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Creato da paoloalbert il 20/12/2009

CHIMICA sperimentale

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Scambio di coppie...

Post n°77 pubblicato il 02 Febbraio 2011 da paoloalbert
Foto di paoloalbert

Non fraintendiamo, si parla di coppie... chimiche!
Ma facciamo finta che ci siano due maschi e due femmine, Aldo, Bruna, Carlo e Daria, che fra poco entreranno in gioco per far capire meglio il post della prossima puntata.

Faccio qualche premessa di chimica a livello terza media o poco più.

Un acido inorganico è un composto formato da due individualità diverse per carica elettrica: idrogeno, di carica positiva, e un'altra parte che chiamerò "radicale acido", di carica negativa.

Per esempio l'acido solforico H2SO4 è formato da idrogeno H (+) e dal radicale solfato -SO4 (--); siccome la carica totale deve essere compensata, per le due cariche negative del solfato ci devono essere due idrogeni, ognuno avente una sola carica positiva. Risultato: H2SO4, molecola elettricamente neutra.
Ancora: l'acido cloridrico HCl è formato da idrogeno H (+) e dal radicale cloruro -Cl (-). Basta il rapporto 1:1 per compensare le cariche, quindi la formula HCl è corretta. E così via per tutti gli altri acidi.
Sulla quantificazione delle cariche e altri particolari non è il caso di approfondire, ho detto che siamo in terza media...
Ora, se in un acido al posto dell'idrogeno si pone un metallo, il composto che si forma è detto "sale".

Due esempi: se sostituisco il rame (++) al posto dell'idrogeno dell'acido solforico ottengo CuSO4, un sale azzurro detto solfato di rame.
Se metto il sodio (+) al posto dell'idrogeno dell'acido cloridrico ottengo NaCl, il "sale" per antonomasia, cloruro di sodio per i chimici. E anche qui devo dire: e così via per tutti gli altri sali.

Ma cosa ottengo se faccio reagire due sali tra di loro, sciogliendoli in acqua e mescolando le soluzioni?
Può succedere tanto o niente... dipende dalla fuga di una coppia...(???)

Allora torniamo alle nostre coppie umane, Aldo con Bruna, Carlo con Daria.
Facciamo altresì finta che i maschi siano i metalli dei due sali (A e C) e le femmine siano i rispettivi due "radicali acidi" (B e D).
Abbiamo inizialmente la coppia Aldo e Bruna (il sale A+B-) e la coppia Carlo e Daria (il sale C+D-).
Può succedere che le coppie siano fedeli oppure meno, se capita l'occasione giusta!
Se le mettiamo assieme a ballare al buio (i due sali in soluzione) le due coppie piano piano si scindono e capita casualmente che A balli con B oppure con D e così via per tutte le combinazioni.
Si crea un equilibrio (soluzione ionica) e tutti vanno d'accordo con tutti, senza gelosie.

Riassumendo: A+B- + C+D- (in acqua) --> A+ + B- + C+ + D-

Ma cosa succede se un maschio ed una femmina (mettiamo che siano Carlo e Bruna) che prima non stavano insieme ed ora si trovano liberi di ballare al buio, hanno un terribile colpo di fulmine l'un l'altra?
Non possono proprio farne a meno: per stare d'ora in poi insieme fuggono dall'ambiente e per forza di cose si ritroveranno soli Aldo e Daria, che prima nemmeno si conoscevano.

Riassumendo AB + CD --> AD + CB (e CB se ne vanno per conto loro)

Si sono formate due nuove coppie per "doppio scambio", solo perchè i due nuovi partner CB sono fuggiti assieme!

Cosa vuol dire fuggire per i sali? Mica possono saltar fuori dal recipiente!
Vuol dire separarsi per "precipitazione", cioè per insolubilità nell'acqua e cadere al fondo, come coppia indissolubilmente legata, che non partecipa più al ballo comune.
Se quindi mescolando due sali si dovesse formare per doppio scambio (metàtesi) un sale insolubile, allora la reazione avviene; se invece tutto rimane solubile si crea quell'equilibrio detto prima e in pratica niente accade.

Esempio: avverrà la reazione tra cloruro di ferro e solfato di zinco per formare cloruro di zinco e solfato di ferro?   

FeCl2 + ZnSO4 --> FeSO4 + ZnCl2 ?

Dobbiamo chiederci: si formarà un sale insolubile? Risposta: no, sia il cloruro di zinco che il solfato di ferro sono solubilissimi in acqua e rimangono disciolti sotto forma di ioni in equilibrio tra di loro. La reazione non avviene.

Sostituiamo solo il ferro col calcio: cloruro di calcio e solfato di zinco formeranno cloruro di zinco e solfato di calcio?

CaCl2 + ZnSO4 --> CaSO4 + ZnCl2 ?

Siccome il solfato di calcio CaSO4 è insolubile, precipita (si dice così!) sul fondo del recipiente e si separa: la reazione di doppio scambio avviene, perchè la nuova coppia calcio/solfato è fuggita, lasciando da soli gli altri due!
E come si fa a sapere se si formerà un sale insolubile? Ci sono delle regolette anche qui e l'esperienza aiuta in maniera determinante, ma questo è un problema secondario.

Sembra incredibile, ma questo semplice concetto di swapping tra le coppie rimane fonte di dubbio fino alla maturità ed oltre...

La prossima volta faremo ballare assieme al buio gli ioni bario, potassio, cloruro e bromato. Vedremo se ci saranno colpi di fulmine oppure no!

 
 
 
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