Sintesi di alcuni gas in laboratorio

Molti gas possono essere ottenuti in laboratorio utilizzando semplici apparecchiature sempre disponibili anche se non si dispone di sofisticate attrezzature. Si riportano alcune di queste sintesi con la premessa che vanno effettuate secondo le norme di sicurezza e da mani esperte: il dilettantismo, in chimica, è vivamente sconsigliato.

Ammoniaca

Una miscela di cloruro di zinco e idrossido di calcio viene riscaldata blandamente: si sviluppa ammoniaca gassosa secondo la reazione:

2 NH4Cl(s) + Ca(OH)2(s) → CaCl2(s) + 2 H2O(l) + 2 NH3(g)

L’ammoniaca gassosa è meno densa dell’aria quindi risale dal palloncino in cui è stata sintetizzata e attraversa un tubo come si  può vedere in figura:

ammoniaca

per ottenere l’ammoniaca anidra il gas viene fatto passare attraverso la calce viva CaO che esplica un’azione disidratante. Essendo una sostanza basica, infatti, l’ammoniaca non può essere resa anidra usando i disidratanti abituali come l’acido solforico o il pentossido di fosforo in quanto essa reagirebbe per dare rispettivamente solfato di ammonio o fosfato di ammonio  secondo le reazioni:

2 NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4

4 NH3 +  P2O5 + 3 H2O → 2 (NH4)3PO4

Biossido di carbonio

In una bottiglia di Woulf  vengono posti 5-10 g di carbonato di calcio a cui viene aggiunto acido cloridrico 5 M. Si nota subito un’effervescenza dovuta alla reazione:

CaCO3(s) + 2 HCl(aq)  → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)

Il gas formatosi viene raccolto mediante spostamento dell’aria verso l’alto.

Cloro

Il cloro può essere ottenuto facendo reagire l’acido cloridrico con un ossidante quale biossido di manganese o permanganato di potassio.

La reazione che avviene è la seguente:

4 HCl(aq)  + MnO2(s) → MnCl2(aq) + 2 H2O(l) + Cl2(g)

Per realizzare tale sintesi si può predisporre l’apparato mostrato in figura:

cloro

Una volta che i reagenti sono stati mescolati la reazione procede spontaneamente e la velocità con cui essa procede dipende da svariati fattori tra cui la concentrazione dell’acido cloridrico e la granulometria del biossido di manganese. Il cloro prodotto riempirà il recipiente di reazione per poi defluire attraverso il tubo e nel contenitore successivo.

Idrogeno

L’idrogeno gassoso può essere ottenuto dalla reazione di scambio semplice tra zinco e acido cloridrico:

Zn(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)

oppure tra magnesio e acido cloridrico:

Mg(s) + 2 HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)

Poiché l’idrogeno gassoso è praticamente insolubile in acqua può essere raccolto, mediante spostamento di acqua usando una bottiglia capovolta come in figura:

idrogeno

Acido cloridrico

L’acido cloridrico può essere ottenuto dalla reazione tra acido solforico concentrato e cloruro di sodio secondo la reazione che avviene secondo due modalità:

1)      Formazione del solfato acido di sodio e acido cloridrico a bassa temperatura secondo la reazione:

NaCl(s) + H2SO4(aq) → NaHSO4(aq) +  HCl(aq)

2)      Formazione del solfato di sodio e acido cloridrico ad alta temperatura temperatura secondo la reazione:

2 NaCl(s) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + 2 HCl(aq)

acido cloridrico

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Author: Chimicamo

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