ORANGE2 tre cloruri

12 aprile 2011

Al gruppo sono assegnati, in tre provettine, tre sostanze che differiscono solo per lo ione positivo: cloruro di litio (LiCl), cloruro di sodio (NaCl) e cloruro di potassio (KCl), prive di etichette.

Le tre sostanze sono polveri cristalline bianche, quindi non riconoscibili a vista. Fortunatamente sono state preparate quantità delle tre sostanze che contengono lo stesso numero di ioni positivi.

I tre cloruri dovranno essere riconosciuti senza usare la bilancia e, solo una volta etichettate le tre provette con Li, Na e K, i loro contenuti dovranno essere confermati tramite saggio alla fiamma.

Poiché gli atomi di litio hanno massa atomica relativa 6,94, quelli di sodio 23,0 e quelli di potassio 39,0, essendo gli ioni cloruro in numero uguale in tutti e tre i campioni, si avrà un peso nettamente diverso di un ugual numero di atomi. Ma, dato che non possiamo usare la bilancia, come risolveremo il problema?

Possiamo risolvere il problema osservando il livello delle polveri dentro la provetta.

Un suggerimento: consideriamo che i tre atomi possiedono un numero molto diverso di protoni (3, 11, 19), quindi avranno un numero altrettanto diverso di elettroni da sistemare nelle orbite esterne...

Ipotesi di risoluzione del problema:

Che cosa pensate di misurare o confrontare, nei tre campioni, per capire dove ci sono atomi di litio, di sodio e di potassio?

Possiamo risolvere il problema misurando (confrontando) il livello delle polveri dentro la provetta. OK

L'avete scritto, ma non fatto, come mostra la seguente foto.

Osservazioni (se possibile foto dopo l'etichettatura)

Abbiamo notato che le provette non avevano granellini uguali, ma erano differenti. OK (per forza! sono tre sostanze diverse!)

Abbiamo supposto che la provetta con maggiore volume, cioè con più polverina, era Kcl KCl e quella con meno volume era LiCl.

Le tre sostante assegnatoci (LiCl, KCl e NaCl) hanno lo stesso numero di atomi, ma hanno volumi diversi (come spiega la foto)

Spiegazione delle differenze osservate... Abbiamo capito che Kcl KCl, dato che ha l'atomo più grande, quindi occupa più volume.

Invece Licl LiCl,, avendo gli atomi più piccoli, occupa volume minore.

...e criteri di etichettatura:

etichettiamo con Li la provetta che ha... volume minore.

etichettiamo con Na la provetta che ha... volume intermedio.

etichettiamo con K la provetta che ha... volume maggiore. OK, così dovrebbe essere, ma...

...allora perché nella foto la scritta LiCl si trova nella provetta con il livello più alto di polvere?

abbiamo sbagliato l'etichettatura.... OK

Risultati della conferma tramite saggio alla fiamma:

Colore sostanza etichettata Li: Rosso carminio, continuo, persistente.

Colore sostanza etichettata Na: Giallo-arancio, intenso, di breve durata.

Colore sostanza etichettata K: Violetto chiaro, di media durata.

OK

Questionario

1. Che differenza c'è tra l'atomo di sodio e lo ione sodio?

Lo ione di sodio sarebbe l'atomo di sodio, soltanto ha perso degli elettroni quanti ??UNO!!! che sono andati nell'atomo a quale? All'atomo di cloro che è diventato cloruro. OK

2. scrivi i numeri di protoni ed elettroni di K, K⁺, Cl, Cl^-.

(K): 19 protoni, 19 elettroni.

(K+):19 protoni, 18 elettroni.

(Cl):17 protoni, 17 elettroni.

(Cl-):17 protoni, 18 elettroni.

OK

3. sapendo che le orbite elettroniche sono divise a strati aventi "posti limitati" per gli elettroni: 2 elettroni nel primo strato, 8 elettroni nel secondo strato, 8 elettroni nel terzo ecc. dire quanti sono i gusci di elettroni occupati dagli ione Li⁺, Na⁺, K⁺, Cl^-.

Li⁺ = 1

Na⁺ = 2

K⁺ = 3

Cl^- = 3

OK

4. Calcola la massa relativa (in unità di massa atomica) di una coppia di ioni NaCl (cloruro di sodio), formata da uno ione Cl^- e da uno ione Na⁺. La massa così calcolata è chiamata anche "peso formula" (non si può parlare di peso molecolare poiché in questo caso non ci sono molecole ma di ioni aggregati).

Cl (cloro) + Na (sodio) = massa (chiamata anche "peso formula")

35,45 + 22,99 = 58,44 OK

5. Dal risultato del punto 4 calcola la massa della coppia NaCl in grammi (tenendo conto che un'unità di massa atomica vale 1,6605·10^-24 grammi). Quindi calcola quanti miliardi di miliardi di queste coppie (ioni sodio e ioni cloruro) ci sono nei 4,1 g di cloruro di sodio assegnati.

Na = 6,94 · 1,6605 · 10^-24 = 11,52387· 10^-24 ; Cl = 35,45 · 1,6605·10^-24 = 58,864725 · 10^-24

11,52387+ 58,864725 = 70,388595 ·10^-24 g (peso di una sola coppia)

3 g : 70,388595 ·10^-24g = 0,0426205 ·10^{24 =}42620,5·10¹⁸

OK

STORICO

Prima bozza 12 apr. Roberto: osservazione della differenza dei cristalli; conferma; risposta 2.

Seconda bozza 13 apr. Roberto e Maicol. Osservazioni con foto che testimonia l'errata etichettatura e il non aver seguito l'ipotesi di lavoro dichiarata in seconda bozza. Completate le risposte, ma solo le n. 3 e 4 sono corrette.

C'è ancora da fare per avere l'approvazione. Quindi Francesco e Riccardo possono farlo.

Terza Bozza 16 aprile: Riccardo corregge parte degli errori della risposta 2 e Roberto completa la 2 e la 5.

Per l'approvazione occorre sistemare la risposta 1, la 5 e spiegare come mai nelle osservazioni c'è scritta una cosa e la foto ne mostra un'altra.

Quarta bozza: approvata dopo che Riccardo ha sistemato la 5, ma non la 1.