ESPERIMENTI NEI DINTORNI DELLA COMBUSTIONE

Obiettivo

Verificare se ci è ben chiara la distinzione fra i fenomeni chimici e i fenomeni fisici e osservare la combustione

Ipotesi

I fenomeni fisici sono quelli nei quali  la materia non cambia la sua composizione mentre quelli chimici sono quelli dove si può osservare  la trasformazione dei componenti la materia stessa.

Materiale

Candele, fiammiferi, spago, alcool, acqua di calce, beaker, vetrini, cartina al tornasole, tubi di vetro sottile, bilancia a bracci uguali, fili di rame nativo, lana di ferro, pinze di legno, capsula di ceramica.

Procedimento

1. Porre 3 ml di alcool nella capsula di ceramica e avvicinare il fiammifero acceso. Porre vicino alla capsula di ceramica un piccolo beaker con l'acqua di calce. Capovolgere sulla fiamma un beaker.

2. Accendere una candela e analizzare il fenomeno mettendo un vetrino sulla fiamma e un sottile  tubo di vetro in varie posizioni della fiamma.  
Lasciare colare la cera sul banco di lavoro e porre uno spago a contatto con il laghetto di cera. In entrambi i casi (A-B) capovolgere sulle fiamme grandi beaker.       
3. Porre a contatto con la fiamma  i metalli (rame e ferro). Porre gli stessi metalli in acqua per alcuni giorni. Porre a contatto con la fiamma un piccolo nastro di magnesio.  
4. Porre alle due estremità di una bilancia a bracci uguali due matasse di lana di ferro dal color argenteo di uguale peso e fare attenzione all'equilibrio della bilancia. Porre sotto una di esse la fiamma sprigionata dalla lampada ad alcol fino a notare che alcuni frammenti rossi incandescenti si spezzano e cadono lontani dalla matassa di lana di ferro

5. Porre sulla piastra elettrica un beaker con 200 ml d' acqua del rubinetto e lasciare che arrivi a ebollizione; porre sul beaker una capsula Petri capovolta.

Osservazioni

  1. Si sprigiona una fiamma blu con le punte gialle di discrete dimensioni (a confronto con la cera di candela quest’ultima ha l’interno azzurro e la maggior parte della superficie della fiamma gialla).

  2. Col capovolgimento del beaker si spegne immediatamente e la superficie di quest’ultimo si imperla di goccioline (il confronto con la cera di candela ci mostra che quest’ultima provoca l’annerimento del contenitore e riempie lo stesso di un fumo bianco e dall’odore acre; si spegne non immediatamente).  L'acqua di calce passa da trasparente a bianco latte. (Da esperienze condotte in biologia sulla respirazione umana e vegetale abbiamo appreso che l'acqua di calce si colora in bianco quando incontra un gas noto come anidride carbonica).

  3. Da osservazioni fatte dopo una settimana abbiamo notato che a occhio nudo il ferro in acqua si è arrugginito e il ferro trattato alla fiamma  ha subito trasformazioni evidenti, annerendo in superficie. Il rame nativo non ha subito modifiche e il rame trattato alla fiamma ha assunto una colorazione iridescente. Il magnesio ha sviluppato un lampo di luce bianca accecante che è durato fino ad aver bruciato il nastro a disposizione.

  4. Abbiamo notato che la matassa che abbiamo bruciato pesa di più di quella non bruciata.

  5. L’acqua evaporata si è condensata nelle pareti del beaker e della capsula Petri trasformandosi in goccioline di acqua e ricadendo sul fondo.
Conclusioni

Nella combustione i materiali si trasformano in altri materiali, sviluppando  calore e luce mentre nella prova n. 5 si osserva un fenomeno definito fisico nel quale cambia solo lo stato di aggregazione della materia.

L'osservazione n. 4 basata sul confronto dei pesi prima e dopo la trasformazione e ci fa capire che il materiale che chiamiamo ossido di ferro pesa di più del solo ferro. L'aria o un suo componente si è quindi legata al ferro stesso trasformandolo. E' un fenomeno chimico che viene definito ossidazione dei metalli.  L'aria è indispensabile in queste trasformazioni affinché il fenomeno avvenga.

I metalli reagiscono anch'essi con l'aria trasformandosi -si ossidano- (emettono scintille se portati al calor rosso, come nel caso della matassa di lana di ferro) ma devono essere sottoposti alle fiamme prodotte da altri materiali oppure lasciati in ambiente si trasformano senza sprigionare fiamme. (E' stato osservato comunque il lampo al magnesio dove si sviluppa luce, e da ricerche condotte risulta che alluminio,litio, sodio sviluppano luce e calore e vengono utilizzati in alcune tecnologie.)