Chimica 20 - Fattori che influenzano la velocità di una reazione

TITOLO: FATTORI CHE INFLUENZANO LA VELOCITÀ DI REAZIONE - Chimica
20
OBIETTIVI: studiare l’effetto che diversi fattori, come la concentrazione dei reagenti o la
temperatura, esercitano sulla velocità di una reazione chimica.
PRINCIPIO TESTATO: la velocità di una reazione chimica è influenzata dalla concentrazione delle
sostanze che vi partecipano, dalla temperatura, dalla pressione (per i soli gas) e dall’eventuale
presenza di un catalizzatore.
MATERIALI OCCORRENTI - esperienza A - influenza della concentrazione di un reagente
• Vetreria: 3 becher (100 ml), cilindri graduati da 10 e 25 ml, bacchette di vetro.
• Strumenti: piastra riscaldante.
• Reagenti: soluzione di ioduro di potassio (KI) 0,2 M, perossido di idrogeno (H2O2) 0,01 M, acido
solforico (H2SO4) 0,5 M.
DISPOSITIVI DI PROTEZIONE INDIVIDUALE (DPI): guanti, occhiali.
SIMBOLI E FRASI DI RISCHIO CHIMICO-FISICO:
KNO3
H315 – Provoca irritazione cutanea
H317 – Può provocare una reazione allergica cutanea
H319 – Provoca grave irritazione oculare
H334 – Può provocare sintomi allergici o asmatici o difficoltà respiratorie se
inalato
H335 – Può irritare le vie respiratorie
H2O2
H271 – Può provocare un incendio o un'esplosione; molto comburente
H2O2
H302 – Nocivo per ingestione
H332 – Nocivo se inalato
H2O2
H314 – Provoca gravi ustioni cutanee e gravi lesioni oculari
H335 – Può irritare le vie respiratorie
H2SO4
H314 – Provoca gravi ustioni cutanee e gravi lesioni oculari
H290 – Può essere corrosivo per i metalli
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PROCEDIMENTO
1. Numerare i 3 becher e versare i volumi indicati nella tabella di soluzione di ioduro di potassio,
acido solforico e acqua: si otterranno così 3 soluzioni contenenti lo ione idruro (I-) di pari
volume, ma diversa concentrazione.
Becher 1
Becher 2
Becher 3
Volume KI 0,2 M (ml)
5
10
20
Volume H2SO4 0,5 M (ml)
5
5
5
Volume H2O (ml)
15
10
0
Volume H2O2 0,01 M (ml)
25
25
25
Concentrazione iniziale ione I- (mol/L)
0,02
0,04
0,08
Concentrazione iniziale ione H+ (mol/L)
0,1
0,1
0,1
0,005
0,005
0,005
Concentrazione iniziale H2O2 (mol/L)
2. Aggiungere in ciascun becher, contemporaneamente, 25 ml di perossido di idrogeno e
mescolare con una bacchetta di vetro.
3. Osservare ed annotare che cosa accade nei 3 diversi becher a parità di tempo trascorso. La
reazione avvenuta, in ambiente acido, è la seguente:
H2O2 + 2I- + 2H+ → I2 + 2H2O
Man mano che la reazione procede lo iodio (I2) formatosi reagisce con lo ioduro in eccesso formando
lo ione triioduro (I3-), il quale impartisce alla soluzione un colore via via più intenso.
OSSERVAZIONI:
MATERIALI OCCORRENTI - esperienza B - influenza della temperatura
• Vetreria: 3 becher (400 ml), cilindri graduati (5 ml), 6 provette.
• Strumenti: piastra riscaldante, termometro.
• Reagenti: ghiaccio, soluzione di ioduro di potassio (KI) 0,2 M, perossido di idrogeno (H2O2) 0,1
M, acido solforico (H2SO4) 0,5 M.
DISPOSITIVI DI PROTEZIONE INDIVIDUALE (DPI): guanti, occhiali.
SIMBOLI E FRASI DI RISCHIO CHIMICO-FISICO:
KNO3
H315 – Provoca irritazione cutanea
H317 – Può provocare una reazione allergica cutanea
H319 – Provoca grave irritazione oculare
H334 – Può provocare sintomi allergici o asmatici o difficoltà respiratorie se
inalato
H335 – Può irritare le vie respiratorie
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H2O2
H271 – Può provocare un incendio o un'esplosione; molto comburente
H2O2
H302 – Nocivo per ingestione
H332 – Nocivo se inalato
H2O2
H314 – Provoca gravi ustioni cutanee e gravi lesioni oculari
H335 – Può irritare le vie respiratorie
H2SO4
H314 – Provoca gravi ustioni cutanee e gravi lesioni oculari
H290 – Può essere corrosivo per i metalli
PROCEDIMENTO
1. Numerare i 3 becher e preparare dentro di essi bagni con acqua a 0 °C, a temperatura
ambiente e riscaldandola sino alla temperatura di 70 °C.
2. Mettere in ciascun bagno una provetta con 5 ml di soluzione di ioduro di potassio acidificato
con 1 ml di acido solforico 0,5 M, e una provetta con 5 ml di perossido di idrogeno 0,1 M.
3. Quando tutte le provette avranno raggiunto una temperatura costante versare il perossido di
idrogeno di ogni bagno nell’altra provetta, mescolando così il loro contenuto.
4. Osservare ed annotare che cosa accade nei 3 diversi bagni a parità di tempo trascorso.
La reazione avvenuta, in ambiente acido, è la seguente:
H2O2 + 2I- + 2H+ → I2 + 2H2O
Man mano che la reazione procede lo iodio (I2) formatosi reagisce con lo ioduro in eccesso formando
lo ione triioduro (I3-), il quale impartisce alla soluzione un colore via via più intenso.
OSSERVAZIONI:
EVENTUALI PROBLEMI RISCONTRATI:
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MATERIALI OCCORRENTI - esperienza C - influenza di un catalizzatore
• Vetreria: 2 becher (100 ml), cilindri graduati (5 ml e 25 ml), pipetta tarata (1 ml), bacchette di
vetro.
• Reagenti: soluzione di ioduro di potassio (KI) 0,1 M, perossido di idrogeno (H2O2) 0,05 M, acido
solforico (H2SO4) 1 M, (epta)molibdato d’ammonio [(NH4)6Mo7O24] all’1%.
DISPOSITIVI DI PROTEZIONE INDIVIDUALE (DPI): guanti, occhiali.
SIMBOLI E FRASI DI RISCHIO CHIMICO-FISICO:
KNO3
H315 – Provoca irritazione cutanea
H317 – Può provocare una reazione allergica cutanea
H319 – Provoca grave irritazione oculare
H334 – Può provocare sintomi allergici o asmatici o difficoltà
respiratorie se inalato
H335 – Può irritare le vie respiratorie
H2O2
H271 – Può provocare un incendio o un'esplosione; molto comburente
H2O2
H302 – Nocivo per ingestione
H332 – Nocivo se inalato
H2O2
H314 – Provoca gravi ustioni cutanee e gravi lesioni oculari
H335 – Può irritare le vie respiratorie
H2SO4
H314 – Provoca gravi ustioni cutanee e gravi lesioni oculari
H290 – Può essere corrosivo per i metalli
(NH4)6Mo7O24
H315 – Provoca irritazione cutanea
H319 – Provoca grave irritazione oculare
H335 – Può irritare le vie respiratorie
PROCEDIMENTO
1. Versare in ciascuno dei 2 becher 25 ml della soluzione di ioduro di potassio, 2,5 ml di acido
solforico e, contemporaneamente, 25 ml di perossido di idrogeno.
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2. Mescolare le 2 soluzioni con le bacchette di vetro.
3. Aggiungere ad una soluzione 0,5 ml della soluzione di (epta)molibdato d’ammonio e
mescolare.
4. Osservare ed annotare che cosa accade nei 3 diversi bagni a parità di tempo trascorso.
La reazione avvenuta, in ambiente acido, è la seguente:
H2O2 + 2I- + 2H+ → I2 + 2H2O
Man mano che la reazione procede lo iodio (I2) formatosi reagisce con lo ioduro in eccesso formando
lo ione triioduro (I3-), il quale impartisce alla soluzione un colore via via più intenso.
DOMANDE - CONCLUSIONI
Qual è la percentuale di perossido di idrogeno presente nelle diverse soluzioni utilizzate?
Confrontarla con quella presente nella comune “acqua ossigenata” utilizzata per disinfettare le ferite
(3%).
Perché, nell’esperienza A, l’intensità del colore aumenta dal primo al terzo becher?
Perché i volumi dei reagenti dell’esperienza A sono stati scelti per avere, nei 3 becher, uguali
concentrazioni iniziali di idrogenione ed H2O2?
In un dato istante dell’esperienza B e dell’esperienza C quale soluzione presenta la massima
intensità di colore? Come si spiega questo, nei 2 diversi casi?
L’(epta)molibdato d’ammonio è un catalizzatore positivo (accelera la reazione) o negativo (rallenta la
reazione)?
RISCONTRI PRATICI
Esempi di catalizzatori di reazioni chimiche:
- alcune marmitte catalitiche delle automobili sfruttano l’elemento platino o palladio per convertire il
monossido di carbonio (CO) in anidride carbonica, e gli idrocarburi incombusti in anidride carbonica
ed acqua; inoltre, fanno sì che l’ossido di azoto (NO), uno degli inquinanti responsabili dello smog,
reagisca con il monossido di carbonio generando anidride carbonica ed azoto molecolare (N2).
- La cosiddetta “reazione di Maillard”, in cucina, avviene durante l'interazione nella fase di cottura di
carboidrati e proteine, ed è significativa solo a temperature superiori a 140 °C; determina la
degradazione di amminoacidi come la lisina, si formano composti aggregati odorosi tipici, molto
apprezzati e grosse molecole che conferiscono il tipico colore bruno al cibo, come la crosta del pane
e della crostata, e la doratura dei soffritti e dei fritti (cipolla, patatine, cotoletta, bistecca ecc.). È noto
che queste reazioni sono favorite da un ambiente leggermente basico (ad es. con l’aggiunta di
bicarbonato di sodio) e dalla presenza di un metallo (la superficie della padella).
LINK UTILI: https://www.youtube.com/watch?v=6a4G85J4R7Y
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