Metodica n° 1: Polarità delle molecole
Richiami teorici
Le molecole possono avere o meno una certa polarità dovuta ad una distribuzione non omogenea degli elettroni di legame; questi infatti possono essere attratti più o meno fortemente dagli atomi coinvolti nei legami chimici in base al loro valore di elettronegatività.
Se la differenza di elettronegatività tra i due atomi che costituiscono il legame è superiore a 0,4 e inferiore a 1,9 il legame covalente risulterà polarizzato con una parziale carica negativa sull’atomo più elettronegativo e una parziale carica positiva sull’atomo meno elettronegativo.
Una molecola biatomica, in cui si presenta una tale situazione, costituisce un dipolo elettrico (molecola polare), ovvero una molecola nella quale il baricentro delle cariche negative non coincide con il baricentro delle cariche positive.
Per le molecole costituite da tre o più atomi bisogna invece considerare la risultante di tutti i momenti dipolari che si vengono a creare sui legami tenendo conto anche della geometria della molecola: se tale risultante fosse diversa da zero la molecola sarebbe un dipolo elettrico, se invece la risultante fosse uguale a zero la molecola sarebbe apolare.
Pertanto avere legami covalenti polari è una condizione necessaria, ma non sufficiente perché una molecola sia un dipolo elettrico in quanto la risultante dei momenti dipolari potrebbe annullarsi sulla base della geometria della molecola stessa; d’altra parte una molecola che non presenti legami covalenti polari, indipendentemente dalla geometria, non può essere una molecola polare.
Per determinare sperimentalmente se una molecola sia o meno un dipolo elettrico si osserva il suo comportamento in presenza di un campo elettrico ottenuto strofinando con uno straccio di lana una bacchetta di plastica o di vetro; in seguito allo strofinio la bacchetta di plastica si carica infatti negativamente, mentre quella di plastica si carica positivamente.
Osservando il comportamento del flusso di una sostanza quando si avvicina una bacchetta elettrizzata è possibile stabilire se la sostanza osservata sia polare o apolare. Infatti, se le molecole della sostanza sono dei dipoli elettrici, esse verranno attratte dal campo elettrico della bacchetta (indipendentemente dal segno) e il flusso del liquido verrà deviato verso la bacchetta stessa.
La causa di questo fenomeno è da ricercarsi nel fatto che le molecole di una sostanza polare si comportano come dei dipoli e quindi si orientano in modo tale da mostrare la carica di segno opposto al campo elettrostatico generato dalla bacchetta elettrizzata.
Nel caso di un liquido apolare il flusso non viene deviato dalla bacchetta elettrizzata proprio perché le molecole non si comportano da dipoli e non risentono quindi del campo elettrico.
Metodica di laboratorio
Scopo dell’esperienza: verificare se un liquido sia polare o meno in base al comportamento del flusso del liquido stesso in presenza di un campo elettrostatico.
Materiale occorrente: burette da 50 mL con sostegno metallico, becker da 100 mL, bacchetta di vetro e/o plastica, panno di lana.
- Liquidi da testare: acqua distillata, etanolo, n-esano.
Valutazione dei rischi: lavorare sotto cappa aspirante e usare i D.P.I. (camice, guanti e occhiali) ed eseguire l’esperienza solo in presenza dell’insegnante.
Procedimento:
- Sotto ogni cappa è presente una buretta con il liquido da testare al di sotto della quale è presente un becker vuoto da 100 mL;
- Strofinare per circa un minuto la bacchetta di plastica con un panno di lana;
- Dopo aver aperto il rubinetto della buretta contenente il liquido da testare avvicinare al flusso la bacchetta elettrizzata;
- Annotare se il flusso viene deviato o meno;
- Effettuare la stessa prova per ogni liquido in esame;
- Ripetere le stesse procedure utilizzando questa volta una bacchetta di vetro;
- I liquidi utilizzati verranno recuperati per ulteriori prove.
Dati e tabelle:
| Sostanza liquida | Apolare | Polare |
|---|---|---|
| Acqua distillata | ||
| Etanolo | ||
| n-Esano |
Osservazioni: dopo aver disegnato le formule di struttura di ogni sostanza in esame, scrivere le opportune considerazioni in funzione di quello che in teoria dovrebbe risultare riguardo la polarità o meno e ciò che si è verificato durante l’attività sperimentale.