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Eruzione vulcanica in laboratorio

L’ eruzione vulcanica è una delle tante reazioni chimiche spettacolare che affascina anche gli addetti ai lavori

Sebbene la chimica sia il frutto di uno studio attento e appassionato e di sacrifici quotidiani molti si appassionano al suo mondo entrando in sintonia con essa tramite reazioni spettacolari.

E’ ovvio che ciascuna reazione ha una storia a sé e per conoscerla e spiegarla spesso sono necessarie ore di studio appassionato. Descrivere come essa avvenga può costituire un modo per coinvolgere quanti vedono nella chimica una disciplina ostica e difficile.

Una delle reazioni che desta stupore e interesse è la formazione di una vera eruzione vulcanica al punto che i video ad essa relativa impazzano sul web.

Precauzioni

Questa reazione tuttavia non solo è pericolosa ma utilizza una sostanza che è tossica, esplosiva, pericolosa per l’ambiente, nociva a contatto con la pelle e potenzialmente cancerogena.

Appare quindi scontato che deve essere realizzata da un chimico e non da persone inesperte. Deve avvenire sotto cappa aspirante e pertanto non deve essere mai fatta in ambienti fuori da un attrezzato laboratorio chimico.

La sostanza di cui si è parlato è il bicromato di ammonio (NH₄)₂Cr₂O₇ che è un sale dell’idrossido di ammonio e dell’acido cromico che si presenta sotto forma cristallina di colore arancione.

Nel bicromato di ammonio il cromo si presenta nel suo massimo stato di ossidazione +6 mentre l’azoto esibisce il suo stato di ossidazione più basso -3. Pertanto è un composto poco stabile e reattivo che si decompone con facilità come altre specie come il nitrato di ammonio, il perclorato di ammonio e il clorato di ammonio.

In tutti questi sali infatti l’anione ha un atomo nel suo più alto stato di ossidazione in grado quindi di ossidare l’atomo di azoto presente nello ione ammonio e viceversa.

Reazione

Nel caso del bicromato di ammonio l’azoto è ossidato a azoto molecolare passando da numero di ossidazione -3 a 0. Il cromo invece è ridotto a cromo (III) passando da + 6 a +3 secondo la seguente reazione:

(NH₄)₂Cr₂O_7(s) →  N_2(g)+ Cr₂O_3(s) + 4 H₂O_(g)

Per la quale ΔH° = – 325.6 kJ/mol quindi da 1 mole di bicromato di ammonio corrispondente a 252.07 g si sviluppano 325.6 kJ.

Questa reazione di decomposizione termica è innescata da una fiamma e procede fino a completezza producendo l’effetto di un’eruzione vulcanica. Si ha  sviluppo di gas che scuotono l’ossido di cromo (III) formatosi che occupa un volume maggiore rispetto al bicromato di ammonio iniziale.

Calore, gas, scintille contribuiscono all’effetto coreografico della reazione.