Reazioni dei cationi

Materie:	Appunti
Categoria:	Chimica
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Data:	28.09.2001
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REAZIONI DEI CATIONI Pb(2+), Ag(1+)
Per liberare un elettrone trattenuto in un atomo dall’attrazione elettrostatica del nucleo bisogna fornire una certa quantità di energia.
Si definisce energia di prima ionizzazione di un atomo il lavoro richiesto per allontanare l’elettrone più esterno dall’atomo allo stato gassoso. Si definisce invece energia di seconda o terza ionizzazione l’energia richiesta per allontanare rispettivamente il secondo o il terzo elettrone.
Tale processo può essere cosi schematizzato:
A + energia A A e
indicando con A un generico atomo e con A il suo corrispondente ione positivo o catione.
L’atomo è per definizione neutro possedendo un uguale numero di protoni e di elettroni. Se da esso, però, vengono rimossi uno o più elettroni, nel suo nucleo rimarranno uno o più protoni non neutralizzati che conferiranno all’atomo una o più cariche positive.
Un atomo elettricamente carico viene definito ione; in questo caso particolare ione positivo o catione.
Na , Mg e Al sono, ad esempio, gli ioni di atomi che hanno perduto rispettivamente uno, due o tre elettroni.
OBIETTIVO
Questa esperienza di laboratorio ci permetterà in seguito di riuscire a stabilire, in presenza di una soluzione sconosciuta, di che cosa si tratta.
MATERIALI
Provette, treppiedi, reticelle, becher, pipette, centrifuga, valvole, porta provette, soluzioni di:
Pb(NO3)2
Nitrato di piombo II
AgNO3
Nitrato di argento
HCl
Acido cloridrico
NH3
Ammoniaca
KI
Ioduro di potassio
K2CrO4
Cromato di potassio
H2SO4
Acido solforico
PIOMBO (2+)
♦ -1- In una provetta a fondo conico sono stati posti 2 ml di soluzione di nitrato di piombo (Pb(NO3)2) e sono stati poi aggiunti goccia a goccia 2 ml di acido cloridrico (HCl) 4N.
Pb(NO3)2 + HCl P PbCl2 + HNO3 Forma normale
Pb(NO3)2 + HCl P Pb Cl + H NO3 Forma ionica
Si può notare sul fondo della provetta la formazione di precipitato di colore bianco.
Si è poi proseguito con la separazione, attraverso l’uso della centrifuga, del precipitato ottenuto dalla soluzione. Esso è stato poi lavato una volta con acqua a freddo. In seguito il precipitato è stato trattato con 3 ml di acqua calda ed è stato posto a bagnomaria agitando la pipetta. Nel frattempo il surnatante è stato pipettato per mescolare il precipitato con l’acqua.
PbCl2 + H2O calda P
Anche in questo caso si è osservata la formazione di precipitato di colore bianco.
♦ -2- In una provetta da centrifuga sono stati posti 2 ml di soluzione di nitrato di piombo e sono stati aggiunti goccia a goccia 2 ml di acido solforico (H2SO4) 4N.
Pb(NO3)2 + H2SO4 P PbSO4 + HNO3 Forma normale
Pb(NO3)2 + H2SO4 P Pb SO4 + H NO3 Forma ionica
Dopo avere messo in centrifuga la provetta si è notata la formazione di precipitato colore bianco sul fondo della provetta. Il precipitato è stato lavato una volta con acqua fredda ed è stato in seguito trattato con 3 ml di acqua calda, in una provetta messa a bagnomaria. Il surnatante è stato pipettato e si è atteso poi il raffreddamento del tutto.
PbSO4 + H2O calda P
Dopo aver atteso il raffreddamento del tutto si è notato che i due reagenti si sono sciolti, dando quindi come prodotto una soluzione.
OSSERVAZIONE
A partire già da queste due reazioni, possiamo notare che il nitrato di piombo (Pb(NO3)2 non è solubile né reagendo con l’acido cloridrico (HCl), né con l’acido solforico (H2SO4). I due precipitati che si ottengono si comportano però in modo diverso a contatto con l’acqua calda. Il cloruro di piombo (PbCl2) non reagisce con l’acqua calda, rimanendo invariato nella qualità (precipitato bianco). Il solfato di piombo (PbSO4), invece, reagisce con l’acqua calda, sciogliendosi per dare un nuovo prodotto.
♦ -3- In una provetta da centrifuga sono stati posti 2 ml di soluzione di nitrato di piombo e sono stati aggiunti goccia a goccia 2 ml di soluzione di cromato di potassio (K2CrO4).
Pb(NO3)2 + K2CrO4 P PbCrO4 + KNO3
Dal prodotto di questa reazione si può notare la formazione di precipitato di colore giallo-arancione. Nella provetta, messa a bagnomaria, è stata poi aggiunta dell’acqua calda.
PbCrO4 + K2CrO4 + H2O calda P
Il prodotto della reazione precedente non è solubile in acqua calda, poiché si nota ancora la formazione dello stesso precipitato di colore giallo-arancione.
♦ -4- In una provetta da centrifuga sono stati posti 2 ml di soluzione di nitrato di piombo e sono stati aggiunti goccia a goccia 2 ml di ioduro di potassio (KI).
Pb(NO3)2 + KI P PbI2 + KNO3
Dal prodotto di questa reazione si può notare la formazione di precipitato di colore giallo. Nella provetta, messa a bagnomaria, è stata poi aggiunta dell’acqua calda.
PbI2 + KNO3 + H2O calda P
Il prodotto della reazione precedente non è solubile in acqua calda, poiché si nota ancora la formazione dello stesso precipitato di colore giallo.
♦ -5- In una provetta da centrifuga sono stati posti 2 ml di nitrato di piombo e sono stati aggiunti goccia a goccia 2 ml di acido cloridrico (HCl).
Pb(NO3)2 + HCl P PbCl2 + HNO3
Il precipitato ottenuto è stato poi lavato con acqua a freddo e sono stati poi aggiunti 4 ml di ammoniaca (NH3) 6N.
PbCl2 + NH3 P
Il prodotto di questa reazione non è solubile; si nota, infatti, ancora una volta, la formazione di precipitato bianco.
ARGENTO (1+)
♦ -6- In una provetta da centrifuga sono stati posti 2 ml di soluzione di nitrato d’argento (AgNO3) e sono stati aggiunti goccia a goccia 2 ml di acido cloridrico (HCl) 4N.
AgNO3 + HCl A AgCl + HNO3
Dopo avere messo in centrifuga la provetta si è notata la formazione di precipitato di colore bianco. Dopo avere tolto il surnatante e dopo avere lavato il precipitato una volta con acqua fredda, esso è stato trattato con 2 ml di acqua calda a bagnomaria.
AgCl + H2O calda A
Da questa reazione si può osservare ancora una volta la formazione di precipitato bianco. Il contenuto della provetta non è quindi solubile.
OSSERVAZIONE
Il nitrato di piombo (Pb(NO3)2) e il nitrato di argento(AgNO3) reagiscono allo stesso modo con l’acido cloridrico (HCl), dando come risultato della reazione un precipitato di colore bianco. Anche i due precipitati ottenuti (PbCl2 e AgCl2), trattatati con acqua calda, non reagiscono con essa, rimanendo immutati sul fondo della provetta.
Possiamo quindi dedurre che in presenza di una soluzione sconosciuta, non vale la pena di trattarla con HCl e H2O calda, poiché il risultato visibile è lo stesso: non saremmo quindi in grado di capire quale era la soluzione di partenza.
♦ -7- In una provetta da centrifuga sono stati posti 2 ml di nitrato di argento e sono stati aggiunti goccia a goccia, anche in questo caso 2 ml di acido cloridrico (HCl) 4N (vedere reazione 6). Il precipitato ottenuto è stato poi lavato una volta con acqua fredda ed è stato trattato con 4 ml di ammoniaca diluita (NH3).
AgCl + HN3 A
Dopo avere mescolato si è notato che i due reagenti si sono sciolti, dando come prodotto una soluzione.
OSSRVAZIONE
Come visto nella reazione 6, il nitrato di piombo e quello d’argento reagiscono allo stesso modo con l’HCl. In questo caso però, confrontando il prodotto visibile di questa reazione con quello della numero 5, possiamo notare che i due precipitati ottenuti (PbCl2 e AgCl2) reagiscono in modo diverso se trattati con l’ammoniaca (NH3). Nella reazione 5, infatti, rimane precipitato bianco; in questa si nota che i due reagenti si sono sciolti.
Possiamo quindi dedurre che in presenza di una soluzione sconosciuta, vale la pena di trattarla con HCl e NH3, poiché i risultati visibili sono diversi: conoscendo i diversi comportamenti dei due cloruri (PbCl2 e AgCl2) saremmo quindi in grado di capire quale era la soluzione di partenza.
♦ -8- In una provetta da centrifuga sono stati posti 2 ml di nitrato di argento e sono state poi aggiunte alcune gocce di ioduro di potassio (KI).
AgNO3 + KI A AgI + KNO3
In questa reazione i due reagenti si sono sciolti, producendo cosi una soluzione di colore giallo opaco.
♦ -9- In una provetta da centrifuga sono stati posti 2 ml di nitrato di argento e sono stati aggiunti goccia a goccia 2 ml di cromato di potassio (K2CrO4).
AgNO3 + K2CrO4 4 Ag2CrO4 + KNO3
Immediatamente, senza la necessità di centrifugare, si nota sul fondo della provetta la formazione di un precipitato di un colore rosso scuro.
***Terminati i 9 esperimenti abbiamo provato a trattare i due nitrati insieme. In una provetta abbiamo perciò fatto reagire 2 ml di Pb(NO3)2, 2ml di AgNO3 e 2 ml di K2CrO4.
Pb(NO3)2 + AgNO3 + K2CrO4 P
Da questa reazione si forma un precipitato molto denso di colore rosso. Possiamo osservare che il colore rosso ottenuto si può posizionare tra quello giallo-arancione del nitrato di piombo e quello rosso scuro del nitrato d’argento. Da questa osservazione possiamo quindi dedurre che nel precipitato ottenuto si trovino i due precipitati ottenuti nelle reazioni 3 e 9 (PbCrO4 e Ag2CrO4).
CONCLUSIONE
Dopo aver effettuato queste 10 esperienze, per meglio visualizzarne i risultati e per poterli confrontare, possiamo inserire i dati raccolti in una tabella.
HCl
H2O
calda
NH3
KI
H2O
calda
K2CrO4
H2O
calda
H2SO4
PIOMBO
Precipitato
bianco
Precipitato bianco
Precipitato bianco
Precipitato giallo
Precipitato giallo
Precipitato
giallo arancione
Precipitato giallo arancione
Precipitato bianco
ARGENTO
Precipitato bianco
Soluzione biancastra
Soluzione trasparente
Soluzione giallo opaco
Precipitato
rosso scuro
PIOMBO ARGENTO
Precipitato rosso
1