Stati di aggregazione della materia e passaggi di stato - MATERIALI USATI e fusione e solidificazione

PASSAGGI DI STATO

Una sostanza può cambiare il proprio stato d'aggregazione attraverso trasformazioni di tipo fisico.

La vaporizzazione avviene solo in superficie (evaporazione) o in tutto il liquido (ebollizione) e riguarda il vapore acqueo.

La liquefazione avviene per raffreddamento di un vapore (condensazione) o di un gas (liquefazione).

MATERIALI USATI

Provetta

Polvere di zolfo

Pinza

Lampada Bunsen

Due capsule di porcellana (di cui una ricoperta con carta d'alluminio)

Beker

Microscopio stereo

Soluzione di solfato rameico pentaidrato

Agitatore

Piccolo frammento di iodio

Imbuto di vetro (dal diametro maggiore della capsula)

PROCEDIMENTO

PARTE PRIMA: fusione e solidificazione.

1. Riempita una provetta per circa metà con polvere di zolfo e tenendola con la pinza, l'abbiamo posta sulla fiamma del bunsen, movendola attentamente senza rivolgerla verso i compagni.
2. Una volta raggiunta la temperatura d'ebollizione dello zolfo, l'abbiamo versato rapidamente in una capsula di porcellana ricoperta con la carta d'alluminio e dopo aver aspettato il suo raffreddamento l'abbiamo staccato.

OSSERVAZIONI: lo zolfo, fondendo a 119°C, ha formato un liquido giallo; a mano a mano che la temperatura saliva, da giallo è diventato arancione e più viscoso, fino a quando, raggiunta la temperatura d'ebollizione, di 444,6°C, ha assunto un colore nero e ritornando allo stato liquido. A questo punto, versato nella capsula, lo zolfo si è solidificato ed ha assunto un aspetto diverso: è tornato giallo; il lento raffreddamento della parte a contatto con l'aria, ha dato origine a zolfo b che cristallizza in piccolissimi aghi; la parte a contatto con la carta stagnola, sulla quale sono brinati i vapori di zolfo prodottisi durante l'ebollizione, non avendo il tempo di cristallizzare, si è presentata liscia e levigata. Al microscopio stereo, l'elemento, è parso sottoforma di piccoli grumi, costituiti dai vari granelli della polvere di zolfo; nello zolfo b è invece possibile vedere i vari cristalli a forma d'ago ed incolori. La parte a contatto con la carta d'alluminio, è liscia.

3. Utilizzando la stessa provetta, abbiamo ripetuto la medesima operazione del primo punto. Raggiunta la temperatura d'ebollizione, abbiamo versato lo zolfo in un beker contenente acqua fredda.

Dopo breve tempo, con l'aiuto di un agitatore, abbiamo tolto dall'acqua lo zolfo, che ha cambiato totalmente il proprio aspetto.

OSSERVAZIONI: lo zolfo, immediatamente, si è solidificato; il raffreddamento così rapido, ha dato origine a zolfo g, dalla forma amorfa, plastica e di color ambra. I vapori di zolfo prodottisi durante l'ebollizione, sono brinati sulla superficie dell'acqua contenuta nel beker. Solo dopo qualche giorno lo zolfo g cambierà nuovamente aspetto trasformandosi in zolfo a, di colore giallo chiaro e friabile.

PARTE SECONDA: vaporizzazione e condensazione del solvente con cristallizzazione del soluto.

1. Dopo aver riempito una capsula di porcellana con una soluzione satura di solfato rameico pentaidrato (5H O), di colore azzurro, l'abbiamo posta sul becco bunsen attendendone l'ebollizione.
2. Quando la soluzione ha cominciato a bollire, abbiamo abbassato la fiamma per evitare "schizzi" e per far avvenire la vaporizzazione molto lentamente.
3. Durante l'ebollizione, abbiamo capovolto velocemente un beker vuoto sulla capsula.
4. A vaporizzazione ultimata, abbiamo lasciato raffreddare la sostanza formatasi nella capsula.

OSSERVAZIONI: il vapore acqueo, venendo a contatto con le pareti fredde del beker, si è condensato, dando origine a tante piccole gocce. Nella capsula, a vaporizzazione ultimata, è rimasta una polvere grigia: si tratta del soluto, cioè del sale solfato rameico, che non avendone avuto il tempo non ha formato i cristalli. Aggiungendo dell'acqua distillata alla polverina, questa torna di colore azzurro (è una caratteristica di questo sale: con l'acqua è azzurro, senza, è grigia). Il cambio di colore è la dimostrazione che l'acqua contenuta nella soluzione è evaporata con il calore. Al microscopio stereo, la sostanza dataci come campione, presenta cristalli dalla forma irregolare e di colore azzurro per la presenza d'acqua; la sostanza prodotta industrialmente da noi, invece, non è cristallizzata e perciò presenta minuscoli granelli di colore grigio, perché è priva d'acqua.

PARTE TERZA: sublimazione e sbrinamento

1. Dopo aver preso al banco cattedra un piccolo frammento di iodio (I ), l'abbiamo posto in una capsula sul bunsen.
2. Abbiamo capovolto sulla capsula l'imbuto di vetro ed mantenendo molto debole la fiamma accesa.

OSSERVAZIONI: dopo qualche istante, i vapori di iodio, di colore violetto, hanno cominciato a risalire lungo le pareti dell'imbuto, dove si sono brinati, formando minuscoli cristalli aghiformi di colore blu. Nella capsula, non è rimasto nulla, perché lo iodio è sublimato: è passato dallo stato solido a quello gassoso.