Velocità di una reazione chimica




clock


Le esperienze sulla velocità di reazione e sugli equilibri chimici in soluzione sono state messe a punto dalla prof.ssa Katia Costanzo, nel suo anno di straordinariato presso l’ITC Falcone di Corsico.

Consideriamo la reazione chimica:

$ \sf \moveright{5em} {CaCO_3 + 2 HCl \to CaCl_2 + CO_2 \uparrow + H_2O} $

Perché si verifichi i due reagenti devono entrare in contatto e le particelle devono avere un’energia sufficiente per rompere i legami esistenti per formarne di nuovi. Via via che la reazione procede l’anidride carbonica che si forma abbandona la soluzione.

Possiamo valutare la rapidità con cui si verifica la reazione calcolando la massa di anidride carbonica prodotta nell’unità di tempo. Infatti, se effettuiamo la reazione sulla bilancia, osserveremo una diminuzione della massa totale, corrispondente alla massa dell’anidride carbonica che abbandona il sistema.

Quel che mi interessa dimostrare è che la velocità con cui è prodotta l’anidride carbonica può variare cambiando alcune condizioni di reazione:

  1. la concentrazione dei reagenti,
  2. le dimensioni dei frammenti di carbonato di calcio,
  3. l’agitazione meccanica,
  4. la temperatura.

Quando dobbiamo valutare l’influenza di vari fattori su un sistema, è necessario prevedere diversi esperimenti in ciascuno dei quali varia uno solo dei fattori.

In pratica si tratta di:

  • pesare su un vetrino da orologio il carbonato di calcio (iniziate con 4 g),
  • misurare col cilindro il volume di soluzione di acido cloridrico (iniziate con 50 ml di HCl 2 M),
  • prendere un becker da 100 ml, porlo sulla bilancia e tarare;
  • aggiungere l’acido cloridrico e annotare la massa $ \sf \left( m_{HCl}\ (g) \right) $,
  • annotare la massa del carbonato di calcio $ \sf \left( m_{CaCO_3}\ (g) \right) $,
  • sommare le due masse per ottenere la massa iniziale $ \sf \left( m_i\ (g)\right) $;
  • aggiungere il carbonato di calcio alla soluzione e far partire il cronometro;
  • dopo 30 secondi annotare la massa finale $ \sf \left( m_f\ (g) \right) $.

Per calcolare la velocità di formazione della $ \sf CO_2 $ è sufficiente calcolare il rapporto fra massa mancante e tempo:

$ \sf \moveright{5em} {v= \fraz{m_i – m_f}{t} \left( \fraz{g}{s} \right)} $

Nel prossimo post pubblicherò le tabelle con la raccolta dei dati.

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docente di scienze
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