Le magie della chimica

Acqua
LABORATORIO DI CHIMICA
Il lavoro che vi proponiamo è una breve presentazione
di alcune reazioni chimiche alcune di queste anche
“spettacolari” tanto da sembrare delle “Magie”.
Vogliamo porre la vostra attenzione sul fatto che,
anche se apparentemente, un fenomeno
può
sembrare ai nostri occhi “sovrannaturale” , in realtà
dietro il fenomeno osservato c’è sempre una
spiegazione scientifica. Quindi bando alle “magie” e
cominciamo.
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l’acqua scioglie e le sostanze
reagiscono

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Le magie della chimica:
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Acqua
Solfato di rame
Olio di paraffina
Olio di ricino

In provetta valutiamo la solubilità dello iodio in
acqua e in olio di paraffina, e la solubilità del
solfato rameico (sale fortemente colorato in
azzurro) in acqua e in olio di paraffina. Possiamo
osservare che il solfato rameico si scioglie bene in
acqua ma non nell’olio di paraffina, mentre lo iodio
è solubile nell’olio di paraffina e si scioglie poco e a
fatica in acqua.
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L’acqua è il solvente per eccellenza in natura: riesce a
sciogliere molte sostanze, pensiamo ad esempio ai sali
sciolti nell’acqua del mare. Non è però l’unico solvente,
ne esistono molti altri: l’alcol etilico, l’etere, l’olio di
paraffina ed altri oli di origine vegetale, ad esempio.
Nel primo esperimento vengono esaminate tre
sostanze : acqua, olio di ricino e olio di paraffina.
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Cocktail molto diversi
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Acqua
Olio di
ricino

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Olio di
paraffina
con iodio
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Con il cilindro graduato preleviamo 30 ml di
soluzione acquosa di solfato rameico (soluzione
azzurra già preparata), 30 ml di olio di ricino (giallo)
e li versiamo nel cilindro graduato con il tappo.
Preleviamo poi 30 ml di olio di paraffina e
sciogliamo qualche cristallo di iodio. Osserviamo la
colorazione intensa, fucsia. Versiamo anche
quest’ultima soluzione nel cilindro graduato con il
tappo. Si può notare che acqua, olio di paraffina e
olio di ricino sono immiscibili tra loro e e formano
tre strati ben separati. Capovolgendo il cilindro
osserviamo sempre lo stesso ordine degli strati
(acqua, olio di ricino e olio di paraffina) determinato
dalla loro densità.
Solfato di
rame
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Acqua

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Iodio
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Spiegazione
Lo iodio si scioglie molto bene nell'olio di paraffina,
un solvente apolare, e con il suo caratteristico colore
viola definisce la fase superiore. Nello strato
intermedio si trova l'olio di ricino, giallino pallido, che,
essendo un estere dell'acido ricinoleico, è in grado di
disciogliere
piccolissime
quantità
di
iodio,
determinando una colorazione gialla. La solu-zione
azzurra di solfato di rame va a costituire lo strato
inferiore a causa della sua maggiore densità.
Smaltimento e trattamento
Le prime due fasi vengono raccolte nel contenitore di
stoccaggio per sostanze organiche contenenti alogeni,
la soluzione acquosa di solfato di rame va versata nel
contenitore per metalli pesanti.
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Acqua
Precipitazione
dello ioduro
di piombo
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Passiamo ora ad esaminare come si riconosce una
reazione chimica.
Preleviamo in due becher diversi 30 ml di soluzione
acquosa di nitrato di piombo (sale) e 30 ml di
soluzione acquosa di ioduro di potassio (sale). Le
due soluzioni sono limpide e incolori. Unendo le
due soluzioni si verifica un fenomeno imprevisto e
sorprendente: la soluzione si intorbida e diventa
gialla. Osservando con attenzione si possono
osservare finissimi granuli gialli sulle pareti del
becher. Lasciando decantare si osserva che i granuli
si depositano sul fondo e che la soluzione si
schiarisce fino a diventare limpida.

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Come si riconosce una reazione chimica?
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Acqua
mettiamo sul vetrino di orologio il carbonato di sodio
(un altro sale) e osserviamolo: esso è formato da
minuti cristallini bianchi, aspetto che ricorda il sale
fine da cucina. Con una pipetta versiamo qualche
goccia di acido cloridrico (dil 1:1) e osserviamo la
formazione di bolle di gas (anidride carbonica).
Poniamo in due diverse provette un’aliquota di ferro
metallico e di zinco metallico, aggiungiamo qualche
goccia di HCl 1:1 e osserviamo: si forma del gas
(idrogeno).
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Formazione di gas
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E’ avvenuta una reazione chimica: le sostanze
iniziali si sono trasformate e hanno dato origine
a sostanze nuove che prima non c’erano, con
caratteristiche proprie ben evidenti; una di
queste sostanze è gialla, insolubile in acqua
(ioduro di piombo). La nuova sostanza insolubile
dà origine a un corpo di fondo detto precipitato:
le reazioni di questo tipo sono dette
precipitazioni.
Carbonato di calcio
Reazione del carbonato di
calcio con acido cloridrico
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Acqua
Piccole scintille
compaiono tra
l’interfaccia
acido - alcol
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Si versa in una provetta 1-2 ml di H2SO4 concentrato
senza bagnarne l'orlo superiore. Con molta cautela,
si pipetta sulla superficie dell'acido solforico qualche
ml di alcool etilico o alcol propilico, in ogni caso si
deve assolutamente evitare che i due liquidi si
mescolino con rapido surriscaldamento. Se a questo
punto si introduce un piccolo cristallo (lungo 3 mm
ca.) dì KMnO4, dopo breve tempo a livello della
superficie di separazione dei liquidi si osservano
scintille gialle, simili a fulmini, che si sviluppano
crepitando. Si ha l'impressione che questi fulmini si
originino "sott’ acqua". Gradualmente la miscela di
reazione si colora di verde e parzialmente di
marrone. I lampi luminosi sono il risultato di un
processo di ossi-doriduzione. L'esperimento può
durare fino a 15 minuti, durante il quale la
frequenza di comparsa dei lampi rimane del tutto
imprevedibile

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Fulmini in provetta
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Acqua
Questa soluzione giallo chiaro, aggiunta alla
soluzione di cloruro ferrico determina un evidente
cambiamento di colore: il contenuto della provetta
diventa blu(detto anche Blu di Prussia) a causa della
formazione di una nuova sostanza (il ferrocianuro
ferrico).
+ K4[Fe(CN)6] · 3H2O
Cloruro ferrico
FeCl3

ferrocianuro ferrico
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Anche il cambiamento di colore può indicare la
formazione di nuove sostanze. Preleviamo in due
provette alcuni ml di soluzione di cloruro ferrico
(soluzione di colore giallo - arancio). Aggiungiamo alla
prima qualche goccia di un reattivo chiamato
ferrocianuro di potassio.
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Nuovi colori nuove sostanze
Fe4[Fe(CN)6]3
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Acqua
Cloruro ferrico
FeCl3
Tiocianato ferrico
FeSCN3

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+ KSCN
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Alla seconda provetta aggiungiamo qualche
goccia di tiocianato di potassio (soluzione
incolore) e osserviamo che la soluzione diventa
rosso scura anche se non si forma precipitato: la
nuova sostanza rossa che si è formata è solubile
in acqua.
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Acqua
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Se si mescolano a freddo ferro e zolfo non
otteniamo alcuna sostanza nuova e diversa,
otteniamo semplicemente un miscuglio i cui
componenti possono essere separati con l’ausilio di
una calamita.
Per far reagire il ferro e lo zolfo bisognerebbe
scaldare la miscela. La temperatura gioca sempre un
ruolo molto importante nelle reazioni chimiche:
reazioni impossibili a temperatura ambiente
possono avvenire a temperature più alte. Inoltre
aumentando la temperatura aumenta sempre la
velocità di reazione.

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Non sempre mescolando sostanze diverse avviene
una reazione chimica.
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Acqua
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Alcune reazioni chimiche sono molto più veloci se
la temperatura è più elevata. Questo esperimento
ne è una prova.
In una provetta mettiamo a reagire 3,5 ml di
soluzione di acido ossalico, 1 ml di acido solforico
conc. e (dopo aver lasciato raffreddare questa
miscela) aggiungiamo 3 ml di soluzione di
permanganato di potassio. Dopo alcuni minuti la
colorazione viola del permanganato scompare. Se
ripetiamo la prova scaldando a circa 60°C,
osserviamo che la reazione è istantanea.

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La temperatura: un bell’aiuto
Le fasi di decolorazione del permanganato
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Acqua
L'equilibrio per le soluzioni del complesso di
cobalto(II)
viene
espresso
dalla
segue
te equazione
[CoCl4]2- + 6 H2O
blu
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[Co(H2O)6]2+ + 4 Clrosa
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Alcune reazioni chimiche hanno la caratteristica di
essere reversibili, cioè posso essere indirizzate verso
i prodotti della reazione o verso i reagenti. Quella
che vi proponiamo è proprio una di queste
Se aggiungiamo alla soluzione di cloruro di cobalto
(soluzione rosa) alcune gocce di HCl concentrato si
forma un prodotto di colore azzurro. La colorazione
azzurra diventa più intensa se scaldiamo la provetta
a bagnomaria, mentre ritorna rosa si immergiamo la
provetta in un bagno di ghiaccio.
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Le reazioni reversibili
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Acqua
Materiale e reattivi:
Un matraccio da 1 litro con tappo a smeriglio,
soluzione KOH (13g KOH in 500 ml di acqua), glucosio
solido, soluzione acquosa 0,1% di blu di metilene.
Un’ora prima della dimostrazione si sciolgono 10g di
glucosio nella soluzione di KOH, aggiungendo 8ml
della soluzione di blu di metilene. Si agita il tutto
omogeneizzando la soluzione che avrà una
colorazione blu che verrà messa sul banco da lavoro
senza toccarla di nuovo. Entro 10 minuti l’indicatore
si trasformerà nella forma ridotta. Quando viene
effettuato l’esperimento mettere la soluzione in un
contenitore aperto in modo da far entrare aria e
quindi ossigeno ed agitare vigorosamente, la
soluzione ridiventerà blu.
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Reazione glucosio blu di metilene
Questo esperimento prevede che una soluzione
incolore contenente blu di metilene, contenuto in un
recipiente aperto, in seguito ad agitazione vigorosa,
assuma una intensa colorazione blu entrando a
contatto con l’ossigeno atmosferico.

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Un bel rompicapo
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Acqua
Spiegazione
Tramite una reazione di riduzione il glucosio rende
incolore il blu di metilene e il glucosio si ossida ad acido
gluconico, che in ambiente alcalino si trasforma nella
soluzione acquosa del gluconato di sodio. Lo
scuotimento del matraccio sferico attiva l'ossigeno
dell'aria, che converte il blu di metilene da incolore a
colorato; quanto più frequentemente si agita, tanto più
a lungo sì mantiene la colorazione blu.
Bibliografìa
W Contributo della Ditta Hoechst AG, DiagonaL, Rivista
dell'Università GH Siegen, 1992, 2, 92.
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Beuta dopo agitazione
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Beuta con blu di metilene
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Acqua
Procedimento
Riempire d'acqua il bicchiere fino all'orlo e, con
somma cautela, accendere un accendino
posizionando la fiamma sul fondo del bicchiere.
Spiegazione
Una persona di buon senso si aspetterebbe che la
plastica del bicchiere fonda per il calore trasmessole
dall’accendino, facendo dopo breve tempo
rovesciare l'acqua. Quel che avviene invece è che
l'acqua contenuta nel bicchiere assorbe, per lo più
per conduzione attraverso la plastica del bicchiere, il
calore proveniente dalla fiamma fino a raggiungere i
circa 100°C della sua temperatura di ebollizione. A
questo punto inizia la fase di cambiamento di stato
dell'acqua liquida in vapore acqueo, durante la quale
la temperatura delle pareti interne del bicchiere sarà
costretta a rimanere costante fino a che tutta l'acqua
non sarà evaporata.
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Materiale necessario
Un bicchiere di plastica. Dell'acqua. Un accendino.
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Il bicchiere magico
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Acqua
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Il bicchiere di plastica non fonde
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Il calore della fiamma viene cioè assorbito dall'acqua che
bolle ed utilizzato come calore di evaporazione.
L'esperimento dimostra tangibilmente l'efficacia
dell'acqua come fluido refrigerante.
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