Scheda 10 - Pianeta Scuola Gallery

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.