METALLI E NON METALLI

METALLI E NON METALLI

Obbiettivi Studiare il comportamento chimico di metalli e non metalli, osservare la formazione di ambienti chimici basici o acidi.

Materiali Becker da 100 e da 250mL, cilindretto (10mL), spruzzetta, filo di nichel-cromo, pinze di metallo, pinze di legno, vetro da orologio, cartina al tornasole, fenolftaleina soluzione alcolica 1%, Magnesio in nastro, Zolfo in fiori, Sodio metallico.

1° PARTE

Procedimento La prima parte consisteva nella creazione di un ambiente basico. Innanzitutto abbiamo preso la strisciolina (3-4 cm) di Magnesio, e l'abbiamo posta sulla fiamma del becco bunsen, in modo da fornire sufficiente energia per attivare la reazione di combustione (ossidazione) del Magnesio.

Alla fine il Magnesio, completamente ossidato, era diventato molto simile alla cenere, perdendo le caratteristiche metalliche possedute precedentemente. A questo punto abbiamo messo il composto così formatosi all'interno del becker piccolo, precedentemente riempito con ca 8 mL di acqua distillata. Fatto questo vi abbiamo posto dentro la cartina tornasole, e successiva-mente descritto cosa era successo.

Osservazioni Il Magnesio è un elemento che appartiene al II gruppo A della tavola periodica, per cui viene anche detto un metallo alcalino-terroso. Come sappiamo, gli elementi del I e II gruppo tendono a reagire facilmente e anche violentemente (in alcuni casi) con l'ossigeno contenuto nell'aria. È stato infatti sufficiente tenere la strisciolina un paio di secondi sul becco bunsen, per poi vederla infiammarsi, emettendo una luce molto forte (quasi accecante). Come possiamo leggere dalla tavola periodica, il Magnesio ha numero di ossidazione +2, per cui è sufficiente un atomo di Ossigeno per rendere la molecola del suo ossido stabile. La prima reazione avvenuta, perciò, è stata la seguente:. Da un metallo alcalino-terroso e dall' Ossigeno si è formato un composto che rientra nel gruppo dei composti inorganici binari, particolarmente nella classe degli ossidi basici.

Questi composti, messi in acqua formano gli idrossidi, creando un ambiente basico. La reazione avvenuto nel caso particolare è stata questa: . Al Magnesio si sono legati due gruppi ossidrili, presi dalle molecole d'acqua presenti nel becker. Il risultato è stata la formazione di Magnesio Idrato (IUPAC:diidrossido di magnesio). La sua basicità ha trovato riscontro nella colorazione assunta dalla cartina tornasole: è diventata di colore blu.

2° PARTE

Procedimento Questa volta abbiamo ossidato un non metallo, lo Zolfo. Tra il materiale fornito, c'era anche un vetro da orologio contenente Zolfo in polvere. Esso ha una temperatura di fusione molto bassa, per cui abbiamo passato l'ansa sulla fiamma per qualche istante, dopodiché abbiamo toccato con questa lo Zolfo, che si è subito sciolto, aderendovi. Poi lo abbiamo messo di nuovo sulla fiamma. Qualche passaggio è stato più che sufficiente per attivare la reazione di combustione che continuava anche se il non si forniva più energia. Il passaggio successivo è stato quello di porre la fiammella dello Zolfo sotto una strisciolina di cartina al tornasole precedentemente bagnata con qualche goccia di acqua distillata. I vapori dell'ossido così formatosi hanno reagito con l'acqua che bagnava la l'indicatore, fornendoci informazione riguardo al tipo di ambiente creato, che in questo caso è risultato acido.

Osservazioni Lo Zolfo è un elemento che appartiene al IV gruppo A, e ha un nume-ro di ossidazione +4 e +6 (anche -2 ma non ci interessa). Lo Zolfo ha quindi 2 possibili ossidazioni:

Nel primo caso, lo Zolfo si è legato a 3 atomi d'ossigeno formando Anidride Solforica  (IUPAC: Triossido di Zolfo); nel secondo si è legato a due atomi di Ossigeno in maniera da formare Anidride Solforosa (IUPAC: Diossido di Zolfo). Questi composti sono entrambi il risultato di un legame fra un nonmetallo e un ossigeno, quindi sono chiamati Ossidi Acidi, o Anidridi.

Vedendo la cartina virare verso il rosso, ne abbiamo subito dedotto che si trattava di acido, ma in realtà non sono stati questi due composti a far virare la cartina al tornasole: le due anidridi vaporizzate dalla fiamma si sono legate agli ioni delle molecole d'acqua formando composti appartenente alla classe degli Ossiacidi:

L'Anidride Solforica, legatasi all'acqua ha formato Acido Solforico (IUPAC:Acido tetraossosolforico), mentre l'Anidride solforosa si è legata all'acqua formando Acido Solforoso (IUPAC: Acido triossosolforico).

3° PARTE

Procedimento Questa volta abbiamo osservato il comportamento di un elemento appartenente al I gruppo A, ovvero appartenente al gruppo dei metalli alcalini. Questi metalli hanno reazioni con l'ossigeno ancor più violente dei metalli alcalino-terrosi. L'elemento utilizzato è stato il Sodio: questo elemento non è presente in natura allo stato puro, ma solo sottoforma di composti, proprio poiché è estremamente reattivo. Presenta tutte le caratteristiche classiche di un metallo: duttile, malleabile, buon conduttore di calore ed elettricità, lucente. Come abbiamo visto, però, il sodio, non si presenta lucente; solo dopo averlo tagliato (è talmente malleabile che basta un coltello) mostra questa caratteristica, che sembra perdere quasi subito, in quanto si forma immediatamente una patina coprente di ossido.

Ad ogni gruppo è stato fornito un campione molto piccolo di Sodio, che lo ha preso e messo nel becker grande (riempito per metà circa d'acqua) nella quale era presente qualche goccia di fenolftaleina. Abbiamo poi fatto le nostre osservazioni.

Osservazioni Non appena il Sodio ha toccato l'acqua, si è avviata una reazione che, se avessimo avuto pezzi di Sodio più grandi, sarebbe stata esplosiva. Abbiamo quindi osservato una reazione molto esotermica: il calore è persino riuscito a far sciogliere il Sodio, che inoltre ha una densità minore di quella dell'acqua. L'effetto risultante è stato anche bello da vedere: la pallina sfrigolante di Sodio si muoveva sul pelo dell'acqua e l'Idrossido di Sodio che andava formandosi faceva virare il colore della fenolftaleina sul fucsia.

Vediamo più dettagliatamente che cosa è successo nella reazione:

Per prima cosa, il Sodio puro si è legato all'Ossigeno dell'acqua:

L'Ossido di Sodio così formatosi si è legato ad altre molecole d'acqua:

Il risultato complessivo delle due reazioni è il seguente:

Il Sodio in acqua è diventata Soda caustica (IUPAC: Idrossido di Sodio). Inizialmente il Sodio si è ossidato prendendo l'Ossigeno necessario dall'acqua. Da questa reazione si sviluppa l'Idrogeno che viene liberato. L'Ossido di Sodio si è a questo punto legato con altre molecole d'acqua per formare il composto finale (l'Idrossido di Sodio), che è, come tutti gli idrossidi, una base.