sciolgono in esse, da qui il nome di sostanze idrofobe. Un legame ionico è la forza di attrazione che si esercita tra ioni con cariche di segno opposto (anione e catione). Il composto che si forma è detto composto ionico.

Che esperimenti si possono fare con provette e becher?

1- Provette, bacchetta di plexiglas, acqua, esano, burette, sale, zucchero;

2- Becher, iodio, esano, acqua, burette, bacchetta di plexiglas;

3- Panno di lana, acqua, esano, bacchetta di plexiglas.

1- Prepariamo due coppie di provette contenenti, in ognuno di esse, zucchero e sale. Nelle provette contenenti sale, versiamo in una 4 ml di esano e nell'altra 4 ml di acqua e ripetiamo lo stesso procedimento per le provette contenenti zucchero (vedi osservazioni).

2- Allestiamo due becher. In un becher vi aggiungiamo iodio ed esano mentre nell'altro vi aggiungiamo iodio e acqua. Infine, in un terzo becher, aggiungiamo il contenuto di entrambi i becher (vedi osservazioni).

3- Strofiniamo la bacchetta di plexiglas utilizzando un panno di lana. Apriamo il rubinetto della buretta contenente acqua e avviciniamo la bacchetta. Ripetiamo lo stesso procedimento aprendo il rubinetto della buretta contenente esano (vedi osservazioni).

Osservazioni sugli esperimenti

1- L'acqua, lo zucchero e il sale sono polari, mentre l'esano è apolare. Le provette che contengono acqua+zucchero e acqua+sale, presenteranno entrambe un miscuglio omogeneo poiché sono presenti solo sostanze polari e perciò si solubilizzano. Invece, le provette che contengono esano+zucchero e esano+sale, presenteranno entrambe un miscuglio eterogeneo poiché sono presenti sostanze sia polari sia apolari e perciò non si solubilizzano.

2- Dato che lo iodio e l'esano sono apolari e l'acqua è polare, nel becher contenente acqua+iodio, le sostanze non si solubilizzeranno e perciò presenterà un miscuglio eterogeneo. Il becher che contiene esano+iodio presenterà, invece, un miscuglio omogeneo dalla colorazione violacea perché le sostanze si solubilizzano essendo entrambe apolari. Nel terzo becher noteremo una stratificazione determinata dal fatto che saranno presenti sia sostanze polari sia apolari.

3- Strofiniamo la bacchetta di plexiglas su un panno di lana affinché si carichi elettricamente. Quando apriamo i rubinetti delle burette ci assicuriamo che l'acqua e l'esano scendano a filo, in modo da poter verificare il loro comportamento in funzione dell'avvicinamento della bacchetta. Nel momento in cui avviciniamo la bacchetta all'acqua si nota una evidente deflessione del getto, mentre quando avviciniamo la bacchetta all'esano non accade nulla. Ciò accade solo con le sostanze polari perché solo quest'ultime risentono del campo elettrico della bacchetta.

Conclusioni sull'esperimento

Tramite questo esperimento abbiamo dimostrato sperimentalmente la natura polare e apolare delle sostanze. Abbiamo dimostrato che le sostanze polari sono solubili solo in sostanze polari e che le sostanze apolari solo in sostanze apolari. Inoltre abbiamo osservato il comportamento che si verifica tra una bacchetta carica elettricamente e una sostanza polare. In ogni caso è stata rispettata la regola generale il "simile scioglie il simile".