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Angelina Lombardi » 8.In laboratorio - I Esperienza: introduzione alle tecniche di laboratorio più comuni (diluizioni, dissoluzione e cristallizzazione)


Strumentazione in un laboratorio chimico

Per molti studenti, questa esperienza coincide con il loro primo ingresso in un laboratorio chimico.

Lo scopo di questa prima esercitazione è quello di imparare ad utilizzare alcuni strumenti, e ad eseguire alcune semplici operazione di laboratorio (preparazione di soluzioni, diluizione e cristallizzazione).
Pertanto, è opportuno mostrare la vetreria più comunemente usata e l’utilizzo di strumentazioni comuni, quali bilancia e piastra agitante e riscaldante.

In particolare questa esercitazione prevede la:

A) purificazione, mediante la tecnica della cristallizzazione, di un campione di KNO3 impuro per la presenza di un cloruro colorato (circa il 2% in peso di NiCl2·6H2O).

B) determinazione della densità di sistemi liquidi: acqua e soluzioni acquose di NaCl.

Vetreria di laboratorio

Vetreria di laboratorio


La vetreria di laboratorio

La vetreria di laboratorio più utilizzata comprende:

  1. Il becher o bicchiere, fornito di una serie di tacche bianche, che definiscono il volume di liquido contenuto.
  2. Il cilindro graduato, che può avere diverse capacità e, di conseguenza, diversa scala di misura.
  3. I matracci, bottiglie con un bulbo ed un lungo collo sottile, segnato da una tacca che ne definisce la capacità.
Becher
Matracci
Cilindri

Bilance di laboratorio

Per la misura delle masse lo strumento utilizzato è la bilancia. Le bilance scientifiche si distinguono tra loro per portata e sensibilità.

Portata: peso massimo che può sopportare effettuando ancora una misura corretta;

Sensibilità: peso minimo che riesce a pesare in maniera corretta.

Bilancia tecnica: sensibilità di 0.001g, pesa cioè il millesimo di grammo.

Bilancia analitica: consente di apprezzare fino al decimo o al centesimo di mg.

Per un corretto uso, la bilancia deve essere perfettamente pulita, poggiata su un piano antivibrazioni, in posizione perfettamente orizzontale, situazione che si ottiene quando la livella a bolla d’aria posta sul retro è perfettamente centrata (ossia in bolla); l’aggiustamento si fa operando sui piedini regolabili.

Procedura per effettuare una pesata:

  • Accensione della bilancia
  • Azzeramento
  • Tara del contenitore
  • Trasferimento della sostanza da pesare e annotazione del suo peso
Bilancia tecnica
Bilancia analitica

Una tecnica di laboratorio: la cristallizzazione

In questa prima fase dell’esperienza si effettuerà la cristallizzazione del KNO3.
Il campione precedentemente pesato è costituito da una miscela di nitrato di potassio impuro di cloruro di nichel. Infatti si può osservare una leggera colorazione verde, dovuta appunto alla presenza di ioni Ni2+ .
Per favorire la completa dissoluzione del campione occorre riscaldare ed agitare il sistema.
A tale scopo si utilizza una piastra riscaldante e contemporaneamente agitante. Il riscaldamento si ottiene attraverso una resistenza elettrica, l’agitazione attraverso la rotazione di un magnete, entrambi posti nell’interno della piastra.
Nel lasso di tempo dedicato alla determinazione delle densità, il sistema contenente il campione di KNO3 con impurezza di NiCl2 ha raggiunto la temperatura ambiente, ed uno stato di equilibrio. Si nota la presenza di un precipitato cristallino, costituito da KNO3, che è meno solubile in acqua a questa temperatura.

Piastra agitante/riscaldante
Precipitato di KNO3

Determinazione della densità

La misura sperimentale della densità richiede la determinazione di due grandezze: il volume del campione e la sua massa, in quanto la densità esprime il rapporto tra la massa di un campione ed il volume da esso occupato.

d = massa (g) / volume (mL)

La misura dei volumi si effettua con i matracci, mentre la determinazione della massa delle soluzioni in essi contenute si effettua tramite la bilancia.

Questa parte dell’esercitazione prevede la determinazione della densità di:

  • un campione di H2O bidistillata;
  • una soluzione acquosa di NaCl 2.0 M;
  • una soluzione acquosa di NaCl 0.50 M, preparata per diluizione della soluzione di NaCl 2.0 M.

Per effettuare la diluizione, si utilizzerà la pipetta graduata a volume variabile: strumento utilizzato per prelevare volumi esatti di liquidi dell’ordine dei millilitri, e di decimi di millilitro. E’ una pipetta a stantuffo che per aspirazione preleva volumi di liquido preventivamente impostati.

Pipetta a stantuffo

Pipetta a stantuffo


Conoscenze ed abilità acquisite

Al termine di questa esperienza lo studente dovrebbe essere capace di:

  • Riconoscere ed utilizzare in maniera corretta la vetreria di laboratorio più comunemente utilizzata.
  • Utilizzare semplici strumentazioni, quali bilance e piastre agitanti e riscaldanti.
  • Effettuare una purificazione mediante la tecnica della cristallizzazione.
  • Preparare soluzioni a concentrazioni definite, mediante l’uso di matracci tarati.
  • Effettuare diluizioni di soluzioni.
  • Utilizzare correttamente pipette automatiche per il prelievo di volumi definiti.
  • Effettuare misure di densità.

Le lezioni del Corso

1. Introduzione alla Chimica

2. Atomi, molecole e ioni

3. La mole e il numero di Avogadro

4. Formule chimiche

5. Equazioni chimiche e stechiometria

6. Le soluzioni: composizione e solubilità

7. Sicurezza in un laboratorio chimico e metodi comportamentali

8. In laboratorio - I Esperienza: introduzione alle tecniche di laboratorio più comuni (diluizioni, dissoluzione e cristallizzazione)

9. Acidi e Basi

10. Acidi e basi in soluzione acquosa e definizione di pH

11. In laboratorio - II Esperienza: alcune reazioni del rame, pH e solubilità

12. Titolazioni acido base ed indicatori

13. In laboratorio – III Esperienza: uso di indicatori cromatici: titolazione acido forte – base forte.

14. In laboratorio – IV Esperienza: le soluzioni tampone - preparazione e verifica delle loro proprietà

15. Cenni di potenziometria

16. In laboratorio – V esperienza: le titolazioni potenziometriche: titolazione acido debole – base forte e determinazione della costante di acidità

I materiali di supporto della lezione

Il protocollo dettagliato per eseguire l'esperienza è riportato nella scheda allegata: In laboratorio – I esperienza.

Esperienza di laboratorio

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