Composizione percentuale lega

[brunodaniela02@gmail.com]

Un campione di una lega di ottone (Cu-Zn) è analizzato nel modo seguente: 1,00g della lega è attaccato con una soluzione di HCl e il gas sviluppato nella reazione, misurato a 750 mmHg e a 25°C, occupa il volume di 0,121 dm^3. Calcolare la composizione percentuale della lega.

Il mio ragionamento è stato questo:
P*V=nRT
n (gas)= PV/RT; n (gas)= 4,864 10^-3
x + y= 1,00; x= 1,00 - y
x/MMCu + y/MMZn= n (gas)
y= 24,6 g di Zn 
Evito di moltiplicare il peso in grammi *100...
Risultato dell'esercizio: Zn, 31,9%

Non so dove ho sbagliato o se tantomeno il mio ragionamento sia giusto, spero che qualcuno possa aiutarmi.

Grazie in anticipo per l'aiuto!

[xshadow]

Ciao!
Questo è un esercizio, non una domanda di teoria! La sezione piu giusta sarebbe quella sugli esercizi.

Comunque per riuscire a risolverlo devi CAPIRE quello che sta succedendo quando aggiungi dell'HCl su una lega Cu-Zn, non pescare "formule a caso" tra quelle che vengono in mente sul momento.

In generale la classica reazione di HCl con un M(s) è:
M(s) + nHCl(aq) MCl_n(aq) + n/2 H2(g)

Cioè l'acido scioglie il metallo ossidandolo e al contempo si libera H2.
PErtanto il gas che misuri a seguito della reazione è l'H2

Le due possibili reazioni nel caso di una lega metallica Cu-Zn saranno pertanto:
1) Cu(s) + 2 HCl(aq) CuCl2(aq) + H2(g)
2) Zn(s) + 2 HCl (aq) ZnCl2 (aq) + H2(g)

Ora una di queste due reazioni non avviene (perchè? pensa ai potenziali di riduzione e a come variano gli stati di ox tra reagenti e prodotti; dal cui "valore" peraltro deriva anche la classificazione dei metalli nobili), pertanto l'H2 che misuro coincide - data la stechiometria di reazioni - con le moli del metallo che ha reagito.

Da li trovi i grammi del metallo "A" e sottraendoli ai grammi totali riesci a trovare i grammi di metallo "B" che non ha reagito. Calcoli poi la % p/p

INSOMMA hai sbagliato perchè tu hai pensato che il gas che si formasse fosse costituito da Zn e Cu ma ovviamente non è cosi; è l'H2 che si sviluppa dalla reazione.

[brunodaniela02@gmail.com]

Ciao!
Grazie per aver risposto, nonostante l'esercizio sia posto nella sezione sbagliata. Purtroppo solo ora mi sono resa conto del mio errore.

Lo svolgimento è stato seguito secondo un ragionamento logico e non pescando "formule a caso". Voglio far notare il sistema da me impostato: xCu/MM + yZn/MM = nH2; x + y = 1,00g. Pertanto evitiamo di arrivare a conclusioni affrettate, senza nemmeno provare (per curiosità) a fare l'esercizio. Ho calcolato le moli di idrogeno gassoso attraverso la formula generale dei gas, sapendo: volume, pressione e temperatura assoluta. Non sono andata a tentativi e mi dispiace che sia arrivato questo messaggio!

Ti ringrazio ancora per la risposta, lo apprezzo molto.

[xshadow]

Ciao!
Grazie per aver risposto, nonostante l'esercizio sia posto nella sezione sbagliata. Purtroppo solo ora mi sono resa conto del mio errore.

Lo svolgimento è stato seguito secondo un ragionamento logico e non pescando "formule a caso". Voglio far notare il sistema da me impostato: xCu/MM + yZn/MM = nH2; x + y = 1,00g. Pertanto evitiamo di arrivare a conclusioni affrettate, senza nemmeno provare (per curiosità) a fare l'esercizio. Ho calcolato le moli di idrogeno gassoso attraverso la formula generale dei gas, sapendo: volume, pressione e temperatura assoluta. Non sono andata a tentativi e mi dispiace che sia arrivato questo messaggio!

Ti ringrazio ancora per la risposta, lo apprezzo molto.

Forse è stata una frase un po rude ma quello che intendevo dire è che prima di pensare alla matematica, applicare formule, proporzioni, sistemi di equazioni ecc inquadra sempre prima il problema dal punto di vista chimico.

Prima fatti un'immagine mentale di quello che accade e poi pensa alle formule!
Metto l'HCl su una lega...ok
Cosa succede? si scioglie...
Ma si scioglie tutto oppure solo alcuni dei metalli? -> solo alcuni...ok.. e il gas che si sviluppa nel testo cos'è?
Mhhh pensiamo alla reazione -> è l'H2. Non può di certo essere in queste condizioni che il metallo evapori!!

Questo intendevo.
Di provare sempre a pensare all'aspetto chimico, prima di applicare o pensare a qualunque formula.

Poi chiaramente all'inizio è difficile! Comunque l'importante è che tu abbia capito.

[brunodaniela02@gmail.com]

Concordo con quello che dici, assolutamente, ma di certo non pensavo che il gas che si formava fosse costituito dal metallo! Questo voglio precisare. Sin dall'inizio sapevo che il "gas" in questione era l'idrogeno gassoso...

[LuiCap]

Non avevo risposto perché, per quello che ne so, gli ottoni vengono attaccati con acido nitrico concentrato a caldo.

Ammettendo che si tratti di un esercizio puramente teorico e che sia il rame che lo zinco reagiscano entrambi con acido cloridrico, l'impostazione con il sistema è corretto, i calcoli no.

n H2 = 750 · 0,121 / (760 · 0,0821 · 298) = 4,88·10^-3 mol

x = massa zinco
y = massa rame

Il sistema è:
x + y = 1,00
x/65,39 + y/63,546 = 4,88·10^-3

Risolvendo, si ha:
x = massa zinco = 24,46 g zinco
Il risultato ottenuto è impossibile perché è maggiore della massa totale dei due metalli.

Ammettendo invece che solo lo zinco reagisca con acido cloridrico abbiamo:

n zinco = n H2 = 4,88·10^-3 mol
massa zinco = 4,88·10^-3 mol · 65,39 g/mol = 0,309 g, da cui 30,9% di zinco
massa rame = 1,00 - 0,309 = 0,691 g, da cui 69,1% di rame
Il risultato ottenuto è comunque diverso da quello fornito.

Consiglio quindi di ricontrollare il testo dell'esercizio!!!

[brunodaniela02@gmail.com]

Ciao!
Non sapevo che gli ottoni reagissero con acido nitrico concentrato a caldo, interessante! Comunque ho ricontrollato l'esercizio e, io personalmente, non ho commesso alcun errore... evidentemente è proprio uno sbaglio fatto dagli autori, suppongo. Anche il risultato, era quello (31,9%).

Grazie mille per la delucidazione, davvero.

[xshadow]

Certo l'HNO3 è un forte ossidante a differenza dell'HCl (potenziale 2H+ -> H2 è 0.00V per definizione) che - in condizioni normali - non riesce a ridurre le specie con potenziale di riduzione maggiore come il Cu (+ 0,33V)

Pertanto se vuoi sciogliere il Cu devi prendere un acido con un forte potere ossidante quale è il gruppo NO3- , essendo l'azoto +5 in uno stato di ox molto alto (e quindi molto reattivo, con elevata tendenza ad abbassare il suo stato di ossidazione riducendosi e al contempo ossidando l'altra specie)

Il gas che si genera a seguito dell'ossidazione di Cu è l'NO : la reazione in quel caso avviene essendo il potenziale di riduzione della coppia (NO3- / NO) maggiore del potenziale di riduzione del rame (0,33V)

I potenziali redox ti spiegano la diversa reattività.

[Mr.Hyde]

Non avevo risposto perché, per quello che ne so, gli ottoni vengono attaccati con acido nitrico concentrato a caldo
.............
..........

Ammettendo invece che solo lo zinco reagisca con acido cloridrico abbiamo:

n zinco = n H2 = 4,88·10^-3 mol
massa zinco = 4,88·10^-3 mol · 65,39 g/mol = 0,309 g, da cui 30,9% di zinco
massa rame = 1,00 - 0,309 = 0,691 g, da cui 69,1% di rame
Il risultato ottenuto è comunque diverso da quello fornito.

Consiglio quindi di ricontrollare il testo dell'esercizio!!!

Luisa .... 

4,88·10^-3 mol · 65,39 g/mol = 0,319 g, da cui 31,9% di zinco

risultato corretto !!

cordialmente

Francy

[LuiCap]

Grazie Francy, avevo digitato sulla tastiera 63,39 anziché 65,39.