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Copyright ©
Editore Mannarino Franco
Contrada S. Chiara, 4 25122 Brescia
http://www.editoremannarinonew.it
Prima edizione Novembre 2013
aggiornamenti:
2015
2016
2017
2018
2019
1
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2020
7
2021
2022
8
9
Il Libro edizione digitale "Laboratorio di chimica II volume dalla nomenclatura all'organica"
ISBN: 978-88-96708-16-3
Libro digitale Laboratorio di chimica II Vol dalla nomenclatura all'organica © Editore Mannarino
è stata curata da: Franco Mannarino
- Progetto grafico: Franco Mannarino
- Rilettura del testo: Franco Mannarino, Bruno Gribaudi, Mauro Corradi
- Illustrazioni © : Franco Mannarino
- Videoimpaginazione: Fabrizio Caruso
Hanno collaborato: il prof. Bruno Gribaudi docente di chimica per le esperienze sulla densità
dei gas, la legge di Graham, densità e concentrazione di soluzioni, velocità di reazione, acidità del
latte. Il prof. Carmelo Pescatore docente di chimica per le esperienze sulla Pila Daniell, durezza
dell’acqua, idrolisi, titolazione potenziometrica, trasformazioni chimiche. Gianpiero Albano per la
rielaborazione grafica.
Ringraziamenti: alla professoressa Alessandra Mombelli, alla professoressa Maria Teresa
Campagna e al prof. Ezio Mammoliti per la revisione e l’integrazione di alcuni argomenti; agli
alunni delle classi prime e seconde dell’Istituto superiore “C. Marzoli”, sezione ITIS di Palazzolo
sull’Oglio Brescia, e dell’I.T.I.S “Cossali “ di Orzinuovi, Brescia per alcune riprese fotografiche
Questo libro rappresenta una prima esperienza sia per l’editore che per l’autore, considerato che la
realizzazione di un testo richiede particolare attenzione nei controlli ed è molto difficile evitare completamente
errori e imprecisioni, l’editore ringrazia sin da ora chi vorrà segnalarli
Per la segnalazione o suggerimenti (nuove esperienze da inserire) scrivere a:
[email protected]
L ‘editore è a disposizione degli aventi diritto con i quali non è stato possibile comunicare per eventuali
omissioni o inesattezze nella citazione della fonte dei brani o delle illustrazioni riprodotte nel presente volume
Sito Web http://www.editoremannarinonew.it
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I diritti di traduzione e riproduzione, totali o parziali anche ad uso interno o didattico con qualsiasi mezzo sono
riservati per tutti i paesi è vietata la riproduzione e la diffusione dei contenuti digitali. Il file a risoluzione
standard non è stampabile e non si possono copiare parti dei contenuti può essere utilizzato solo a titolo
personale fino alla data della scadenza.
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Libro digitale Laboratorio di chimica II Vol dalla nomenclatura all'organica © Editore Mannarino
2014
LABORATORIO
DI
CHIMICA
II VOLUME
DALLA NOMENCLATURA ALL'ORGANICA
(stampa mista con espansione online)
Franco Mannarino
Un laboratorio di chimica
ricco di riferimenti teorici e di tanti accorgimenti
Dalla nomenclatura alle esperienze di chimica organica
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EDITORE MANNARINO
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Libro digitale Laboratorio di chimica II Vol dalla nomenclatura all'organica © Editore Mannarino
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PER L’INSEGNANTE
Il secondo volume di "Laboratorio di chimica" è un libro adatto a tutti gli istituti di scuole superiori dove è prevista l’attività di laboratorio di chimica.
Gli argomenti sono trattati in modo approfondito di volta in volta vengono evidenziati anche i dettagli che consentono la completa comprensione dell'argomento trattato.
Libro digitale Laboratorio di chimica II Vol dalla nomenclatura all'organica © Editore Mannarino
Il libro digitale si suddivide in capitoli e in questo secondo volume sono 11 capitoli. Gli argo-menti
trattati vanno dalla nomenclatura alle esperienze di chimica organica. Al termine di alcuni capitoli
vengono proposti esercizi per verificare l'apprendimento.
ESPERIENZE : le esperienze di laboratorio di questo secondo volume iniziano trattando la parte
che riguarda la nomenclatura e le reazioni chimiche. La parte che riguarda la nomenclatura è un
capitolo nuovo, ricco di tante prove di laboratorio dove gli studenti hanno la possibilità di verificare
la formazione dei composti partendo dal metallo o dal non metallo per finire alla formazione del
sale. Si prosegue con l'importante capitolo sulle soluzioni, dove è ampiamente trattata la parte sul
calcolo delle concentrazioni e in particolare si fanno riferimenti importanti alla molalità. L'elaborazione è trattata tenendo conto dell'analisi dimensionale e infine si trattano tutte le proprietà colligative con nuovi esperimenti verificati più volte. Il supporto online relativo a questa parte sarà in
continuo aggiornamento in modo da proporre allo studente sempre nuovi quesiti.
I tre capitoli successivi trattano la termodinamica, l'equilibrio chimico e la velocità di reazione
migliorati nella grafica e in alcuni approfondimenti importanti nella verifica sperimentale della
legge di Hess. Per il capitolo successivo, pH e indicatori, sono state proposte esperienze nuove che
possono catturare l'interesse dello studente. Il capitolo successivo, idrolisi e tamponi, è stato
ampliato con nuove esperienze e riferimenti teorici.
Trattate le basi, inizia un capitolo importante: le titolazioni e i primi passi per affrontare l'analisi volumetrica. In questo capitolo è stata introdotta una novità fondamentale: tutti i calcoli riguardanti alle più importanti determinazioni volumetriche sono risolti "secondo l'elaborazione tradizionale". Viste le esigenze degli atenei per i corsi di chimica, tutte le elaborazioni sono risolte con
la stechiometria di reazione e le moli, ed è stata eliminata l'elaborazione con gli equivalenti.
Il mio parere è che gli studenti, abituandosi a risolvere i calcoli delle titolazioni considerando la
stechiometria di reazione, abbiano la possibilità di capire l'argomento in modo approfondito e inoltre eseguono continuamente un "allenamento" sul ragionamento logico in quanto essenziale nella
risoluzione dei quesiti di stechiometria.
Il IX cap. tratta le procedure di alcune analisi di prodotti alimentari: acqua, vino, latte e olio
Infine si hanno degli approfondimenti sul Kps e alcune esperienze di chimica organica: si segnala
l'estrazione e la purificazione dell'acido citrico (verificata e messa a punto con più prove).
Il testo può essere utilizzato per gli anni successivi anche per la semplice consultazione. Si
consiglia, quindi, di mantenere il testo nelle liste dei libri degli anni successivi.
II
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Libro digitale Laboratorio di chimica II Vol dalla nomenclatura all'organica © Editore Mannarino
L'espansione online consente al docente di far svolgere allo studente approfondimenti ed esercizi
riferiti a specifiche pagine del libro.
Per accedere alla parte digitale basta collegarsi al sito internet ed entrare nell'apposita pagina dedicata al laboratorio di chimica.
Questa espansione online, oltre a contenere esercizi e approfondimenti, ha una specifica sezione
dedicata agli esperimenti da fare a casa; così gli studenti più appassionati avranno la possibilità di
accrescere il proprio interesse per la chimica.
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PER LO STUDENTE
Questo libro, ricco di esperimenti, ti aiuterà nello studio dei concetti fondamentali del
corso di chimica e nell'acquisizione della manualità nei vari procedimenti di laboratorio.
Potrai così affrontare i primi passi nelle analisi chimiche.
Libro digitale Laboratorio di chimica II Vol dalla nomenclatura all'organica © Editore Mannarino
Risulta importante registrare sempre e con molta attenzione tutti i dati sperimentali nel
quaderno di laboratorio soprattutto quando si eseguono analisi.
Un importante supporto è dato dalla parte digitale online (espansione online). In questa
sezione si possono consultare approfondimenti e svolgere esercizi interattivi, esercizi non
interattivi, esercizi guidati. Di particolare interesse risulta essere la parte dedicata agli esperimenti da fare a casa.
Questa parte sperimentale del laboratorio chimico può dare un buon contributo sia per la
comprensione di argomenti teorici di chimica che nell'acquisizione di competenza specifica nell'eseguire una analisi chimica.
È necessario eseguire le procedure pratiche in modo rigoroso, seguendo volta per volta le
indicazioni del manuale e del proprio docente.
Meravigliosi cristalli di un sale doppio ottenuti dopo tante prove
III
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Libro digitale Laboratorio di chimica II Vol dalla nomenclatura all'organica © Editore Mannarino
Il laboratorio è indispensabile per comprendere gli argomenti teorici di chimica e per acquisire la manualità necessaria per affrontare le varie procedure sperimentali, non solo
quelle di carattere puramente dimostrativo o qualitativo ma anche procedimenti analitici
più complessi che incontrerai negli anni successivi se sei iscritto ad un indirizzo chimico.
Si consiglia di affrontare le attività di laboratorio con impegno, con la stretta osservanza
delle regole dettate dall’insegnante e con la giusta curiosità che bisogna avere per la parte
pratica delle discipline scientifiche. Le esperienze di laboratorio proposte sono tante, tutte
elaborate per punti, con tante immagini e con gli accorgimenti necessari per ottenere risultati sperimentali accurati.
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INDICE
ARGOMENTO
Pag
ARGOMENTO
CAPITOLO V LA VELOCITA' DI REAZIONE
I metalli: formazione degli ossidi basici
- La formazione dell'ossido rameico
- La formazione dell'ossido rameoso
- La formazione dell'ossido di magnesio
I non metalli formazione delle anidridi (ossidi ac)
- La formazione dell'anidride carbonica
Alcuni ossidi basici e ossidi acidi
Gli idrossidi: esperienza, formazione
dell'idrossido ferrico, ferroso, rameico, rameoso
di alluminio e di manganese
1
La preparazione dell'idrossido rameico
La preparazione dell'idrossido ferrico (a cura dello
studente)
Gli acidi, ossiacidi e idracidi
I sali
La preparazione del sal nitro
La preparazione del solfato di potassio (a cura
dello studente)
La ricerca degli anioni: cloruri, ioduri, bromuri,
carbonati, solfati e acetati.
Preparazione della soluzione degli anioni
Identificazione dei singoli anioni: Cloruri, ioduri,
bromuri, nitrati, nitriti, ossalati, borati, solfuri,
tartarati, solfati, acetati ammonio e fosfati
Analisi incognita di cationi e anioni
6
7
La superficie di contatto
Fattori che influenzano la velocità di reazione: la
concentrazione, la temperatura e l'utilizzo di un
catalizzatore (permanganato ossalato)
Variazione della velocità di reazione a diverse
concentrazioni di tiosolfato più acido cloridrico
2
3
4
5
La costante di equilibrio dell'acqua
Il concetto di pH
La misura del pH
Gli indicatori
Calcolo di pH acido forte - base forte e acido
debole - base debole
Esercizi
Scala cromatica di pH
Indicatori da estratti vegetali
11
Idrolisi acida e basica (acetato, ammonio)
Idrolisi di sali comuni
Preparazione di soluzioni tampone a pH 10 e a pH 4
Alcune soluzioni tampone
CAPITOLO II LE SOLUZIONI
Passaggi fra le concentrazioni
Le diluizioni
Alcuni esempi di calcolo delle diluizioni
Preparazione di soluzioni a concentrazione: m/V,
M, m/m, e diluizione
Determinazione del valore della densità di
soluzioni a concentrazione diversa
Solubilità e temperatura
Innalzamento ebullioscopico
Abbassamento crioscopico
La pressione osmotica
Esercizi: verifica dell'apprendimento
16
14
17
18
20
22
23
24
25
26
27
29
IV CAPITOLO L'EQUILIBRIO CHIMICO
Introduzione e la costante di equilibrio
Il principio di Le Chatelier
42
43
44
45
46
47
49
50
52
CAPITOLO VIII ANALISI
VOLUMETRICA: LE TITOLAZIONI
CAPITOLO III LA TERMODINAMICA
Reazioni esotermiche ed endotermiche
Verifica della legge di Hess
40
41
CAPITOLO VII IDROLISI E SOLUZIONI
TAMPONE
12
13
39
CAPITOLO VI pH E INDICATORI
8
9
10
Soluzioni e concentrazioni definizione di:
percentuale in massa, percentuale massa/volume,
molarità, molalità, normalità, frazione molare,
ppm, ppb, pphm e ppt
Esempi di calcolo delle concentrazioni
35
36
Introduzione
Analisi e valutazione dell'errore
53
54
La titolazione
Titolazione potenziometrica acido forte -base forte
Curva e calcolo del pH
55
57
58
Titolazione di NaOH con HCl
Standardizzazione di HCl con carbonato sodico
per pesata
Standardizzazione di NaOH con ftalato acido di
potassio per pesata
Analisi incognita
60
62
Titolazione acido debole - base forte.
Determinazione del contenuto di acido acetico
nell'aceto commerciale
Determinazione dell'acidità dell'olio
Determinazione dell'acidità del latte
Determinazione dell'acidità del succo di limone
Determinazione della durezza totale e permanente
dell'acqua
Introduzione alla permanganometria
66
Preparazione di KMnO4 circa 0,02 M
Standardizzazione di KMnO4 con ossalato per
pesata
Standardizzazione di KMnO4 con soluzione di
ossalato
33
34
64
65
68
71
73
75
78
80
IV
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CAPITOLO I LA NOMENCLATURA, I
COMPOSTI E LE REAZIONI
Pag
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INDICE
Pag
Determinazione del ferro in un minerale
Determinazione della % di Fe contenuta nel sale
di Mohr
Determinazione del titolo di un campione di
acqua ossigenata
Complessometria
Preparazione dell'EDTA 0,01 M
Determinazione dello zinco
80
81
Determinazione separata del contenuto di calcio e
magnesio
Argentometria
Preparazione di AgNO3 circa 0,1 M
Standardizzazione di AgNO3 0,1 M
84
ARGOMENTO
Olio
Numero di iodio
Grado termosolforico
Indice di Kreiss. Rancidità
82
83
Reazioni di ossido-riduzione: ferro con solfato
rameico, ferro con acido cloridrico,
permanganato ossalato e ioduro con acqua
ossigenata più acido solforico
Zinco metallico e rame ionico con calcoli
stechiometrici
Elettrochimica
La pila Daniell
La pila al limone
La pila all'aceto
L'elettrolisi dello ioduro di potassio
Titolazione conduttimetrica
85
IX ANALISI DI PRODOTTI ALIMENTARI
86
Estratto secco
Ceneri
Alcalinità delle ceneri
Limite di gessatura
Limite di salatura
Anidride solforosa
Anidride solforosa totale
Anidride solforosa libera
Sostanze coloranti
Coloranti sintetici rossi basici
Coloranti nei vini bianchi
Annacquamento
Sostanze azotate
Zuccheri riducenti
Latte
Prelievo del campione
Peso specifico
Sostanza grassa
Residuo secco
Scrematura e annacquamento combinati
Sostanze azotate totali
Conservanti
Sostanze antisettiche
Acido borico e borato di sodio
Acqua ossigenata
Sostanze opacizzanti
Lattosio
Indice crioscopico
91
92
108
110
111
CAPITOLO X REAZIONI DI OSSIDO
RIDUZIONE
Reazioni di ossido-riduzione metalli in soluzione
Acqua
Determinazione del residuo fisso a 180°C
Vino
pH
Acidità totale
Acidità volatile
Acidità fissa
Grado alcolico
Pag
88
Approfondimento
Il prodotto di solubilità
89
112
114
116
118
120
121
122
123
CAPITOLO XI ESPERIENZE DI CHIMICA
ORGANICA
Introduzione
Ricerca del carbonio e dell'idrogeno
Sapone naturale con olio e potassa
Sapone naturale aromatizzato a freddo
Estrazione, purificazione e cristallizzazione
dell'acido citrico contenuto nel limone
93
94
95
Tabelle
Preparazione dei principali reattivi nel laboratorio di chimica
Valori di Kps
Valori di Ka e Kb
Sostanze incompatibili
96
97
99
100
124
125
126
127
128
132
134
136
137
ESPANSIONE ONLINE
Esercizi interattivi online e integrazioni
http://http://www.editoremannarinonew.it
- Esperimenti da fare a casa
- Sicurezza
- Le soluzioni concentrazione e diluizione
- Termodinamica
- Velocità di reazione
- Equilibrio chimico
- pH e indicatori
- Le titolazioni
- Idrolisi
- Soluzioni tampone
- Reazioni redox
- La pila Daniell
http://http://www.editoremannarinonew.it
Guida sulla sicurezza nei laboratori chimici 40
pagine pdf da scaricare gratuitamente
101
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106
V
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ARGOMENTO
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L'ESPANSIONE ONLINE
ESPANSIONE ONLINE
Esercizi interattivi
e integrazioni
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orio-di-chimica-editore-mannarino.html
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Esercizi da risolvere, esercizi
guidati e ulteriori spiegazioni
Esercizi interattivi divisi per argomenti
L'espansione online è di facile accesso: basta collegarsi al sito internet www.editoremannarinonew.it e poi
entrare nella sezione del laboratorio di chimica.
Affinché gli studenti possano sempre eseguire nuove esercitazioni le pagine relative agli esercizi
interattivi saranno costantemente aggiornati.
BIBLIOGRAFIA
Testi antichi:
- Trattato di analisi chimica generale ed applicata di Luigi Gabba Dr. F.C. Milano 1880-1881 Urlico Hoepli.
- Lezioni elementari di chimica generale ed agraria di Giuseppe Lotrionte Tipografia del seminario Padova 1901.
- Lezioni di chimica farmaceutica organica Prof. G. Plancher 1926-27 G.U.F. di Bologna Gestione Dispense (manoscritto).
- Trattato di chimica analitica a cura di W.D.Treadwell. V ed. italiana sulla 14a-16a ed. tedesca aggiarnata dal
Prof. Dr. Ing. Gino Bozza. Milano 1939 Casa Editrice Dottor Francesco Vallardi.
- Eccipienti e veicoli nella tecnica farmaceutica di Giulio Bacco Studio editoriale degli istituti universitari Roma 1954.
Testi recenti:
- Le basi della chimica di C. Rubino, I. Venzaghi e R. Cozzi. Zanichelli.
- Chimica analitica quantitativa E. Stocchi Atlas.
- Introduzione alla chimica analitica di D.A. Skoog e D.M. West Piccin editore.
- Analisi e sintesi in chimica organica generale e biologica di Antonio De Giorgio e E. Stocchi Morano Editore.
- Chimica generale di P. Corradini casa editrice ambrosiana Milano.
VI
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Esperimenti da fare a casa
Cap. I La nomenclatura, i composti e le reazioni
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Per acquisire bene i nomi dei composti bisogna studiare in modo approfondito la tavola
periodica, conoscere gli stati di ossidazione dei metalli e dei non metalli ed esercitarsi
sulla configurazione elettronica degli elementi evidenziando gli elettroni di valenza.
I METALLI FORMAZIONE DEGLI OSSIDI (BASICI)
Quando un metallo reagisce con l’ossigeno forma, un composto binario chiamato ossido.
Utilizzando il rame come esempio possiamo anche mettere in evidenza le regole della nomenclatura tradizionale.
LA FORMAZIONE DELL’OSSIDO RAMEICO CuO
Materiale e strumenti: una capsula di porcellana, una pinza a becco, una bacchettina, un
treppiede con triangolino refrattario. Sostanze e reattivi: rame in polvere.
Valutazione dei rischi: particolare attenzione si riserva all’utilizzo del Bunsen e al rispetto
delle norme dettate dall’insegnante. Al fine di evitare possibili ustioni per contatto con oggetti caldi utilizzare apposite pinze. Evitare l’inalazione e la dispersione delle polveri di rame e ossido di rame: le sostanze sono nocive.
Procedimento operativo: prelevare un po' di rame in polvere, depositarlo in una capsula
piccola e utilizzando un treppiede con un triangolino refrattario riscaldarlo sul Bunsen per
10-15 min. La fiamma deve essere regolata con la funzione ossidante, bisogna mescolare
con una bacchettina e la capsula va tenuta ferma con una pinza.
Cu + ½ O2
rame
Cu
ossigeno
CuO
ossido di rame
CuO
Osservazioni e conclusioni: ricordando i numeri di ossidazione del rame (+1 e +2), notiamo
che in questo composto (CuO) il rame ha numero di ossidazione +2. Secondo la nomenclatura tradizionale il nome del composto risulta essere ossido rameico ; la desinenza ico si
utilizza per il numero di ossidazione più alto. Nomenclatura Iupac: monossido di rame. Nomenclatura Stock: ossido di rame II.
Recupero delle sostanze: l’ossido di rame è un ottimo reattivo e serve per molte esperienze
di laboratorio, si raccoglie e si conserva come reattivo in dotazione per il laboratorio.
1-Antoine Lavoisier, intorno al 1787, diede per primo una sistemazione alla nomenclatura chimica rendendola
simile alla moderna. 2-Alfred Stock (Danzica, 16 luglio 1876 – Aken, 12 agosto 1946) è stato un chimico tedesco.
Gli ossidi -
Pag 1
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LA NOMENCLATURA, I COMPOSTI E LE REAZIONI
In questa parte del manuale cercheremo di imparare il nome dei composti utilizzando delle
reazioni chimiche. Vi sono diverse nomenclature: quella tradizionale1, la più usata per i
composti inorganici, trae origine dalla distinzione degli elementi in metalli e in non metalli
e risulta molto importante conoscere il numero di ossidazione dell’elemento; quella IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry Unione Internazionale di
Chimica Pura ed Applicata), utilizzata soprattutto per i composti organici ma anche per i
composti inorganici. È quella più razionale e mette in evidenza il numero di atomi; quella
Stock2. Usata dal 1940 al 1971, mette in evidenza le valenze degli elementi senza evidenziarne il numero di atomi.
I cap. La nomenclatura i composti e le reazioni
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