Scopo
Studiare alcune proprietà fisiche dell’acqua che dipendono dalla sua struttura molecolare, dalla polarità e dalle interazioni intermolecolari.
Osservare sperimentalmente:
- il potere solvente dell’acqua;
- la coesione tra molecole d’acqua;
- l’adesione dell’acqua a superfici diverse;
- la tensione superficiale;
- l’effetto di un tensioattivo sulla tensione superficiale;
- la capillarità.
I fenomeni osservati saranno messi in relazione con alcuni processi biologici nei quali l’acqua svolge un ruolo fondamentale.
1- Potere solvente dell’acqua
Materiali
- 4 provette
- portaprovette
- pipetta Pasteur
- spatola piccola
- bacchetta di vetro
- guanti e occhiali
Sostanze
- saccarosio \(C_{12}H_{22}O_{11}\)
- etanolo \(CH_{3}CH_{2}OH\) soluzione \(50-90%\)
- olio di semi1
- cloruro di sodio \(NaCl\)
Procedura
- etichettare le provette con il nome delle sostanze da analizzare;
- introdurre in ciascuna provetta circa \(5mL\) di acqua;
- aggiungere in ciascuna provetta una piccola quantità della sostanza da analizzare (una punta di spatola per i solidi o 2-3 gocce per i liquidi);
- agitare delicatamente le provette aiutandosi anche con la bacchettina di vetro;
- osservare se la sostanza si scioglie completamente, parzialmente oppure non si scioglie;
- registrare le osservazioni nella tabella.
| Sostanza | solubile | insolubile |
| saccarosio | ||
| sodio cloruro | ||
| etanolo | ||
| olio di semi |
2- Forze di coesione: le gocce sulla moneta
Materiali
- moneta
- pipetta Pasteur
- becher da \(100-150 mL\)
- guanti e occhiali
Sostanze
- acqua
- detersivo/detergente
Procedura
- asciugare accuratamente la superficie della moneta;
- utilizzando una pipetta, depositare una goccia alla volta di acqua sulla moneta;
- contare il numero di gocce che è possibile depositare prima che l’acqua fuoriesca dalla superficie della moneta;
- ripetere le operazioni 1-3 almeno per confermare il risultato ottenuto;
- preparare nel becher una soluzione di acqua e detergente aggiungendo ca\(1mL\) di detergente a \(100mL\) di acqua;
- ripetere le operazioni 1-3 almeno utilizzando la soluzione di acqua e detergente;
- conservare la soluzione acqua e detergente per la parte 2;
- registrare i risultati nella tabella.
| n° gocce | acqua | acqua + detergente |
| prova 1 | ||
| prova 2 |
3 – Tensione superficiale: la graffetta e gli stuzzicadenti
Materiali
- graffetta metallica
- stuzzicadenti
- pipetta Pasteur
- pinzetta
- piastra di Petri
- guanti e occhiali
Sostanze
- acqua
- soluzione acqua + detersivo/detergente (preparata nella parte 2)
Procedura
- riempire la piastra di Petri con acqua;
- spezzettare lo stuzzicadenti e appoggiare i pezzettini sulla superfici;e dell’acqua
- appoggiare delicatamente una graffetta sulla superficie dell’acqua aiutandosi con la pinzetta (evitare di lasciarla cadere dall’alto);
- osservare il comportamento della graffetta;
- aggiungere 1-2 goccia di soluzione di detergente senza agitare la superficie dell’acqua;
- osservare il comportamento della graffetta e degli stuzzicadenti;
- conservare la soluzione acqua e detergente per la parte 2;
- registrare le osservazioni.
4 – Adesione e bagnabilità
Materiali
- vetrino portaoggetti
- striscia di carta da forno o carta cerata
- pipetta Pasteur
- guanti e occhiali
Sostanze
- acqua
- soluzione acqua + detersivo/detergente (preparata nella parte 2)
Procedura
- pulire e asciugare accuratamente il vetrino portaoggetti;
- depositare sul vetrino una goccia di acqua;
- osservare la forma della goccia;
- depositare una seconda goccia di acqua sulla carta cerata;
- confrontare la forma delle due gocce;
- posizionare il vetrino e la carta forno su una superficie rigida (la copertina di un quaderno) e inclinare leggermente le superfici: osservare il comportamento delle gocce;
- ripetere l’esperimento utilizzando la soluzione di acqua e detergente;
- conservare la soluzione acqua e detergente per la parte 2;
- registrare le osservazioni in tabella.
| Liquido | Superficie | Forma goccia (inserire foto) | Tendenza a scorrere (bagnare) |
| acqua | vetro | ||
| acqua | carta forno | ||
| acqua + detersivo | vetro | ||
| acqua + detersivo | carta forno |
5 – Capillarità
Materiali
- capillari di vetro
- becher da \(100-150 mL\)
- pipetta Pasteur
- righello millimetrato
- pinza di legno
- guanti e occhiali
Sostanze
- acqua
- soluzione acqua + detersivo/detergente (preparata nella parte 2)
- colorante
Procedura
- preparare un becher contenente acqua ed aggiungervi 1-2 goccie di colorante;
- fissare il capillare alla pinza di legno;
- immergere l’estremità inferiore del capillare nell’acqua e misurare l’altezza raggiunta dall’acqua rispetto al livello iniziale dopo \(30s\) come mostrato in figura;
- ripetere la misura almeno 3 volte svuotando ogni volta il capillare con un pezzo di carta assorbente;
- ripetere l’esperimento utilizzando la soluzione di acqua e detergente;
- registrare i risultati in tabella.
| Prova | Altezza acqua \(mm\) | Altezza acqua + detergente \(mm\) |
| 1 | ||
| 2 | ||
| 3 |
Facoltativo: ripetere l’esperimento precedente utilizzando un capillare con un diametro interno diverso e registrare i dati in tabella.
Quesiti
- Quali sostanze risultano solubili in acqua?
- Quale caratteristica della molecola d’acqua permette di sciogliere efficacemente molte sostanze ioniche e polari?
- Perché l’olio non si mescola con l’acqua?
- È corretto affermare che l’acqua è un “solvente universale”? Motiva la risposta.
- Perché l’acqua tende a rimanere raccolta sulla superficie della moneta anziché disperdersi?
- Quale proprietà dell’acqua permette la formazione della “cupola” sulla moneta?
- Come cambia il numero di gocce aggiungendo il detergente? Perché?
- Spiegare con parole proprie cos’è una molecola anfipatica.
- Quali interazioni intermolecolari sono responsabili della coesione tra le molecole d’acqua?
- Perché la graffetta può essere sostenuta dalla superficie dell’acqua nonostante il metallo sia più denso dell’acqua?
- In che modo una sostanza tensioattiva modifica il comportamento della superficie dell’acqua?
- Perché le gocce di acqua assumono forme differenti su superfici diverse?
- Qual è la differenza tra coesione e adesione?
- Che effetto ha il detergente sulla forma della goccia?
- Quali proprietà dell’acqua sono state osservate durante l’esperienza?
- Perché le proprietà dell’acqua sono particolarmente importanti per gli organismi viventi?
- Individuare almeno un esempio biologico per ciascuno dei seguenti fenomeni:
- potere solvente
- coesione
- adesione
- tensione superficiale
- capillarità
Note
- il più economico olio disponibile ↩︎