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Relazione - Stechiometria

Scopo : verificare i calcoli con le moli.

Materiali:
-Due filamenti di rame ( Cu ), uno rigido e l’altro attorcigliato al primo;
-Nitrato di argento ( AgNO₃) (10ml) ;
-Tappo forato;
-Bilancia ( S= 0,001g P=300g );
-Provetta;
-Portaprovette;
-Imbuto;
-Acqua distillata;
-Scottex;
-Stufa a secco;
-Carta da filtro;
-Becker 1 ( S= 50 ml P= 250 ml );
-Becker 2 ( S= 10ml P= 100ml );

Riferimenti teorici:

•Una mole è la quantità di sostanza che contiene un numero particelle elementari uguale al numero di atomi contenuti in 12 g di ¹²C.
•La molarità di una soluzione è il rapporto tra il numero di moli n di soluto e il volume V, in litri, di soluzione in cui il soluto è disciolto. L’unità di misura della molarità è moli su litro (mol/L); essa si indica spesso con il simbolo M (molarità).

•Il simbolo nel rame è Cu. I due più comuni stati di ossidazione del rame sono +1 (ione rameoso, Cu+) e +2 (ione rameico, Cu++). Nel nostro esperimento passerà da rameico ( ce ne accorgiamo dal colore azzurro ) a rameoso ( diventa verde in cima alla carta da filtro dopo il riscaldamento ). Essendo azzurro, per bilanciare la reazione dovremo prendere in considerazione lo stato di ossidazione + 2.
•Il nitrato d'argento a temperatura ambiente si presenta come una polvere cristallina incolore molto solubile in acqua. Se una soluzione di nitrato d'argento viene a contatto con pelle o tessuti, provoca dopo alcune ore, la comparsa di tipiche macchie marroni.

Procedimento:

Preparare gli strumenti elencati in precedenza. Pesare i due filamenti di rame e segnarne la massa. Attorcigliare uno dei due filamenti attorno all’altro in modo che siano ben saldi. Introdurre entrambi all’interno del tappo forato. Immettere all’interno della provetta 10 ml di AgNO₃ aiutandosi con un imbuto. Inserire i filamenti di rame nella provetta precedentemente riempita e chiudere quindi con il tappo forato. Posizionare la provetta sul portaprovette e aspettare la reazione. Lasciare a riposo qualche giorno perchè la reazione avvenga completamente. Dopo ciò, muovere la provetta in modo che il prodotto formatosi durante la reazione scenda completamente sul fondo. Togliere i filamenti e tamponarli delicatamente con uno scottex e successivamente farli asciugare nella stufa a secco o su un termosifone per una decina di minuti. Pesare nuovamente i filamenti per trovare la massa del rame reagito. Prendere un foglio di carta da filtro, pesarlo e segnarne la massa. Piegarlo in modo da poterlo mettere sopra un imbuto. Posizionare l’imbuto sopra un becker. Prendere la provetta e versarne piano il contenuto sulla carta da filtro, in modo che il liquido scenda nel becker sottostante e la parte solida rimanga sulla carta da filtro. In caso rimanga della parte solida nella provetta, versare più volte all’interno di essa dell’acqua distillata e ripetere la filtrazione. Lavare anche la carta da filtro con l’acqua distillata. Quando la filtrazione sarà terminata, segnare la carta da filtro con un simbolo identificativo e metterla sopra al becker piccolo e portare il tutto all’interno della stufa a secco ad asciugare. Quando questo processo sarà concluso, pesare la carta da filtro contenente l’argento, eseguire i calcoli delle moli e trovare la molarità dell’argento dopo aver bilanciato la reazione.

Reazione bilanciata:

Cu + 2AgNO₃ --> 2Ag + Cu(NO₃)₂

Osservazioni e calcoli:

-Il rame è l’elemento in eccesso.
-La reazione termina quando finisce il nitrato d’argento.
-Il prodotto solido della reazione è l’argento, che si presenta in piccoli cristalli luminosi di colore bianco-grigio.
-Dopo aver riscaldato la carta da filtro, possiamo notare un leggero colore verde sui bordi.

Massa rame = 2,165 g
Massa carta da filtro = 2,232 g
Massa rame dopo la reazione = 1,688 g
Massa rame reagito = 2,165 g – 1,688 g = 0,477 g
Massa molare del rame ( Cu ) = 63,55 g / mol
Massa della carta da filtro + l’argento = 3,830 g
Molarità AgNO₃?

1° metodo:

N° moli di Cu = Massa / Massa molare = 0,477 /63,55 = 0,00751 moli di Cu
Data la reazione bilanciata, sappiamo che una mole di rame reagisce con due moli di nitrato d’argento. Quindi possiamo impostare una proporzione per trovare in un il numero di moli di AgNO₃.
0,00751 : x = 1 : 2
X = 0,0150 moli di AgNO₃
Molarità AgNO₃ = N° moli / volume = 0,0150 / 0,010 = 1,5 M

2° metodo:

Utilizziamo i dati dell’argento.
Massa Ag = 3,830 – 2,232 = 1,598 g
MM Ag = 107,9 g / mol
N° moli Ag = 1,598 / 107,9 = 0,1481 moli di Ag
Molarità Ag = 0,1481 0,010 = 1,5 M
Molarità effettiva :
3,0 g di AgNO₃ in 10 ml, quindi :
MM AgNO₃ = 107,9 + 14,01 + (16,00 * 3) = 169,91 g / mol
N° moli = 3,0 / 169,91 = 0,018 moli di AgNO₃
Molarità AgNO₃ = 0,018 / 0,010 = 1,8 M

Massa argento?

1° metodo:
Grazie alla reazione bilanciata possiamo intendere che il numero di moli di argento sono le stesse del nitrato d’argento. Quindi:
N° moli Ag = 0,0150 moli di Ag
MM Ag = 107,9 g / mol
Massa Ag = MM Ag * n° moli = 107,9 * 0,0150 = 1,62 g
2° metodo:
Massa Ag = 3,830 – 2,232 = 1,598 g

Conclusioni:

Attraverso una reazione bilanciata si può facilmente comprendere il rapporto di combinazione tra le moli. Calcolando la massa dell’argento attraverso le moli siamo arrivati ad un risultato molto simile a quello trovato sottraendo alla massa della carta da filtro + l’argento quella della carta da filtro. Stessa cosa è successa calcolando la molarità del nitrato d’argento nei due diversi metodi. Abbiamo quindi verificato che i calcoli con le moli ci portano ad avere risultati attendibili.

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