Strumenti e materiale.
Nei banchi saranno presenti:

becco Bunsen;	soluzione di nitrato di argento;
nitrato di potassio;	soluzione di perossido di idrogeno;
becher con acqua distillata;	soluzione diluita di permanganato di potassio;
cloruro di sodio o altro sale;	un palloncino riempito d’aria.
iodio solido;	cubetto di ghiaccio;
alcool etilico.

Scopo dell’esperienza: riconoscimento di fenomeni fisici e chimici.
La chimica studia i fenomeni che avvengono nelle sostanze, la loro formazione (sintesi) e le possibili trasformazioni (decomposizioni, sostituzioni) che possono verificarsi in esse mediante processi che vengono chiamati reazioni chimiche.
I fenomeni fisici, non determinano alterazioni permanenti nei corpi, non formano un nuovo tipo di sostanza e sono generalmente reversibili attraverso l’uso di mezzi fisici.
I fenomeni chimici, determinano alterazioni permanenti nei corpi, producono nuovi tipi di sostanze e sono molto spesso irreversibili agendo con soli mezzi fisici, reversibili se si opera con opportuni mezzi chimici.

Non sempre è agevole il riconoscimento di trasformazioni fisiche e chimiche. Per esempio la dissoluzione di un sale è un fenomeno fisico o chimico? Al momento preferiamo definirlo come un fenomeno fisico anche se bisogna ricordare che il margine tra le due materie è molto sottile ed esiste un scienza nata apposta per studiare questi fenomeni e le grandezze fisiche implicate: scienza ora meglio nota come chimica-fisica.

1) Un esempio di trasformazioni fisiche può essere l’ebollizione dell’acqua, mentre è un fenomeno chimico la combustione sul Becco Bunsen che genera una fiamma. Mentre l’acqua riceve energia (potendo così passare allo stato di aggregazione gassoso), la fiamma non è altro che una reazione esotermica:
idrocarburo + ossigeno ——» CO₂ + H₂O + calore
che quindi sprigiona una certa quantità di calore o energia termica.

2) Consideriamo ora un altro esempio: la dissoluzione in acqua di cloruro di sodio. Questo è semplicemente visto come fenomeno fisico poiché il sale è recuperabile attraverso evaporazione o ebollizione dell’acqua. Tale dissoluzione non è accompagnata da particolari effetti termici.

3) La dissoluzione in acqua di nitrato di potassio avviene invece chiaramente con una diminuzione di energia termica da parte del sistema acqua più nitrato di potassio, risulta quindi un processo endoergonico: il nitrato di potassio si scioglie solo a spere di energia termica catturata dall’acqua che così raffredda considerevolmente. L’osservazione di una variazione termica però non necessariamente indica un fenomeno chimico, ed infatti, al pari del precedente esempio anche in questo caso è possibile riottenere il solido originario invariato per semplice ebollizione o evaporazione dell’acqua.

4) Variazioni cromatiche sono per lo più associate a reazioni chimiche, sia che il colore venga generato, sia che venga perso. Per esempio se aggiungiamo perossido di idrogeno (comune acqua ossigenata) ad una soluzione di permanganato di potassio (violetto) osserviamo che il colore passa da viola intenso a rosa questo poiché nel sistema che consideriamo avviene una reazione chimica che trasforma permanganato e il perossido di idrogeno in due speci differenti poco colorate.

5) Si parla ancora di reazioni chimiche anche quando per combinazione di due soluzioni si ottiene un gas od un precipitato, ovvero una specie con stato di aggregazione diverso da quello dei componenti originali. Per esempio mescolando una soluzione acquosa di nitrato d’argento con una di cloruro di sodio osserviamo un precipitato fioccoso bianco di cloruro di argento, specie non presente prima del mescolamenteo.

6) Un’esplosione può essere causata da un fenomeno fisico o da una trasformazione chimica, in entrambi i casi è probabile che sia implicato lo stato gassoso. Un esempio non pericoloso è costituito dallo scoppio di un palloncino gonfiato, in tal caso il processo è di natura solamente fisica facilmente interpretabile con la legge di Boyle. Reazioni esplosive in chimica sono tristemente note, esempio tragico è la bomba atomica o gli esplosivi basati sulla trinitroglicerina.

7) Lo iodio a temperatura e pressione ambientale è un solido violetto facilmente sublimabile, i cui vapori sono tossici. Risolta solubile in alcool etilico e forma la tintura di iodio. Se sistemiamo un po' di iodio in un recipiente chiuso che successivamente scaldiamo su una fiamma, osserveremo la sublimazione di questo elemento, ovvero il recipiente si riempirà di vapori violetti che a loro volta a contatto con una superficie fredda in seguito ad un processo di brinamento torneranno solidi. Possiamo chiederci se è avvenuta una reazione chimica eventualmente con l’aria presente nel recipiente: il nuovo solido ottenuto risulta dello stesso colore e con le stesse proprietà dello iodio originario e quindi la conclusione è che l’unico processo osservato non è altro che un passaggio di stato da solido a gassoso e viceversa.

ESERCIZI

• fenomeno fisico
• fenomeno chimico
• fenomeno sia chimico che fisico

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Bibliografia