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Studio sperimentale sul sistema periodico degli elementi

Scopo: mettere in evidenza alcuni principi fondamentali che si ricavano dallo studio del sistema periodico
Prima parte
Materiale: sodio metallico, solfato di alluminio, zolfo in polvere, fenolftaleina, acido cloridrico, idrossido di sodio in pastiglie, idrossido di ammonio, cartina tornasole blu, becher, provette, tappi, porta provette, pinza in legno, contagocce, becco Bunsen, acqua distillata.
Procedimento:
1)
• Ponete in un becher un dito di acqua distillata
• Inserite poi all’interno di esso un pezzetto di sodio (Na)
• Aggiungete quindi qualche goccia di fenolftaleina
2)
• In un altro becher ponete due dita di solfato di alluminio Al₂(SO₄)₃
• Aggiungete nel becher qualche goccia di idrossido di ammonio NH₄OH
• Dividete il precipitato ottenuto in due diverse provette

• Nella prima aggiungete qualche goccia di acido cloridrico
• Nella seconda inserite alcune pastiglie di idrossido di sodio
• Tappate entrambe le provette e agitate
3)
• Ponete in una provetta dello zolfo(S)
• Prendete con la pinza di legno la provetta e avvicinatela alla fiamma del becco Bunsen
• Bagnate una cartina tornasole blu con dell’acqua distillata e avvicinatela all’imboccatura della provetta

Risultati:
1) Il sodio appartiene al terzo periodo, ma soprattutto al primo gruppo e quindi, come tutti gli elementi appartenenti ad esso(tranne il sodio), è un metallo. Quindi reagendo con l’acqua formerà un idrossido NaOH+H (perché molto metallico, se no avrebbe dovuto avere prima la reazione con l’ossigeno dell’aria e poi con l’acqua). Quindi aggiungendo la fenolftaleina il nostro preparato si colorerà di rosa, fucsia, poiché ha un carattere basico( ph˃8,1).
2) L’alluminio appartiene anch’esso al terzo periodo, ma, a differenza del sodio, appartiene al terzo gruppo, quindi sarà un semimetallo. Facendo reagire solfato di alluminio Al₂(SO₄)₃ con idrossido di ammonio NH₄OH si ottiene un precipitato gelatinoso, che si ottiene dalla reazione: Al₂(SO₄)₃+ 6NH₄OH =› 2Al(OH₃)+3(NH₄)₂SO₄, cioè dall’unione dei due composti otteniamo idrossido di alluminio Al(OH₃) e solfato di ammonio (NH₄)₂SO₄. Questo precipitato ha un comportamento ampotero cioè riesce a reagire sia con un acido che con una base, perché con l’acido si comporta da base e con la base da acido. Deduciamo che l’alluminio è un semimetallo (come volevasi dimostrare).

3) Lo zolfo è un elemento appartenente al terzo periodo e al sesto gruppo quindi è chiaramente un non metallo. Mettendo a scaldare lo zolfo sulla fiamma questo farà, con i suoi fumi, diventare la nostra cartina tornasole rossa, perché l’elemento è molto acido (carattere degli elementi non metallici).

Conclusione: abbiamo compreso che si può stabilire se un elemento è metallico , semimetallico o non metallico in base alle sue reazione, e quindi riusciamo in base ad esse a stabilire, a grandi linee, anche la collocazione degli elementi nella tavola periodica.
Seconda parte
Materiale: potassio, sodio, fenolftaleina, carbone, acido cloridrico, stagno, tintura al tornasole, becher, provetta, tappo di gomma, apparecchio di Kipp, contagocce, acqua distillata.
Procedimento:
1)
• Ponete in due diversi becher due dita di acqua distillata e dieci gocce di fenolftaleina
• Nel primo becher aggiungete del potassio
• Nel secondo becher aggiungete il sodio
2)
• Ponete in due becher due dita di acido cloridrico concentrato
• Nel primo aggiungete un pezzetto di stagno
• Nel secondo inserite un pezzetto di carbone
3)
• Riempite la metà di una provetta con acqua distillata
• Aggiungete alcune gocce di tintura tornasole
• Fate gorgogliare la provetta nell’apparecchio di Kipp

Risultati:
1) Il potassio appartiene al secondo gruppo, mentre il sodio al primo. Dalla reazione osserviamo che inserendo il sodio nel preparato questo ha una reazione lenta, mentre inserendo il potassio esso ha una reazione molto più rapida(il preparato diventa fucsia molto prima) e forma anche una fiammella che surriscalda il becher. Questo perché il potassio ha più spiccato carattere metallico (se avessi utilizzato il potassio e il magnesio avrei ottenuto la stessa reazione perché il magnesio ha un carattere meno metallino del potassio).

2Na+2H₂O =› 2Na⁺OH⁻+H₂
2K+2H₂O =› 2K⁺OH⁻+H₂
NaOH e KOH tendono a liberare OH⁻ per alzare il ph della soluzione, che si colorerà di fucsia essendo diventata basica.
2) Appartenendo entrambi gli elementi al quarto gruppo, lo stagno e il carbonio dovrebbero avere caratteristiche simili, in realtà il carbonio è un non metallo, mentre lo stagno è un metallo. Facendoli reagire con l’acido cloridrico si otterranno due diverse conclusioni; lo stagno, essendo un metallo, reagirà con l’acido cloridrico secondo questa reazione: Sn+2HCl =› SnCl₂ + H₂ , si forma così il cloruro di stagno (un sale) e la reazione libera idrogeno, quindi crea effervescenza (metallo+acido=sale+idrogeno). Mentre il carbone con l’acido cloridrico non reagirà (non metallo+acido=nessuna reazione).
3) Nell’ultimo esperimento l’apparecchio di Kipp aveva una provetta con al suo interno HCl, aggiungendo a questa il CaCO₃ abbiamo ottenuto questa reazione:
CaCO₃+HCl =› CaCl₂+H₂O+CO₂ ,l’anidride carbonica il suo contenuto da viola(poiché l’acqua è un ambiente neutro) diventa rosso questo avviene a causa dell’anidride carbonica (CO₂) che abbassa il ph dell’acqua. Questo avviene perché la CO₂ in acqua diventa un ossoacido.
Conclusione: questa parte d esercitazione ci ha fatto capire come il carattere metallico aumenti lungo un gruppo, quindi con l’aumentare del peso atomico, perché più questo aumenta più è maggiore il numero degli elettroni che fa diminuire la forza di attrazione che c’è fra gli elettroni e il nucleo, che diminuisce lungo un gruppo e aumenta lungo un periodo.

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