Presentazione di PowerPoint

CRISTALLI DI
NITRATO DI
POTASSIO
CHI SIAMO
ESCI
CRISTALLI DI ALLUME
CRISTALLI DI
BICROMATO DI
POTASSIO
SPIEGAZIONI
LA
CRISTALLIZZAZIONE
RAPIDA
CRISTALLI DI ALLUME
METODO B
METODO A
Ecco il materiale che abbiamo utilizzato nei nostri
esperimenti:2 becker A-B, spatola/cucchiaio, bilancia
elettronica da laboratorio, allume e acqua
deionizzata.
spiegazioni
Sara pesa
l’allume con
la bilancia
elettronica.
Margherita
esegue la
misurazione
della quantità
d’acqua
necessaria per
l’esperimento.
Il becker viene
fatto scaldare
mediante il
bruciatore
bunsen,mentre
Samuele mescola
la soluzione
finché non
diventerà limpida
(cioè finché
l’allume non sarà
sciolto
completamente)
Sara e
Samuele
mescolano
le soluzioni
contenenti
allume ed
acqua
deionizzata.
Erika e
Samuele
avvolgono il
becker con
panni di
lana.
Erika
posiziona
un foglio di
alluminio
sul becker.
Il becker,
coperto con
panni di
lana e un
foglio di
alluminio, è
pronto per
essere
posizionato
nella borsa
termica.
Il becker
viene posto
nella borsa
termica.
Il becker
è stato
coperto il
più
possibile
per
rallentare
il suo
raffredda
mento.
Sul fondo
del becker
si sono
formati
alcuni
cristalli.
BICROMATO DI
POTASSIO versa
Valentina
dell’acqua
in un
recipiente di
vetro
contenente
bicromato
di potassio.
INFO
Questo è il
bicromato di
potassio che
abbiamo
utilizzato
per il
nostro
esperimento
Vanessa
mescola
con una
bacchetta di
vetro la
soluzione
costituita da
acqua e
bicromato
di potassio.
Ecco i 3
recipienti
contenenti
diverse
quantità di
bicromato
di potassio
nelle loro
soluzioni.
Valentina
pesa sulla
bilancia
elettronica il
bicromato
di potassio.
Il recipiente
contenente
la soluzione
di
bicromato
di potassio
e acqua
viene fatto
scaldare su
un
bruciatore
bunsen.
Ecco i
cristalli di
bicromato
di potassio
che si sono
formati.
NITRATO DI POTASSIO
Il nitrato di
potassio
viene
pesato con
una bilancia
elettronica.
INFO
Ecco i
cristalli
di
nitrato
di
potassio
che si
sono
formati.
Sara pesa
l’allume del
becker B
con la
bilancia
elettronica.
INFO
Mentre il
becker A
viene fatto
scaldare sul
bruciatore
bunsen,
Samuele ne
mescola la
soluzione
contenuta e
Sara pesa
l’allume.
Margherita
versa
l’acqua nel
becker B e
Samuele
mescola la
soluzione
del becker A
Sara
mescola la
soluzione
del becker
B finché
l’allume non
sarà
completa
mente
disciolto.
Margherita copre il becker B
con un foglio di carta porosa.
La
soluzione
del becker
B viene
mescolata
grazie ad
un
magnetino
elettronico.
Un
cristallo
viene
legato ad
un filo e
immerso
nella
soluzione
del becker
B
Sul
fondo
del
becker
si sono
formati
alcuni
cristalli.
CRISTALLIZZAZIONE RAPIDA
Questi sono
i cristalli
che si sono
formati
nella beuta
INFO
Ecco la
beuta
contenente
una miscela
di acqua e
solfato di
sodio
La beuta con
tutto il suo
contenuto
viene fatta
scaldare su
un
bruciatore
bunsen e la
temperatura
della
soluzione
viene
misurata
continuamen
te grazie ad
un
termometro
La
soluzione
calda
viene
filtrata e
versata in
una
seconda
beuta
Valentina,
con l’aiuto
di una
bacchetta
di vetro,
filtra la
soluzione
riscaldata
e la
travasa in
una
seconda
beuta.
La
soluzione
riscaldata
viene
filtrata e
versata in
una
seconda
beuta
La beuta
viene
chiusa con
un batuffolo
di cotone e
fatta
riscaldare
fino ad
ebollizione
su un
bruciatore
bunser
La beuta
viene fatta
raffreddare
in un
piccolo
recipiente
d’acqua
La beuta viene
fatta
raffreddare in
un recipiente
d’acqua dove
viene aggiunto
anche del
ghiaccio. La
temperatura
della soluzione
viene
controllata
costantemente
attraverso un
termometro
Ecco la
beuta
contenente
la soluzione
di acqua e
di solfato di
sodio
Ecco il
momento in
cui viene
aggiunto un
piccolo
cristallo di
sodio e
iniziano
velocemente
a spuntare
degli aghi
cristallini dal
cristallo
buttato nella
soluzione
Crescita degli aghi cristallini che si sviluppano dal cristallo
gettato nella soluzione
Ecco tutti
gli aghi
cristallini
che si sono
formati
dalla
cristallizzazi
one rapida
CHI SIAMO
Hanno collaborato:
•Erika Albano, Irene Battel, Sara Mior – fonte grafica
•Valentina Brussolo, Laura Papais – stesura testo
•Carlo Gardin, Samuele Zamuner – pagina web ed
elaborazione immagini
•Linda Battiston – stesura ed impaginazione
•Ilenia Muzzin – foto digitali ed elaborazioni al computer
•Margherita Riggi – didascalie
La formazione dei cristalli
IL NOSTRO PROGETTO:
Da gennaio ad aprile ci siamo dedicati alla realizzazione di un progetto che ci ha
permesso di realizzare e studiare la crescita di cristalli in laboratorio tramite diverse
metodologie. L’attività ha previsto lo svolgersi di prove sperimentali e la loro
rielaborazione attraverso vari strumenti multimediali. Agli esperimenti chimici sono
stati inoltre affiancate fonti di tipo artistico/letterario riguardanti il mondo dei cristalli.
A questo progetto hanno collaborato, sotto la guida della professoressa Donatella
D’Angela, gli studenti: Erika Albano, Irene Battel, Linda Battiston, Valentina Brussolo,
Carlo Gardin, Sara Mior, Ilenia Muzzin, Laura Papais, Margherita Riggi, Samuele
Zamuner. Un ringraziamento particolare va infine al tecnico del laboratorio Gabriele per
il suo preziosissimo aiuto.
PICCOLI ALCHIMISTI ALL’OPERA:
Prima di tutto nel laboratorio della scuola abbiamo realizzato la coltivazione di quattro
diversi tipi di cristalli, tramite altrettanti distinti esperimenti:
•cristalli di allume (KAl (So4) 2);
•cristalli di nitrato di potassio (Kno3);
•cristalli di bicromato di potassio (K2CrO3);
•cristalli di solfato di rame.
Come ottenere cristalli da una soluzione:
1. la si deve rendere satura o per meglio dire sovrasatura;
2. si deve fare in modo che in essa sia disciolta una maggior quantità di
soluto di quella che sarebbe compatibile con la solubilità a quella
temperatura e che quindi tende a depositare la parte di soluto in eccesso
(vedi grafico di solubilità).
Le metodologie per ottenere una soluzione satura:
metodo A: prevede che si disciolga a caldo una quantità di sostanza
maggiore di quella che darebbe una soluzione satura a temperatura
ambiente e quindi che si lasci diminuire la temperatura (la
concentrazione rimane costante e scende la temperatura);
metodo B: consiste invece nel lasciare evaporare parte del solvente (a
temperatura costante, aumenta la concentrazione).
E’ importante ricordare che il processo di cristallizzazione deve
progredire lentamente, in quanto, la lentezza nella variazione dei
parametri che rendono la soluzione satura è direttamente proporzionale
alla buona riuscita dell’esperimento ed alla bellezza e “purezza” dei
cristalli.
CRISTALLI DI ALLUME
Il primo esperimento utilizzato doveva produrre cristalli di allume attraverso l’impiego
di entrambi i metodi di sopra citati, ovviamente svoltisi in fasi distinte.
Abbiamo utilizzato:
•
un becher;
•
una spatola;
•
una bilancia elettronica di laboratorio;
•
37,5 g di allume (una quantità del 50% seriore a quella che, dal grafico relativo,
risulterebbe potersi sciogliere a temperatura ambiente in 500 g di H2O);
•
500 g di acqua demonizzata.
Metodo A
Procedimento:
1.
Si pesano sulla bilancia elettronica allume ed acqua,
2.
Si pone a scaldare sul bruciatore Bunsen il becher contenente acqua e allume e si
mescola il tutto fino a quando l’allume non si sarà completamente disciolto e la
soluzione si presenterà liquida.
3.
In modo da evitare urti e per rendere il raffreddamento il più lento possibile, il
becher è stato posto in un luogo tranquillo dentro una borsa termica, avvolto con un
panno di lana e chiuso con un foglio di alluminio.
4.
Si sono attesi tre/quattro giorni, poi si sono aggiunti (come previsto dalla procedura
in caso di mancata formazione di cristalli) alcuni granuli di del sale nella soluzione
che funzionino come germe di cristallizzazione. Non si verifica ancora nulla.
5.
Si sono posti allora alcuni cristalli ottenuti da una soluzione di 5 g di allume in 100
g di acqua (conformemente al grafico) e finalmente, in seguito a questa operazione,
dopo tre giorni sono comparsi cristalli.
TORNA ALLE
FOTO
METODO
B
Metodo B
I materiali utilizzati sono gli stessi del metodo A, con la differenza che la quantità di
allume pesata deve essere uguale e leggermente inferiore a quella che, nel grafico di
solubilità, risulta sciogliersi in 500 g d’acqua a temperatura ambiente. Utilizziamo
quindi 25 g scarsi del composto. Dovendo permettere l’evaporazione del solvente
utilizziamo questa volta per coprire il recipiente, un foglio di carta porosa che permetta
il passaggio del vapore acqueo ma allo stesso tempo ostacoli la deposizione di polvere
sulla superficie della soluzione. Anche questa volta abbiamo lasciato il recipiente a
riposo, in attesa che il processo di cristallizzazione iniziasse spontaneamente: anche in
questo caso dopo tre o quattro giorni non abbiamo notato la formazione di alcun
cristallo e siamo stati costretti a procedere come nel metodo A. Aggiungendo alcuni
germi di cristallizzazione si sono formati i cristalli.
CRISTALLI DI SOLFATO DI RAME
Sono stati realizzati utilizzando quantità proporzionali di solfato di rame.
TORNA ALLE FOTO
NITRATO DI
POTASSIO
CRISTALLI DI NITRATO DI POTASSIO
Questo secondo esperimento è stato svolto seguendo unicamente il metodo B. Osservando il grafico,
risulta che a 20°C, la solubilità del sale in 100g di acqua è di 30g. Abbiamo realizzato quattro prove
diverse, utilizzando quantità diverse di soluto:
no becher
Quantità di H2O
(solvente)
1
50 g
Quantità di KNO3
(soluto)
15g
Osservazioni
Inizio cristallizzazione: dopo circa
dodici ore. Forma: molto simile a
quella del cristallizzatore no 4,
cioè aghiforme.
2
50 g
10g
Inizio cristallizzazione: dopo circa
16 ore.
Forma: stella.
3
50 g
4
50 g
TORNA
ALLE FOTO
75 g
Inizio cristallizzazione: dopo
24/36 ore.
20 g
Inizio cristallizzazione: dopo circa
N.B. La soluzione è stata 30’
riscaldata.
N.B. Il cristallizzatore è stato
appoggiato sopra una lastra di
BICROMATO
marmo producendo così un
raffreddamento rapido.
DI POTASSIO
CRISTALLI DI BICROMATO DI POTASSIO
Anche per quanto riguarda questo terzo esperimento è stato utilizzato soltanto il metodo B, sapendo che la
solubilità del sale è di 10,822g in 100g di acqua.
no becher
Quantità di H2O
(solvente)
Quantità di
Osservazioni
K2CrO3 (soluto)
1
50 g
5,411 g
Inizio cristallizzazione: dopo
qualche giorno.
Forma: cubica, di colore
arancione.
2
50 g
7g
Si sono formati cristalli molto
piccoli che sono cresciuti insieme.
3
50 g
10,8 g
Soluto sciolto alla temperatura di
45oC.
Si sono formati cristalli molto
piccoli aggregatisi gli uni agli altri.
4
50 g
9g
Soluto sciolto alla temperatura di
50oC.
Si sono formati cristalli molto
piccoli aggregatisi gli uni agli altri.
TORNA
ALLE FOTO
CRISTALLIZZA
ZIONE RAPIDA
N.B. I becher 2, 3, 4 sono stati riscaldati poiché le soluzioni erano sovrasature.
La cristallizzazione rapida
Per realizzare dei cristalli con questo metodo abbiamo utilizzato:
•
100g di H2O;
•
100g di solfato di sodio Na2SO4;
•
due beute;
•
bruciatore bunsen;
•
treppiede;
•
piastra di amianto;
•
recipiente con ghiaccio;
•
piccolo cristallo di solfato di sodio.
TORNA ALLE
FOTO
TORNA AL
MENU
Procedimento:
1.
Per prima cosa abbiamo versato in una beuta 100 g di acqua e 100 g di Na2SO4 e riscaldando la miscela ottenuta ad una temperatura di
40/50°C abbiamo sciolto completamente il sale.
2.
Si è poi proceduto alla filtrazione della soluzione per eliminare anche i cristalli più piccoli, ottenendo una soluzione sovrasatura.
3.
La soluzione così ottenuta, versata nella seconda beuta e chiusa con un batuffolo di cotone è stata portata ad ebollizione fino a quando
abbiamo visto uscire del vapore attraverso il cotone.
4.
L’abbiamo poi fatta raffreddare nel contenitore del ghiaccio senza togliere il cotone fino a raggiungere i 20°C.
A quel punto con l’aggiunta del piccolo cristallo di solfato di sodio si è presentato ai nostri occhi uno spettacolo eccezionale! In pochi secondi
attorno al cistallo si sono formati in tutte le direzioni piccoli aghi che sono cresciuti rapidamente e dopo qualche minuto sembrava che la
beuta contenesse del ghiaccio.
La spiegazione?
La soluzione sovrassatura aveva un equilibrio molto precario e, aggiungendo il cristallo, che funge da nucleo di cristallizzazione, abbiamo
provocato la precipitazione del sale in forma cristallina.
Registrando nuovamente la temperatura si è potuta notare una variazione termica di 10°C, all’intermo del contenitore si sono, infatti, raggiunti i
30°C.
f ai
mouse
clic
pe
c ol
uscire
r