Introduzione qualitativa alla scala dei potenziali di riduzione
Prima parte - Reazioni dei metalli con soluzioni acquose degli stessi cationi metallici

Materiale
4 lamine di Ag
4 lamine di Cu
4 lamine di Pb
4 lamine di Zn
Tutte le lamine devono avere dimensione 60x10 mm circa e devono essere pulite per bene con carta vetrata molto fine.
100 mL di AgNO3 1 M
100 mL di CuSO4 1 M
100 mL di Pb(NO3)2 1 M
100 mL di ZnSO4 1 M
16 becher da 25 mL

Procedimento
- Descrivere l'aspetto esteriore delle lamine dei quattro metalli dopo averle pulite per bene con la carta vetrata.
- Descrivere l'aspetto esteriore delle quattro soluzioni dei cationi metallici.
- Predisporre su un foglio di carta una griglia numerata come quella che compare nell'allegato 1.
- Collocare nelle 16 caselle i becher da 25 mL puliti e secchi.
- Versare nei quattro becher della stessa riga 20 mL della soluzione indicata nella griglia.
- Immergere nei quattro becher della stessa colonna una lamina dello stesso metallo indicato in intestazione.
- Lasciare a contatto per circa 30 minuti.
- Evitare di muovere i becher per i primi 10 minuti; in seguito scuotere le lamine per verificare altri possibili cambiamenti.

Risultati ottenuti

   

Conclusioni
Solo nei becher 2, 3, 4, 7, 8 e 12 sono avvenuti dei cambiamenti esteriori, quindi solo in quei becher sono avvenute delle reazioni chimiche.
A volte nel becher 8 si nota sulla lamina anche sviluppo di gas, ma, per semplificare le conclusioni generali, tralasciare per il momento quest'altra reazione.
Becher 2
I cristalli che si depositano sulla lamina di Cu sono di Ag metallico, mentre la soluzione acquosa è diventata azzurra per la presenza degli ioni Cu2+. La reazione redox che avviene è:
Cu(s) + 2Ag+ --> Cu2+ + 2Ag(s)
Il rame metallico è in grado di ridurre lo ione Ag+.
Becher 3
I cristalli che si depositano sulla lamina di Pb sono di Ag metallico, mentre la soluzione acquosa è rimasta incolore. La reazione redox che avviene è:
Pb(s) + 2Ag+ --> Pb2+ + 2Ag(s)
Il piombo metallico è in grado di ridurre lo ione Ag+.
Becher 7
Il solido rosso che ricopre la lamina di Pb è Cu metallico, mentre la soluzione acquosa diventa di un colore azzurro meno intenso per la scomparsa di ioni Cu2+ in soluzione. La reazione redox che avviene è:
Pb(s) + Cu2+ --> Pb2+ + Cu(s)
Il piombo metallico è in grado di ridurre lo ione Cu2+.
Becher 4
I cristalli che si depositano sulla lamina di Zn sono di Ag metallico, mentre la soluzione acquosa è rimasta incolore. La reazione redox che avviene è:
Zn(s) + 2Ag+ --> Zn2+ + 2Ag(s)
Lo zinco metallico è in grado di ridurre lo ione Ag+.
Becher 8
Il solido rosso scuro che ricopre la lamina di Zn è Cu metallico, mentre la soluzione acquosa diventa di un colore azzurro meno intenso per la scomparsa di ioni Cu2+ in soluzione. La reazione redox che avviene è:
Zn(s) + Cu2+ --> Zn2+ + Cu(s)
Lo Zn metallico è in grado di ridurre lo ione Cu2+.
Becher 12
Il solido grigio scuro che ricopre la lamina di Zn è Pb metallico, mentre la soluzione acquosa rimane incolore. La reazione redox che avviene è:
Zn(s) + Pb2+ --> Zn2+ + Pb(s)
Il zinco metallico è in grado di ridurre lo ione Pb2+.

Tirando le somme delle reazioni chimiche che sono avvenute si può concludere che:
- lo Zn metallico è in grado di ridurre tre dei quattro cationi metallici in esame (Ag+, Cu2+ e Pb2+);
- il Pb metallico è in grado di ridurre due dei quattro cationi metallici in esame (Ag+ e Cu2+);
- il Cu metallico è in grado di ridurre solo uno dei quattro cationi metallici in esame (Ag+);
- l'Ag metallico non è in grado di ridurre alcuno dei quattro cationi metallici in esame;
- la scala del potere riducente dei quattro metalli è dunque:
Zn > Pb > Cu > Ag



Seconda parte - Reazioni dei metalli con soluzioni acquose di H+ a diversa concnetrazione

Materiale
2 lamine di Ag
2 lamine di Cu
2 lamine di Pb
2 lamine di Zn
Tutte le lamine devono avere dimensione 60x10 mm circa e devono essere pulite per bene con carta vetrata molto fine.
50 mL di HCl 2 M
50 mL di HCl 6 M
8 becher da 25 mL

Procedimento
- Descrivere l'aspetto esteriore delle lamine dei quattro metalli dopo averle pulite per bene con la carta vetrata.
- Descrivere l'aspetto esteriore delle quattro soluzioni dei cationi metallici.
- Predisporre su un foglio di carta una griglia numerata come quella che compare nell'allegato 2.
- Collocare nelle 8 caselle i becher da 25 mL puliti e secchi.
- Versare nei quattro becher della stessa riga 20 mL della soluzione indicata nella griglia.
- Immergere nei quattro becher della stessa colonna una lamina dello stesso metallo indicato in intestazione.
- Lasciare a contatto per circa 30 minuti.
- Evitare di muovere i becher per i primi 10 minuti; in seguito scuotere le lamine per verificare altri possibili cambiamenti.

Risultati ottenuti

   

Conclusioni
Solo nei becher 20, 23 e 24 sono avvenuti dei cambiamenti esteriori, quindi solo in quei becher sono avvenute delle reazioni chimiche.
Becher 20 e Becher 24
Il gas che si sviluppa è idrogeno che rende opaca la soluzione pur rimanendo quest'ultima incolore. Nel becher 24 l'effetto osservato è molto più evidente (la reazione è più veloce) perché la concentrazione degli ioni H+ è più elevata. La reazione redox che avviene è:
Zn(s) + 2H+ --> Zn2+ + H2(g)
Lo zinco metallico è in grado di ridurre lo ione H+.
Becher 19 e Becher 23
Nel becher 19 non avviene alcun cambiamento, quindi alcuna reazione.
Nel becher 23 invece si osserva lo sviluppo di gas idrogeno seppure molto lentamente in quanto la concentrazione di ioni H+ è maggiore rispetto a quella del becher 19. La reazione redox che avviene è:
Pb(s) + 2H+ --> Pb2+ + H2(g)
Il piombo metallico è in grado di ridurre lo ione H+.

Tirando le somme delle reazioni chimiche che sono avvenute si può concludere che:
- l'Ag e il Cu metallico non sono in grado di ridurre lo ione H+;- lo Zn metallico è in grado di ridurre lo ione H+;
- il Pb metallico è in grado di ridurre lo ione H+;
- si deve quindi inserire l'H2 nella scala del potere riducente dei quattro metalli ricavata nella prima parte dell'esperienza dopo il Cu e Prima dell'Ag;
- la scala scala qualitativa del potere riducente delle cinque specie chimiche allo stato elementare esaminate è dunque:
Zn > Pb > H2 > Cu > Ag
Ciao
Luisa

Dal laboratorio se ne usciva ogni sera, e più acutamente a fine corso, con la sensazione di avere “imparato a fare una cosa”;
il che, la vita lo insegna, è diverso dall’avere “imparato una cosa”.
(Primo Levi)


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