Relazione - Legami tra le molecole

Titolo: Legami tra le molecole

Obbiettivo 1:

cercare di capire quali siano i legami che esistono tra queste molecole (acqua, acetone, alcol etilico ed esano) attraverso la dimostrazione della loro polarità o meno.

Teoria:

Tutte sostane sono formate da molecole e per questo chiamate sostanze molecolari. Queste sono aggregati stabili di atomi legati tra loro da legami chimici. Ci sono molecole formate da due soli atomi e ci sono anche molecole costituite da migliaia di atomi. In ogni caso le molecole sono particelle elettricamente neutre, nel senso che all'interno di qualsiasi molecola la carica positiva totale è esattamente uguale alla carica negativa. Definiamo forze inter-molecolari le forze elettriche con cui si attraggono reciprocamente le molecole. Quest'ultima proprietà dipende da due caratteristiche delle molecole: la forma geometrica, cioè la disposizione relativa degli atomi, e la distribuzione della carica elettrica, cioè la posizione relativa degli elettroni negativi e dei nuclei positivi.

In generale le molecole in cui la distribuzione delle cariche elettriche è simmetrica si chiamano molecole apolari. Le sostanze costituite da questo tipo di molecole sono chiamate sostanze apolari.

Invece, le molecole che, a causa di una distribuzione asimmetrica della carica elettrica, presentano al loro interno due distinte polarità sono chiamate molecole polari. Le sostanze di questo tipo sono chiamate sostanze polari .

Strumenti:

4 burette

4 becker

sostegni per burette

bacchetta (qualsiasi materiale)

panno

Elementi:

Esano CH₃(CH₂)₄CH₃

Acqua H₂O

Alcol etilico C₂H₆O

Acetone C₃H₆O

Svolgimento:

il Prof ha posto nelle diverse burette le rispettive sostanze contenute precedentemente nei matracci. Al di sotto della buretta è stato messo un becher, in modo tale da contenere il liquido che fuoriusciva. Successivamente il Prof ha strofinato la bacchetta di plastica con la lana e velocemente ha aperto il rubinetto della buretta e ha lasciato scorrere il liquido. Ha posto la bacchetta vicino al liquido notando che alcune sostanze scendevano deviate rispetto alla verticale, altre no.

Conclusioni:

l'acqua viene deviata dalla bacchetta perché è una molecola che contiene due dipoli, formati dall'atomo di ossigeno con gli atomi di idrogeno, questi dipoli non si annullano, poiché la disposizione dei legami covalenti non è di 180° ma di 104°.

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l'acetone viene deviato dalla bacchetta perché è una molecola che contiene otto dipoli, che non si annullano in base alla struttura della molecola, formati dall'atomo di carbonio con 2 gruppi di CH₃ e un doppio legame con l'ossigeno

l'alcol etilico viene deviato dalla bacchetta perché è una molecola che contiene otto dipoli, che non si annullano in base alla struttura della molecola, formati dal carbonio con il gruppo CH₃ e uno con il gruppo OH

l'esano non è stato attratto dalla bacchetta perché pur avendo14 dipoli, la posizione dei legami C-H determina una risultante nulla del dipolo

Obbiettivo 2: prove ative di miscibilità

Strumenti:

6 provette

4 burette

4 becker

sostegni per burette

Elementi:

Esano CH₃(CH₂)₄CH₃

Acqua H₂O

Alcol etilico C₂H₆O

Acetone C₃H₆O

Principi teorici:

Solventi e soluti possono essere classificati come polari e non polari o apolari. La polarità può essere misurata come la costante dielettrica o il momento del dipolo di un composto. La polarità di un solvente determina che tipo di composti si è in grado di sciogliere e con che altri solventi e/o liquidi si può miscelare. Di norma, solventi polari sciolgono meglio composti polari e solventi non polari sciolgono meglio composti non polari. Composti fortemente polari come i sali inorganici o gli zuccheri si sciolgono solo in solventi molto polari come l'acqua, mentre composti fortemente apolari come gli olii o le cere si sciolgono solo in solventi organici estremamente apolari, come l'esano. Similmente, acqua e esano (o aceto e olio extravergine d'oliva) non sono miscibili l'una con l'altro e si separeranno velocemente in due livelli, anche dopo una bella mescolata.

Fasi:

Come prima cosa abbiamo riempito le 4 burette con, acqua, esano, alcol etilico e acetone. Successivamente abbiamo preso una provette e l'abbiamo posta, sotto la buretta contenente acqua e ne abbiamo riempito metà provetta, quindi, l'abbiamo posta sotto la buretta contenente esano facendone scendere ¼ di provetta, abbiamo agitato per provocare la miscibilità. Abbiamo poi fatto la stessa cosa con acqua e alcol etilico e acetone.

Ad ogni miscuglio abbiamo annotato il grado di miscibilità della soluzione e le caratteristiche macroscopiche della miscela, che abbiamo annotato in una tabella a doppia entrata.

Miscibilità:

Temperatura di reazione:

Ed (endotermica)

Es (esotermica)

Obbiettivo 3: verifica della solubilità di alcuni composti solidi in solventi precedentemente considerati.

Strumenti:

12 provette

4 burette

4 becker

sostegni per burette

Composti liquidi:

Esano CH₃(CH₂)₄CH₃

Acqua H₂O

Alcol etilico C₂H₆O

Acetone C₃H₆O

Composti solidi:

Cloruro di sodio NaCl

Acido citrico C₆H₈O₇

Acido ossalico (COOH)₂

Saccarosio C₁₂H₂₂O₁₁

Fasi:

Come prima cosa abbiamo prelevato dal bancone porta provette, 12 provette che ci serviranno per l'esperimento.

Preparate le 4 burette con dentro i composti liquidi, abbiamo:

prelevato una provetta, dove abbiamo inserito, dell'esano e del cloruro di sodio, e abbiamo verificato se il cloruro di sodio si scioglieva . Il risultato è stato che il cloruro di sodio non si è sciolto nell'esano, perché l'esano è una molecola apolare e il cloruro di sodio è una molecola fortemente polare.

Abbiamo ripetuto lo stesso procedimento con tutti gli altri elementi i risultati sono stati inseriti in una tabella:

Conclusioni:

Acqua /Cloruro di sodio:

il cloruro di sodio si scioglie nell'acqua perché entrambe le molecole sono fortemente polari

Acetone / Cloruro di sodio:

il cloruro di sodio non si scioglie perché ha la necessità di un solvente polare, e l'acetone non lo è.

Alcol etilico / Cloruro di sodio:

in questo caso, il cloruro di sodio si scioglie parzialmente nell'alcol etilico, a causa della presenza del gruppo alcolico.

Acqua / Acido citrico:

l'acido citrico, si scioglie nell'acqua perché è una sostanza polare.

Acetone / Acido citrico:

in questo caso, l'acetone non scioglie l'acido citrico perché è una sostanza apolare.

Alcol etilico / Acido citrico:

in questo caso l'acido citrico non si scioglie nell'alcol etilico, perché si comporta come molecola apolare.

Esano /Acido citrico:

l'acido citrico, non si scioglie perché l'esano è altamente apolare.

Acqua / Acido ossalico:

entrambe le molecole sono polari.

Acetone / Acido ossalico:

teoricamente, l'acido ossalico non si scioglie in acetone, tuttavia nel nostro esperimento si è sciolto.

Alcol etilico / Acido ossalico:

l'acido ossalico si scioglie in modo parziale per la presenza del gruppo alcolico.

Esano / Acido ossalico:

l'acido ossalico non si scioglie nell'esano perché è apolare.

Acqua / Saccarosio:

sono due molecole polari.

Il saccarosio nell'alcol etilico, nell'esano e nell'acetone, non si scioglie, perché è altamente polare e i solventi sono apolari.