MISCIBILITA'  E POLARITA'

SCOPO DELL' ESPERIENZA

Confrontare le sostanze e verificare quali tra queste sono tra loro miscibili, quali più fluide o meno fluide, quali più volatili e quali sostanze sono influenzate dalla presenza di un campo elettrico generato da una bacchetta di vetro (campo elettrico positivo) e da una bacchetta di legno-ebanite (campo elettrico negativo).

MATERIALE UTILIZZATO

VETRERIA:

Sei provette;

quattro becker;

quattro imbuti;

quattro burette;

quattro vetrini da orologio;

bastone di vetro,

bastone d'ebanite.

COMPOSTI

acqua distillata;

alcol etilico o etanolo;

esano

toluene.

STRUTTURA DEI COMPOSTI:

acqua distillata: H₂O

H O

H

H H

alcol etilico: CH₃CH₂OH     

H C C O

H H H

H H H H H H

esano: C₆H₁₄          

H C C C C C C H

H H H H H H

toluene: C₇H₈    

H H

H C C H

C C

H

C C

H C H

H

ESPERIENZA N° 1

MATERIALE OCCORRENTE:

Sei provette;

una pipetta;

i quattro composti;

ESECUZIONE:

Si prendono le sei provette e, in ognuna di esse, si mettono alcune gocce dei composti formando le seguenti combinazioni:

acqua distillata (H₂O) + toluene (C₇H₈);

acqua distillata (H₂O) + esano (C₆H₁₄);

acqua distillata (H₂O) + alcol etilico o etanolo (CH₃CH₂OH);

toluene (C₇H₈) + esano (C₆H₁₄);

esano (C₆H₁₄) + alcol etilico o etanolo (CH₃CH₂OH);

alcol etilico o etanolo (CH₃CH₂OH) + toluene (C₇H₈);

Dopo aver riempito le provette si analizza il tipo di miscuglio, distinguendo i miscugli omogenei dai miscugli eterogenei.

ANALISI DELL'ESPERIENZA

Un miscuglio è  OMOGENEO quando presenta la medesima combinazione e proprietà in tutte le sue parti, anche la più microscopica, ed i composti non sono più distinguibili.

Il soluto è il componente in misura minore e il solvente è quello in misura maggiore.

Un esempio tipico di miscuglio omogeneo è la soluzione in cui un componente, chiamato solvente, dissolve un altro componente chiamato soluto.

Un miscuglio è ETEROGENEO quando la sua composizione non è uniforme in tute le sue parti e il suo aspetto esteriore dipende dalla specifica parte di miscela in esame.

Un esempio di miscuglio eterogeneo si ottiene quando i due composti sono formati, uno da legami covalenti polari e l'altro da legami covalenti apolari.

Nella prima combinazione: acqua distillata + toluene (H₂O + C₇H₈) il miscuglio non è uniforme in tute le sue parti quindi i due composti sono facilmente distinguibili; infatti il toluene, che è più oleoso e più leggero, rimane sulla superficie dell'acqua facendo notare molto la distinzione tra i due composti. L'acqua distillata è un composto formato da legami covalenti polari, il toluene è formato da legami covalenti apolari quindi i composti  non si attraggono formando un miscuglio eterogeneo. IL MISCUGLIO CONTENUTO NELLA PRIMA PROVETTA E' UN MISCUGLIO ETEROGENEO.

Anche nella seconda combinazione: acqua distillata + esano (H₂O+ C₆H₁₄) i due composti sono facilmente distinguibili, infatti, l'esano, che è più oleoso e più leggero, rimane sulla superficie dell'acqua facendo notare anche qui la distinzione tra i due composti.

IL MISCUGLIO DELLA SECONDA PROVETTA E' UN MISCUGLIO ETEROGENEO.

Nella terza combinazione: acqua distillata + alcol etilico o etanolo (H₂O+ CH₃CH₂OH) i due composti si fondono rimanendo difficilmente distinguibili. In questo caso il solvente (H₂O) ha dissolto il soluto (CH₃CH₂OH) formando un MISCUGLIO OMOGENEO.

Nella quarta combinazione: toluene + esano (C₇H₈+ C₆H₁₄) i due composti si fondono rimanendo difficilmente distinguibili. Il toluene è, come ho detto prima, un composto formato da legami apolari e anche l'esano è formato da legami covalenti apolari. Per questo motivo le due cariche dei composti si attraggono formando un miscuglio omogeneo.

Anche la combinazione di questi due elementi, come quella precedente, ha formato un MISCUGLIO OMOGENEO.

Nella quinta combinazione, formata dall'esano + etanolo o alcol etilico (C₆H₁₄+ CH₃CH₂OH) il solvente (C₆H₁₄) ha dissolto il soluto (CH₃CH₂OH) formando, anche in questo caso un MISCUGLIO OMOGENEO. Quindi il miscuglio presenta la medesima combinazione e proprietà in tutte le sue parti.

Nell'ultima combinazione: alcol etilico o etanolo + toluene (C₆H₁₄+ C₇H₈) i due composti, combinati insieme, rimangono difficilmente distinguibili. Infatti, il toluene è un composto apolare e anche l'alcol etilico o etanolo è formato da legami covalenti apolari.

NELLA SESTA PROVETTA LA COMBINAZIONE FORMA UN MISCUGLIO OMOGENEO

TABELLA RIASSUNTIVA:

COMPOSTI ETANOLO TOLUENE ESANO

ACQUA  OMOGEN. ETEROGEN. ETEROGEN.

TOLUENE OMOGEN. OMOGEN.

ETANOLO OMOGEN. OMOGEN.

ESANO OMOGEN. OMOGEN.

ESPERIENZA N2

MATERIALE OCCORRENTE:

quattro vetrini da orologio;

i quattro composti.

ESECUZIONE

Si prendono i quattro vetrini da orologio e su ognuno di essi si mette una goccia di composto in modo da avere per ogni vetrino un composto differente.

Inclinare uno per volta i vetrini e verificare qual è il composto più denso e il composto meno denso.

Aspettare qualche minuto e verificare inoltre quali sono le sostanze più volatili, cioè quelle che evaporano più facilmente.

ANALISI DELL'ESPERIENZA

Osservando molto attentamente i quattro composti abbiamo potuto vedere che il composto più denso è l'acqua (H₂O), seguita dall'alcol etilico o etanolo (CH₃CH₂OH); mentre i meno densi sono il toluene (C₇H₈) e l'esano (C₆H₁₄).

Dopo alcuni minuti l'esano era completamente evaporato, per questo si afferma che è il più volatile. L'alcol etilico o etanolo è stato il secondo composto ad evaporare, mentre il toluene e l'acqua erano rimasti intatti senza aver avuto alcun cambiamento.

TABELLE RIASSUNTIVE:

1 ESANO (C₆H₁₄) MENO DENSO

2 TOLUENE (C₇H₈)

3 ETANOLO (CH₃CH₂OH)

4 ACQUA (H₂O) PIÙ DENSO

1 ESANO (C₆H₁₄) PIU VOLATILE

2 ETANOLO (CH₃CH₂OH)

3 TOLUENE (C₇H₈)

4 ACQUA (H₂O) MENO VOLATILE

ESPERIENZA N3

MATERIALE OCCORRENTE

Quattro burette;

quattro becher;

quattro imbuti;

bastone di vetro;

bastone d'ebanite;

i quattro composti.

ESECUZIONE

Si fissano le burette in modo tale da riuscire a posizionarci sotto i becher.

In ogni buretta mettere un tipo di composto con l'aiuto dei quattro imbuti e indicare quale composto è stato messo nelle burette per evitare errori.

Prendere il bastone d'ebanite e strofinarlo con un panno di lana in modo da creare un campo elettrico negativo intorno ad esso.

Ripetere la stessa operazione con il bastone di vetro strofinandolo con un panno di seta per creare, intorno adesso, un campo elettrico positivo.

Aprire l'uscita del liquido della buretta e avvicinare il bastone di vetro dopo averlo strofinato bene.

Ripetere la stessa operazione con il bastone d'ebanite.

ANALISI DELL'ESPERIENZA

ALCOL ETILICO

Usando il bastone d'ebanite strofinato con la lana, l'alcol etilico o etanolo (CH₃CH₂OH) è attirato dal campo elettrico negativo del bastone perché è un composto polare, o meglio, solo la parte della molecola legata con l'ossigeno è polare e siccome la molecola d'etanolo è molto piccola, si considera l'intera molecola polare.

H H

H C C O H QUESTA PARTE DELLA MOLECOLA

È POLARE.

H H

QESTA PARTE DELLA MOLECOLA È

APOLARE.

Usando il bastone di vetro strofinato con la seta, l'alcol etilico o etanolo (CH₃CH₂OH) è attirato dal campo elettrico positivo creato intorno al bastone dal pezzo di seta sempre per il motivo citato prima, cioè che la molecola del composto è polare.

ACQUA

Usando il bastone d'ebanite strofinato con la lana, anche l'acqua (H₂O) è attirata dal campo elettrico negativo creato intorno al bastone dal pezzo di lana poiché la molecola del composto è polare, infatti, la differenza d'elettronegatività dell'ossigeno e dell'idrogeno è di 1.4, compresa tra lo 0.5 e1.5, caratteristica di un legame covalente polare.

Con il bastone di vetro strofinato con la seta, l'acqua (H2O) viene attirata dal campo elettrico positivo creato intorno al bastone di vetro dal pezzo di seta.Avviene questo perché il suo polo negativo attira la carica positiva creata intorno al bastone.

L'ACQUA VIENE ATTIRATA DA TUTTI E DUE I CAMPI ELETTRICI (negativo-ebanite; positivo-vetro) PERCHÉ POSSIEDE SIA UN POLO POSITIVO CHE UN POLO NEGATIVO (DIPOLO). 

H H + +

DIPOLO

O         - -

ESANO

Nell'esperienza con l'esano si è potuto verificare che questo composto non viene attirato e non viene respinto né dal campo elettrico positivo né dal campo elettrico negativo.

Questo avviene perché l'esano è un composto apolare, infatti, la differenza di elettronegatività tra il carbonio e l'idrogeno è pari a 0.3, quindi compresa tra 0 e 0.5caratteristica dei composti apolari.

NELL'ESPERIENZA CON L'ESANO NON È ACCADUTO NULLA.

TOLUENE

Nell'esperienza con il toluene, usando il bastone di ebanite strofinato con il pezzo di lana, il composto viene deviato anche se non molto visibilmente.

Questo avviene perché il toluene è un composto apolare e le sue cariche sono molto deboli quindi non si attraggono con il campo elettrico negativo creato dallo strofinare del pezzo di lana con il bastone.

Con il bastone di vetro il composto viene leggermente attirato dal campo elettrico positivo creato dal pezzo di seta intorno al bastone.

Il toluene ha un'attrazione e una deviazione trascurabili perchè ha una polarità minima o addirittura trascurabile.

TABELLA RIASSUNTIVA: