Il Liceo Classico Statale

1. Il Liceo Classico Statale C R A T E con il supporto dell’ Università degli Studi di Bari p r e s e n t a . . . S

2. La Danza degli Elettroni

3. …sapevate che la nostra vita è regolata dalla chimica? Abbiamo scelto una comune famiglia a caso per mostrarvi cosa abbiamo appreso durante questo “ cammino “ universitario … … che reazioni invisibili sono responsabili dei fenomeni che ci circondano… Sintesi, scambi, ossidoriduzioni, spostamento di elettroni insomma, sono la base della nostra vita… Andiamo a Springfield e scopriamo perché!

4. Finalmente le belle giornate arrivano, …sole, serenità e tranquillità. L’ideale per farsi lunghe passeggiate in compagnia di piacevoli cinguettii di uccelli appena risvegliati , magari proprio in bici!

5. Cos’ è avvenuto? Come al solito, i “grandi” hanno sempre ragione! Perché ? “...copri la bicicletta con un telo impermeabile o cospargila d’olio… potresti non ritrovarla più lucida e splendente alla fine dell’inverno, ma ricoperta di una patina friabile rossiccia! ” SI E' ARRUGGINITA!!!

6. Ma, la ruggine cos’è?

7. Ruggine termine comune per indicare un processo di corrosione che ha alla base l’ossidazione del ferro (2Fe2O3) L’acqua interviene per “aiutare” il fenomeno. 2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe(OH)2

8. Perché l’acqua e l’ossigeno hanno inciso così fortemente sul ferro?? Siamo in presenza, di un metallo,il ferro, che esposto all’aria,reagisce con l’ossigeno, ma anche con l’acqua, formando un ossido idrato che conserva globalmente le caratteristiche del ferro, ma che è friabile, poroso e fragile, provocando.. La ruggine

9. Riflettendo sulle nostre esperienze e… scavando nelle nostre conoscenze di chimica,abbiamo compreso che il fenomeno che aveva interessato la nostra bici, era senz’altro una reazione chimica, ma precisamente,Di che tipo?E tra quali elementi è avvenuta? E quanto tempo ha impiegato per ridursi in quello stato?

10. Ma.. Cos’è una Reazione Chimica?

11. Una reazione è un processo chimico,rappresentata con un’ equazione, in cui due o più sostanze interagiscono, trasformandosi in sostanze con composizione molecolare diversa da quella di partenza. Le sostanze che interagiscono sono dette reagenti, quelle finali prodotti.

12. Alcune reazioni, sviluppandosi, non portano alla variazione del numero di ossidazione, altre sì: queste sono le reazioni di ossido-riduzione.

13. Le reazioni di ossidoriduzioni o redox sono reazioni nelle quali si ha variazione del numero di ossidazione ( n. o . ) di ioni o atomi. Per numero di ossidazione (o stato di ossidazione) si intende la carica che un atomo avrebbe se gli elettroni di legame non fossero condivisi. Definiamo ossidante il reagente che causa l'ossidazione dell'altro reagente e che, quindi, acquista elettroni. • Definiamo riducente il reagente che causa la riduzione dell'altro reagente e che, quindi, cede elettroni.

14. Ma le reazioni chimiche,si possono inquadrare in un’ ottica temporale? Certo!Ogni reazione ha una propria velocità di reazione!

15. Per dimostrarti questo, ti presento un esperimento, divertente e di facile svolgimento!!

16. Le reazioni chimiche sulle quali si basa il funzionamento dell’inchiostro simpatico ad orologeria sono le seguenti : L’’inchiostro simpatico (preparazione dell’inchiostro) I2(aq) +C6H8O6(aq) -> 2HI(aq)+C6H606(aq) (sviluppo dell’inchiostro) 2HI (aq) +H2O2(aq) -> I2(aq) + 2H20 (l)

17. Per la preparazione dell’inchiostro siamo andati avanti come segue : 1)preparazione della soluzione della vitamina C (acido ascorbico) Sciogliamo 1g di vitamina C in 300 ml di acqua in modo da ottenere una soluzione circa di 0.001M

18. 2)Preparazione delle soluzioni di iodio Soluzione A Versiamo in una bottiglietta 5ml di iodio + 5 ml di acqua (diluizione 1:1) Soluzione B Versiamo in una bottiglietta 5ml di iodio+ 10 ml di acqua (diluizione 1:2) Soluzione C Versiamo in una bottiglietta 5ml di soluzione di iodio +20 ml di acqua (diluizione 1:4) Soluzione D Versiamo in una bottiglietta 5ml di soluzione di iodio +40ml di acqua (diluizione 1:8)

19. A seconda del becher in cui intingeremo il pennello la gradazione di colore sarà diversa. Sarà proprio lo iodio a dare colore all’inchiostro che useremo!

20. 3)Preparazione della soluzione trasparente per l’inchiostro Prendiamo quattro piccoli becker e versiamo in ognuno di essi 10 ml di soluzione di vitamina C, versiamo nei quattro becker progressivamente 5ml delle soluzioni A B C D

21. Utilizziamo i liquidi trasparenti nei quattro becker per scrivere su dei fogli di carta aiutandoci con dei piccoli pennelli o con dei bastoncini cotonati

22. Fare asciugare il foglio dove si è scritto. Per lo sviluppo dell’inchiostro: versare in una spruzzetta con nebulizzatore un ugual volume di H2o2(aq) al 3% e di aceto bianco; spruzzare la soluzione di H2O2(aq) ed aceto ottenuta nel punto 1 sul foglio di carta sul quale si è scritto Osserviamo il colore della scritta,grazie alla reazione che hanno avuto lo iodio e l’ aceto nebulizzato!

23. …Quindi, il tempo che gli elementi hanno acquistato, per configurarsi, come inchiostro violaceo sul foglio… …è il tempo di velocità di reazione di una trasformazione chimica

24. Velocità di reazione espressa come Variazione nel tempo delle concentrazioni dei reagenti

25. Ogni reazione ha una sua velocità, e ciòesprime lacinetica della reazione. La velocità di una reazione chimica aumenta se aumenta la concentrazione dei reagenti; ciò è facilmente spiegabile in base alla teoria degli urti. La concentrazione infatti è direttamente proporzionale al numero di particelle presenti nell’unità di volume.

26. La variazione di concentrazione è data dalla differenza fra il valore di concentrazione misurato alla fine dell’intervallo di tempo considerato e quello misurato all’inizio. Se la sostanza scelta è un reagente, la sua composizione diminuisce nel tempo e quindi la variazione di concentrazione è negativa. Se la sostanza scelta è un prodotto, la sua concentrazione aumenta nel tempo e quindi la variazione di concentrazione è positiva.

27. La velocità di reazione è influenzata dalla : natura delle sostanze coinvolte concentrazione dei reagenti temperatura presenza di catalizzatori

28. Natura chimica dei reagenti reagisce più lentamente con Il ferro zolfo dello l’ossigeno

29. Stato di aggregazione dei reagenti Maggiore è la superficie di reazione Maggiore è la velocità di reazione Limatura di ferro reagisce con l’ossigeno più velocemente di un pezzo di ferro di uguale massa le sostanze in soluzione reagiscono più velocemente delle sostanze solide

30. Temperatura La temperatura può accelerare una reazione ma anche inibirla o rallentarla a seconda che la reazione sia endotermica esotermica

31. La pressione dei reagenti Un aumento della pressione può accelerare la reazione tra un gas e un altro gas o un liquido L’anidride carbonica reagisce più velocemente con l’acqua se si aumenta la pressione

32. Parliamo un po’ adesso di quei processi ossidoriduttivi che avvengono quando si colorano abitualmente i capi…I coloranti: vero, Marge? processi di ossidoriduzione nei coloranti organici

33. I colori sono originati dall’interazione della radiazione elettromagnetica con le molecole MA CHE STA DICENDO?!?!?!

34. Gli elettroni, se sollecitati, possono passare da un orbitale di un certo livello energetico ad un orbitale di diverso livello energetico. Passano cioè dallo Stato Fondamentale (SF) allo Stato Eccitato (SE). Questo passaggio può essere realizzato se si fornisce all’elettrone l’energia necessaria per effettuare il salto. Una volta arrivato allo SE l’elettrone ritorna allo SF restituendo l’energia acquistata. Tale restituzione si realizza con l’emissione di una radiazione con un ben determinato contenuto energetico e una determinata lunghezza d’onda. Natura dell’eccitazione elettronica E (stato eccitato) E (stato fondamentale) E = E(st. fondamentale) – E(st. eccitato) Visibile ad u.v. (190/180): l'assorbimento produce transizioni tra LIVELLI ELETTRONICI DE = h·v [30/150 Kcalmole]

35. La luce visibile è solo una piccola parte dello spettro elettromagnetico: è costituita da lunghezza d’onda compresa tra 400nm (violetto) e 700nm (rosso)

36. Classificazione tecnica dei coloranti • Al tino(reazioni di ossidoriduzione) • Al mordente (coordinazione con metalli)(cotone) • Acidi-basi(legami salini)(lana, seta, poliamidi) • Sviluppati su fibra (cotone)

37. TI PUOI SPIEGARE MEGLIO FRATELLO????? Coloranti al tino Si Si un minuto Di ATTENZIONE!!! fermentazione O2

38. MA COSA AVVIENE IN REALTA’ IN LABORATORIO???

39. Dunque... • Introduciamo 0.5 g di N2S2O4 una beuta da 100 ml +40 ml di H2O + • 4 sferette di NaOH; • agitiamo fino alla completa dissoluzione del sodio e introduciamo 0.1 g di indaco; • tappiamo la beuta, agitiamo e scaldiamo a bagnomaria a 50-60°C • la soluzione diventa gialla ( leucoindaco); • introduciamo il tessuto nella beuta e agitiamo • finchè il tessuto diventa ben bagnato; • dopo 30 secondi estraiamo il tessuto • Facciamo asciugare il tutto finché il leucoindaco non si ossidi; • Laviamo il tessuto con acqua

40. Coloranti al mordente: alizarina Alizarina (robbio)

41. …inlaboratorio… • pesiamo 4.74 g di allume e li inseriamo in un • beaker da 250 ml; • aggiungiamo 100 ml di H2O e agitiamo fino a • completa dissoluzione del solido; • manteniamo calda la mordenzatura scaldandola • su piastra; • immergiamo il tessuto per 15-20 minuti, lo estraiamo e lo mettiamo a sgocciolare. • a)pesiamo 0.1 g di alizarina e 0.1 g di Na2CO3 e li mettiamo in un beaker da • 500 ml con 200 ml di H2O calda; • b) mettiamo il bagno di tintura a 50-60 °C scaldando su piastra; • c) immergiamo il tessuto mordenzato per 15-20 minuti, • e lo laviamo con H2O. Procediamo con la mordenzatura Passiamo alla colorazione

42. Coloranti acidi e basici : legamisalini LANA, SETA E POLIAMMIDI dotati di gruppi acidi e basici Interazione dell’acido picrico con il tessuto: Le fibre proteiche, come la lana e la seta, sono le più facili da tingere perché contengono gruppi acidi e basici che possono formare sali con i coloranti, legandoli saldamente ai tessuti; il processo di tintura può essere effettuato per semplice immersione del tessuto in una soluzione del colorante.

43. Acido picrico.... • Pesiamo 0,5 g di acido picrico in un beaker di 100 ml • contenente 60 ml di acqua; • Aggiungiamo 2-3 gocce di acido solforico (H2SO4); • agitiamo e scaldiamo il tutto a bagnomaria fino a dissoluzione del sodio; • immergiamo il filato bagnandolo completamente; • dopo due 2 minuti circa, estraiamo il campione e lo laviamo

44. Coloranti sviluppatisu fibra (cotone): rosso para

45. IN LABORATORIO… Coloriamo di rosso! • Prepariamo la Soluzione 1 : • a) pesiamo 1,4 g di p-nitroanilina e li poniamo in un beaker da 250ml • b) In un altro beaker misuriamo 25 ml di H2O e 10 ml di HCl al 10%; • c) agitiamo e riscaldiamo su piastra fino alla dissoluzione della p-nitroanilina • e la raffreddiamo in bagno di ghiaccio; • d) pesiamo 0,7 g di NaNO2 e li mettiamo • in un beaker da 50 ml con 10 ml di • H20 agitando fino a completa dissoluzione del solido; • e) aggiungiamo l’ultima soluzione nel p-nitroanilina e • manteniamola nel ghiaccio. • Prepariamo la Soluzione 2: • a) pesare 0.5 g di b-naftolo mettendoli in un beaker • da 150 ml con 100 ml H2O calda; • b) aggiungere goccia a goccia una soluzione di NaOH al 10% • fino alla scomparsa del b-naftolo. • introduciamo il tessuto nella soluzione 2 e lo lasciamo per 2-3 minuti; • b) lo asciughiamo con carta; • c) in soluzione mettiamo 100 ml di H2O fredda • e vi immergiamo il tessuto • d) dopo 10-15 minuti, lo estraiamo e lo laviamo con H2O.

46. Questo è ciò che sta dietro i colori dei nostri vestiti!!!

47. Ehi bello Guarda che queste so Sciocchezze!!! Prova a spiegarmi una pila!!!!

48. La realizzazione della pila Daniell La prima pila della storia fu la pila Daniell, formata da due semicelle: la prima costituita da una lamina di Zinco immersa in una soluzione di ZnSO4 0.1 M e la seconda semicella costituita da una lamina di rame immersa in CuSO4 0. 1 M. Però è fondamentale la presenza di un ponte salino che unisca le due semicelleperché passi l’elettricità.

49. Collegando le due semicelle con il ponte salino, e inserendo nel circuito un potenziometro, si osserverà il passaggio della corrente elettrica!

50. Bart!Hai la minima idea di cosa avviene All’interno di una pila Daniell? Immaginavo.. Certo che no ciuccellona!! Te lo spiego io.. All'interno di una pila avviene una reazione di ossido-riduzione. Lo zinco subisce una ossidazione cedendo due elettroni che giungono all’elettrodo di rame che ,al contrario, subisce una riduzione acquistandoli. Di conseguenza si avrà un eccesso di ioni Zn2+ nella semicella di sinistra e un eccesso di ioni SO42- nella semicella di destra, ottenendo così uno sbilanciamento di cariche elettriche tra le due soluzioni. Il ponte salino, immettendo ioni, consente il passaggio di elettroni senza che le due soluzioni si mescolino tra loro in modo tale che si ristabilisca il bilancio elettrico.