Reazioni chimiche

Materie:Appunti
Categoria:Biologia

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Testo

ESPERIMENTO DI CHIMICA:LE REAZIONI
QUANDO PUO’ AVVENIRE UNA REAZIONE?
Innanzitutto affinchй una reazione possa avere luogo и necessario che le molecole dei reagenti si debbano urtare nel modo giusto e con energia sufficiente.Se avvengono queste condizioni puт avvenire la reazione,ma per tappe successive,che sono due e sono chiamate MECCANISMI DI REAZIONE.Per esempio nel caso di
H2+I2 = 2HI
La molecola di Iodio si scinde in 2 atomi di Iodio I2 (2I
I due atomi essendo reattivi collidono con la molecola d’idrogeno
OPPURE
La molecola di Iodio si scinde in 2 atomi di Iodio I2 (2I
Un solo atomo collide con la molecola d’idrogeno I+ H2(H2I
H2I incontra un atomo libero di Iodio e si forma 2HI
Ma per far si che una reazione avvenga dobbiamo fornire energia e quindi i reagenti devono superare una “barriera energetica”.L’energia che serve per superare questa barriera и l’energia di attivazione che innalza l’energia dei reagenti.
nota:Lo stato di transizione и molto instabile perchй si stanno rompendo legami per farne di nuovi ed и una struttura a metа strada tra reagenti e prodotti.Questa reazione и esotermica perchй il valore energetico и piщ alto nei reagenti.In caso contrario era endotermica
COS’E’ LA VELOCITA’ DI REAZIONE?
In base a quello scritto sopra possiamo dedurre quindi che la VELOCITA’ DI REAZIONE E’ LA
QUANTITA’ DI SOSTANZA REAGITA NELL’UNITA’ DI TEMPO ED E’DEFINITA DALLA MISURA DELLA DIMINUZIONE DELLA CONCENTRAZIONE DEI REAGENTI OPPURE DALL’INCREMENTO DELLA CONCENTRAZIONE DEI PRODOTTI NELL’UNITA’ DI TEMPO; V=(C/(T La velocitа di reazione puт aumentare o diminuire se entrano in gioco alcuni fattori:
NATURA DEI REAGENTI;cioи se essi sono gas,solidi o liquidi.
CONCENTRAZIONE DEI REAGENTI;Essa riguarda soprattutto i reagenti allo stato liquido o gassoso.L’aumento della concentrazione di uno dei reagenti determina,a paritа delle altre condizioni,l’aumento della velocitа di reazione e che le probabilitа che gli urti avvengano sono proporzionali alla concentrazione
TEMPERATURA;Ad alte temperature corrisponde una maggiore probabilitа di urtarsi e quindi una maggiore velocitа di reazione,perchй la temperatura и direttamente proporzionale all’energia cinetica media della particella.Basti pensare che ad un aumento della temperatura di 10°C corrisponde una ad una doppia velocitа di reazione.
SUPERFICIE DI CONTATTO;Se la superficie di contatto и piщ ampia tra 2 reagenti и piщ facile che avvengano gli urti.
CATALIZZATORI;Si usano per rendere la reazione piщ veloce,sono delle sostanze (platino,metallo) che non si consumano durante la reazione e modificano il meccanismo di reazione abbassando l’energia di attivazione,sia da prodotti a reagenti sia da reagenti e prodotti.Il catalizzatore puт essere omogeneo, se il suo stato fisico и uguale a quello dei reagenti,oppure eterogeneo,se lo stato fisico и differente.I catalizzatori modificano il percorso delle reazioni formando legami instabili tra loro stessi ed i reagenti e devono avere la massima superficie possibile dove avviene tutta la reazione
ESPERIMENTO N. 1
Scopo dell’esperimento:verificare il cambiamento della velocitа di reazione a seconda della natura dei reagenti,della temperatura e della concentrazione.
MATERIALI E SOLUZIONI USATE
Alcuni Becker
Bacchetta
Cronometro
Pipetta aspirante
becco bunsen
termometro
FeSO4
Na2CO3
KMNO4 R:8 Puт provocare l’accensione di materie combustibili
R:22 Nocivo per ingestione
S:13 Conservare lontano da alimenti e bevande
S:17 Conservare lontano da sostanze combustibili
H2C2O4 R:21 Nocivo a contatto con la pelle
R:22 Nocivo per ingestione
S:2 Conservare fuori dalla portata dei bambini
S:24/25 Evitare il contatto con gli occhi e con la pelle
H2SO4 R:36 Irritante per gli occhi
S:26 In caso di contatto con gli occhi sciacquare abbondantemente e consultare un medico
S:30 Non versare acqua sul prodotto
HcL R:34 Provoca ustioni
(0,5-1-2 M) R:37 Irritante per vie respiratorie
S:20 Non mangiare ne bere durante l’impiego
S:45 In caso di incidente o malessere,consultare il medico
Natura dei reagenti
Questa esperienza ha come scopo verificare come i tempi di reazione (evidenziati dalla decolorazione) di una soluzione di KMNO4 dipendano dalla natura dei reagenti.
PROGETTO
Versare 6 ml di H2SO4 in un becker ed aggiungere 10 ml di KMNO4,mescolando bene con la bacchetta
Fare la stessa operazione in un altro becker
Aggiungere in uno dei due 10 ml di FeSO4 e prendere il tempo che la reazione impiega per decolorarsi,mescolando con la bacchetta
Aggiungere nell’altro becker 6 ml di H2C2O4 e prendere il tempo che la reazione impiega per decolorarsi mescolando con la bacchetta
Le reazioni ottenute sono le seguenti:
2 KMNO4 + 8 H2SO4 + 10 FeSO4 ( 2MnSo4 + K2SO4 + 5Fe2(SO4)3 + 8H2O
tempo di decolorazione= 9 secondi
2 KMNO4 + 3 H2SO4 + 5H2C2O4 ( 2 MnSo4 + 10CO2 + K2SO4
tempo di decolorazione=19 secondi
Si nota che il tempo che di decolorazione del KMNO4 и diversa e quindi la velocitа di reazione dipende dalla natura dei reagenti.
Temperatura
Questo secondo esperimento serve per verificare che cambiando la temperatura cambia anche la velocitа di reazione.
PROGETTO
in un becker contenente 10 ml di soluzione di KMNO4 si aggiungono 5 ml di H2SO4 mescolando bene con la bacchetta
Aggiungere 10 ml di H2C2O4 e misurare il tempo necessario per la completa decolorazione
Ripetere l’operazione 1 ma prima di aggiungere l’ H2C2O4 portare la soluzione a 40°c
Misurare il tempo di decolorazione
Fare le stesse operazioni con 60°c e 80°c
Temperatura Tempo per
la decolorazione 20°c(ambiente) 55 secondi 40°c 25 s 60°c 11 s 80°c 4 s
Il grafico ottenuto mostra chiaramente un iperbole:ciт sta indicare che la temperatura и inversamente proporzionale al tempo,piщ la temperatura и alta e minore sarа il tempo di decolorazione.
Concentrazione
PROGETTO
Mettere 0,6 g di Na2CO3 in un becker
Aggiungere 20 ml di HcL 0,5 M e misurare il tempo che impiega Na2CO3 per dissolversi.
Ripetere l’esperimento con HcL 1 M e 2M,ricordandosi sempre di prendere il tempo
RISULTATI
La reazione и la seguente
Na2CO3 + 2HcL ( NaCl + H2O
Concentrazione Tempo dissoluzione 0,5 M 1,1 secondi 1 M 7 secondi 2 M 19 secondi EMBED Excel.Chart.8 \s
In questo caso invece otteniamo una retta,questo indica che la concentrazione и direttamente proporzionale alla velocitа di reazione.
OSSERVAZIONI E CONCLUSIONI GENERALI
Il nostro gruppo non ha riscontrato difficoltа nell’eseguire le diverse prove ed и riuscito a svolgere il tutto entro i limiti di tempo prestabiliti.

L’EQUILIBRIO CHIMICO
La maggior parte delle reazioni non arrivano a compimento ma quasi tutti i reagenti li troviamo anche alla fine delle reazioni.Queste reazioni sono definite REVERSIBILI.Una reazione di EQUILIBRIO si ha quando la reazione и reversibile e si arriva ad un equilibrio di tipo dinamico,cioи nel quale il processo da reagenti a prodotti e viceversa avviene continuamente.Per esempio,la velocitа con la quale le particelle danno luogo ad un corpo di fondo и uguale alla velocitа con il quale il corpo di fondo dа le particelle di prodotto.
Sappiamo che la velocitа di reazione diretta ed inversa in una reazione del tipo
aA + bB ( cC + dD
и data da : Vdir=kdir [A]^a * [B]^b
Vinv=kinv [C]^c * [D]^d
Cioи la velocitа di reazione и direttamente proporzionale alle concentrazioni espresse in moli/l dei prodotti o reagenti elevati per il proprio coefficiente stechiometrico e dove K и la costante specifica di velocitа,diversa in ogni reazione e dipendente dalla temperatura.Quando la velocitа diretta e quella inversa si equivalgono vuol dire che ho raggiunto l’equilibrio.Dividendo i 2 valori delle velocitа ([A]^a * [B]^b e [C]^c * [D]^d) ottengo la Keq che rappresenta la costante di equilibrio a temperatura costante.Se la Keq и bassa vuol dire che solo una piccola parte dei reagenti si и trasformata in prodotti prima di raggiungere l’equilibrio mentre se il valore и alto significa la quantitа dei reagenti trasformata in prodotti и alta.
I 3 FATTORI CHE CONDIZIONANO L’EQUILIBRIO
Se aumento la concentrazione nei reagenti l’equilibrio si sposterа verso la formazione di prodotti e viceversa.
Se la reazione и endotermica un aumento di temperatura favorirа la reazione,ma la sfavorirа se la reazione и esotermica
La reazione и favorita da un aumento di pressione perchй diminuiscono i volumi (и importante nelle reazioni con reagenti gassosi)
ESPERIMENTO N.2
OBIETTIVO:Osservare l’influenza della temperatura e della concentrazione in uno stato di equilibrio chimico.
Nota:Si definisce equilibrio chimico uno stato che si realizza in un sistema chiuso in cui avviene un processo reversibile.
MATERIALI USATI
4 provette
1 porta provette
contagocce
Cubetti di ghiaccio
Becco bunsen
SOLUZIONI USATE
CoCl2 (+H2O) 0,4 M Pericolositа:Xn (Nocivo)
R:22 Nocivo per ingestione
R:36/37/38: Irritante per gli occhi,le vie respiratorie e la pelle
S:22 Non respirare le polveri
S:24/25 Evitare il contatto con gli occhi e con la pelle
Hcl (37% m/m) Pericolositа:C(Corrosivo)
R:34 Provoca ustioni
R:37 Irritante per vie respiratorie
S:20 Non mangiare ne bere durante l’impiego
S:45 In caso di incidente o malessere,consultare il medico
AgNO3 (0,1 M) Pericolositа:Xi (irritante)
R:36/38 Irritante per gli occhi e per la pelle
PROGETTO
La reazione che andremo ad analizzare и la seguente
[Co(H2O)6]^-2 (aq) + 4Cl (aq) ( [CoCl4]^-2 (aq) + 6 H2O
In questa reazione si ha anche un cambiamento di colore ,da rosa ad azzurro
Ora bisogna prelevare 5 ml di CoCl2 ed aggiungere goccia a goccia Hcl fino a quando la soluzione assume una colorazione azzurra,e poi dividere la soluzione in 3 provette in parti uguali.Si puт ora passare all’esperimento vero e proprio
Temperatura
Tenendo la provetta C come campione per confrontare il cambiamento di colore immergiamo la provetta A nell’acqua bollente e la provetta B nel ghiaccio.Osserviamo che la provetta riscaldata
(quindi [Co(H2O)6]^-2 (aq) + 4Cl (aq) ( [CoCl4]^-2 (aq) + 6 H2O + calore) ha assunto una colorazione piщ intensa tendente al blu mentre quella raffreddata ([Co(H2O)6]^-2 (aq) + 4Cl (aq) ( [CoCl4]^-2 (aq) + 6 H2O – calore) si и schiarita.
Concentrazione
Appena le 2 provette A e B sono tornate alla temperatura ambiente in una aggiungiamo alcuni ml di acqua distillata e nell’altra alcune gocce di AgNO3.Osserviamo che un’aggiunta di acqua ha schiarito la soluzione la cui tonalitа и andata sul rosa,mentre l’aggiunta di AgNO3 ha formato un precipitato bianco
Finite le due esperienze abbiamo risposte a delle domande dateci dal professore,dove sono descritte le nostre deduzioni.
D:Quale variazione di concentrazione giustifica il cambiamento di colore che si manifesta in seguito al riscaldamento della soluzione?
R:La reazione [Co(H2O)6]^-2 + 4Cl e la riscaldo forma una reazione endotermica.L’equilibrio chimico si sposta quindi da reagenti a prodotti,con conseguente aumento della concentrazione dei prodotti.
D:Quale variazione di concentrazione giustifica il cambiamento di colore nella soluzione raffreddata ?
R:Quando la raffreddo la reazione diviene esotermica.L’equilibrio chimico si sposta da prodotti a reagenti,con conseguente aumento della concentrazione dei reagenti.
D:Perchй l’aggiunta di acqua determina un cambiamento di colore nella soluzione?
R:Perchй l’aggiunta di acqua provoca la diminuzione della concentrazione (e non come si potrebbe pensare perchй l’acqua diluisce la soluzione!) e l’equilibrio chimico si sposta da prodotti a reagenti (lo capisco guardando il colore).
D:Spiega per quale ragione l’aggiunta di AgNO3 determina uno spostamento dell’equilibrio
R:AgNO3 agisce con Cl- (ione cloro),precipita e diminuisce perciт la concentrazione di Cl- (che in pratica non c’и piщ nella reazione) che sposta l’equilibrio verso i reagenti per formare quello che и stato “tolto”
D:Che cosa afferma il principio di Le Chatelier?
R:Il principio di Le Chatelier dice che se si modificano dei fattori su un sistema all’equilibrio il sistema reagisce in modo da opporsi alle modificazioni indotte dall’esterno
CONCLUSIONI
Neanche in questo esperimento abbiamo avuto particolari difficoltа.
Svolto da
Quadrini Marco Guerrieri Diego Olivi Ade Gazzetti Filippo La Rocca Diego

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