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?
Pensiamo di mettere a confronto i volumi delle tre sostanze. Il fattore che varia nelle sostanze è il numero degli elettroni degli ioni positivi. Questi, in quantità maggiore o minore, determinano il numero delle orbite dei diversi ioni, rendendoli più o meno voluminosi. Per confrontare i tre campioni abbiamo aggiunto decidiamo di aggiungere una quantità di alcol (etanolo), scelto a posta perché non fosse in grado di sciogliere nulla, così la differenza tra i volumi è stata maggiore ed è stato più semplice individuare la tre sostanze. In questo modo avremo una misura del volume dei soli cristalli, che non sarà influenzata dalle dimensioni degli spazi vuoti tra i granelli. OK
Osservazioni
I volumi delle sostanze sono differenti. Una volta immersi nel liquido scelto a posta perché non fosse in grado di sciogliere nulla, l' etanolo, la differenza tra i volumi è stata maggiore, quindi, visibile in modo migliore. OK
PRIMA ETICHETTATURA E INSERIMENTO ETANOLO
DOPO ETICHETTATURA E INSERIMENTO ETANOLO
Saggio alla fiamma:
Etichettatura Li
Etichettatura Na
Etichettatura K
Spiegazione delle differenze osservate...
Il volume maggiore era quello della provetta etichettata come cloruro di potassio, KCl. Esso aveva infatti lo stesso numero di ioni delle altre sostanze, ma volume maggiore degli ioni K+. OK
Nella provetta (ancora non sapevate cosa fosse) etichettata come cloruro di sodio, NaCl, il volume era di poco superiore quello nella provetta etichettata come cloruro di litio, LiCl. OK
...e criteri di etichettatura:
etichettiamo con Li la provetta che ha... volume minore;
etichettiamo con Na la provetta che ha... volume medio;
etichettiamo con K la provetta che ha... volume maggiore.
OK
Risultati della conferma tramite saggio alla fiamma:
Colore sostanza etichettata Li = Rosso
Colore sostanza etichettata Na = Arancione persistente
Colore sostanza etichettata K = Lilla NON persistente
OK
Questionario
1. Che differenza c'è tra l'atomo di sodio e lo ione sodio?
1. Tra lo ione di sodio e l' atomo di sodio c'è un elettrone in meno nel primo. OK
2. scrivi i numeri di protoni ed elettroni di K, K+, Cl, Cl-.
2.
K= 19 protoni e 19 elettroni
K+= 19 protoni e 18 elettroni
Cl= 17 protoni e 17 elettroni
Cl-= 17 protoni e 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-.
3. Sono:
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).
4. 22,99 + 35,45 = 58,44
CLORO + SODIO = PESO FORMULA 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.
(58,44 X 1,6605) X 10-24 = 97,03962 X 10-24 una coppia NaCl in grammi
4,1: 97,03962 X 10-24 = 0,0422507 X 1024 i miliardi di miliardi di coppie con il risultato alla 1024 =
422507 X 1018 42251 X 1018 i miliardi di miliardi coppie con il risultato alla 1018
STORICO
Bozza 1 del 12 aprile Francesco Sabba: etichettatura e conferma, +risposte 1 e 2 corrette, ma fa male ipotesi, osservazione, spiegazione.
Osservazione 1: anche come cuoco normale è troppo superficiale e occorre declassarlo.
Osservazione 2: la valutazione dovrebbe comprendere il tempo necessario agli aggiustamenti e quantificare le correzioni necessarie da fare per arrivare a ottenere un testo decente. In questo caso la valutazione della parte scritta dall'ex cuoco semplice sarebbe nettamente insufficiente.
bozza 2 13 aprile Francesco Fri: scopiazza malamente risposte 4 e 5+ Leonardo: risposta 3 corretta ed aggiunte sull'etichettatura.
bozza 3 16 aprile: Domenico e Leonardo (incitatore): sistemata risposta 4 e ipotesi. La risposta 5 e le osservazioni devono ancora essere sistemate.
bozza 4 17 apr (Domenico) + 18-apr (Francesco Frinconi) sistemano il sistemabile. Approvata nonostante le imprecisioni ripetute.