Scheda 10 - Pianeta Scuola Gallery
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LABORATORIO 10 RICONOSCIMENTO DI ELEMENTI ALLA FIAMMA M O M E N T O S P E R I M E N T A L E Presentazione dell’esperienza Alcuni elementi, quando vengono posti a contatto con una fiamma, le conferiscono colori particolari. Questa caratteristica viene sfruttata per riconoscere elementi incogniti presenti in sostanze pure, o in miscugli. L’esperienza è divisa in due parti. Nella prima, vengono eseguiti saggi con elementi noti: queste analisi si chiamano prove in bianco, e servono ad acquisire familiarità con le caratteristiche delle varie colorazioni. Per esempio, alcune colorazioni compaiono al primo contatto con la fiamma; alcune compaiono dopo un certo tempo; alcune scompaiono immediatamente dopo essere comparse; altre persistono, e così via. Nella seconda parte, invece, si affronterà una prova più difficile: l’individuazione degli elementi presenti in un miscuglio incognito. Materiale occorrente • fornello Bunsen • bacchetta di vetro con filo di nichel-cromo • alcuni composti contenenti litio, stronzio, calcio, sodio, rame, potassio, boro • soluzione di acido cloridrico concentrato • vetrini da orologio • una provetta Procedimento Prima parte • Si pone, in ogni vetrino da orologio, una piccola quantità dei composti a disposizione: in ognuno di essi è presente un elemento di cui vanno osservate le caratteristiche alla fiamma. • Si intinge il filo di nichel-cromo nella soluzione di acido cloridrico, contenuta in una provetta, e poi nel primo composto, in modo da prelevarne una piccolissima quantità (ne basta un granellino per realizzare un’ottima prova). • Il filo impregnato con il composto viene posto a contatto con la fiamma del fornello, prima verso la sua base e poi, spostandolo gradualmente, fino alle zone più alte della fiamma. Se in una zona della fiamma si osserva la formazione di una colorazione, si annotano immediatamente le sue caratteristiche, per esempio il tipo di colorazione, la zona in cui è comparsa, quando e come è comparsa, quando e come è scomparsa. • Prima di passare all’elemento successivo è necessario ripulire accuratamente il filo di nichel-cromo per evitare di falsare le successive analisi (mescolamento di colori). Per una buona pulitura, si immerge il filo nella soluzione di acido cloridrico e quindi lo si pone a contatto con la fiamma. Questa operazione va ripetuta più volte, fino alla scomparsa della colorazione. • Si ripetono le operazioni descritte per il secondo elemento e poi per quelli successivi, ricordandosi ogni volta di annotare le caratteristiche delle colorazioni. Seconda parte • Si eseguono i saggi di riconoscimento su un miscuglio che contiene tre elementi da individuare, seguendo le stesse modalità di esecuzione delle prove in bianco. In questa fase dell’esperienza si deve prestare particolare attenzione alle sovrapposizioni di colori. Di seguito sono indicate le colorazioni prodotte da alcuni elementi. sodio rame boro potassio ➝ ➝ ➝ ➝ giallo verde-blu verde violetto calcio ➝ arancione litio ➝ rosso carminio stronzio ➝ rosso porpora Poiché sia il litio sia lo stronzio conferiscono alla fiamma una colorazione rossa, è necessario prestare molta attenzione alle differenti gradazioni di colore e alle modalità di comparsa e di scomparsa. Considerazioni Difficilmente verranno individuati correttamente tutti e tre gli elementi presenti nel miscuglio, perché la presenza di più elementi fa variare parzialmente e, alcune volte, nasconde le caratteristiche di altre colorazioni. Prove eseguite con uno strumento denominato spettrofotometro, rappresentato nella figura in basso, risulterebbero più attendibili. Questa analisi è utile perché abitua ad affrontare situazioni sperimentali di una certa complessità, che non sempre portano a risultati del tutto evidenti. Spesso non basta una prova analitica per pronunciare un verdetto, ma è necessario eseguire altre prove di conferma; nel nostro caso, un’analisi spettrofotometrica. Anche per stabilire se una sostanza è pura, è bene sottoporla al vaglio di più criteri di purezza. 1 S C H E D A D I L A B O R A T O R I O a. Riporta in una tabella come quella seguente i risultati delle prove in bianco. elemento colorazione caratteristiche particolari b. Quali sono i tre elementi individuati nel miscuglio incognito? c. Perché ritieni che si tratti di questi tre elementi? d. Qual è il risultato corretto dell’analisi? e. Il risultato corretto è rispondente alle tue osservazioni sperimentali? Considerazioni finali a. Se tu dovessi ripetere la prova, muteresti qualcosa nell’esecuzione o nell’osservazione? b. Vuoi aggiungere qualcos’altro, a completamento della scheda? 2 N O T E P E R L ’ I N S E G N A N T E Questa classica prova sperimentale desta sempre un notevole interesse tra gli studenti. Anche per questo motivo, è bene inserirla già quando si trattano gli elementi a livello macroscopico: soprattutto all’inizio del corso bisogna motivare molto gli studenti al laboratorio, ricorrendo anche a prove “spettacolari’’. Inevitabilmente si incontreranno più avanti alcune esperienze noiose; ma, una volta acquisita la motivazione, non le rigetteranno, perché capiranno la loro finalizzazione al raggiungimento di un certo obiettivo. Alcuni riconoscimenti, come quello del sodio, risulteranno facili, altri più complessi, perché in alcuni casi la presenza di un elemento può ostacolare il riconoscimento di un altro. Quest’ultimo aspetto è molto importante, perché educa gli studenti al fatto che non sempre i risultati di una esperienza sperimentale emergono con chiarezza immediata, ma che spesso sono “velati’’. Nel nostro caso, le caratteristiche di un elemento vanno spesso scoperte quando si trova in un miscuglio. E allora ecco l’importanza delle prove in bianco, in cui bisogna bene individuare le particolarità di ogni elemento, in modo da saperlo riconoscere anche quando esso si trova in un miscuglio complesso. Se gli studenti conseguono questa abilità hanno realizzato il passaggio dal “vedere all’osservare’’, una tappa fondamentale dell’educazione sperimentale. Nella scelta dei composti per i saggi non conviene usare il borace, Na2B4O7 × 10 H2O, per il riconoscimento del boro, perché difficilmente si riesce ad avere la colorazione verde.