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Verifica sperimentale della legge di Lavoisier

Materiali occorrenti:

Cloruro di bario - Solfato di sodio - Zinco in granuli - Acido cloridrico sol. 37 % - Bilancia analitica - Tappi in gomma - Vetreria.

Richiami teorici:

Nel 1775 Antoine Lavoisier con i suoi esperimenti osservò che " in una reazione chimica che avvenga in un sistema chiuso la massa delle sostanze reagenti è uguale alla massa dei prodotti di reazione ". Quanto enunciato è detta, appunto, legge di Lavoisier o legge della conservazione della massa.

Per verificare sperimentalmente quanto sopra sono proposte due semplici reazioni chimiche, una con formazione di un precipitato ed una con sviluppo di un gas; per ottenere risultati confortanti è necessario procedere a massature su bilancia analitica avente accuratezza di almeno 0.001 g .

Esecuzione dell'esperienza:

Parte prima: reazione di formazione di un precipitato:

Si preparano due provette ben pulite ed asciutte; in una si pone una punta di spatola di cloruro di bario ( BaCl₂ ) e nell'altra altrettanto solfato di sodio
( Na₂SO₄ ). A ciascuna, con l'aiuto di una pipetta, si aggiungono 5 mL di acqua distillata; si agitano le provette fino a completa solubilizzazione e le si dispongono in un becker da 400 mL perfettamente pulito ed asciutto. Si porta il sistema sul piatto della bilancia e si procede a massatura, con accuratezza di almeno 0.001 g, annotando il valore ottenuto.

Si ritira il tutto dalla bilancia e con cura, evitando ogni possibile fuoriuscita di liquidi, si versa il contenuto di una provetta nell'altra; subito si forma un precipitato bianco, secondo la reazione:

BaCl₂ + Na₂SO₄ ----> 2NaCl + BaSO₄↓ ;

a questo punto si dispone nuovamente il becker con le due provette sul piatto della bilancia e si procede a nuova massatura.

Se si è agito correttamente la massa dei prodotti di reazione risulta, nei limiti dell'errore sperimentale, eguale a quella dei reagenti, in accordo con la legge di Lavoisier.

Parte seconda: reazione con sviluppo di un gas:

In una beuta da 400 mL si pone 1 g di zinco in granuli o in polvere; si prende una provetta che possa essere completamente contenuta nella beuta, ad es. una provetta da centrifuga, e si versa in essa acido cloridrico sol. 37 % fino ad un cm dal bordo. Con l'aiuto di una pinzetta si dispone la provetta in piedi all'interno della beuta e si tappa quest'ultima con idoneo tappo in gomma munito di rubinetto di sicurezza; se disponibile si sigilla con un pezzetto di " parafilm " per garantire la totale ermeticità.

Si porta il sistema sul piatto della bilancia e si procede ad accurata massatura, annotando il valore ottenuto. Si ritira, quindi, la beuta dalla bilancia e la si inclina in modo da far uscire l'acido dalla provetta ed entrare in contatto con lo zinco; la reazione che avviene è:

Zn + 2HCl -----> ZnCl₂ + H₂ ↑.

L'idrogeno che si sviluppa resta ovviamente nel sistema chiuso, per cui, sottoponendo il tutto a nuova massatura, si ottiene un valore eguale, nei limiti dell'errore sperimentale, a quello iniziale. Anche in questo caso la massa dei reagenti è uguale a quella dei prodotti di reazione.

Nota operativa: le reazioni scelte sono indicative e possono essere sostituite da analoghe. Nella parte seconda non superare la quantità indicata di zinco, ricordando che 1 g nella reazione indicata produce 0.34 L circa di idrogeno; superando tali quantità il tappo della beuta può fuoriuscire per la pressione del gas e ciò può risultare pericoloso.

Al termine dell'esperienza svuotare la beuta agendo sul rubinetto del tappo, lontano da qualsiasi fiamma.

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