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Preparazione di Idrogeno da alluminio in ambiente acido e basico

Materiali occorrenti:

Alluminio in polvere - Idrossido di sodio sol. 4 o 8 M - Acido cloridrico sol. 37 % - Vetreria.

Richiami teorici:

L'alluminio, elemento del III gruppo A, manifesta sia proprietà metalliche, dando composti ionici, che proprietà non metalliche, dando composti covalenti.

Un elettrolita si considera anfotero quando si comporta da base debole in presenza di acidi e da acido debole in presenza di basi.

L'alluminio, nel caso preso in esame, si comporta da base debole in presenza dell'acido cloridrico ( HCl ), dando il corrispondente cloruro ( AlCl₃ ), e da acido debole in presenza dell'idrossido di sodio ( NaOH ), dando il corrispondente alluminato ( Na₃AlO₃ ). In entrambe le reazioni si ha forte sviluppo di idrogeno ( H₂ ).

Esecuzione dell'esperienza:

Si prendono 2 provette e in ognuna si versa una punta di spatola di alluminio in polvere . In una delle provette si versano 2 mL di acido cloridrico sol. 37 %, agitando per favorire la reazione. In breve si osserva uno sviluppo di gas che può essere riconosciuto come idrogeno per combustione, portando, con cautela, un fiammifero alla bocca della provetta. La reazione che avviene è:

2Al + 6HCl -----> 2AlCl₃ + 3H₂ ↑

Nella seconda provetta si versano 2 mL di idrossido di sodio sol. 4 o 8 M e, con l'aiuto di una pinza, si porta la stessa al bunsen per innescare la reazione. La reazione è molto esotermica e, una volta iniziata, procede velocemente dando un forte sviluppo di gas. Questo può essere riconosciuto come idrogeno nel modo già descritto. La reazione è:

2Al + 6NaOH -----> 2Na₃AlO₃ + 3H₂ ↑

Nota: da ricordare che AlCl₃ è un composto nel quale la percentuale di legame covalente è tanto alta che lo stesso sale fuso non conduce corrente elettrica.

In soluzione acquosa, a causa dell'alto valore di energia di idratazione dello ione Al³⁺, si ha ionizzazione della molecola di AlCl₃ con formazione di ioni Al³⁺ idratati e di ioni Cl ^-.

Se si fa cristallizzare la soluzione non si ottiene più AlCl₃, ma un sale formato da ioni alluminio idratati e da ioni cloro :

Lo ione Al(H₂O)₆³⁺ è tanto stabile che, riscaldando il sale, esso si decompone ma non elimina molecole di H₂O.

Questo comportamento di AlCl₃ è generale per tutti i sali di alluminio: essi sono covalenti se anidri e ionici se idratati.

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