19-Febbraio-2011 PROBLEMA SPERIMENTALE n. 17 GRUPPO D

Avendo a disposizione 1 g dei seguenti idrossidi: LiOH, NaOH, KOH, una bombola contenente anidride carbonica, provette e palloncini di gomma, bilancia, dovete determinare quale di tali idrossidi si combina più rapidamente con l'anidride carbonica a parità di peso.

1. Conoscenze utili

a. Gli idrossidi sono sostanze basiche per la presenza dello ione idrossido, OH¯, capace di catturare ioni H+ provenienti dagli acidi.

b. L'anidride carbonica, CO₂, è un ossido acido gassoso che con l'acqua forma acido carbonico e con gli ioni idrossido forma ioni carbonato. La reazione tra anidride carbonica e idrossido alcalino è quindi: CO_2(g) + 2MeOH_(s) --> Me₂CO_3(s) + H₂O_(l)

c. Una mole di qualunque gas (quindi anche di CO2) a 20 °C a pressione atmosferica ha un volume di circa 24,0 litri.

d. Il volume massimo di anidride carbonica che potrebbe essere teoricamente fissato, a temperatura ambiente, da 1 g di LiOH, 1 di NaOH e 1 g di KOH  (calcolare).

2. Procedura operativa scelta

Scrivere in sintesi come si intende risolvere il problema con i materiali a disposizione e in particolare:

2.1. come fare per avere volumi uguali di anidride carbonica in ogni palloncino da utilizzare o, comunque, a poter misurare approssimativamente le variazioni di volume,

2.2 come fare per valutare la quantità di anidride carbonica fissata in un dato tempo.

2.3 come fare per dimostrare che l'anidride carbonica si sia effettivamente combinata formando un carbonato

3. Descrizione dell'esperimento

1. descrivere in sequenza e ordinatamente ciò che si è fatto, osservato, misurato e ottenuto (anche con foto)

Tabella dati (facoltativa)

4.  Spiegazione dei dati ottenuti e conclusioni

4.1. Come si può calcolare la velocità di reazione dalle misure? Quali sono i tre risultati?

4.2 Nel caso in cui c'è stata una reazione significativa, quali sono state le evidenze di tale reazione?

4.2. Quali sono le prove sperimentali della formazione/non formazione di carbonati? Scrivete la relativa reazione.

Domande & Risposte

1.  Come fecero i tre astronauti dell'Apollo 13 a risolvere il problema degli assorbitori di anidride carbonica? (vedere film o wikipedia o tradurre la descrizione di questo link)

2. Perché è indispensabile un assorbitore (scrubber) di anidride carbonica nei sottomarini e nelle navi spaziali?

3. Come si fa a ripristinare l'idrossido alcalino dopo che si è combinato con l'anidride carbonica? Scrivi le reazioni

4. Perché non ha molto senso la soluzione di usare grandi quantità di idrossidi alcalini per eliminare l'eccesso di anidride

carbonica dell'atmosfera e limitare l'effetto serra?

5. Come sappiamo anche l'idrossido di calcio, in tempi sufficientemente lunghi, si combina con l'anidride carbonica formando carbonato di calcio. Stabilire se può essere catturato un maggior volume di CO₂ da 1 g di Ca(OH)₂ o da un grammo di LiOH.

6. Quali fattori potrebbero modificare la velocità di cattura la CO₂ oltre alla quantità di idrossido alcalino aggiunto?