Data pubblicazione: Mar 12, 2012 10:46:45 PM
Gli idrossidi dei metalli alcalini sono capaci di assorbire anidride carbonica, combinandosi con essa. In particolare l'idrossido di litio è usato nei sommergibili e nelle navi spaziali.
Preparare idrossido di litio puro partendo da 5 g di carbonato di litio e dalla quantità stechiometrica di idrossido di calcio
a. La solubilità dei reagenti è nettamente inferiore a quella dell'idrossido di litio (128 g/L a 20 °C e 175 g/L a 100 °C) e diminuisce all'aumentare della temperatura.
b. il carbonato di calcio è un sale insolubile (solubilità in acqua = 15 mg/L a 20 °C)
c. l'idrossido di litio solido cristallizza come monoidrato, LiOH·H2O, per evaporazione della sua soluzione. Per ottenere la sostanza LiOH anidra (senza acqua) occorre riscaldare il monoidrato a temperatura maggiore di 180 °C.
1. Scrivere l’equazione di reazione indicando i reagenti e i prodotti nei loro stati di aggregazione.
Li2CO3 (aq) + Ca(OH)2 (aq) --> Li(OH) (aq) + CaCO3 (s)
2. Bilanciare l’equazione di reazione.
1 Li2CO3 + 1 Ca(OH)2 --> 2LiOH + 1 CaCO3
3. Dai 5 grammi di carbonato di litio che ogni gruppo avrà a disposizione calcolare l’ammontare in mol di ciascun reagente e del prodotto da ricavare.
massa Li2CO3 = 5 g.
Pm (Peso formula Li2CO3 = 73,891 UMA
M (massa molare) Li2CO3 = 73,891 g/mol
5 g : 73,891 g/mol = 0,06767 moli Li2CO3 in 5 g.
dai coefficienti dell'equazione bilanciata:
0,06767 mol Li2CO3 = 0,06767 mol Ca(OH)2
0,06767 mol Li2CO3 x 2 = 0,1353 mol LiOH
4. Dalle moli appena calcolate calcolare la massa di idrossido di calcio da far reagire con il carbonato di litio.
Pm (peso formula) Ca(OH)2 = 74,093 UMA
M (massa molare) Ca(OH)2 = 74,093 g/mol
0,06767 mol x 74,093 g/mol = 5,01 g di Ca(OH)2 da pesare.
5. In base alla massa di idrossido di litio attesa e alla solubilità di questa sostanza calcolare la quantità di acqua da aggiungere assieme ai reagenti per garantire che tutto il prodotto sia solubilizzato.
Pm (peso formula) LiOH = 23,95 UMA
M (massa molare) LiOH = 23,95 g/mol
0,1353 mol Li(OH) x 23,95 g/mol = 3,24 g LiOH massa prodotto secco e anidro attesa.
Solubilità LiOH = 128 g/L a 20°
3,24 g : 128 g/L = 0,0253 litri = 25,3 mL H2O a 20°, quantità minima di acqua da aggiungere ai 5,00 g di Li2CO3(s) e ai 5,01 g di Ca(OH)2(s) per farli reagire
La procedura di laboratorio a punti da attuare per ottenere LiOH secco e conservarlo al riparo dalla CO2 atmosferica è dettagliata dai singoli documenti di gruppo.
SOLO IL GRUPPO GREEN HA ELABORATO UNA PROCEDURA SPERIMENTALE CHE REALIZZERA' IN LABORATORIO CON UN OSSERVATORE PER CIASCUNO DEGLI ALTRI GRUPPI. LA PROCEDURA REVISIONATA E' LA SEGUENTE:
1. Preparare LiOH(aq) facendo reagire, mettendoli in un becher, 5,00 g di carbonato di litio con 5,01 g di idrossido di calcio, e 25-30 mL di acqua
2. RISCALDARE E AGITARE PER 5 minuti . Dalla reazione si formeranno 2 sostanze delle quali una è insolubile (CaCO3)
3. PESARE UN BECHER DI RACCOLTA DELL’ACQUA quindi filtrare in un imbuto con carta da filtro la soluzione ANCORA CALDA, RECUPERANDO LA PARTE CHE RIMANE NEL FILTRO TRAMITE LAVAGGIO CON POCA ACQUA CALDA IN ECCESSO, ottenendo così LiOH sciolto in acqua,
4. EVAPORARE IL LIQUIDO FILTRATO FACENDOLO BOLLIRE FINO A SECCHEZZA, QUINDI PESARLO.
5.TRASFERIRE IL SOLIDO SECCO IN UN RECIPIENTE SIGILLABILE E PESATO CON IL TAPPO, PER RISCALDARLO A 200 °C IN STUFA,
Riscaldandolo a più di 180° l’idrossido di litio IDRATO (LiOH·H2O, CHE E’ GIA’ SOLIDO) diventa IL solido ANIDRO LiOH perché 1) SI DECOMPONE E 2) tutta l’acqua evapora.
6. DOPO LA DECOMPOSIZIONE IN STUFA CHIUDERE IL RECIPIENTE E RIPESARLO A FREDDO
7. LA FUNZIONALITA’ DEL LiOH(s) PUO’ ESSERE SUBITO TESTATA CON UN PALLONCINO PIENO DI CO2. APPLICATO AD UNA PROVETTA CONTENENTE UNA PARTE DEL SOLIDO PREPARATO. IN POCO TEMPO IL PALLONCINO DOVRA’ SGONFIARSI mentre nella provetta si formeranno vapore acqueo e condensa e un forte riscaldamento.
Testare con soluzione di HCl il prodotto prima e dopo la reazione con CO2.