Reazioni di Ossidoriduzione in beckers

Materiali occorrenti:

N.16 beckers da 100 mL - 1 lastrina di argento - 4 lastrine di rame, 4 di piombo, 4 di zinco - Nitrati di argento, rame II, piombo, zinco - Acido cloridrico sol. 37 % - Vetreria.

Esecuzione dell'esperienza:

Parte prima: redox in beckers:

Disporre i beckers in quattro file. Porre nei quattro beckers della prima fila alcuni mL di soluzione di nitrato d'argento sol. 0.1M ( oppure alcuni cristalli del sale ) e diluire con 40/50 mL di acqua distillata.

Preparare, nel modo descritto, soluzioni degli altri sali, ponendo nella seconda fila il nitrato di rame II, nella terza il nitrato di piombo, e nella quarta fila il nitrato di zinco ( vedere fig. 1 ).

1.1 - Beckers con nitrato d'argento:

Si prende una laminetta di ciascun metallo e la si immerge nei beckers contenenti la soluzione di AgNO₃ e si osserva ciò che accade.

La lamina di argento non dà segni di alcuna reazione.

La lamina di rame, immersa nel secondo becker, si ricopre subito di una polvere nerastra, mentre lentamente si consuma. La soluzione, nel contempo, diviene azzurrina.

Questo indica chiaramente che il rame si è ossidato a Cu²⁺ mentre Ag⁺ si è ridotto ad argento metallico, secondo la reazione:

2AgNO₃ + Cu ¾® Cu(NO₃)₂ + 2Ag

In forma ionica:

La lamina di piombo, immersa nel terzo becker si ricopre anch'essa di polvere nerastra, consumandosi lentamente. Il piombo si è ossidato a Pb²⁺ mentre l'Ag⁺ si è ridotto ad argento secondo la reazione:

2AgNO₃ + Pb ¾® Pb(NO₃)₂+ 2Ag

In forma ionica:

Nel quarto becker si immerge la lamina di zinco che ha un identico comportamento. Infatti lo zinco si è ossidato a Zn²⁺ mentre lo ione Ag⁺ si è ridotto ad argento elementare, secondo la reazione

2AgNO₃ + Zn ¾® Zn(NO₃)₂ + 2Ag

In forma ionica:

1.2 - Beckers con nitrato di rame:

Si prende una laminetta per ciascun metallo e la si immerge nei beckers della seconda fila.

Si nota subito che le lamine di argento e di rame non danno luogo ad alcuna reazione ossidoriduttiva.

La lamina di piombo, immersa nel terzo becker si ricopre di una polvere scura, mentre la soluzione azzurra, lentamente, si scolora: il piombo si è ossidato a Pb²⁺ mentre Cu²⁺ si è ridotto a rame, secondo la reazione:

Cu(NO₃)₂ + Pb ¾® Pb(NO₃)₂ + Cu

In forma ionica:

La lamina di zinco immersa nel quarto becker, si ricopre velocemente di polvere scura, mentre la soluzione azzurra, lentamente, si scolora: lo zinco si è ossidato a Zn²⁺ mentre Cu²⁺ si è ridotto a rame metallico, secondo la reazione:

Cu(NO₃)₂ + Zn ¾® Zn(NO₃)₂ + Cu

In forma ionica:

1.3 - Beckers con nitrato di piombo:

Si prende una laminetta per ciascun metallo immergendola nei beckers della terza fila:

Si può subito notare che le lamine di argento, rame e piombo non subiscono alcun processo ossidoriduttivo.

La lamina di zinco, invece, si ricopre di una polvere nerastra, mentre lentamente si consuma: lo zinco si è ossidato a Zn²⁺mentre Pb²⁺ si è ridotto a piombo metallico, secondo la reazione:

Pb(NO₃)₂ + Zn ¾® Zn(NO₃)₂ + Pb

In forma ionica:

1.4 - Beckers con nitrato di zinco:

Si prende una laminetta per ciascun metallo e la si immerge nei beckers della quarta fila:

Si nota che tutte le lamine non mostrano alcuna reattività con la soluzione, a significare che alcun processo ossidoriduttivo è in atto.

Dalle esperienze è possibile costruire una scala della tendenza di un elemento ad ossidarsi:

Zn > Pb > Cu > Ag

e, ovviamente, una scala della tendenza di un elemento a ridursi:

Zn²⁺ < Pb²⁺ < Cu²⁺ < Ag⁺ .

Parte seconda: reattività dell'idrogeno:

E' possibile determinare il livello di reattività dell' idrogeno nei confronti dei metalli precedenti.

A tale scopo si prendono 4 lastrine dei metalli e le si immergono, in successione, in una soluzione di acido cloridrico 37 %, osservando ciò che avviene
( figura n.2 ).

Le lastrine di argento e di rame restano inalterate, a significare che nessun processo ossidoriduttivo è avvenuto.

La lastrina di piombo, opportunamente pulita con cartavetro, reagisce lentamente consumandosi e sviluppando sulla superficie bollicine di gas; il piombo si ossida a Pb²⁺ mentre H ⁺ si è ridotto ad idrogeno elementare, con formazione immediata di una molecola di H₂, con la reazione:

Pb + 2HCl ¾® PbCl₂ + H₂ ­

In forma ionica:

La lastrina di zinco subisce un processo analogo, ma più veloce, con evidente sviluppo di gas e rapido consumarsi del metallo; in questo caso lo zinco si è ossidato a Zn²⁺ mentre H ⁺ si è ridotto ad idrogeno elementare, con formazione subitanea di una molecola di H₂ , secondo la reazione:

Zn + 2HCl ¾® ZnCl₂ + H₂ ­

In forma ionica:

Dai dati sperimentali ottenuti è possibile inserire l'idrogeno nella scala della tendenza ad ossidarsi:

Zn > Pb > H₂ > Cu > Ag

ed in quella della tendenza a ridursi:

Zn²⁺ < Pb²⁺ < H⁺ < Cu²⁺ < Ag⁺ .

Per conferma è possibile far gorgogliare dell' idrogeno prodotto dalla reazione dello zinco con HCl in una provetta con tubo di sviluppo, nei beckers contenenti le quattro soluzioni degli ioni argento, rame, piombo e zinco ( figura n.3 ); si osserva che Ag⁺ e Cu²⁺ si riducono precipitando sotto forma di polvere metallica di argento e rame, con contemporanea ossidazione di H ⁺ ad idrogeno elementare, secondo la reazione già vista, mentre Zn e Pb non si riducono affatto.


 

Figura 1

Figura 2

Figura 3


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