Albero di argento

L’esperimento dell’albero di argento è molto spettacolare e può essere realizzato in modo semplice. Infatti è possibile utilizzare una reazione chimica per depositare cristalli d’argento su una forma di albero di Natale in rame per creare un albero di argento.

Tutto ciò di cui si ha bisogno per questo esperimento è una soluzione di sale di argento come il nitrato di argento e un filo di rame metallico. L’esperimento dell’albero di argento viene condotto in un recipiente trasparente in cui viene immerso un filo di rame modellato in modo che somigli a un albero in una soluzione di nitrato di argento.

La reazione che avviene nell’esperimento dell’albero di argento è una reazione di scambio semplice ovvero una reazione di ossidoriduzione che sfrutta il diverso potenziale normale di riduzione dei due metalli da cui si ottiene un albero che ricorda quello presente in natura Leucadendron argenteum che cresce sui pendii della Table Mountain in Sud Africa.

Preparazione dell’albero di argento

Per la preparazione dell’albero di argento occorre una soluzione 0.3 M di nitrato di argento. Il volume di tale soluzione è correlato alle dimensioni dell’albero che deve essere immerso in tale soluzione. Se si vogliono preparare 100 mL di soluzione occorre solubilizzare 5.1 g di AgNO₃ in 100 mL di acqua.

Si tenga conto che il nitrato di argento è tossico per ingestione, macchia la pelle e gli abiti ed è pertanto necessario utilizzare guanti di protezione e evitare schizzi. Per ottenere l’effetto migliore, bisogna assicurarsi che i lati dell’albero non tocchino i lati del contenitore.

I cristalli di argento metallico crescono come bellissimi rami ricoperti di foglie scintillanti dalla superficie del rame, dando alla reazione il famoso soprannome di Albero di argento ed inoltre la soluzione assume una tonalità blu a causa della formazione del nitrato di rame. Una volta terminata la crescita dei cristalli di argento, si può togliere l’albero dalla soluzione e usarlo come decorazione.

Chimica

L’albero di argento è il risultato delle diverse reattività dei metalli. Quando si aggiunge rame metallico agli ioni di argento, il rame più reattivo perde i suoi elettroni e viene ossidato mentre l’argento che è meno reattivo viene ridotto ovvero acquista elettroni e si trasforma in argento metallico che si deposita sul filo di rame.

Sulla base della scala dei potenziali normali di riduzione costruita in relazione all’elettrodo standard a idrogeno costituito da un elettrodo di platino immerso in una soluzione contenente lo ione H⁺ a concentrazione 1 M, su cui è fatto gorgogliare idrogeno gassoso alla pressione di 1 atm si possono determinare le reattività delle varie specie

Dalla scala dei potenziali normali di riduzione si rileva che alla semireazione di riduzione
Cu²⁺_(aq) + 2 e^– ⇄ Cu_(s)
corrisponde un potenziale standard di riduzione di + 0.340 V mentre alla semireazione di riduzione
Ag⁺_(aq) +  1 e^– ⇄ Ag_(s)
corrisponde un potenziale standard di riduzione di + 0.800 V

Una reazione avviene spontaneamente se il potenziale complessivo dato dalla somma di una semireazione di riduzione e di una semireazione di ossidazione è maggiore di zero. L’esperimento dell’albero di argento fornisce la dimostrazione di come possano essere utilizzati tali potenziali standard di riduzione.

Infatti alla semireazione di ossidazione Cu_(s) ⇄ Cu²⁺_(aq) + 2 e^– corrisponde un potenziale normale di ossidazione pari a – 0.340 V. Sommando la semireazione di ossidazione del rame con la semireazione di riduzione dello ione argento si ottiene la reazione complessiva:
Cu_(s) + 2 Ag⁺_(aq) ⇄ Cu²⁺_(aq) + 2 Ag_(s)
che ha un potenziale E° pari a + 0.800 V – 0.340 V = + 0.460 V > 0. Ciò dimostra che la reazione è spontanea

Nell’esperimento dell’albero di argento la reazione che avviene tra il filo di rame e il nitrato di argento è:
Cu_(s) + 2 AgNO_3(aq) ⇄ Cu(NO₃)_aq + 2 Ag_(s)
Pertanto la soluzione si colora di blu a causa della presenza degli ioni rame mentre lo ione argento, riducendosi, forma i cristalli che si depositano sui fili di rame

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