Il laboratorio costituisce un’importante componente dell’attività didattica del liceo scientifico; il laboratorio è il luogo nel quale i ragazzi sotto la guida di un insegnante qualificato possono mettere in pratica le conoscenze acquisite. I ragazzi, quindi, iniziano ad applicare i concetti teorici visti finora sui libri attraverso dimostrazione pratiche.
Verrà di seguito riportato un esperimento condotto dalla classe terza sezione B del liceo scientifico L. Galvani di Milano.
In data 24 gennaio gli alunni, in uno dei 3 laboratori di chimica e biologia dell’istituto, hanno testato la reattività degli elementi del 1° e del 2° gruppo; la reattività è la capacità di una sostanza di interagire con altre sostanze dando luogo a una reazione chimica.
L’esperimento consiste nel porre 2 elementi del 1° gruppo, ovvero sodio -Na- e separatamente potassio -K-, e 2 elementi del 2° gruppo, magnesio -Mg- e in seguito calcio -Ca-, in H2O per poi osservarne il tempo di reazione, ovvero il tempo impiegato per rompere i legami tra i reagenti e creare nuovi legami così da originare i prodotti. Ognuno di questi quattro elementi è definito da un diverso valore di energia di prima ionizzazione, ossia il valore di energia che deve essere fornito all’atomo poiché acquisti o perda un elettrone divenendo cosi uno ione.
Ponendo il magnesio in H2O si origina idrossido di magnesio Mg(OH)2 e idrogeno H2. Il valore di energia di prima ionizzazione (E1) del magnesio è di 738 kJ/mol: consiste nel valore più alto tra i quattro elementi perciò la reazione avverrà più lentamente, necessitando di alto valore di energia per ionizzare esso può essere maneggiato con le mani; cosa che non può essere fatta coi metalli alcalini, o del primo gruppo.
Passando al calcio non si hanno grandi cambiamenti: origina idrossido di calcio Ca(OH)2 e idrogeno H2 e la velocità di reazione è pressoché la stessa del magnesio, avendo il calcio un’e. di prima ionizzazione di 580 kJ/mol. Esistono, inoltre, sostanze usate dai chimici al fine di determinare la basicità o l’acidità dei prodotti se aggiunte alla soluzione: gli indicatori. Un indicatore comunemente usato è la fenolftaleina, una sostanza che resta incolore in ambienti acidi/neutri, e fucsia in ambienti basici. Idrossido di magnesio e idrossido di calcio si sono presentati pertanto basici essendosi colorati.
Gli elementi del primo gruppo hanno un’e. di ionizzazione molto più bassa rispetto ai metalli ferrosi -o del secondo gruppo- basti pensare che il sodio reagisce appena con 496kJ/ mol e il potassio addirittura con 419 kJ/mol per tale ragione essi sono immersi in etere di petrolio così da evitare il contatto con l’O2; una volta estratti con delle piccole pinze, entrambi ossidano ovvero la superficie che normalmente sarebbe lucida a contatto con l’ossigeno diventa opaca originandone gli ossidi di sodio e potassio –Na2O e Mg2O-.
Esaminiamo ora il comportamento del sodio in H2O; esso sviluppa NaOH o idrossido di sodio, altamente corrosivo, più il solito idrogeno H2.
La reazione è avvenuta istantaneamente, una volta posto il metallo in soluzione acquosa esso ha iniziato a vorticare sviluppando idrogeno nell’aria e un rumore di effervescenza accompagnato da una o due scintille. Dopo pochi secondi la reazione era terminata, attestato dal fucsia acceso della fenolftaleina.
La reazione del potassio è esattamente la stessa: sviluppo di una scintilla accompagnata da idrogeno e dalla colorazione dell’indicatore. Essa sviluppa idrossido di potassio KOH e H2.
È, quindi, possibile concludere che i metalli ferrosi avendo un alto valore di energia di prima ionizzazione impiegano più tempo per completare la reazione ed essa avviene senza sviluppo di scintille e quindi di calore; mentre i metalli alcalini avendo un basso valore di energia di prima ionizzazione reagiscono molto più velocemente con sviluppo di calore ma entrambi durante la reazione sviluppano idrogeno.
Di Alessandro Amodeo
Fonti immagini:
- https://centrofleming.wordpress.com/
- https://www.nonsolobenessere.it/magnesio-proprieta-benefici-e-in-quali-alimenti-trovarlo.html
- http://www.on5yirmi5.com/haber/egitim/mesleki-egitim/155425/en-yogun-element-hangisidir.html
- https://it.wikipedia.org/wiki/Sodio
- http://it.nextews.com/798a1a0a/
