Esperimenti Parte 2

10.ESTRAZIONE ELETTROLITICA DELLO IODIO
Proponiamo la preparazione di una soluzione di iodio a partire dallo ioduro di potassio (KI), per mezzo della corrente elettrica. Per realizzare questa esperienza sono necessari i seguenti materiali:
Ioduro di potassio (reperibile in farmacia o presso i negozi che forniscono materiali per lo sviluppo di foto)
Acqua deionizzata
Una batteria da 4,5 V
Una striscia di carta assorbente o di carta da filtro
Due pezzi di mina di matita
Filo e morsetti per collegamenti.
Si sciolgono in 100 cc di acqua deionizzata 2 g di ioduro di potassio (quantità non critica, si può procedere ad occhio), una volta avvenuta la soluzione si distribuisce in parti uguali in due recipienti di vetro.
In ciascuno dei due recipienti si pone un pezzo di mina collegato ad un polo della batteria.
Si prende la striscia di carta da filtro, si impregna per bene con la soluzione e si mette a far da ponte tra i due recipienti, assicuratevi che peschi nel liquido in entrambi i recipienti.

La foto a lato dovrebbe dare un'idea precisa di come vada preparato l'esperimento.
Collegando i due pezzi di mina alla batteria avrà inizio la reazione chimica: nel recipiente collegato al polo negativo (a sinistra nella foto) cominceranno a svilupparsi bollicine di idrogeno mentre nel recipiente collegato al polo positivo (a destra) si libererà iodio di colore giallo-bruno che finirà per colorare la soluzione.
La striscia di carta da filtro impregnata di soluzione funge da "ponte salino" ed assicura il contatto elettrico tra le due soluzioni, se la togliete la reazione si ferma nonostante i due elettrodi di grafite siano ancora collegati alla batteria.
Dopo circa mezz'ora dall'inizio della reazione la soluzione nel bicchiere collegato al polo positivo avrà acquistato un evidente colore bruno chiaro, potete controllare che questo è dovuto allo iodio mettendo qualche goccia della soluzione in una provetta in cui ci sia un po' di soluzione di amido: apparirà una colorazione blu scura tipica della reazione dell'amido con lo iodio, anche un pezzo di carta immerso nel liquido acquisterà una colorazione blu dovuta alla reazione dello iodio con la cellulosa.
La soluzione di iodio (soluzione iodo-iodurata o di Lugol) può essere conservata ed impiegata in altre esperienze come la ricerca degli amidi negli alimenti.

11.Scrivere col fuoco
Una semplice esperienza da intrattenimento.
Materiale occorrente:
un po' di clorato di sodio o di potassio,
dei fogli di carta.
In un piccolo becher si mettono 10 cc di acqua, si aggiunge clorato di sodio e si fa sciogliere, una volta che sia tutto sciolto se ne aggiunge un altro po' e si continua fino a che non si riesce più a scioglierne; si ottiene in questo modo una soluzione satura del sale.
Con un pennellino si traccia su un foglio di carta un disegno usando la soluzione preparata come inchiostro.
Si fa asciugare il foglio, una volta che è ben asciutto si tocca un punto del disegno tracciato (è meglio segnare il punto con un piccolo tratto di matita prima di fare il disegno) con la brace ottenuta accendendo un bastoncino, va bene un comune stuzzicadenti.
La carta comincerà a bruciare lentamente senza fiamma seguendo il tracciato del disegno.
Cosa succede: il clorato di sodio, che è un energico ossidante, fornisce alla carta l'ossigeno necessario per la combustione, la carta non impregnata della soluzione del sale invece non brucia perchè non raggiunge la necessaria temperatura di accensione.
Il disegno che appare nella foto è molto banale, causa le limitate capacità artistiche dell'autore, lasciamo alla vostra fantasia la realizzazione di disegni più elaborati...
12.Galvanoplastica

GALVANOPLASTICA

Come descritto nella pagina relativa all'elettrolisi molti sali in soluzione acquosa si dividono in ioni, cioè in atomi, o gruppi di atomi, dotati di carica elettrica e quindi in grado di muoversi verso degli elettrodi collegati ad una batteria.

Questo fenomeno viene impiegato per purificare metalli o per ricoprire oggetti con uno strato di metallo a scopo protettivo (nichelatura, cromatura) od ornamentale (doratura, argentatura).

Nell’esperienza qui descritta vogliamo vedere come si verifica il fenomeno. Naturalmente i risultati saranno ben diversi da quelli ottenibili con un’apparecchiatura industriale, in particolare lo strato di metallo che si depositerà sarà bel lontano dall’essere lucido ed uniforme.

Per l’esperienza ci serviranno i seguenti materiali:

Una soluzione allo 0,5% di solfato di rame (CuSO₄, il composto di colore azzurro impiegato in agricoltura e in giardinaggio), la soluzione si prepara facilmente sciogliendo 2 grammi del sale in 400 cc di acqua distillata.

Una vaschetta di vetro o di plastica.

2 lamine di rame

Una pila da 4,5 volt.

La disposizione dei componenti è visibile nella figura.

Messa la soluzione nella vaschetta si immergono le due lamine di rame che poi si collegano alla pila.

Si osserverà che la lamina collegata al polo positivo si consuma lentamente, mentre su quella collegata al polo negativo si deposita uno strato di rame, se si prolunga l’esperienza per un certo tempo la lamina collegata al polo positivo finirà per scomparire completamente (sempre che la batteria non si scarichi nel frattempo…)

Perché succede:

il solfato di rame in soluzione si scompone in ioni rame positivi Cu⁺⁺ e ioni solfato negativi SO₄^--. Quando si fa passare la corrente nella soluzione gli ioni Cu⁺⁺ si dirigono verso il polo negativo, qui acquistano 2 elettroni (negativi), perdono la carica e si depositano come rame metallico. Gli ioni solfato si dirigono verso il polo positivo, ma non perdono i due elettroni in più che hanno, a perdere due elettroni sono gli atomi di rame della lamina metallica che passano in soluzione come ioni e successivamente andranno a depositarsi al polo negativo.

In questo modo si forma una specie di corrente di ioni rame dal polo positivo a quello negativo, flusso che continua fino all’esaurimento del rame o alla fine del passaggio di corrente.

Ponendo al polo negativo un oggetto di un metallo diverso dal rame è possibile ricoprirlo di questo metallo, per effettuare una copertura perfetta è necessario controllare accuratamente la concentrazione e la temperatura della soluzione nonché l’intensità della corrente.

Se si dispone di sali di altri metalli, ad esempio solfato di nichel o di cromo si può impiegare il procedimento descritto per nichelare o cromare oggetti metallici.

13.Scaldare l'acqua con rame ed alluminio
SCALDARE L'ACQUA CON RAME E ALLUMINIO

Un"esperienza di facile realizzazione che permette di evidenziare una reazione esotermica, si tratta dell'ossidazione dell'alluminio con contemporanea riduzione del rame.

Il materiale occorrente è il seguente:

• Solfato di rame

• Cloruro di sodio (il comune sale da cucina)

• Una striscia di foglio di alluminio.

Si prepara in un recipiente di vetro una soluzione concentrata di solfato di rame, in un secondo recipiente si prepara una soluzionedi cloruro di sodio.

Una volta che le due soluzioni sono pronte si immerge nella soluzione di solfato di rame la striscia di foglio di alluminio. Non accadrà nulla, se però si aggiunge un po' della soluzione di sale da cucina avrà inizio una reazione tumultuosa. la soluzione si scalderà notevolmente, a seconda della quantità dei reagenti usati potrà addirittura mettersi a bollire, mentre l'alluminio si coprirà di uno strato rossastro di rame metallico e finirà col consumarsi completamente.

La reazione dipende dalla maggiore reattività dell'alluminio rispetto al rame per cui, messo in una soluzione di sale di rame l'alluminio metallico tende a scioglersi e passare in soluzione come ione, mentre il rame passa dallo stato di ione allo stato metallico, in termini chimici l'alluminio cede elettroni e quindi si ossida mentre il rame ne acquista e si riduce nella forma metallica.

Come la maggior parte delle reazioni esotermiche anche questa ha bisogno, per iniziare, di qualcosa che la avvii, in questo caso la soluzione di cloruro di sodio.
Al posto del solfato di rame si possono usare il nitrato rameico o il cloruro rameico con i medesimi risultati.

14.Cristalizzazione (quasi) istantanea
Una semplice esperienza sulla cristallizzazione, materiale occorrente:
Sodio tiosolfato in cristalli, si trova in commercio anche sotto il nome di sodio iposolfito, la formula è Na2S2O3 + 5H2O (questa è l'acqua di cristallizzazione), il prodotto è facilmente reperibile nei negozi che vendono materiale per lo sviluppo delle foto dato che viene impiegato per preparare i bagni di fissaggio.
Mettete un po' di cristalli in un becher e riscaldate su di una fiamma ad alcol (su un becco bunsen se lo avete...), dopo qualche minuto il sale si scioglierà completamente dando origine ad un liquido trasparente denso.
Una volta che il sale si è sciolto coprite il becher con un vetro da orologio e lasciate raffreddare, vedrete che non avviene nessuna solidificazione anche dopo che il liquido si è raffreddato fino a temperatura ambiente.
Fate cadere nel liquido qualche cristallino di tiosolfato, vedrete che nel giro di pochi secondi nel fondo del recipiente si formeranno dei cristalli ed in pochi minuti l'intera massa del liquido si sarà trasformata in un ammasso di cristalli.
Che cosa è avvenuto: la massa del tiosolfato è rimasta liquida sinchè non sono stati aggiunti dei piccoli cristalli che hanno funzionato da nuclei di cristallizzazione, detto in termini semplicistici questi cristallini hanno "insegnato" al materiale allo stato liquido come disporsi per passare allo stato solido.

15.Polvere Flash
Esperimento abbastanza spettacolare da effettuare con una certa cautela dato il pericolo di dare origine ad un'incendio.
Si mescolino 5 grammi di nitrato di potassio, 3 grammi di zolfo e 2 grammi di alluminio in polvere. Una volta preparata la miscela (i materiali devono essere ben asciutti e ridotti in polvere sottile) si mette in un pezzo di carta, va benissimo un fazzolettino. Per la parte finale dell'esperienza è opportuno mettersi all'aperto dato che si produce molto fumo. Mettete il vostro involto contenete la polvere in un luogo lontano da materiali infiammabili e date fuoco alla carta, dopo qualche secondo il fuoco accenderà la polvere che brucerà rapidamente producendo un flash molto luminoso causato dalla combustione della polvere di alluminio. Video che mostra l'esperienza:

Ricerca delle Proteine

Le Proteine sono i costituenti essenziali degli organismi viventi, si tratta di catene, spesso molto lunghe, costituite dall'unione di venti tipi di amminoacidi.

Gli amminoacidi sono composti chimici che presentano un gruppo acido (COOH) ed un gruppo amminico (NH2), gli amminoacidi si uniscono a formare le proteine grazie ad un legame tra il gruppi acidi ed amminici. A sinistra potete vedere la struttura di uno degli amminoacidi più semplici, l'alanina. Oltre a Carbonio, ossigeno, idrogeno ed azoto alcuni amminoacidi contengono anche zolfo, particolarmente ricche di amminoacidi solforati sono le proteine contenute nelle uova, è per questo che quando le uova cominciano a decomporsi emanano il tipico odore da uova marce dovuto all'acido solfidrico (H2S).

Per dimostrare la presenza di proteine in soluzione faremo uso della capacità dei legami tra amminoacidi di legarsi ai sali di rame dando origine a composti intensamente colorati.

Per questa esperienza sono necessari i seguenti materiali:

    * Soluzione di idrossido di sodio (NaOH), 12 grammi in 100 cc di acqua.
    * Soluzione di solfato di rame (CuSO4), 1 grammo in 100 cc di acqua.

Come campione di può usare del latte o sciogliere un po' di albume d'uovo (1 g valutato ad occhio) in 100 cc di acqua, meglio se prima si scioglie nell'acqua un grammo di sale da cucina.

Procedimento:

si prendono due provette e nella prima (bianco) si pongono 2 cc di acqua, nella seconda (test) si mettono invece 2 cc di latte o di soluzione di albume.

Si aggiungono ad entrambe le provette 2 cc della soluzione di NaOH e si mescola.

Si aggiunge, in ciascuna provetta, 0,5 cc di soluzione di solfato di rame.

Il liquido della provetta bianco diventerà di un colore azzurro chiaro, il liquido contenente proteine acquisterà un intenso colore blu-violaceo. Dopo un po' di tempo si formerà sul fondo delle provette un precipitato dovuto al deposito di composti insolubili del rame.

L'esperienza può essere effettuata anche con materiali solidi, ad esempio ponendo in una provetta un minuscolo frammento di formaggio, aggiungendo 2 cc di acqua e due 2 di soluzione di NaOH ed attendendo una decina di minuti prima di aggiungere la soluzione di solfato di rame.

Attenzione: l'NaOH è un prodotto corrosivo, viene anche chiamato soda caustica, la soluzione di 12 g in 100 cc è concentrata e se cade sulla pelle può provocare fastidiose bruciature, va quindi usata con cautela, bisogna il particolare evitare di ingerirla e di metterla a contatto con gli occhi. Il solfato di rame, come tutti i sali di metalli pesanti, risulta velenoso, evitate quindi l'ingestione.