Laboratorio Chimica

Laboratorio 1: Calcinometria

Calcinometria: è un saggio analitico quantitativo che permette di identificare la presenza di carbonati (CO₃^2-), come CaCO₃, che come gli altri carbonati metallici, reagisce con un acido per dare un sale e H₂O (CO₂ + H₂O).

CaCO₃ è abbondante in natura ed è un solido bianco a temperatura ambiente ed è poco solubile in H₂O (basifica l’H₂O e genera una sospensione).

In natura

• Rocce calcaree (es.: dolomia) → carbonato misto di calcio e magnesio
• Terreni e fanghi
• Sedimenti marini/fluviali, acque naturali e scarti di produzione

Chi adibito ai lavori sono rispettivamente geologi, agronomi e ingegneri chimici.

Industria

• Aderizi e pigmenti statici → architetto/restauratore
• Calce, cemento e industria di carta/vernici → ingegneri civili/chimici
• Industria alimentare (colorante/additivo)

Reazione studiata

CaCO₃ + 2HCl_aq → CO_2g + H₂O_l + CaCl_2aq

CaCl₂ è un sale molto igroscopico e molto solubile in H₂O. Ho una miscela incognita con x grammi di CaCO₃, aggiungo HCl_aq, CaCO₃ sarà completamente disciolto in H₂O. Con uno strumento appropriato posso quantificare il volume di CO₂ prodotto, determino le moli di CO₂ e con la stechiometria di reazione trovo n° moli di CaCO₃ (rapporto 1:1).

Laboratorio 1: Calcimetria

Calcimetria: è un saggio analitico quantitativo che permette di identificare la presenza di carbonati (CO₃^2-), come CaCO₃, che come gli altri carbonati metallici, reagisce con un acido per dare un sale e H₂CO₃ (CO₂ + H₂O).

CaCO₃ è abbondante in natura e a temperatura ambiente ed è poco solubile in H₂O (basifica l'H₂O e genera una sospensione).

In natura

• Rocce calcaree (es.: dolomia) → carbonato misto di calcio e magnesio
• Terreni e fanghi
• Sedimenti marini/fluviali, acque naturali e scarti di produzione

Gli addetti ai lavori sono rispettivamente geologi, agronomi e ingegneri chimici.

Industria

• Vernici e pigmenti sintetici → architetto/restauratore
• Calce, cemento e industria di carta/vernici → ingegneri civili/chimici
• Industria alimentare (colorante/additivo)

Reazione studiata

CaCO_3(s) + 2HCl_(aq) → CO_2(g) + H₂O_(l) + CaCl_2(aq)

CaCl₂ è un sale molto igroscopico e molto solubile in H₂O. Ho una miscela incognita con x grammi di CaCO₃, aggiungo HCl_(aq): CaCO₃ sarà completamente disciolto in H₂O. Con uno strumento appropriato posso quantificare il volume di CO₂ prodotto, determinando le moli di CO₂ e con la stechiometria di reazione trovo n° moli di CaCO₃ (rapporto 1:1).

Strumenti e fasi di misura

(3- tip) - Il calcimetro, infatti, presenta dei contenitori chiusi per intrappolare la CO₂ ed utilizzarla. Si riconosce un contenitore di reazione e un cilindro graduato per misurare la CO₂. La buretta è collegata con due tubi diversi al contenitore di reazione e al polmone di espansione. Può essere presente un elemento termostatabile per mantenere costante la temperatura.

Fasi di misura

1. Nella buretta e nel polmone di espansione vi è H₂O. Il rubinetto sopra la buretta è aperto (per mantenere la pressione ambiente) e tutta l'H₂O passa nella buretta. Fase di azzeramento - vasi comunicanti.
2. Reazione e misurazione: il rubinetto è chiuso (sistema parzialmente isolato). Nel contenitore di reazione si inseriscono HCl e CaCO₃, che reagendo liberano CO₂. La quale entra nella buretta e spinge verso il basso l'H₂O = la differenza di altezza che si legge sul cilindro graduato indica il V CO₂ prodotto.

ΔV dipende da T(K), P(bar), caratteristiche del calcimetro. Per evitare queste dipendenze prima della misurazione bisogna creare una curva di calibrazione.

Applico la legge dei gas ideali: PV = nRT → Calcolo n CO₂

Esperimento

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂

0.5g di CaCO₃ → 5ml 0.5o 6M

Materiali

• Calorimetro
• Acqua distillata per soluzione di HCl
• Cilindro graduato
• Flask di reazione
• Pinzette
• Provetta

Sfruttando il principio dei vasi comunicanti porto la buretta a 0 ml (tarata piena). Bisogna inserire verticalmente la provetta con HCl nella flask (per non far cadere HCl nel CaCO₃). La reazione è pressoché istantanea.

ΔV = 51 mL CO₂

P = -1026 hPa = 1,01 atm

t = 21°C = 294 K

n CO₂ = n CaCO₃ = ^PV/_RT = ^{1.01 atm 51/10-3}/_{0.0821 ^{atm · L}/}