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Angelina Lombardi » 11.In laboratorio - II Esperienza: alcune reazioni del rame, pH e solubilità


Soluzione di CuSO4·5H2O

Questa esercitazione ha inizio con la preparazione di una soluzione acquosa di un sale: il solfato penta-idrato di rame(II) (di concentrazione pari a circa l’1% in peso).

Utilizzando questa soluzione, contenente lo ione Cu(II), si effettueranno una serie di esperimenti:

  • una reazione di ossido-riduzione aggiungendo zinco metallico;
  • la precipitazione dell’idrossido di rame in ambiente fortemente basico;
  • la trasformazione dell’idrossido precipitato in un altro composto egualmente poco solubile (l’ossido), in seguito ad un aumento della temperatura,;
  • la separazione dell’ossido mediante filtrazione;
  • la dissoluzione, per aggiunta di acido, dell’ossido;
  • la precipitazione del carbonato.
CuSO4·5H20
Zn metallico
Preparazione della soluzione di CuSO4

Saggio di acidità e basicità

Si prelevano tre reattivi diversi:

  • una soluzione acquosa di NaOH circa 1 M;
  • una soluzione acquosa di HCl circa 1 M;
  • una soluzione acquosa di Na2CO3 circa 0.5M

Si passa al saggio dell’acidità di ciascuna soluzione, utilizzando una cartina indicatrice universale di pH, che assume colorazione diversa in funzione dell’acidità della soluzione con cui viene a contatto.

Cartina indicatrice

Cartina indicatrice

Saggio dell’acidità/basicità

Saggio dell'acidità/basicità


Reazione redox tra Cu2+ e Zn

Per la reazione di ossido-riduzione si utilizza la soluzione di solfato di rame a cui si aggiungono alcuni pezzetti di Zn metallico. Avviene la reazione:

Cu2+(aq) + Zn(s)→ Cu(s) + Zn2+(aq)

Osservando la provetta in cui sta procedendo la reazione redox, si possono fare due osservazioni:

  1. La colorazione azzurra della soluzione si è attenuata, in quanto la concentrazione degli ioni rame in soluzione è diminuita.
  2. Gli ioni Cu2+ si sono trasformati in rame metallico, che corrisponde alla polvere nera, che si deposita sul fondo della provetta.
Soluzione di Cu2+ in presenza di Zn metallico

Soluzione di Cu2+ in presenza di Zn metallico

Reazione redox tra il Cu(II) e lo Zn

Reazione redox tra il Cu(II) e lo Zn


Formazione di un precipitato: Cu(OH)2

Introduciamo nel becher la soluzione di CuSO4

Nel becher aggiungiamo lentamente la soluzione di NaOH, saggiando, di tanto in tanto, l’acidità della soluzione con la cartina indicatrice. Quando il colore della cartina indica che la soluzione è fortemente basica si sospende l’aggiunta di NaOH. Avviene la seguente reazione:

Cu2+(aq) + 2OH- (aq) → Cu(OH)2(s)

Si nota che nel becher si è formato un corpo solido, detto precipitato, di natura colloidale.
Esso è costituito da idrossido di rame(II), Cu(OH)2, che, essendo un composto poco solubile in acqua, precipita.
Successivamente, il riscaldamento della soluzione produce la trasformazione dell’idrossido di rame (II) nel corrispondente ossido, anch’esso poco solubile.

Cu(OH)2(s) → CuO(s) + H2O(l)

La reazione è evidenziata dalla trasformazione del precipitato bianco colloidale in uno di colore nero. Si sospende il riscaldamento e l’agitazione della soluzione quando tutto il precipitato si è colorato in nero.

Formazione di Cu(OH)2

Formazione di Cu(OH)2

Formazione di CuO

Formazione di CuO


Formazione di un precipitato: Cu(OH)2 (segue)

Reazione tra il Cu(II) e NaOH

Reazione tra il Cu(II) e NaOH


Separazione del precipitato mediante filtrazione

A questo punto bisogna separare il precipitato dalla soluzione. Ciò si effettua mediante la filtrazione.

La filtrazione consente di separare la fase solida (precipitato) da quella liquida (filtrato) mediante percolazione attraverso un diaframma poroso (filtro) permeabile solo al liquido.
Il materiale poroso di impiego più generale è la carta da filtro.
In questa esercitazione effettueremo una filtrazione per gravità utilizzando un filtro conico inserito in un imbuto di vetro.

La filtrazione
La filtrazione
La filtrazione

Dissoluzione del precipitato

Rendendo il sistema fortemente acido, per aggiunta di HCl, si induce una nuova trasformazione chimica del composto contenente rame.
L’ossido, in presenza di un eccesso di acido, si trasforma secondo la reazione:

CuO(s) + 2H+(aq)→Cu2+(aq) + H2O(l)

Si osserva la dissoluzione del precipitato nero raccolto sul filtro, con formazione di un filtrato di colorazione azzurra, indicativa della presenza in soluzione acquosa dello ione rameico idrato

Dissoluzione del precipitato di CuO per aggiunta di HCl

Dissoluzione del precipitato di CuO per aggiunta di HCl

Dissoluzione del precipitato di rame

Dissoluzione del precipitato di rame


1. Formazione del carbonato di rame(II)

Alla soluzione acida, ottenuta sciogliendo il precipitato di CuO con HCl, si aggiunge goccia a goccia la soluzione di Na2CO3.

Inizialmente si osserva sviluppo di gas, a seguito della reazione:

2H+(aq) + CO32 -(aq) → H2O(l) + CO2(g)

Continuando l’aggiunta della soluzione di Na2CO3, si osserverà la formazione di un precipitato di colore turchese, colloidale, il carbonato basico di rame(II):

2Cu2+(aq) + 2CO32- + H2O(l) → Cu2(OH)2CO3(s) + CO2(g)

Sviluppo di CO2 dopo l’aggiunta iniziale di Na2 CO3
Formazione del carbonato basico di Cu(II)
Reazioni del Cu(II)

2. Formazione del carbonato di rame(II)

Preparando il carbonato di rame(II) a partire dalla soluzione originaria si osserva un differente comportamento.

Aggiungendo alla soluzione originaria (all’1% in peso di CuSO4) la soluzione acquosa di Na2CO3 si osserva immediatamente la formazione del precipitato turchese colloidale, corrispondente al composto carbonato basico di rame(II).
E’ avvenuta la reazione:

2Cu2+(aq) + 2CO32- + H2O(l) → Cu2(OH)2CO3(s) + CO2(g)

Il precipitato che si forma nelle due ultime reazioni contiene lo stesso composto, perché ciò che partecipa alla reazione è sempre lo ione Cu2+ presente in entrambe le soluzioni di partenza.

Infine, alle due provette contenenti il carbonato basico di rame(II) si aggiunge goccia a goccia la soluzione di HCl e si annotano i fenomeni osservati.

Confronto tra diverse reazioni del Cu(II)

Confronto tra diverse reazioni del Cu(II)


Conoscenze ed abilità acquisite

Al termine di questa esperienza lo studente dovrebbe essere capace di:

  • Preparare soluzioni a concentrazioni definite.
  • Utilizzare la cartina indicatrice di pH e valutare l’acidità/basicità di una soluzione.
  • Separare un precipitato dalle acque madri mediante filtrazione.
  • Riconoscere una reazione di ossido-riduzione.
  • Descrivere alcune reazioni che portano alla formazione di idrossidi ed ossidi metallici, poco solubili.
  • Descrivere le reazioni che portano alla formazione e dissoluzione di precipitati, in funzione dell’acidità di una soluzione.

I materiali di supporto della lezione

Il protocollo dettagliato per eseguire l'esperienza è riportato nella scheda allegata: In laboratorio – II esperienza.

Esperienza di laboratorio

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