UN PO' DI OSSIGENO

Anche quest'anno abbiamo eseguito in laboratorio il classico esperimento con il lievito di birra e acqua ossigenta, con conseguente produzione di ossigeno da parte della catalasi del lievito.

La beuta poi è stata lasciata in disparte e per caso, alla fine dell'ora, abbiamo provato a vedere  cosa succedeva mettendo  ancora  dentro di essa la candela accesa. 

Una bella fiammata, direi, un po' inaspettata,  a conferma della produzione di ossigeno e del fatto che la densità di questo gas sia maggiore dell'aria.

                     

METALLI, OSSIDI, IDROSSIDI

Altre reazione chimiche che abbiamo eseguito in laboratorio  sono state l'ossidazione del magnesio e la formazione dell'idrossido di magnesio.

Preparazione dell’idrossido di magnesio

Materiali: 

• Una strisciolina di nastro di magnesio 
• Pinze
• Fornellino ad alcool
• Ciotola di ceramica

Procedimento:

Si tiene la strisciolina di Mg con una pinza e la si mette sul fuoco. 

Dopo alcuni secondi (il tempo però varia in base alle dimensioni del Mg) il metallo prenderà fuoco con una luminosissima fiamma bianca. Al termine della reazione di ossidazione, mettiamo i residui ottenuti in una ciotola di ceramica.

Osservazioni:

L’ossido di magnesio si presenta come opaco e si possono raccogliere i residui dentro una ciotola di ceramica.

Conclusioni: 

E’ avvenuta una reazione chimica poiché, dalla combustione della lamina di magnesio, abbiamo ottenuto una nuova sostanza, l’ossido di magnesio.

Mg + O = MgO 

(Magnesio + Ossigeno) = Ossido di Magnesio

IDROSSIDI

Preparazione dell’idrossido di magnesio.

Materiali:

• Due  provette
• Fenolftaleina, blu di bromo timolo (indicatori), 
• Ossido di magnesio ( ottenuto con l’esperimento precedente)

Procedimento: 

Si mette  dell’acqua distillata nella ciotola contenente l’ossido di magnesio, si mescola con una bacchetta di vetro e si trasferisce la soluzione ottenuta in due provette. In una si aggiunge qualche goccia di fenoftaleina, nell’altra il blu di bromotimolo.  Si misura il ph della soluzione con la cartina universale

Osservazioni:

Il liquido della prima provetta diventa rosso ciclamino intenso, l’altro azzurro, indicando entrambi  la presenza di una sostanza basica. Anche con la cartina rileviamo un valore di pH = 10

Conclusioni:

E’ avvenuta una reazione chimica: dall’ossido di magnesio, con l’aggiunta di acqua si è formato un composto fortemente basico: l’idrossido di magnesio.

ENZIMI E REAZIONI CHIMICHE: LA CATALASI

Alla Festa di Istituto 2012 con la ex II B abbiamo presentato alcuni comuni esperimenti di scienze, basati sulle reazioni chimiche. Nel nostro corpo tutte le reazioni chimiche avvengono grazie alla presenza degli enzimi, molecole proteiche che  abbassano  l'energia necessaria perchè avvenga una reazione chimica biologica ( catalizzatori ). La catalasi è l'enzima che nel nostro corpo trasforma l'acqua ossigenta ( che deve essere eliminata ) in ossigeno ed acqua.

Materiali:

• beuta

• lievito liofilizzato

• acqua ossigenata

• candela

 Procedimento:

Versiamo un cucchiaio scarso di lievito nella beuta e aggiungiamo circa 5 ml di acqua ossigenata. Dopo qualche minuto dall'inizio della reazione, introduciamo nella beuta una candela accesa.

Osservazioni:

Appena aggiunta l'acqua ossigenata, si forma molta schiuma con effervescenza. Questo fa pensare che si sia formato del gas; introducendo nella beuta una candela accesa, la fiamma si fa ancora più viva e si sente scoppiettare. La beuta è diventata calda, segno che la reazione ha sviluppato calore.

Conclusioni:

Il gas che si è formato è l'ossigeno, poiché alimenta la fiamma; si deduce anche che la sua densità è minore dell'aria. La reazione è esotermica, significa che l'energia richiesta per rompere i legami è più grande di quella liberata nella formazione di nuovi legami.
L'enzima che catalizza questa reazione chimica è la CATALASI.
La catalasi ( che in questo caso è liberata dal lievito) compie la sua rapida azione di distruzione dell'acqua ossigenata in due tappe. Nella PRIMA FASE, una molecola di acqua ossigenata si lega all'enzima, un atomo di ossigeno viene legato all'atomo di ferro dell'enzima, mentre il resto della molecola viene rilasciato come semplice acqua. Nella SECONDA FASE, un'altra molecola di acqua ossigenata si lega all'enzima. L'ossigeno nuovamente  estratto viene combinato con l’altro atomo di ossigeno già legato al ferro; infine viene rilasciata acqua e ossigeno gassoso.

                                                         H2O2 ⇄ O2 + 2 H2O


Tutte le cellule viventi producono, durante i loro processi metabolici, tracce di acqua ossigenata. Questa però è una sostanza molto tossica, pertanto viene prontamente trasformata e neutralizzata tramite  reazioni chimiche che avvengono nelle cellule stesse. Uno dei sistemi usati dalle cellule per eliminare l'acqua ossigenata è di scomporla, grazie all'enzima catalasi, in acqua e ossigeno.


Perché si usa l'acqua ossigenata come disinfettante sulle ferite?

Quando versiamo alcune gocce di acqua ossigenata sulle cellule lacerate (vegetali o animali, per esempio una ferita) le molecole di catalasi intervengono in massa a scomporre l'acqua ossigenata. Così si libera molto ossigeno allo stato nascente, ossigeno attivissimo nell'ossidare le sostanze organiche con cui entra in contatto. Nel caso di una ferita trattata con acqua ossigenata, l'ossigeno che si crea ossida, uccidendoli, i batteri introdotti insieme con lo sporco, da cui la sua azione antisettica (disinfettante).

UNA REAZIONE ESPLOSIVA

Laboratorio scienze: a.s.2011/2012
a cura di Mattia Redaelli IIB

Materiali: 

• Limatura di zinco
• Acido muriatico 10%
• Spatola
• Beuta

Procedimento:

Con la spatola si aggiunge una piccola quantità di limatura di zinco ad una soluzione di acido muriatico al 10% .  Si avvicina poco dopo  un fiammifero all’imboccatura della beuta. Si trasferisce poi una piccola quantità della miscela di reazione in una provetta  e si fissa un palloncino sulla provetta.

Osservazioni:

Si sviluppano quasi subito numerose bolle di gas che portano in superficie la limatura di zinco. Il fiammifero acceso provoca una piccolo scoppio e lo spostamento d’aria provoca lo spegnimento del fiammifero stesso. Sulle pareti della beuta si nota della condensa. Alla fine della reazione all’interno si nota un residuo di colore scuro.

Il palloncino fissato sulla provetta  si gonfia rapidamente.

Conclusioni:

Il gas che si sviluppa è l’idrogeno generato dalla reazione tra l'acido e lo zinco:

2HCl + Zn = ZnCl2 + H2

Il gas è più leggero dell’aria  e molto esplosivo; inoltre  l’idrogeno reagisce con l’ossigeno dell’aria producendo vapore d’acqua.

2H2 + O2 =  2H2O

L'idrogeno è l'elemento più leggero e più abbondante di tutto l'universo osservabile. È presente nell'acqua (11,19%) e in tutti i composti organici e organismi viventi. Le stelle sono principalmente composte di idrogeno che si trasforma in elio tramite una reazione termonucleare.

LABORATORIO DI SCIENZE

        UNA COMUNISSIMA REAZIONE CHIMICA

a cura di Giulia Pasini

                         
                              

ANTOINE LAVOISIER.......CHI ERA COSTUI?

Lavoisier è conosciuto come il “padre” della chimica moderna.
In realtà non è l’unico fondatore della chimica, ma la sua storia personale e la sua bravura di sperimentatore lo hanno fatto diventare un vero mito

• È vissuto durante l’Illuminismo e durante la Rivoluzione Francese
• Apparteneva alla ricca borghesia
• Aveva risorse economiche (e quindi mezzi per fare esperimenti) quasi illimitati
• Era favorevole ad una monarchia liberale e costituzionale
• Prima della Rivoluzione, tra le sue varie attività c’era anche la riscossione delle tasse…
• E’ stato condannato a morte (ghigliottinato) durante il Terrore

A quel tempo si conoscevano una trentina di elementi e molti composti, ma tutto era bloccato dalla teoria del flogisto. La teoria del flogisto era stata inventata da Georg Stahl alla fine del ‘600 per spiegare la combustione e l’emissione di calore. Il flogisto era ritenuto una sostanza particolare, contenuta in altre sostanze e avente come caratteristica il “caldo”. Noi adesso sappiamo che nei legami chimici di molte molecole, (soprattutto dei combustibili) è contenuta una forma di energia (energia chimica) che si libera quando si rompono i legami molecolari.

Henry Cavendish

Nel 1776….. Henri Cavendish crede di aver identificato il flogisto. Questa la reazione del suo esperimento con il sodio:

Na (contenente Flogisto)+HCl = NaCl + Flogisto (gas)

L’esperimento è una bella reazione chimica, ma l’interpretazione è completamente errata. Il gas che effettivamente si ricava è idrogeno, non flogisto, e non proviene dal sodio, ma dalla molecola dell’acido.
La corretta interpretazione della reazione del suo esperimento è:
Na + HCl = NaCl + H2

Anzi,
2 Na + 2 HCl = 2 NaCl + H2

(per fare in modo che le quantità dei reagenti siano uguali alle quantità dei prodotti)

Nel 1772 Lavoisier mette in crisi la teoria del flogisto, bruciando zolfo.
Noi sappiamo che è S+O2 = SO2 + calore e luce, ma nel ‘700 credevano che fosse……
S (contenente flogisto) = S (senza flogisto) + flogisto libero, sottoforma di gas e calore.
Ovviamente, dopo la combustione, lo zolfo, avendo perso flogisto, peserà di meno…

Invece, pesando accuratamente…… Lo zolfo bruciato pesa di più! Come mai?!?
Prova a guardare la reazione all’inizio del riquadro…

Lavoisier era un vero scienziato moderno; misurava con precisione pesi, volumi e spesso anche la pressione delle sostanze che faceva reagire e di quelle che otteneva. Così nel 1789 è riuscito a dimostrare la

Legge di conservazione della massa
o
Legge di Lavoisier:
In una reazione chimica, il peso dei reagenti è uguale al peso dei prodotti

(Vedi a fianco il “Trattato di chimica elementare”)





Il GRANDE ESPERIMENTO

L’esperimento ideato da Lavoisier si basa su due reazioni che avvengono scaldando il mercurio a temperatura media e a temperatura alta:

Prima:
Hg + O2 = HgO

Poi:
HgO = Hg + O2

In pratica, prima il mercurio si ossida, poi la molecola dell’ossido si divide, riformando mercurio e ossigeno.

La prima fase, chiamata di calcinazione dura ben 12 giorni (!!!), al termine dei quali Lavoisier misura che l’aria contenuta nell’ampolla ha perso circa 1/6 del volume (cioè l’ossigeno che ha reagito con il mercurio). Lavoisier osserva anche che nell’aria rimasta (i 5/6 di quella di partenza) le candele si spengono immediatamente e un topolino non riesce a respirare.

Nella seconda fase Lavoisier utilizza la calce di mercurio appena prodotta (HgO) riscaldandola ad alta temperatura in modo da rompere la molecola, liberando un gas. Ovviamente la quantità di gas così prodotto corrisponde a quell’ 1/6 che era scomparso nella prima fase.
E adesso le candele messe in questo gas bruciano con luce abbagliante……… infatti è O2 puro…. Nel 1777 questi risultati furono presentati all’Accademia Reale: il flogisto non esiste, le combustioni e le calcinazioni (= ossidazioni) tolgono l’aria vitale (= ossigeno) dall’aria comune.