Durata: 45'
Scopo:
Osservare
lo scambio di elettroni tra metalli e soluzioni in reazioni spontanee
di ossidoriduzione
Teoria:
Alcune
reazioni proposte in questa esperienza non avvengono a causa della
minima tendenza delle specie chimiche a reagire o per la natura
stessa del reagente, di seguito sono riportate le reazioni in forma
molecolare ed in forma ionica delle ossidoriduzioni svolte:
2AgNO3
+ Cu → Cu(NO3)2
+ 2Ag
Cu
→ Cu2+ +
2e- (riducente, si ossida)
2Ag+
+ 2e- → 2Ag
(ossidante, si riduce)
Cu
+ 2Ag+ →
Cu2+ + 2Ag
L'argento
formerà grossi cristalli sulla lamina di rame
2AgNO3
+ Pb → Pb(NO3)2
+ 2Ag
Pb
→ Pb2+ +
2e-
2Ag+
+ 2e- → 2Ag
Pb
+ 2Ag+ →
Pb2+ + 2Ag
L'argento
formerà grossi cristalli sulla lamina di piombo
2AgNO3
+ Zn → Zn(NO3)2
+ 2Ag
Zn
→ Zn2+ +
2e-
2Ag+
+ 2e- → 2Ag
Zn
+ 2Ag+ → Zn2+
+ 2Ag
L'argento
formerà grossi cristalli sulla lamina di zinco
Cu(NO3)2
+ Pb → Pb(NO3)2
+ Cu
Pb
→ Pb2+ +
2e-
Cu2+
+ 2e- → Cu
Pb
+ Cu2+ → Pb2+
+ Cu
Il
rame formerà cristalli sulla lamina di piombo
Cu(NO3)2
+ Zn → Zn(NO3)2
+ Cu
Zn
→ Zn2+ +
2e-
Cu2+
+ 2e- → Cu
Zn
+ Cu2+ → Zn2+
+ Cu
Il
rame formerà cristalli sulla lamina di zinco
Pb(NO3)2
+ Zn → Zn(NO3)2
+ Pb
Zn
→ Zn2+ +
2e-
Pb2+
+ 2e- → Pb
Zn
+ Pb2+ → Zn2+
+ Pb
Il
piombo formerà cristalli sulla lamina di zinco
Materiale:
-
Lastrine metalliche di rame
-
Lastrine metalliche di argento
-
Lastrine metalliche di zinco
-
Lastrine metalliche di piombo
-
Soluzione 0,1M di AgNO3
-
Soluzione 0,1 M di Cu(NO3)2
-
Soluzione 0,1 M di Pb(NO3)2
-
Soluzione 0,1 M di Zn(NO3)2
-
HCl 37%
Strumenti:
-
Becher
-
Provette
-
Portaprovette
-
Gorgogliatore
Procedimento:
- Preparare ed etichettare 16 provette in cui si è versato: in 4 AgNO3, 4 con Cu(NO3)2, 4 con Pb(NO3)2, 4 con Zn(NO3)2
-
Inserire rispettivamente una lamina metallica per ogni tipo (rame, argento, zinco e piombo) in ogni provetta di AgNO3 e osservare
-
Inserire rispettivamente una lamina metallica per ogni tipo (rame, argento, zinco e piombo) in ogni provetta di Cu(NO3)2 e osservare
-
Inserire rispettivamente una lamina metallica per ogni tipo (rame, argento, zinco e piombo) in ogni provetta di Pb(NO3)2 e osservare
-
Inserire rispettivamente una lamina metallica per ogni tipo (rame, argento, zinco e piombo) in ogni provetta di Zn(NO3)2 e osservare
-
Infine prendere le provette contenenti Ag+ e Zn+ e fare gorgogliare H2 all'interno, si potrà notare la precipitazione rispettivamente di Ag e Zn ridotti a polvere metallica.
Risultato:
Osservando
le varie preparazioni nelle provette saranno ben visibili le
formazioni di cristalli:
il
nitrato d'argento con rame, piombo e zinco formerà cristalli di Ag;
il
nitrato di rame con piombo e zinco formerà cristalli di Cu;
il
nitrato di piombo formerà cristalli di piombo su Zn
Di
conseguenza sarà possibile costruire una tabella come la seguente:
|
|
Ag
|
Cu
|
Pb
|
Zn
|
|
Ag+
|
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|
|
|
|
Cu2+
|
|
|
|
|
|
Pb2+
|
|
|
|
|
|
Zn2+
|
|
|
|
|
In
cui si renderà evidente la tendenza ad ossidarsi dei metalli presi
in esame:
l'argento
nelle varie provette si riduce sempre ma non ossida mai;
il
rame si ossida a confronto con l'argento e si riduce con lo zinco e
il piombo;
il
piombo si ossida con il rame e si riduce con lo zinco;
lo
zinco è l'elemento che si ossida sempre e non si riduce mai.
Avremo
quindi una scala di tendenza all'ossidazione:
Zn
> Pb > H2 > Cu > Ag
E
una scala di tendenza alla riduzione:
Zn2+
< Pb2+ < H+ < Cu2+ < Ag+
Utilizzando
infine il potere di H2 ottenuto dalla reazione tra Zn e
HCl sarà possibile osservare la precipitazione di Ag o Zn facendolo
gorgogliare in una delle provette disponibili ed ottenendo una
polvere metallica sul fondo della provetta.
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