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 39,1, 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?
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? Il volume OK
Osservazioni (se possibile foto dopo l'etichettatura)
Le 3 sostanze erano in diversa quantità di volume (pur contenendo lo stesso numero di atomi). OK
"Pur contenendo", perché lo sapevate, ma non perché lo osservavate!
Spiegazione delle differenze osservate...
Le sostanze avevano un volume differente le une dalle altre perché esse avevano un numero atomico uguale ma la dimensione di questi ultimi cambiava di sostanza in sostanza?
...e criteri di etichettatura:
etichettiamo con Li la provetta che ha minor volume
etichettiamo con Na la provetta che ha volume medio
etichettiamo con K la provetta che ha maggior volume
OK
Risultati della conferma tramite saggio alla fiamma:
Colore sostanza etichettata Li rosso scarlatto
Colore sostanza etichettata Na giallo arancio
Colore sostanza etichettata K violetto
OK
Sodio(Na) quando si trova sopra la fiamma.
Potassio(K) quando si trova sopra la fiamma.
Litio(Li) quando si trova sopra la fiamma.
Questionario
1. Che differenza c'è tra l'atomo di sodio e lo ione sodio?
lo ione di sodio è l'atomo di sodio, solo che lo ione di sodio ha perso elettroni fornendosi di altri atomi. OK Esistono, comunemente, solo sostanze contenenti ioni sodio positivi. Perciò si dice solo "ione sodio" e basta, senza dire se è + o -. Questo vale anche per gli altri atomi: difficilmente possiamo scegliere noi se generare ioni + o - , 2+ o 2- ecc. a nostro piacimento. Vedremo che ci sono delle regole abbastanza semplici per capire quali ioni un atomo può formare facilmente e quali non può formare se non in condizioni estreme.
2. scrivi i numeri di protoni ed elettroni di K, K+, Cl, Cl-.
K = 19 protoni ed elettroni
K+ = 19 protoni, 18 elettroni
Cl = 17 protoni ed 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 guscio occupato di elettroni
Na+ = 2 gusci occupati di elettroni
K+ = 3 gusci occupati di elettroni
Cl- = 3 gusci occupati di elettroni
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).
22,99+35,45=58,44 uma
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.
(58,44*1,6605)*10-24 = 97,03962*10-24
(4,1:97,03962)*10-24=0,042251*10-24
Quindi 42251*10-18 miliardi di miliardi di coppie di NaCl in 4,1 g
STORICO
prima bozza 13 aprile: Festim fa solo le risposte 2 e 3
seconda bozza 15 aprile: Lorenzo scrive un'osservazione che non è un osservazione dove parla del numero di atomi che non si possono vedere. Mentre Jari poi inserisce i tre video e le relative didascalie e copia i risultati (di cui uno errato) delle risposte 4 e 5 da altro gruppo senza riportare il calcolo.
Mancano le spiegazioni (chiare quando Verducci era presente). Rifare le risposte 4 e 5 in modo completo. Mettere didascalie ai video.
Terza bozza di Festim 18 aprile: nessuna modifica sostanziale (solo messe didascalie titoli video).
Approvata col minimo.