Concetti Chiave
- Il contenuto descrive un esperimento volto a classificare le soluzioni in elettroliti forti, deboli e non elettroliti, basandosi sulla loro conducibilità elettrica.
- Si evidenzia che gli elettroliti forti, come l'acido cloridrico e l'idrossido di potassio, conducono l'elettricità in modo significativo, mentre gli elettroliti deboli, come l'acido acetico, hanno una conducibilità limitata.
- La diluizione ha effetti opposti sulla conducibilità: per l'acido acetico glaciale aumenta, mentre per l'acido cloridrico diminuisce, indicando la diversa natura degli elettroliti.
- La sperimentazione ha confermato la legge di Arrhenius, evidenziando che gli acidi liberano ioni H⁺ e le basi ioni OH⁻, ma non tutti i composti si ionizzano allo stesso modo.
- I risultati mostrano che la conducibilità di una soluzione è misurabile attraverso il passaggio di corrente elettrica, influenzata dalla presenza di ioni.
Materiali utilizzati
Materiali: apparecchio per misurare la conducibilità, becher, acqua distillata, acqua del rubinetto, cloruro di sodio solido, acido cloridrico in soluzione con concentrazione elevata, acido acetico glaciale, zucchero solido, idrossido di potassio in soluzione, solfato di rame solido, alcool etilico, acido cloridrico in soluzione 0,1 N, acido acetico glaciale in soluzione 0,1 N, idrossido di ammonio in soluzione 0,1 N
Classificazione delle soluzioni
Procedimento:
1° parte: classificazione delle soluzioni e dei composti
Abbiamo preso sei becher e li abbiamo riempiti all’incirca per metà con le soluzioni ( acqua distillata, acqua del rubinetto, acido cloridrico concentrato, acido acetico glaciale, idrossido di potassio in soluzione, alcool etilico); poi ne abbiamo presi altri tre e abbiamo messo al loro interno alcuni grammi di zucchero solido, cloruro di sodio solido e solfato di rame solido, in questi tre becher abbiamo aggiunto alcuni ml di acqua distillata. Abbiamo posto i nove becher, quattro per volta, nell’apparecchio per misurare la conducibilità, che avevamo in precedenza collegato con un generatore di elettricità. L’apparecchio è costituito da quattro coppie di chiodi (elettrodi), che restando immersi nella soluzione per un paio di centimetri, grazie alla corrente fornita dall’alimentatore, avremo una variazione nelle sostanze e, in alcuni casi, l’accensione delle lampadine, collocate al di sopra della struttura, in corrispondenza con gli elettrodi.
Confronto tra elettroliti
2° parte: confronto tra elettroliti deboli e forti nella stessa concentrazione
Abbiamo preso due becher e nel primo abbiamo messo alcuni ml di acido cloridrico in soluzione 0,1 N, mentre nell’altro alcuni ml di acido acetico glaciale in soluzione 0,1 N; li abbiamo quindi messi sotto il nostro apparecchio per misurare la conducibilità e abbiamo acceso l’alimentatore.
Abbiamo fatto la stessa prova con l’idrossido di potassio e l’idrossido di ammonio, entrambi in soluzione 0,1 N.
Qual è l'influenza della diluizione?
3° parte: influenza della diluizione sulla conducibilità di una soluzione
Abbiano preso due becher, nel primo abbiamo messo 35 ml di acido cloridrico in soluzione, mentre nell’altro 35 ml di acido acetico in soluzione e abbiamo anche in questo caso fatto la prova della conducibilità.
Risultati:
1° parte: classificazione delle soluzioni e dei composti
Abbiamo notato che le sostanze reagiscono all’elettricità in modi diversi:
• alcune, come l’acido cloridrico in soluzione molto concentrata e l’idrossido di potassio, conducono l’elettricità, facendo accendere in modo molto spiccato la lampadina e contribuendo alla formazione di bolle nei pressi dell’elettrodo. Ciò dimostra che queste due sostanze sono elettroliti forti, perché liberando molti H⁺ o OH⁻, conducono l’elettricità.
• altre, invece, come l’acqua del rubinetto, il cloruro di sodio, l’acido acetico glaciale, il solfato di rame e l’alcool etilico conducono solo in parte la corrente, tanto che in molti di loro l’elettricità non sarà sufficiente per far accendere la lampadina, ma causerà solo la formazione di piccole bolle in prossimità dell’elettrodo. Queste sostanze sono elettroliti deboli, poiché liberano ioni, ma non a sufficienza per condurre l’elettricità.
• altre ancora, come l’acqua distillata e lo zucchero in soluzione, non conducono l’elettricità, quindi non porteranno né all’accensione della lampadina né alla formazione di bollicine. Questo perché le sostanze non sono elettroliti, in altre parole scindendosi in acqua non producono ioni.
Confronto tra elettroliti deboli e forti
2° parte: confronto tra elettroliti deboli e forti nella stessa concentrazione
Abbiamo notato che anche quando abbiamo due sostanze con la stessa concentrazione, il risultato è lo stesso; in questo caso l’elettrolita forte (acido cloridrico) ha fatto accendere la lampadina, mentre l’elettrolita debole( acido acetico glaciale) è riuscito a imprimere alla lampadina solo una debole luce. Questo perché l’acido cloridrico è un acido forte, che dividendosi in acqua, formerà molti ioni H⁺, mentre l’acido acetico glaciale è un acido debole e quindi dividendosi, formerà pochi ioni H⁺.
La stessa situazione si ha con i due idrossidi; anche in questo caso l’elettrolita forte (idrossido di potassio) ha fatto accendere la lampadina, mentre l’elettrolita debole( idrossido di ammonio) è riuscito a imprimere alla lampadina solo una debole luce. Questo perché l’idrossido di potassio è una base forte, che dividendosi in acqua, formerà molti ioni OH⁻, mentre l’idrossido di ammonio è una base debole e quindi dividendosi, formerà pochi ioni OH⁻.
Effetti della diluizione
3° parte: influenza della diluizione sulla conducibilità di una soluzione
Abbiamo notato come la diluizione influisca sulla conducibilità di una sostanza. Abbiamo già detto in precedenza che l’acido acetico glaciale è un elettrolita debole e che l’acido cloridrico è un elettrolita forte, aggiungendo a questi due qualche ml di acqua distillata, abbiamo notato come nel primo la conducibilità aumenti, mentre nel secondo come questa diminuisca notevolmente.
Conclusioni sull'esperimento
Conclusioni: abbiamo classificato le sostanze in elettroliti forti, deboli e non elettroliti, capendo che la conducibilità di una soluzione è misurabile mediante il passaggio di corrente elettrica che avviene grazie alla presenza di ioni nella soluzione; abbiamo così anche confermato la legge di Arrhenius, che definisce acidi i composti che in soluzione acquosa liberano ioni idrogeno o protoni (H⁺) e basi i composti che liberano ioni idrossido (o ossidrile) (OH−), aggiungendo che non tutti i sali, le basi e gli acidi si ionizzano in eguale misura. Abbiamo inoltre dimostrato come la diluizione influisca sulla conducibilità di una soluzione; infatti, una soluzione che conduce corrente diluita diminuirà la sua capacità di conducibilità, mentre una soluzione debole diluita aumenterà la sua capacità di condurre elettricità.
Domande da interrogazione
- Quali materiali sono stati utilizzati nell'esperimento per misurare la conducibilità?
- Come sono stati classificati gli elettroliti durante l'esperimento?
- Qual è stata l'osservazione principale riguardo al confronto tra elettroliti forti e deboli?
- In che modo la diluizione influisce sulla conducibilità delle soluzioni?
- Quali conclusioni sono state tratte riguardo alla legge di Arrhenius e alla conducibilità?
Sono stati utilizzati un apparecchio per misurare la conducibilità, becher, acqua distillata, acqua del rubinetto, cloruro di sodio solido, acido cloridrico concentrato, acido acetico glaciale, zucchero solido, idrossido di potassio in soluzione, solfato di rame solido, alcool etilico e varie soluzioni di acidi e basi in concentrazioni specifiche.
Gli elettroliti sono stati classificati in forti, deboli e non elettroliti. Gli elettroliti forti, come l'acido cloridrico e l'idrossido di potassio, conducono bene l'elettricità, mentre gli elettroliti deboli, come l'acido acetico, conducono solo parzialmente. Le sostanze non elettroliti, come l'acqua distillata e lo zucchero, non conducono elettricità.
È stato osservato che anche a concentrazioni uguali, gli elettroliti forti come l'acido cloridrico producono una conduzione elettrica molto più elevata rispetto agli elettroliti deboli come l'acido acetico, che genera solo una debole luce nella lampadina.
La diluizione ha un effetto opposto sulle soluzioni: per gli elettroliti deboli, come l'acido acetico, la conducibilità aumenta con la diluizione, mentre per gli elettroliti forti, come l'acido cloridrico, la conducibilità diminuisce notevolmente.
Si è confermato che la conducibilità di una soluzione è legata alla presenza di ioni, in linea con la legge di Arrhenius, che definisce acidi e basi in base alla liberazione di ioni H⁺ e OH⁻. Inoltre, è stato evidenziato che non tutti gli acidi e le basi si ionizzano in egual misura.
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