Esercitazioni laboratorio Chimica inorganica

Osservazioni:

Perché la soluzione è colorata?

Quale composto cristallizza e perché?

Perché la soluzione madre rimane colorata?

B. Determinazione della densità dell'acqua e della densità di due soluzioni acquose di NaCl

aventi differenti concentrazioni

Determinazione della densità dell'acqua

• Pesare un matraccio tarato da 25 mL, perfettamente pulito e asciutto; annotare la massa

riportando tutte le cifre segnate sul display (Riportare il valore in Tabella 1).

• Riempire il matraccio appena pesato con acqua distillata. L’operazione va condotta

usando la spruzzetta, effettuando piccole aggiunte, facendo attenzione a non superare la

tacca di calibrazione. Quindi usando una pipetta pasteur, si aggiunge ancora acqua fino

a portare a volume, cioè finché il fondo del menisco risulti tangente alla tacca di

calibrazione.

• Pesare il matraccio pieno e annotare il valore (riportare il valore in Tabella 1).

Determinazione della densità di soluzioni acquose di NaCl

A) Preparare 100 mL di una soluzione di NaCl 2.00 M

• Calcolare la massa di NaCl necessaria per preparare 100 mL di una soluzione 2.00 M.

()

() = ()

• Pesare la quantità di NaCl in una navicella di plastica, utilizzando il sistema della tara.

• Pesare un matraccio tarato da 100 mL, perfettamente pulito e asciutto; annotare la massa, riportando

tutte le cifre segnate sul display (riportare il valore in Tabella 1).

• Servendosi di un imbuto, trasferire il sale dalla navicella nel matraccio da 100 mL appena pesato;

mediante aggiunte successive di piccoli volumi di acqua distillata sciogliere perfettamente il sale

2

(mantenere il livello del liquido abbondantemente al di sotto della tacca di calibrazione!!). Quindi

usando una pipetta, aggiungere ancora acqua fino a portare a volume.

• Pesare il matraccio contenente la soluzione 2.00 M di NaCl appena preparata e prendere nota della

massa (riportare il valore in Tabella 1).

B) Preparare 10.0 mL di una soluzione di NaCl 0.500 M a partire dalla soluzione 2.00 M.

• Trasferire la soluzione 2.00 M in una bottiglia di plastica, accertandosi che sia pulita e asciutta.

• Calcolare il volume di soluzione 2.00 M necessario per preparare i 10 mL di soluzione 0.500 M.

() () () ( )

× = ×

1 1 2 2

• Pesare un matraccio tarato da 10.0 mL, perfettamente pulito e asciutto, e prendere

nota della massa (riportare il valore in Tabella 1).

• Prelevare con la pipetta automatica il volume calcolato di soluzione 2.00 M e

trasferirlo nel matraccio da 10 mL appena pesato. Portare a volume con acqua distillata.

• Pesare il matraccio contenente la soluzione 0.500 M di NaCl e prendere nota della

massa (riportare il valore in Tabella 1).

Trattamento dei dati sperimentali

()

=

Sapendo che , ricavare la densità dei tre sistemi preparati.

()

Riportare i dati sperimentali e i risultati con il corretto numero di cifre significative.

Tabella 1 Volume Massa del Massa del

Concentrazione Massa della

Soluzione del matraccio matraccio Densità

del sale soluzione

matraccio vuoto pieno

(Acqua)

NaCl

2.00 M

NaCl

0.500 M

Paragonare i tre valori ottenuti e fare delle valutazioni. 3

Esercitazione n. 2 2+

Nel corso di questa esperienza, produrrete alcune reazioni tipiche dello ione Cu ed eseguirete alcune

fondamentali operazioni di laboratorio quali dissoluzione, precipitazione, decantazione e filtrazione.

Le reazioni che farete avvenire hanno come punto di partenza una soluzione diluita (1% in massa) di

4.

solfato di rame pentaidrato CuSO 5H O. Questo composto è un solido ionico, ovvero un aggregato

2

2+ 42−

di ioni Cu e ioni SO . Il solfato di rame è un composto adoperato anche in agricoltura biologica

come concime e fungicida. Il solfato di rame, disciolto in acqua, si dissocia negli ioni costituenti.

2+

Osserverete che la soluzione contenente ioni Cu è colorata in azzurro. Il colore azzurro è dovuto

2+

alla specie idratata di formula [Cu(H O) ] .

2 4

3

Vi saranno consegnati circa 20 cm di soluzione di solfato di rame in una provetta. Da questa

provetta preleverete via, via, piccoli volumi di soluzione di cui vi servirete per tutte le reazioni

descritte di seguito.

1- Reazione redox 3

Versate in una provetta 4-5 cm della vostra soluzione di solfato di rame, aggiungetevi

zinco in granuli (3-4 granuli). Lasciate da parte per almeno un'ora. Ogni tanto agitate e

osservate ciò che accade. Annotate sul quaderno la reazione che avviene. Torneremo a

questa reazione al punto 8 di questa ricetta.

Ottenimento dell’idrossido di rame

2- Cu(OH) 2

(vi servirete, tra le altre cose, della cartina indicatrice di acidità)

3

Versate circa 5 cm della vostra soluzione azzurra di solfato di rame in un beaker da

3

100 cm ed aggiungete acqua distillata fino a riempire il beaker per circa un quinto

3

del suo volume (cioè fino ad un volume totale di circa 20 cm ). 3

Prelevate da una bottiglia di plastica, con una pipetta pasteur, alcuni cm di

soluzione acquosa di idrossido di sodio (NaOH) 0.5 M, e versateli goccia a goccia

nel vostro beaker.

Immergete nella soluzione contenuta nel vostro beaker la punta di una bacchetta di vetro e, con questa,

toccate un piccolo pezzetto di cartina indicatrice (tagliatelo dalla striscetta che vi è stata fornita). Il

colore blu scuro che la cartina assume indica che la soluzione è alcalina; la cartina indica cioè che

−

la soluzione è ricca di ioni idrossido (OH ). Se il colore della cartina non è blu scuro, aggiungete

ancora qualche goccia di soluzione di NaOH. Notate che nella

soluzione si sta formando un corpo gelatinoso e azzurro: il

precipitato. Esso è costituito da idrossido di rame(II) Cu(OH) (di

2

colore azzurro) che, essendo un composto poco solubile in acqua,

precipita.

La reazione che avviene è:

→

−

2+(aq)

Cu + 2 OH Cu(OH)

(aq) 2(s)

Trasformazione dell’idrossido di Cu(II) in ossido di Cu(II)

3-

ATTENZIONE: -qui userete la piastra elettrica riscaldante- non ustionarsi!! ATTENZIONE:

il filo di alimentazione della piastra elettrica non deve avvicinarsi alla piastra elettrica calda

Aggiungete ancora nel beaker, in cui è iniziata la precipitazione di Cu(OH) , alcune altre gocce di

2

soluzione di NaOH, avendo cura di agitare con una bacchetta la soluzione contenuta nel vostro beaker

4

e saggiandola di tanto in tanto con porzioni sempre nuove di cartina indicatrice, come detto sopra.

Quando la cartina si colora di blu, sospendete l'aggiunta di soluzione alcalina e ponete il beaker a

riscaldare su una piastra riscaldante (impostata ad una temperatura moderata di 50-60°C).

Lasciate riscaldare la soluzione agitando di tanto in tanto con la

bacchetta. Via, via che la soluzione si riscalda, il precipitato diventa

sempre più scuro fino a diventare quasi nero. Quando tutto il precipitato

si è colorato di nero, togliete il beaker dalla piastra (Attenti a non

scottarvi: usate della carta strofinaccio per sollevare il beaker) e

portatelo sul banco. Il precipitato nero è costituito da ossido di rame (II)

ovvero ossido rameico, CuO. Durante il riscaldamento è avvenuta la

reazione: →

Cu(OH) CuO + H O

2(s) (s) 2

Poiché anche l'ossido di rame(II) è praticamente insolubile in acqua, lo si trova separato come solido.

4- Filtrazione

Ora dovete filtrare operando nel seguente modo: prendete un disco di carta da filtro, piegatelo prima

"in due" e poi "in quattro" e, aprendolo a forma di cono, poggiatelo nell'imbuto di vetro.

Versate adesso un po’ di acqua distillata sul filtro, in modo da farlo aderire alla parete interna

dell'imbuto. Sistemate ora una provetta (inserita nel porta-provette) sotto l'imbuto, e versate poi sul

filtro il precipitato di CuO e il liquido in cui esso si è formato, facendo scivolare il tutto lungo una

bacchetta di vetro ed evitando di riempire l'imbuto fino all'orlo.

Lavate infine una volta con poca acqua distillata il precipitato che avete trasferito sul filtro.

5- Dissoluzione del precipitato di CuO

Trasferite l'imbuto su un'altra provetta pulita e sciogliete il precipitato rimasto sul filtro, versandovi

sopra, goccia a goccia, una soluzione acquosa di acido cloridrico, HCl, a concentrazione 0.5 M.

Avviene la reazione: →

+(aq) 2+(aq)

CuO + 2 H Cu + H O

(s) 2 2+

La colorazione azzurra della soluzione raccolta indica che è presente lo ione Cu idratato. Saggiate

l'acidità della soluzione con la cartina indicatrice. Il colore rosso della cartina indica che la soluzione

+

è acida per la presenza di ioni H in eccesso. 5

Ioni presenti

Colore della

cartina indicatrice Ioni presenti

Colore della

soluzione

6- Formazione di complessi

3

Mettete ora un paio di cm di soluzione approntata al punto 5 in una provetta pulita, e aggiungetevi

goccia a goccia una soluzione di ammoniaca, NH (rivolgetevi al docente). La soluzione diventerà

3 2+

intensamente colorata di blu a causa della formazione di un complesso fra NH e gli ioni Cu .

3

→

2+(aq) 2+(aq)

Cu + 4 NH [Cu(NH ) ] (fortemente colorato in blu)

3(aq) 3 4

7- Precipitazione e dissoluzione di altri precipitati

3

Versate in una provetta circa 1 cm della soluzione di solfato di rame di partenza e aggiungetevi, poco

a poco, del carbonato di sodio, Na CO , solido. Noterete la formazione di un precipitato di colore

2 3

turchese costituito da carbonato rameico basico. É avvenuta la reazione (da bilanciare):

→

2+(aq) 32−

Cu + CO + H O Cu (OH) CO + CO

(aq) 2 2 2 3(s) 2 (g)

Il biossido di carbonio, CO , che si sviluppa, fa schiumare la soluzione. Saggiate l'acidità della

2

soluzione con la cartina indicatrice e annotatene il colore.

Colore della cartina

Acidità della soluzione

8- Reazione redox (riprendiamo il sistema del punto 1)

Riprendete (dopo che è trascorsa almeno un'ora) la provetta con la soluzione di CuSO e i granuli di

4 2+

zinco. Osserverete che la soluzione è diventata incolore, perché sono scomparsi gli ioni Cu , colorati,

2+

sostituiti dagli ioni Zn , incolori. E' avvenuta la reazione:

→

2+(aq) 2+(aq)

Cu + Zn Cu + Zn

(s) (s) 6

Esercitazione n.3

Nel corso di questa esperienza determinerete il ‘titolo’, ovvero la concentrazione, di una soluzione

acquosa dell’acido forte HCl. La titolazione verrà eseguita utilizzando una soluzione acquosa a

concentrazione nota della base forte NaOH ([NaOH] circa 0.1 M, il valore esatto verrà co