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PS_11_Gruppo_3

Page history last edited by alfredo 13 years ago

Stato: completata

 

PS_11 Gruppo 3

 

Avendo a disposizione al massimo 2,0 g di iodio in cristalli e 2,0 g di zinco in limatura, determinare sperimentalmente la proporzione in cui queste due sostanze elementari si combinano, sapendo che la reazione di sintesi è innescata dall'acqua e sviluppa molto calore.

 

Concetti Utili

Lo iodio elementare è una sostanza solida fragile che tende a sublimare (passare da solido a gas) specie se riscaldata. I suoi vapori sono tossici e il solido macchia la pelle o ogni altra cosa con cui viene a contatto.

 

Iodio su un foglio di plastica

 

 

 

Idee

Specificate in grandi linee come avete pensato di agire per determinare la proporzione o rapporto di combinazione.

Una delle due sostanze avanzerà. Una volta completata la reazione determiniamo quanta sostanza eccedente è avanzata, in modo da poter risalire a quella combinata e ricaviamo il rapporto.

 

Piano di lavoro

Specificate, per operazioni numerate, la sequenza con cui pesate, aggiungete, separate e ripesate le varie sostanze e miscugli.

 

  1. Pesiamo lo iodio e lo zinco in due vaschette separate.
  2. In una provetta introduciamo prima lo zinco, poi un po' d'acqua, quindi tutto lo iodio aiutandoci con altra acqua fino a circa metà provetta inclinata, tenendo il miscuglio in movimento con una bacchetta (per evitare surriscaldamenti localizzati).
  3. Chiudiamo l'imboccatura con un pezzetto di parafilm e agitiamo per far completare la reazione.
  4. Quando non si notano più cambiamenti filtriamo l'elemento in eccesso su un foglio di carta da filtro pesato e piegato nell'imbuto, facendo andare il liquido in un becher pesato. Laviamo il filtro con un po' d'acqua. Se avanza lo zinco possiamo sciacquarlo con alcool per accelerare l'asciugatura. Se è iodio invece non possiamo farlo perché l'alcool lo scioglierebbe.
  5. Apriamo e asciughiamo il filtro (se contiene zinco) su un termosifone, quindi lo pesiamo.
  6. Evaporiamo la soluzione nel becher facendola bollire, fino a isolare il composto prodotto. Occorre evitare fuoriuscite di liquido o il crepitio del solido che si forma, muovendo in continuazione la soluzione specie alla fine dell'evaporazione, inclinando anche il becher con le pinze metalliche. Secchiamo le ultime goccioline rimaste sulla parte alta del becher ponendo questo alla fiamma diretta per il breve tempo necessario.
  7. Pesiamo il becher con il prodotto secco

 

Dati e Osservazioni

Dati in ingresso

massa          iodio massa        zinco massa     filtro Zn secco in eccesso    becher vuoto becher + composto     secco
 2,048 g  2,133 g

 -

 1,600 g

 -

 2,573 g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Inizio della reazione: si nota l'intensa colorazione marrone dello iodio che passa in soluzione

Reazione ultimata: tutto lo iodio si è combinato mentre un po' di zinco rimane sul fondo

 

Raccontate come si sviluppa la reazione, in tutti i dettagli

Appena unite le due sostanze hanno cominciato a produrre calore e a reagire, e il miscuglio liquido è diventato marrone scuro. Dopo un po' tutto lo iodio solido nero è scomparso, quindi la soluzione ha cominciato a schiarirsi sempre più. Lo zinco era calato rispetto alla quantità iniziale. Quando la soluzione è diventata quasi incolore (leggermente giallina) abbiamo asciugato lo zinco rimasto dopo lavaggi con acqua e alcool direttamente in provetta, gettandolo asciutto su una vaschetta vuota posta sulla bilancia azzerata. I dati da noi riportati si riferiscono a la seconda replica dell'esperimento, in un giorno diverso, in cui abbiamo anche evaporato la soluzione residua fino a ottenere un residuo secco e friabile bianco, che abbiamo pesato.

 

Elaborazioni, interpretazioni, conclusioni

Completate tabella e frasi

 

Elaborazione dati

massa iodio combinato    massa zinco combinato    proporzione     iodio : zinco massa composto       prevista massa composto       effettiva
 2,048 g  0,533 g 3,84  2,581 g  2,573 g
 

 

 

 

 

 

È avanzato dello zinco, perché quando si forma un composto, gli elementi si combinano secondo una proporzione prefissata e l'eventuale eccesso di uno dei due elementi rimane in eccesso, non combinato.

Lo iodio e lo zinco si sono combinati nel rapporto 3,84 : 1  trasfomandosi in un composto (ioduro di zinco) che si è sciolto nell'acqua

Tale composto è di aspetto bianco, friabile, solubile in acqua, quindi completamente differente dalle sostanze elementari iodio e zinco da cui si è originato.

Dalla soluzione del composto sono stati recuperati 2,573 grammi, che costituisce una massa inferiore di 8 milligrammi alla quantità prevista. La differenza è dovuta probabilmente a piccole perdite durante l'evaporazione ed errori casuali di pesata.

 

Domande e risposte

 

1. Gli atomi di iodio passerebbero in acqua se non ci fosse lo zinco con cui reagire?

Risposta: no. Lo iodio che deve ancora reagire si scioglie in acqua man mano che avviene la reazione con lo zinco. Senza zinco lo iodio non formerebbe mai una soluzione marrone scura in acqua.

 

2. Che tipo di reazione è avvenuta tra le due sostanze elementari utilizzate?

Risposta: sintesi o combinazione.

 

3. Il composto sciolto in acqua, alla fine della reazione chimica, si può considerare come un miscuglio di atomi di iodio e zinco separati?

Risposta e spiegazione: No perché i suoi elementi sono presenti non mescolati a caso, ma in rapporto predefinito, e dato che nella soluzione limpida e incolore non è possibile ritrovare nessuna delle proprietà che erano possedute dallo iodio e dallo zinco prima che essi si combinassero. Infine, eliminando l'acqua, non si riottengono iodio e zinco mescolati, ma una nuova sostanza, un solido bianco che non somiglia nemmeno lontanamente allo iodio o allo zinco.

 

4. Supponendo che ogni singolo atomo dell'elemento iodio si unisca con un singolo atomo dell'elemento zinco, come potresti spiegare il fatto che il rapporto tra le masse iodio : zinco è maggiore di uno?

Risposta: ipotizzando che l'atomo di iodio sia più pesante di quello di zinco nella stessa proporzione.

 

5. Supponendo che ogni atomo di iodio abbia lo stesso peso di un atomo di zinco, come spiegheresti il fatto che il rapporto di combinazione iodio : zinco è maggiore di uno?

Risposta: In questo caso ipotizzeremmo che ad ogni atomo di zinco si uniscano più atomi di iodio. Ma allora il rapporto tra le masse dovrebbe essere un numero intero (4 e non 3,84).

 

6. Sapendo che un atomo di iodio pesa circa il doppio di un atomo di zinco, quanti atomi di zinco si legano ad ogni atomo di iodio nel composto?

Risposta: due, poiché il nostro rapporto si avvicina a 4.

 

7. Quali dati sperimentali ci confermano che il composto è formato solo da zinco e iodio e non conitene nessuno degli elementi dell'acqua, idrogeno o ossigeno?

Risposta: il fatto che la somma delle masse dello iodio e dello zinco trasformati coincide (a meno di soli 8 milligrammi, un errore dello 0,3%) con la massa del composto ottenuto. QUindi nel composto non può esserci altro che gli elementi iodio e zinco.

 

 

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