Relazione di chimica e fisica

Titolo: MISCUGLI OMOGENEI ED ETEROGENEI

Scopo dell'esercitazione:

Acquisire manualità nell'uso di alcuni materiale e strumenti di laboratorio;

Distinguere operativamente i miscugli omogenei dai miscugli eterogenei;

Individuare in un miscuglio eterogeneo la proprietà discriminante che permette la separazione dei componenti;

Applicare i metodi fisici di separazione;  

Valutare criticamente i risultati dei processi di separazione applicati.

Schema:

Materiali, strumenti e sostanze utilizzate:

- Vetri da orologio (vetrini); - Bilancia di precisione;

- Agitatore;   - Muffola;

- Spruzzetta con acqua distillata;  - Zolfo in polvere;

- Beker;    - Sabbia;

- Imbuto;   - Limatura di ferro;

- Carta da filtro; - Sale da cucina.

Considerazioni teoriche:

Una classificazione della materia può essere fatta guardando i corpi e gli oggetti che ci circondano: possiamo constatare che essi sono quasi sempre costituiti da più di un materiale e perciò vengono indicati con il termine generico di miscugli. Nello studio della materia è utili distinguere tra miscugli eterogenei e miscugli omogenei.

I miscugli eterogenei sono quelli più facili da individuare perché in genere i diversi componenti che li costituiscono si riconoscono nettamente, talvolta a occhi nudo e in ogni caso usando una lente o un microscopio.

Per esempio, se osserviamo un miscuglio di sale fino e di pepe macinato possiamo chiaramente distinguere i granelli di pepe da quelli di sale. Con molta pazienza e con l'aiuto di una lente d'ingrandimento e di una pinzetta saremmo anche in grado di separare i due componenti.

Generalizzando questo esempio, possiamo individuare le principali caratteristiche dei miscugli eterogenei :

Nei miscugli eterogenei ogni componente mantiene le proprie caratteristiche e ciò permette di individuarlo anche se è ben mescolato;

I componenti di un miscuglio eterogeneo possono essere mescolati in qualsiasi quantità e proporzione;

I componenti di un miscuglio eterogeneo possono essere separati mantenendo immutate le loro proprietà;

Le proprietà di un miscuglio eterogeneo non sono uguali in tutti punti del miscuglio.

Se si pensa a un bicchiere di acqua zuccherata: quello che a prima vista appare come un materiale unico è in realtà un miscuglio omogeneo in cui la presenza dello zucchero è rivelata soltanto dal sapore dolce.

I miscugli omogenei sono quei miscugli i cui componenti sono mescolati in modo molto più intimo, tanto che essi perdono alcune caratteristiche esteriori e non sono più individuabili neppure con l'aiuto del più potente microscopio.

Generalizzando, possiamo elencare le principali caratteristiche di tutti i miscugli omogenei:

Nei miscugli omogenei i componenti si mescolano così bene che perdono alcune delle loro proprietà e non sono più distinguibili;

I componenti di un miscuglio omogeneo possono essere mescolati in proporzioni molto variabili, talvolta però con qualche limitazione:

I componenti di un miscuglio omogeneo possono essere separati se si cambia il loro stato di aggregazione o se si sfrutta la loro diversa solubilità;

Le proprietà di un miscuglio omogeneo sono le stesse in ogni suo punto.

Metodologia operativa:

- Preparare 3 miscugli "A-B-C" e operare come segue:

A: porre in un vetrino una quantità accuratamente pesata (attorno ai 2 gr) di limatura di ferro e una quantità accuratamente pesata (attorno ai 2 gr) di sabbia. Mescolare con un agitatore. Separare.

Abbiamo pesato il primo vetrino e ottenuto un peso di 25,00 gr ai quali abbiamo aggiunto i 2 gr di limatura di ferro.

In seguito abbiamo pesato il secondo vetrino rilevando un peso di 25,29 gr al quale abbiamo aggiunto 2 gr di sabbia.

Dopo aver versato la sabbia nel vetrino della limatura e dopo aver accuratamente mescolato con un agitatore abbiamo ottenuto un miscuglio eterogeneo. Siamo riusciti a separare le due sostanze grazie a una calamita inserita in una provetta con la quale abbiamo spostato la limatura di ferro nel suo vetrino di partenza.

Una volta separate abbiamo pesato il vetrino di 25,29 gr con l'aggiunta di sabbia ottenendo 27,28 gr; nel secondo vetrino di 25,00 gr con l'aggiunta di limatura di ferro abbiamo ottenuto un peso di 26,97 gr.

Tenendo conto dell'errore assoluto possiamo considerare riuscita la separazione.

B: porre in un vetrino una quantità accuratamente pesate (attorno ai 2 gr) di sabbia e una quantità accuratamente pesata (attorno ai 2 gr) di sale da cucina. Mescolare con un agitatore. Separare.

Abbiamo pesato il primo vetrino e ottenuto un peso di 13,93 gr ai quali abbiamo aggiunto i 2 gr di sale.

In seguito abbiamo pesato il secondo vetrino rilevando un peso di 13,70 gr al quale abbiamo aggiunto 1,99 gr di sabbia.

Dopo aver versato la sabbia nel vetrino del sale e dopo aver accuratamente mescolato con un agitatore abbiamo messo il miscuglio in un beker e con l'aggiunta di acqua abbiamo sciolto il sale.

Dopo aver piegato a ¼ il filtro (peso 1,07 gr) e dopo averlo messo nell'imbuto, abbiamo versato in quest'ultimo la sostanza,filtrandola, all'interno del beker.

Dopo aver filtrato l'acqua e dopo averla versata in un contenitore di porcellana contenente capsule di vetro per non far scoppiettare il sale (peso 88,21gr), lo abbiamo messo a bollire sul fornello a una temperatura costante dai 60° ai 100° e in seguito all'evaporazione il sale si è depositato sul fondo del contenitore.

Nel frattempo il filtro con sopra la sabbia è asciugato e così potevamo pesare entrambe le sostanze e verificare la riuscita dell'esperienza.

Il risultato non è stato ottimale, il filtro con la sabbia pesava 3,15 gr anziché 3,06 gr e il contenitore con le capsule più il sale pesava 90,05 gr anziché 90,21 gr.

Abbiamo quindi sbagliato di 0,9 gr in più nel primo e di 0,16 gr in meno nel secondo.

C: porre in un vetrino una quantità accuratamente pesata (attorno ai 2 gr) di sale da cucina e una quantità accuratamente pesata (attorno ai 2 gr) di zolfo in polvere. Mescolare con un agitatore. Separare.

Abbiamo pesato il primo vetrino e ottenuto un peso di 25,30 gr ai quali abbiamo aggiunto 1 gr di zolfo in polvere.

In seguito abbiamo pesato il secondo vetrino rilevando un peso di 39,30 gr al quale abbiamo aggiunto 2 gr di sale da cucina.

Dopo aver versato lo zolfo nel vetrino del sale e dopo aver accuratamente mescolato con un agitatore abbiamo messo il miscuglio in un beker e con l'aggiunta di acqua e abbiamo sciolto il sale.

Dopo aver piegato a ¼ il filtro (peso 1.03 gr) e dopo averlo messo nell'imbuto, abbiamo versato in quest'ultimo la sostanza, filtrandola, all'interno del beker.

Dopo aver filtrato l'acqua e dopo averla versata in un contenitore di porcellana contenente capsule di vetro per non far scoppiettare il sale (61,07 gr), lo abbiamo messo a bollire sul fornello a una temperatura costante dai 60° ai 100° e in seguito all'evaporazione il sale si è depositato sul fondo del contenitore.

Nel frattempo il filtro con sopra lo zolfo è asciugato e così potevamo pesare entrambe le sostanze e verificare la riuscita dell'esperienza.

Il risultato è stato ottimale, il filtro con lo zolfo pesava 2,02 gr e il contenitore con le capsule più il sale pesava 63,05 gr. Tenendo conto dell'errore assoluto possiamo considerare riuscita la separazione.

Conclusioni e osservazioni:

Alla fine di questa esperienza posso dire di aver acquisito una buona manualità nell'uso dei materiali e degli strumenti di laboratorio,riuscendo a distinguere operativamente i miscugli omogenei da quelli eterogenei.

Sono riuscito a dividere questi miscugli trovando la proprietà discriminante che permette la divisione degli elementi che componevano i miscugli,riuscendo così ad applicare i metodi fisici per separare le sostanze.

Una volta ottenuti i risultati siamo riusciti a valutarli osservando che le esperienze A e C sono riuscite al contrario della B nella quale i risultati ottenuti non sono stati ottimali.

Analisi tabelle:

Le tre tabelle rappresentano i pesi dei materiali e degli strumenti di laboratorio utilizzati. Ottenuti con una bilancia digitale o di precisione.

Tabelle:

Le tre tabelle delle misure ottenute con una bilancia digitale

tabelle esperienza A

2. Tabella esperienza B

3. Tabella esperienza C

Domande:

1- Giudicare se i tre miscugli ottenuti sono omogenei o eterogenei.

2- Progettare il procedimento più opportuno per separare le due sostanze componenti per ciascuno dei tre miscugli.

3- Pesare i componenti e valutare l'efficacia del processo di separazione ai termini percentuali (sostanza separata/sostanza mescolata x 100).

4- Valutare se e quando nella prova si è ottenuto un miscuglio omogeneo.

Risposte:

1- Tutti e tre i miscugli ottenuti sono eterogenei.

2- Nel miscuglio A, per separare le sostanze abbiamo dovuto attirare con una calamita posta all'interno di una provetta la limatura di ferro per poi spostarla nell'apposito vetrino.

Nei miscugli B e C abbiamo diluito il miscuglio in acqua sciogliendo il sale,una volta filtrata, l'acqua con il sale è entrata nel contenitore apposito, mentre il secondo materiale è rimasto all'interno del filtro (metodo della filtrazione).

3- Dopo aver pesato le sostanze in seguito alla separazione abbiamo ottenuto questi risultati percentuali:

miscuglio A: sabbia 99,5 % limatura di ferro 98,5 %

miscuglio B: sabbia 104 %   sale 92 %

miscuglio C: zolfo in polvere 99,5 %   sale 99 %

4- Durante le prove si sono ottenuti miscugli omogenei, nella B e nella C quando il sale era disciolto in acqua prima dell'evaporazione.