Preparazione del solfato di rame

H SO concentrato al 96%

2 4

in peso

Teoria: La reazione che si prende in considerazione, ponendo 2 g di rame solido, in una soluzione

di 15 ml di acqua deionizzata e 10 ml di acido nitrico concentrato al 65% p/v è:

Cu + 4 HNO -> Cu(NO ) + 2NO + 2H O. In pratica, nel beaker rimane una soluzione di acqua e

3 3 2 2 2

nitrato rameico mentre il diossido di azoto si libera sotto forma di gas colorato. Aggiungendo 4 ml

di H SO avviene un’ulteriore reazione:

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Cu(NO ) + H SO -> CuSO ·5H O + 2HNO . Il solfato di rame è un sale azzurro in forma

3 2 2 4 4 2 3

pentaidratata: le interazioni tra soluto e solvente sono sufficientemente forti da resistere alla

precipitazione del sale e da permettere la cristallizzazione dell’acqua all’interno del precipitato.

Invece, HNO si libera sotto forma di gas.

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Il rosso cresolo (C H O S) è un indicatore acido (giallo) – base (rosso); il viraggio, cioè il

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cambiamento di colore della soluzione, è intorno a pH 7: a pH<7 il colore tende al giallo mentre a

pH>7 tende al rosso. Versandolo nella beuta con il diossido di azoto si può scoprire, dunque, se il

gas è acido o basico.

Per quanto riguarda il calcolo della resa è necessario saper ricavare dalle reazioni il necessario:

infatti, mentre la resa effettiva di una reazione consiste nella quantità in moli – o a volte è richiesta

anche in grammi – del prodotto (per cui è sufficiente pesarlo con una bilancia e calcolarne il peso

molecolare con l’utilizzo di una tavola periodica), la resa relativa è data dal rapporto tra resa

effettiva e resa teorica (moltiplicato per cento se la si vuole ottenere in percentuale). Quest’ultima

in particolare dev’essere calcolata risolvendo dei problemi di stechiometria, che sono appunto le

reazioni prese in considerazione, utilizzando come dati i volumi e i pesi in grammi effettivamente

impiegati. L’efficienza relativa si calcola ricavando le moli della cristallizzazione rispetto alla

quantità rimasta di prodotto.

Procedimento

Sono stati prelevati 15 ml di H O deionizzata, che sono stati versati in un beaker da 100 ml, posto

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al di sotto di una beuta capovolta montata su un sostegno ad anello in modo che il bordo della

beuta fosse leggermente al di sotto della superficie dell’acqua. Sono stati pesati 2 g di rame

metallico e inseriti nel beaker; si raccomandava di posizionarli al centro del beaker ma non è stata

un’operazione molto semplice, per cui qualche frammento si è depositato vicino ai bordi.

In seguito, si sono versati all’interno del beaker 10 ml di HNO concentrato: il rame ha cominciato a

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sciogliersi e la soluzione ha via via assunto una colorazione azzurro chiaro; dopo 30 secondi

l’azzurro è divenuto più intenso, ha raggiunto il ciano ed infine il blu. La dissoluzione del rame ha

comportato un’esalazione di gas, prima giallognolo poi via via tendente all’arancio. Non tutto il gas,

ovviamente, è rimasto nella beuta. Quando il liquido, salito leggermente di livello all’interno della

beuta durante la reazione, era in parte sceso, la beuta è stata rimossa e tappata. All’interno di essa

il gas presentava un colore giallo-arancio, abbastanza scuro.

Il beaker con la soluzione è stato posto su una piastra riscaldante al minimo. In poco tempo i

pezzetti di rame che erano rimasti integri si sono dissolti del tutto, rendendo la soluzione di un blu

più scuro. Il beaker poi è stato rimosso dalla piastra e lasciato sotto cappa a raffreddare.

Nel frattempo è stata preparata una soluzione con 8,2 ml di acqua e quattro gocce di rosso

cresolo. Una volta versata all’interno della beuta si è verificato un cambiamento: al posto del gas

arancione si poteva vedere un liquido dal colore simile. Dal momento che con il rosso cresolo la

soluzione tende al giallo a pH<7, se ne deve dedurre che il gas era un acido.

Non appena il beaker si era raffreddato sono stati aggiunti 4,2 ml di H SO concentrato al 96%.

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Subito si sono liberati dei vapori nitrosi e la soluzione è divenuta bicolore: blu scuro in alto, verde

smeraldo scuro sul fondo. Il beaker è stato posto nuovamente su piastra riscaldante per

concentrare la soluzione. Non appena fossero apparsi i primi cristalli il beaker avrebbe dovuto

essere rimosso dalla piastra riscaldante; tuttavia il calore fornito al processo è stato eccessivo e

soluzione e cristalli sono fuoriusciti dal beaker. Dopo averli recuperati, i cristalli sono stati messi

nell’imbuto di Buchner per essere lavati con acetone. Il processo di cristallizzazione avrebbe

dovuto essere ripetuto nuovamente utilizzando il residuo della soluzione; tuttavia a causa della

fuoriuscita di questa dal beaker, non è stato più possibile procedere.

Il sale lavato con acetone è stato posto in stufa ad essiccare per 30 minuti. Nel frattempo sono

stati eseguiti i calcoli della resa teorica.

Calcolo della resa teorica:

Cu + 4HNO -> Cu(NO ) + 2NO + 2H O

3 3 2 2 2

Cu HNO Cu(NO ) NO H O

3 3 2 2 2

2 g 10 ml n = ? n = ? n = ?

m=V ∙ d x x x

m 1:0,0315=1: 1:0,0315=2: 1:0,0315=2:

n= PM 10 ml ∙1,383 g/ml 0,0315 mol 0,0315 mol ∙2 0,0315 mol ∙2

¿ x= x= x= mol mo

=0,063 =0,063

2 g 1 1 1

¿ 63,55 g/mol 13,83 g

¿ 0,0315 mol

¿

0,0315 mol

¿ m

n= PM

Cu è il reagente

limitante 13,83 g

¿ g

63,012 mol