METALLI E NON METALLI

Premessa:

In questa esperienza vedremo come si comportano due elementi, uno metallico e l’altro non metallico, quando questi vengono fatti reagire prima con l’ossigeno e poi con l’acqua. La verifica sperimentale si effettua utilizzando lo zolfo (non metallo) e il magnesio (metallo) presi come esempi dei rispettivi gruppi d’appartenenza. Infatti, le classi di prodotti che si formano nelle rispettive reazioni chimiche sono, in linea di massima, simili a quelli degli altri elementi metallici e non metallici della tavola periodica. Il tutto è generalizzato nello schema seguente in cui si utilizza però la nomenclatura tradizionale (in quella IUPAC il termine ossido sostituisce quello di anidride):

Metallo + O2  →  Ossido  +  H2O   →   Idrossido;

Non metallo + O2  → Anidride + H2O   →  Acido

Utilizzando lo zolfo e il magnesio, le reazioni chimiche sono le seguenti:

Mg + O2  → MgO   + H2O   →  Mg(OH)2

Magnesio (metallo) + ossigeno (presente nell’aria) → ossido di magnesio + acqua → idrossido di magnesio

S + O2  → SO2   + H2O   →  H2SO3

Zolfo (non metallo) + ossigeno → anidride solforosa (gas) + acqua → acido solforoso

Obiettivo: dimostrazione della produzione di ossidi e basi dal magnesio e di anidridi e acidi dallo zolfo.

Materiale utilizzato:

  • Beuta da 250 mL con tappo di gomma;
  • Spago;
  • Mortaio e pestello;
  • Accendino;
  • Cartina indicatrice di pH;
  • Bacchetta di vetro;
  • Pinza metallica;
  • Becherino da 100 mL;
  • Piastra termica.

Sostanze utilizzate:

  • Zolfo in polvere;
  • Magnesio in nastro;
  • NaOH conc.;
  • HCl conc.

Valutazione rischi:

Durante l’esperienza è necessario lavorare utilizzando una cappa aspirante, indossare un camice, degli occhialetti e un paio di guanti. Anche se le quantità di prodotti chimici che si vengono a formare sono relativamente basse è opportuno utilizzare i dispositivi di protezione individuale elencati. Uno degli inconvenienti importanti è quello di evitare di respirare lo sgradevole odore dell’anidride solforosa e di entrare in contatto con qualche goccia di acido cloridrico e/o di idrossido di sodio che sono delle soluzioni caustiche.

Procedimento prima parte “reazioni chimiche di un non-metallo, lo zolfo“:

  • Far aderire, pestando con un pestello un’estremità sfilacciata di uno spago, dello zolfo in polvere contenuto in un mortaio;
Zolfo pestato sullo spago
  • Sotto cappa aspirante, dar fuoco con un accendino alla estremità dello spago con zolfo e subito dopo porre lo spago in una beuta da 250 ml contenente una ventina di mL di acqua distillata e chiuderla con un tappo di gomma.
Lo zolfo reagisce con l’ossigeno dell’aria
  • Attendere qualche minuto affinchè l’anidride solforosa, che si forma dalla reazione chimica con l’ossigeno dell’aria, possa reagire con l’acqua distillata per formare acido solforoso;
Formazione di anidride solforosa
  • Dimostrare che si è formato l’acido utilizzando una porzione di cartina indicatrice di pH prelevando una goccia della soluzione contenuta nella beuta con una bacchettina di vetro e ponendola sulla cartina stessa. Il colore arancione, confrontato con la scala cromatica presente sulla confezione, ci indicherà il valore di pH di circa 5;

    Misura del pH dell’acido solforoso
  • Testare la cartina indicatrice con una goccia di HCl 0,5M per avere un’idea della differenza tra un acido debole ed uno forte;
Misura pH di un acido (HCl) e di una base (NaOH)

Procedimento seconda parte “reazioni chimiche di un metallo, il magnesio“:

  • Prendere, con una pinza metallica, qualche centimetro di nastro di magnesio;
  • Con l’aiuto di un accendino, dar fuoco ad una estremità del nastro e raccogliere l’ossido di magnesio, (polvere bianca), in un becherino da 100 mL contenente una decina di mL di acqua distillata. Attenzione al forte bagliore che si produrrà;
Reazione chimica del magnesio con l’ossigeno dell’aria
  • Porre il becherino su di una piastra riscaldante e far bollire la soluzione per qualche minuto;
Magnesio idrossido in soluzione
  • Dimostrare che si è formata una soluzione alcalina, pH circa 9, di idrossido di magnesio bagnando, con una bacchettina di vetro, un pezzo di cartina indicatrice di pH;
Misura del pH della soluzione di idrossido di magnesio
  • Confrontare la differenza di pH tra NaOH 0,5M e la soluzione di Mg(OH)2 che si è formata nel becherino;

Osservazioni

La produzione di anidride solforosa si può osservare quando si introduce lo spago bruciato nella beuta con una evidente formazione di un fumo che entra subito in contatto con l’acqua distillata presente nella beuta. Potrebbe anche essere avvertito un leggero odore di uova marce, nonostante si lavori sotto cappa aspirante, simile a quello che è presente nei pressi delle solfatare.

La formazione dell’idrossido di magnesio, rende la soluzione leggermente alcalina, non perchè è una base debole, ma soprattutto dovuto alla bassa solubità dell’ Mg(OH)2 in acqua.

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2 commenti su “METALLI E NON METALLI

  1. Complimenti admin, per il nuovo interessante articolo.

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    • KirkadminKirkadmin il said:

      Grazie elettrico. Come sempre puntuale nell’apprezzare i nuovi articoli.

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