edizione digitale Laboratorio di chimica II volume dalla ... · ACCEDI ALL'ESPANSIONE ONLINE Libro digitale Laboratorio di chimica II Vo l dalla nomenclatura all'organica

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Libro digitale Laboratorio di chimica II Vol dalla nom

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Editore Mannarino

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Copyright ©

Prima edizione Novembre 2013

aggiornamenti: 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022

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Il Libro

edizione digitale "Laboratorio di chimica II volume dalla nomenclatura all'organica"ISBN: 978-88-96708-16-3

è

stata curata da: Franco Mannarino

-

Progetto grafico: Franco Mannarino

- Rilettura del testo: Franco Mannarino, Bruno Gribaudi, Mauro Corradi

- Illustrazioni ©

: Franco Mannarino

- Videoimpaginazione: Fabrizio Caruso

Hanno collaborato:

il prof. Bruno Gribaudi

docente di chimica per le esperienze sulla densità

dei gas, la legge di Graham, densità

e concentrazione di soluzioni, velocità

di reazione, acidità

del latte. Il prof. Carmelo Pescatore

docente di chimica per le esperienze sulla Pila Daniell, durezza dell’acqua, idrolisi, titolazione potenziometrica, trasformazioni chimiche. Gianpiero Albano

per la rielaborazione grafica.

Ringraziamenti: alla professoressa Alessandra Mombelli, alla professoressa Maria Teresa

Campagna

e al prof. Ezio Mammoliti per la revisione e l’integrazione di alcuni argomenti; agli alunni delle classi prime e seconde dell’Istituto superiore “C. Marzoli”, sezione ITIS di Palazzolo sull’Oglio Brescia, e dell’I.T.I.S “Cossali “

di Orzinuovi, Brescia per alcune riprese fotografiche Questo libro rappresenta una prima esperienza sia per l’editore che per l’autore, considerato che la realizzazione di un testo richiede particolare attenzione nei controlli ed è

molto difficile evitare completamente errori e imprecisioni, l’editore ringrazia sin da ora chi vorrà

segnalarli

Per la segnalazione o suggerimenti (nuove esperienze da inserire) scrivere a:

[email protected]

L ‘editore è

a disposizione degli aventi diritto con i quali non è

stato possibile comunicare per eventuali omissioni o inesattezze nella citazione della fonte dei brani o delle illustrazioni riprodotte nel presente volume

Sito Web http://www.editoremannarinonew.it [email protected]

I diritti di traduzione e riproduzione, totali o parziali anche ad uso interno o didattico con qualsiasi mezzo sono riservati per tutti i paesi è

vietata la riproduzione e la diffusione dei contenuti digitali.

Il file a risoluzione standard non è

stampabile e non si possono copiare parti dei contenuti può essere utilizzato solo a titolo personale fino alla data della scadenza.

Editore Mannarino FrancoContrada S. Chiara, 4 25122 Brescia http://www.editoremannarinonew.it


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Un laboratorio di chimicaricco di riferimenti teorici e di tanti accorgimenti

Dalla nomenclatura alle esperienze di chimica organicahttp://www.editoremannarinonew.it/laboratorio-di-chimica-editore-mannarino.html

EDITORE MANNARINO

LABORATORIODI

CHIMICAII VOLUME

DALLA NOMENCLATURA ALL'ORGANICA(stampa mista con espansione online)

Franco Mannarino


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PER L’INSEGNANTE

Il secondo volume di "Laboratorio di chimica" è

un libro adatto a tutti gli istituti di scuole supe-

riori dove è

prevista l’attività

di laboratorio di chimica.Gli argomenti sono trattati in modo approfondito di volta in volta vengono evidenziati anche i det-

tagli che consentono la completa comprensione dell'argomento trattato.

L'espansione online

consente al docente di far svolgere allo studente approfondimenti ed esercizi riferiti a specifiche pagine del libro.Per accedere alla parte digitale basta collegarsi al sito internet ed entrare nell'apposita pagina dedi-

cata al laboratorio di chimica.Questa espansione online, oltre a contenere esercizi e approfondimenti, ha una specifica sezione dedicata agli esperimenti da fare a casa; così

gli studenti più

appassionati avranno la possibilità

di accrescere il proprio interesse per la chimica.

Il libro digitale

si suddivide in capitoli e in questo secondo volume sono 11 capitoli. Gli argo-menti trattati vanno dalla nomenclatura alle esperienze di chimica organica. Al termine di alcuni capitoli vengono proposti esercizi per verificare l'apprendimento.

ESPERIENZE :

le esperienze di laboratorio di questo secondo volume iniziano trattando la parte che riguarda la nomenclatura

e le reazioni chimiche. La parte che riguarda la nomenclatura è

un capitolo nuovo, ricco di tante prove di laboratorio dove gli studenti hanno la possibilità

di verificare la formazione dei composti partendo dal metallo o dal non metallo per finire alla formazione del sale. Si prosegue con l'importante capitolo sulle soluzioni,

dove è

ampiamente trattata la parte sul calcolo delle concentrazioni e in particolare si fanno riferimenti importanti alla molalità. L'elabora-

zione è

trattata tenendo conto dell'analisi dimensionale e infine si trattano tutte le proprietà

colli-

gative con nuovi esperimenti verificati più

volte. Il supporto online relativo a questa parte sarà

in continuo aggiornamento in modo da proporre allo studente sempre nuovi quesiti.I tre capitoli successivi trattano la termodinamica, l'equilibrio chimico e la velocità

di reazione

migliorati nella grafica e in alcuni approfondimenti importanti nella verifica sperimentale della legge di Hess. Per il capitolo successivo, pH e indicatori,

sono state proposte esperienze nuove che possono catturare l'interesse dello studente. Il capitolo successivo, idrolisi e tamponi, è

stato ampliato con nuove esperienze e riferimenti teorici.Trattate le basi, inizia

un capitolo importante: le titolazioni

e i primi passi

per affrontare l'ana-

lisi volumetrica. In questo capitolo è

stata introdotta una novità

fondamentale: tutti i calcoli riguar-

danti

alle più

importanti determinazioni volumetriche sono risolti "secondo l'elaborazione tradi-

zionale".

Viste le esigenze degli atenei per i corsi di chimica, tutte le

elaborazioni sono risolte con la stechiometria di reazione e le moli, ed è

stata eliminata l'elaborazione con gli equivalenti.Il mio parere è

che gli studenti, abituandosi a risolvere i calcoli delle titolazioni considerando la stechiometria di reazione, abbiano la possibilità

di capire l'argomento in modo approfondito e inol-

tre eseguono continuamente un "allenamento" sul ragionamento logico in quanto essenziale nella risoluzione dei quesiti di stechiometria.Il IX cap. tratta le procedure di alcune analisi di prodotti alimentari: acqua, vino, latte e olioInfine si hanno degli approfondimenti sul Kps

e alcune esperienze di chimica organica: si segnala l'estrazione e la purificazione dell'acido citrico (verificata e

messa a punto con più

prove).Il testo può essere utilizzato per gli anni successivi anche per

la semplice consultazione.

Si consiglia, quindi, di mantenere il testo nelle liste dei libri degli anni successivi.

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Questo libro, ricco di esperimenti, ti aiuterà

nello studio dei concetti fondamentali del corso di chimica e nell'acquisizione della manualità

nei vari procedimenti di laboratorio. Potrai così

affrontare i primi passi nelle analisi chimiche.

Il laboratorio è

indispensabile per comprendere gli argomenti teorici di chimica

e per ac-

quisire la manualità

necessaria per affrontare le varie procedure sperimentali, non solo quelle di carattere puramente dimostrativo o qualitativo ma anche procedimenti analitici più

complessi che incontrerai negli anni successivi se sei iscritto

ad un indirizzo chimico. Si consiglia di affrontare le attività

di laboratorio con impegno, con la stretta osservanza delle regole dettate dall’insegnante e con la giusta curiosità

che bisogna avere per la parte pratica delle discipline scientifiche. Le esperienze di laboratorio proposte sono tante, tutte elaborate per punti, con tante immagini e con gli accorgimenti necessari per ottenere ri-

sultati sperimentali accurati.

Risulta importante

registrare sempre e con molta attenzione tutti i dati sperimentali nel quaderno di laboratorio soprattutto quando si eseguono analisi. Un importante supporto

è

dato dalla parte digitale online

(espansione online). In questa sezione si possono consultare approfondimenti e svolgere esercizi interattivi, esercizi non interattivi, esercizi guidati. Di particolare interesse risulta essere la parte dedicata agli e-

sperimenti da fare a casa. Questa parte sperimentale del laboratorio chimico può dare un buon contributo sia per la comprensione di argomenti teorici di chimica che nell'acquisizione di competenza speci-

fica nell'eseguire una analisi chimica.È

necessario eseguire le procedure pratiche in modo rigoroso, seguendo volta per volta le indicazioni del manuale e del proprio docente.

PER LO STUDENTE

III

Meravigliosi cristalli di un sale doppio ottenuti dopo tante prove


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ARGOMENTO Pag

CAPITOLO I LA NOMENCLATURA, I COMPOSTI E LE REAZIONI

I metalli: formazione degli ossidi basici-

La formazione dell'ossido rameico-

La formazione dell'ossido rameoso-

La formazione dell'ossido di magnesio

1

2

I non metalli formazione delle anidridi (ossidi ac)-

La formazione dell'anidride carbonica3

Alcuni ossidi basici e ossidi acidi 4Gli idrossidi: esperienza, formazione dell'idrossido ferrico, ferroso, rameico, rameoso di alluminio e di manganese

5

La preparazione dell'idrossido rameicoLa preparazione dell'idrossido ferrico (a cura dello studente)

67

Gli acidi, ossiacidi e idracidi 8I sali 9La preparazione del sal

nitro 10La preparazione del solfato di potassio (a cura dello studente)La ricerca degli anioni: cloruri, ioduri, bromuri, carbonati, solfati e acetati.Preparazione della soluzione degli anioniIdentificazione dei singoli anioni: Cloruri, ioduri, bromuri, nitrati, nitriti, ossalati, borati, solfuri, tartarati, solfati, acetati ammonio e fosfatiAnalisi incognita di cationi e anioni

11

12

CAPITOLO II LE SOLUZIONI

Soluzioni e concentrazioni definizione di: percentuale in massa, percentuale massa/volume, molarità, molalità, normalità, frazione molare, ppm, ppb, pphm

e ppt

13

Esempi di calcolo delle concentrazioni 14

Passaggi fra le concentrazioni 16Le diluizioniAlcuni esempi di calcolo delle diluizioni 17Preparazione di soluzioni a concentrazione: m/V, M, m/m, e diluizione

18

Determinazione del valore della densità

di soluzioni a concentrazione diversa

20

Solubilità

e temperatura 22Innalzamento ebullioscopico 23Abbassamento crioscopico 24La pressione osmotica 25Esercizi: verifica dell'apprendimento 26

CAPITOLO III LA TERMODINAMICA

Reazioni esotermiche ed endotermiche 27Verifica della legge di Hess 29

IV CAPITOLO L'EQUILIBRIO CHIMICO

Introduzione e la costante di equilibrioIl principio di Le Chatelier

3334

ARGOMENTO Pag

CAPITOLO V LA VELOCITA' DI

REAZIONE

La superficie di contatto 35Fattori che influenzano la velocità

di reazione: la concentrazione, la temperatura e l'utilizzo di un catalizzatore (permanganato ossalato)

36

Variazione della velocità

di reazione a diverse concentrazioni di tiosolfato più

acido cloridrico 39

CAPITOLO VI

pH E INDICATORI

La costante di equilibrio dell'acqua 40Il concetto di pH 41La misura del pHGli indicatori 42Calcolo di pH acido forte -

base forte e acido debole -

base debole43

Esercizi 44Scala cromatica di pH 45Indicatori da estratti vegetali 46

CAPITOLO VII IDROLISI E SOLUZIONI TAMPONE

Idrolisi acida e basica (acetato, ammonio) 47Idrolisi di sali comuni 49Preparazione di soluzioni tampone a pH 10 e a pH 4 50Alcune soluzioni tampone 52

CAPITOLO VIII ANALISI VOLUMETRICA: LE TITOLAZIONI

Introduzione 53Analisi e valutazione dell'errore 54

La titolazione 55Titolazione potenziometrica acido forte -base forte 57Curva e calcolo del pH 58Titolazione di NaOH

con HCl 60Standardizzazione di HCl

con carbonato sodico per pesata

62

Standardizzazione di NaOH

con ftalato acido di potassio per pesata

64

Analisi incognita 65Titolazione acido debole -

base forte. Determinazione del contenuto di acido acetico nell'aceto commercialeDeterminazione dell'acidità

dell'olioDeterminazione dell'acidità

del latteDeterminazione dell'acidità

del succo di limoneDeterminazione della durezza totale e permanente dell'acqua

66

68717375

Introduzione alla permanganometria 78Preparazione di KMnO4

circa 0,02 MStandardizzazione di KMnO4 con ossalato per pesataStandardizzazione di KMnO4

con soluzione di ossalato

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ARGOMENTO Pag

Determinazione del ferro in un minerale 80Determinazione della % di Fe contenuta nel sale di Mohr

81

Determinazione del titolo di un campione di acqua ossigenata

82

Complessometria 83Preparazione dell'EDTA 0,01 MDeterminazione dello zinco

Determinazione separata del contenuto di calcio e magnesio

84

Argentometria 85Preparazione di AgNO3

circa 0,1 MStandardizzazione di AgNO3

0,1 M

IX ANALISI DI

PRODOTTI ALIMENTARI

Acqua 86Determinazione del residuo fisso a 180°CVino pHAcidità

totaleAcidità

volatileAcidità

fissa

88

89Grado alcolico

Estratto seccoCeneriAlcalinità

delle ceneriLimite di gessaturaLimite di salatura

9192

93

Anidride solforosaAnidride solforosa totaleAnidride solforosa liberaSostanze colorantiColoranti sintetici rossi basiciColoranti nei vini bianchiAnnacquamento

94

95

96

Sostanze azotateZuccheri riducenti Latte

9799

Prelievo del campionePeso specificoSostanza grassaResiduo secco Scrematura e annacquamento combinatiSostanze azotate totaliConservantiSostanze antisetticheAcido borico e borato di sodioAcqua ossigenataSostanze opacizzantiLattosioIndice crioscopico

100

101103

104

105

106

ARGOMENTO Pag

OlioNumero di iodioGrado termosolforico

108110

Indice di Kreiss. Rancidità 111

CAPITOLO X REAZIONI DI

OSSIDO RIDUZIONE

Reazioni di ossido-riduzione metalli in soluzione 112Reazioni di ossido-riduzione: ferro con solfato rameico, ferro con acido cloridrico, permanganato ossalato e ioduro con acqua ossigenata più

acido solforicoZinco metallico e rame ionico con calcoli stechiometriciElettrochimicaLa pila DaniellLa pila al limoneLa pila all'acetoL'elettrolisi dello ioduro di potassioTitolazione conduttimetrica

ApprofondimentoIl prodotto di solubilità

114

116

118120

121122

123

CAPITOLO XI ESPERIENZE DI

CHIMICA ORGANICA

Introduzione 124Ricerca del carbonio e dell'idrogeno 125Sapone naturale con olio e potassa 126Sapone naturale aromatizzato a freddo 127Estrazione, purificazione e cristallizzazione dell'acido citrico contenuto nel limone

Tabelle

128

Preparazione dei principali reattivi nel labora-

torio di chimica132

Valori di KpsValori di Ka

e KbSostanze incompatibili

134136137

ESPANSIONE ONLINEEsercizi interattivi online e integrazioni

http://http://www.editoremannarinonew.it-

Esperimenti da fare a casa-

Sicurezza-

Le soluzioni concentrazione e diluizione-

Termodinamica-

Velocità

di reazione-

Equilibrio chimico-

pH e indicatori-

Le titolazioni-

Idrolisi-

Soluzioni tampone-

Reazioni redox-

La pila Daniellhttp://http://www.editoremannarinonew.it

Guida sulla sicurezza nei laboratori chimici 40 pagine pdf da scaricare gratuitamente

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Esperimenti da fare a casa

Esercizi da risolvere, esercizi guidati e ulteriori spiegazioni

Esercizi interattivi divisi per argomenti

L'espansione online è

di facile accesso: basta collegarsi al sito internet

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e poi entrare nella sezione del laboratorio di chimica.Affinché

gli studenti possano sempre eseguire nuove esercitazioni le pagine relative agli esercizi interattivi saranno costantemente aggiornati.

BIBLIOGRAFIATesti antichi:

-

Trattato di analisi chimica generale ed applicata di Luigi Gabba Dr. F.C. Milano 1880-1881 Urlico

Hoepli.-

Lezioni elementari di chimica generale ed agraria di Giuseppe Lotrionte

Tipografia del seminario Padova 1901.-

Lezioni di chimica farmaceutica organica Prof. G. Plancher

1926-27 G.U.F. di Bologna Gestione Dispense (manoscritto).-

Trattato di chimica analitica a cura di W.D.Treadwell.

V ed. italiana sulla 14a-16a ed. tedesca aggiarnata

dal Prof. Dr. Ing. Gino Bozza. Milano 1939 Casa Editrice Dottor Francesco Vallardi.

-

Eccipienti e veicoli nella tecnica farmaceutica di Giulio Bacco

Studio editoriale degli istituti universitari Roma 1954.

Testi recenti: -

Le basi della chimica di C. Rubino, I. Venzaghi

e R. Cozzi. Zanichelli. -

Chimica analitica quantitativa E. Stocchi Atlas.-

Introduzione alla chimica analitica di D.A.

Skoog

e D.M. West Piccin

editore.-

Analisi e sintesi in chimica organica generale e biologica di Antonio De Giorgio e E. Stocchi Morano

Editore.-

Chimica generale di P. Corradini

casa editrice ambrosiana Milano.

Libr

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LA NOMENCLATURA, I COMPOSTI E LE REAZIONIIn questa parte del manuale cercheremo di imparare il nome dei composti utilizzando delle reazioni chimiche. Vi sono diverse nomenclature: quella tradizionale1, la più

usata per i composti inorganici, trae origine dalla distinzione degli elementi in metalli e in non metalli e risulta molto importante conoscere il numero di ossidazione dell’elemento; quella IU-

PAC (International Union

of

Pure and Applied

Chemistry

Unione Internazionale di Chimica Pura ed Applicata), utilizzata soprattutto per i composti organici ma anche per i composti inorganici. È

quella più

razionale e mette in evidenza il numero di atomi; quella Stock2. Usata dal 1940 al 1971, mette in evidenza le valenze degli elementi senza eviden-

ziarne il numero di atomi.

Per acquisire bene i nomi dei composti bisogna studiare in modo approfondito la tavola periodica, conoscere gli stati di ossidazione dei metalli

e dei non metalli ed

esercitarsi sulla configurazione elettronica degli elementi evidenziando gli elettroni di valenza.

Quando un metallo reagisce con l’ossigeno forma, un composto binario chiamato ossido. Utilizzando il rame come esempio possiamo anche mettere in evidenza le regole della no-

menclatura tradizionale.

LA FORMAZIONE DELL’OSSIDO RAMEICO CuO

Materiale e strumenti:

una capsula di porcellana, una pinza a becco, una bacchettina, un treppiede con triangolino refrattario. Sostanze e reattivi:

rame in polvere. Valutazione dei rischi:

particolare attenzione si riserva all’utilizzo del Bunsen e al rispetto delle norme dettate dall’insegnante. Al fine di evitare possibili ustioni per contatto con og-

getti caldi utilizzare apposite pinze. Evitare l’inalazione e la dispersione delle polveri di ra-

me e ossido di rame: le sostanze sono nocive.Procedimento operativo:

prelevare un po' di rame in polvere, depositarlo in una capsula piccola e utilizzando un treppiede con un triangolino refrattario riscaldarlo sul Bunsen per 10-15 min. La fiamma deve essere regolata con la funzione ossidante, bisogna mescolare con una bacchettina e la capsula va tenuta ferma con una pinza.

I METALLI FORMAZIONE DEGLI OSSIDI (BASICI)

Cu + ½

O2 CuOrame ossigeno ossido di rame

Osservazioni e conclusioni:

ricordando i numeri di ossidazione del rame (+1 e +2), notiamo che in questo composto (CuO) il rame ha numero di ossidazione +2. Secondo la nomencla-

tura tradizionale il nome del composto risulta essere ossido rameico

; la desinenza ico

si utilizza per il numero di ossidazione più

alto. Nomenclatura Iupac: monossido di rame. No-

menclatura Stock: ossido di rame II.Recupero delle sostanze:

l’ossido di rame è

un ottimo reattivo e serve per molte esperienze di laboratorio, si raccoglie e si conserva come reattivo in dotazione per il laboratorio.

Cap. I La nomenclatura, i composti e le reazioni

Gli ossidi -

Pag

1

I cap. La nomenclatura i com

posti e le reazioni

Cu CuO

1-Antoine Lavoisier, intorno al 1787, diede per primo una sistemazione alla nomenclatura chimica rendendola simile alla moderna. 2-Alfred Stock

(Danzica, 16 luglio 1876 –

Aken, 12 agosto 1946) è

stato un chimico tedesco.

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