La legge di Proust e il reagente limitante

Due o più elementi si combinano per formare un determinato composto secondo proporzioni definite e costanti

La Legge di Proust è una delle leggi ponderali che stanno alla base della chimica.
Nella maggior parte delle reazioni, se io ho una certa quantità del reagente A, questa reagirà sempre con una stessa quantità di reagente B per dare il prodotto C.
Se, ad esempio, il rapporto stechiometrico (in moli) è 1:1, una mole di reagente A reagisce con una mole di reagente B per dare una mole di prodotto C.
Se io metto insieme una mole di A e due moli di B, la mole di A reagirà comunque con solo una delle due moli di reagente B, per dare una mole di prodotto C.
Se metto insieme una mole di A e mezza mole di B, solo mezza mole di A riuscirà a reagire, perché consumerà tutta la mezza mole di B, e non ne rimarrà più per far reagire la restante mezza mole di A. Ovviamente in questo caso si formerà solo mezza mole di C.
La reazione quindi procede consumando quantità di A e B in rapporto 1:1, finché uno dei due reagenti non si esaurisce: a quel punto la reazione termina. Il reagente che si esaurisce per primo si chiama reagente limitante, perché è la sua quantità che determina la quantità massima di prodotto che si può formare.

In questa esperienza dimostreremo la legge di Proust, dimostrando come la quantità di prodotti di una reazione dipenda dalla quantità di reagente limitante.

Durata: 1 ora

Teoria:

Viene fatta avvenire la reazione:
NaHCO_{3 (s)} + CH₃COOH _(aq) → CH₃COONa _(aq) + H₂O_(l) + CO_{2 (g)}
con le seguenti quantità di sostanza:

	NaHCO3	CH3COOH 6%	CO2 max
Beuta 1	2,1 g (25 mmol)	50 mL (50 mmol)	25 mmol
Beuta 2	4,2 g (50 mmol)	50 mL (50 mmol)	50 mmol
Beuta 3	6,3 g (75 mmol)	50 mL (50 mmol)	50 mmol

Materiale:

• Aceto, acidità 6% m/V
  
• NaHCO₃ (solido)
  

Strumenti:

• 3 beute da 250 mL
  
• 3 palloncini gonfiabili
  
• cilindro graduato da 50 mL
  
• bilancia tecnica
  
• spatola
  
• imbuto
  

Procedimento:

1. Misurare col cilindro graduato 50 mL di aceto e versarli in ogni beuta.
   
2. Pesare, nei tre palloncini, rispettivamente 2,1 g, 4,2 g e 6,3 g di NaHCO₃.
   
3. Chiudere con i palloncini il collo di ogni beuta, senza far cadere il bicarbonato nella beuta.
   
4. Rovesciare il contenuto dei palloncini nelle beute.
   
5. Mescolare le beute e osservare come si gonfiano i palloncini.
   

Risultato:

Il rapporto stechiometrico è 1:1, quindi nella prima il reagente limitante è il bicarbonato, nella seconda e nella terza l'acido acetico. Si sviluppa anidride carbonica, in quantità minore nella prima beuta, e in quantità simili nella seconda e nella terza beuta.
Nella prima beuta il palloncino si gonfia meno, mentre nelle altre due beute si gonfia in modo simile. Nella terza beuta sul fondo rimane del bicarbonato che non reagisce. Inoltre, nella terza beuta il liquido cambia leggermente colore (i flavonoidi dell'aceto cambiano colore in base al pH). Se si misura il pH, la prima beuta risulterà 5 o 6, la seconda beuta 7 e la terza 8 o 9.
La reazione, inoltre, è endotermica: appoggiando la mano il fondo della beuta dovrebbe essere decisamente freddo.