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LABORATORIO DI CHIMICA

Puliamo il mondo… ma chi l’ha sporcato? Gli inquinanti di uso comune

Le sostanze inquinanti emesse nell'atmosfera sononumerosissime (si calcola che siano diverse decine dimigliala) e ogni anno ne vengono sintetizzate di nuovedalle attività umane.

I principali inquinanti atmosferici sono:monossido di carbonio (CO) ossidi di azoto (Nox) ossidi di zolfo (SOx) idrocarburi (CxHy) particelle sospese (PTS). ozono (O3)

Per quanto riguarda le fonti di emissione, quelle di tipo antropico sono riconducibili a cinque settori di attività principali:Trasporti Centrali termoelettriche Industria Domestico e terziario

Agricoltura e pesca

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Non bisogna però dimenticare un'altra fonte diinquinamento, quella legata alla vita quotidiana deisingoli individui: questa è poca cosa se considerataper ogni individuo ma assume importanza quando sipensa all'impatto dell'intera collettività, formata datanti individui che contribuiscono ciascuno per lapropria parte.Questo laboratorio vuole analizzare gli inquinantipresenti nelle case di ciascuno, i cosiddetti inquinantiindoor, e i comportamenti scorretti che potrebberodanneggiare l’ambiente senza che l’individuo se nerenda conto.

Inquinanti indoor

Anche se può sembrarestrano, la concentrazionedi diversi inquinanti risultapiù elevata all'internodegli edifici che nonall'esterno. Bisognacomunque sottolineareche i livelli degliinquinanti varianosignificativamente da unedificio all'altro e sonolegate alle abitudini di vitadei residenti. Gliinquinanti maggiormentepresenti fra le mura

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La fase particolata ocatrame, contienenicotina, idrocarburi menovolatile, metalli e risulta in gran parte respirabile. Inoltre questa fase impregnatende, tappeti, rivestimenti in stoffa ed è difficilmenteeliminabile anche aerando prolungatamente il locale. Idisturbi provocati vanno dall'irritazione agli occhi e allevie aeree, a bronchiti e polmoniti incdotte soprattuttonei bambini. L'esposizione al fumo di sigarettaambientale (fumo passivo) aggrava la sintomatologia dichi soffre di asma e di angina pectoris.Nelle nostre prove di laboratorio abbiamo evidenziatocome le ceneri delle sigarette contengono anchemetalli finemente suddivisi, qiundi anche respirabili(ricerca del ferro nelle ceneri).

domestiche sono formaldeide, benzene, particolatorespirabile, biossido di azoto, monossido di carbonio.Una delle principali fonti di inquinamento domestico èil fumo di sigaretta, la cui composizione chimica èmolto complessa: contiene migliaia di composti, moltidei quali sono cancerogeni. I gas emessi nellacombustione della sigaretta contengono monossido dicarbonio, biossido di azoto, formaldeide, idrocarburipoliciclici aromatici (IPA), elementi radioattivi come ilpolonio.

Riconoscimento del Ferro

Ricerca Fe nelle ceneri di sigarettaPorre un'aliquota di cenere in una provetta, aggiungere qualche ml di HCl conc., filtrare.

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Biossido di azoto

Cu + 4HNO3 Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Il biossido di azoto si ottiene, in laboratorio, facendoreagire rame con acido nitrico concentrato. I vaporirosso-bruni che si sviluppano sono biossido di azoto,un gas molto irritante. La soluzione di colore bluintenso è dovuta alla presenza di Cu(NO3)2

Al filtrato si aggiunge ferrocianuro di potassio il qualereagendo con gli ioni di ferro genera un precipitato blu( ferrocianuro di ferro o ferrocianuro di ferro potassio)secondo le seguenti formule:

4Fe(NO3)3+3K4[Fe(CN)6] Fe4[Fe(CN)6]3+12KNO3

Fe (NO3)3 +K4[Fe(CN)6] KFe[Fe(CN)6]3+3KNO3

Gli ioni ferro

formano un

precipitato blu

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Vapori di

biossido di azoto

ACIDI e BASI

sono acidi perché colorano l'indicatore universale come gli acidi,(rosso più o meno intenso a seconda della loro concentrazione) reagiscono con i metalli (quali zinco o ferro) liberando idrogeno, reagiscono con il marmo portandolo in soluzione.

Molti prodotti utilizzati per la pulizia della casa sonoacidi o basi. L’esperienza condotta in laboratorio vuolefare scoprire ai ragazzi quali sono le caratteristiche degliacidi e delle basi e educare ad un uso consapevole eprivo di rischi sostanze potenzialmente pericolose

ACIDI BASI

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Reazioni di acidi con i metalli

Un acido usato frequentemente in casa è certamente l’acido cloridrico, commercialmente chiamato acido muriatico. A contatto con zinco metallico avviene la seguente reazione con formazione di idrogeno:

Zn + 2HCl ZnCl2 + H2(g)

Il palloncino

posto

all’imboccatura

della provetta si

gonfia per la

formazione di

idrogeno

Reazioni di basi con i metalli

Anche le basi tipo la soda caustica (Mr.muscolo)reagiscono con alcuni metalli tipo l'alluminio liberandoidrogeno e formando un sale, l'alluminato di sodio eliberando idrogeno:

2Al+ 2 NaOH + 2H2O 2 NaAlO2 + 3H2

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Reazione tra l’alluminio e l’idrossido di sodio

Reazione tra acido cloridrico e marmo

Anche il marmo si scioglie

Una reazione caratteristicadegli acidi è quella tra l’acidocloridrico e il carbonato dicalcio (marmo) che vede laformazione di anidridecarbonica e cloruro di calciocon la solubilizzazione delmarmo.Quindi attenzione a nonversare o pulire il marmo conacidi.

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Particolare attenzione bisogna prestare a due prodotticasalinghi frequentemente usati. Il primo l’abbiamogià conosciuto ed è l’acido cloridrico o acidomuriatico, il secondo è la candeggina o megliol’ipoclorito di sodio. Questi due prodotti se mescolatidanno origine ad una reazione chimica conformazione di un gas molto pungente ed irritante perle mucose che prende il nome di cloro,Utilizzatoanche per le sue prietà battericide..

NaClO + HCl Cl2 +NaOH

In chimica l'espressione metalli pesanti si riferisce ametalli aventi densità molto elevata, come ilmercurio, il piombo, il cadmio. L'arsenico è unsemimetallo molto tossico e viene studiato insiemeai metalli pesanti a causa della tossicità e della ampiadistribuzione.La tossicità di questi elementi è dovuta alla elevataaffinità per lo zolfo (evidenziata dalla prova dilaboratorio). Lo zolfo è presente in molte proteinepresenti nel nostro organismo che vengono legatedai metalli pesanti e inattivate.

Reazione tra acido cloridrico e candeggina

Metalli pesanti

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Reagenti:Nitrato di piombo Pb(NO3)2 Soluzione trasparenteIoduro di potassio KI Soluzione gialla

Riconoscimento degli ioni Piombo (Pb++)

Reazione: Pb(NO3)2 + 2KI → PbI2 + 2KNO3

In questo caso i due reagenti reagiscono tra di loroformando lo ioduro di piombo e il nitrato di potassio.Il nitrato di potassio è solubile in acqua, ma lo ioduro dipiombo no e precipita sotto forma di un sale giallo.Quindi il risultato di questa reazione sarà una soluzionetrasparente con sul fondo un precipitato giallo.

I metalli pesanti sono presenti nelle acque dei corpiidrici e molti organismi riescono a bioconcentrarli.Questo fenomeno va sotto il nome di bioaccumulazioneed è stato particolarmente studiato per il mercurio.

Formazione del precipitato giallo di ioduro di piombo

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Affinità zolfo - metalli

Il ferro come sappiamo èattratto dalla calamita Adimostrazione della elevatacapacità dei metalli dilegarsi allo zolfo si proponequesta prova di laboratorio.Porre nel mortaio 5 g circadi limatura di ferro e 3 gcirca di zolfo, mescolarefino ad ottenere unapolvere chiara ed uniforme.

porre una parte della miscela ottenuta in unaprovetta resistente al calore, avendo cura di nonsporcare le pareti della provetta. Tappare l'estremitàdella provetta con un batuffolo di cotone. Prenderela provetta con la pinza di legno e scaldaredirettamente su bunsen, tenendo la provettainclinata e in continuo lento movimento. Arroventarela provetta, lasciare raffreddare, rompere la parteinferiore della provetta nel mortaio, eliminando perquanto possibile i cocci di vetro. Se avviciniamoadesso una calamita sul prodotto ottenuto si noteràche questa non lo attirerà più perché è avvenuta unareazione chimica che ha trasformato il ferro insolfuro ferroso secondo la reazione sotto riportata

Fe + S FeS

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L'estrazione con solvente simula questo fenomeno(prova di laboratorio). La quantità di metalli pesantiingerita dall'uomo con gli alimenti (pesci, cozze,mitili) è così di gran lunga superiore a quella presentenelle acque, anche i metalli pesanti presenti nei pesciprovengono in genere dalle acque dolci.

Bioaccumulazione: estrazione con solvente

Reagenti:Cloroformioiodio in scaglie (sol acquosa)solfato di rame (sol acquosa)Modo di operareVersare nell'imbuto separatore, tenendo chiuso ilrubinetto, la soluzione acquosa e il cloroformio•Agitare bene tappando l'imbuto•Inclinare l'imbuto separatore e aprire il rubinettoper eliminare i vapori di cloroformio•Chiudere il rubinetto e lasciare decantare perqualche minuto il tutto•Aprire il tappo dell'imbuto separatore e prelevare lasoluzione acquosa e la fase organica (in due beckerdiversi)

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Molti di questi metalli tossici sono presenti nelle pile.Se la pila esausta viene gettata tra i normali rifiuti,viene incenerita, il cadmio metallico passa nei fumicome finissimo particolato e inquina pesantementel'ambiente. Le batterie che contengono cadmio,contengono anche nichel (prova di lab. perriconoscerlo). Il piombo può derivare da uno scorrettosmaltimento delle batterie esauste delle auto. Ilmercurio, in passato utilizzato anche per fabbricare ilfeltro dei cappelli, oggi è contenuto nelle pile adossido di mercurio.

Reazione del Nitrato Nicheloso con la Dimetilgliossina

•del nitrato nicheloso si porta in soluzione inprovetta.Si addiziona un composto organico chiamatodimetilgliossima•il composto organico reagisce con il Nitrato nichelosoche coloro di rosa-fucsia la soluzione•Di seguito è riportata la formula della reazione fra ladimetilgliossima e il Nitrato Nicheloso

2(CH3CNOH)2+2NH4OH+Ni(NO3)2 =2NH4NO3+2H2O+(CH3CNOH)2 Ni(CH3CNO)2

Riconoscimento degli ioni Ni++

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I saponi sono sono composti che derivano dallesostanze grasse attraverso un processo chimicochiamato "saponificazione". I grassi utilizzati sono ingenere di origine animale e per essere trasformati insapone vengono trattati con soda caustica. Anche igrassi di origine vegetale, come per esempio gli oli,possono dare saponi. I saponi in acqua possonoformare evidenti schiume che alterano gli scambigassosi tra acqua e aria, . Non sempre però il saponeproduce la stessa schiuma: se un'acqua contiene pochisali di calcio e magnesio disciolti (bassa durezza), allorail sapone disciolto riesce ad essere molto attivo e formaevidente schiuma; se l'acqua invece contiene grandiquantità di sali si calcio e magnesio allora il saponeviene come inattivato e si forma poca schiuma.

Acqua dura: si forma poca schiuma

Acqua dolce: si forma molta schiuma

Saponi e detergenti

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Si formano infatti composti insolubili che formano unapellicola nell'acqua di lavaggio che si deposita suitessuti, lasciando residui anche dopo il risciacquo. Idetergenti sintetici presenti nei detersivi sono piùsolubili e vengono meno inattivati dalla presenza di salidi calcio. Tuttavia per eliminare il problema dellariduzione del potere detergente, sono stati addizionatiai detersivi i fosfati, o per essere più precisi i polifosfati.Queste sostanze legano gli ioni calcio e magnesiopresenti nell'acqua e impediscono che questi inattivinoil detergente.I fosfati però hanno un forte impatto ambientale perchédeterminano il fenomeno dell'eutrofizzazione.

Eutrofizzazione

Saponi e detergenti