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CAPITOLO 2 L’atomo
1.2 Legge delle proporzioni definite Il chimico francese Proust eseguí numerosi esperimenti variando le quantità delle sostanze reagenti e controllando se nella sostanza prodotta il rapporto tra le masse degli elementi costituenti risultasse costante. Verificandosi questa condizione, ne dedusse che il composto ottenuto è sempre lo stesso. Consideriamo la reazione tra ferro (simbolo Fe) e zolfo (simbolo S), che ha come prodotto il composto solfuro di ferro (formula FeS). Si osserva che, variando la massa dei reagenti, il rapporto di combinazione (1 : 0,57) presente nel prodotto rimane costante. Se si fanno quindi reagire quantità di ferro e zolfo che rispettano questo rapporto (1 g di Fe e 0,57 g di S o 10 g di Fe e 5,7 g di S o 50 g di Fe e 25,5 g di S), i reagenti si consumano completamente, trasformandosi nel prodotto. Se invece si combinano quantità di ferro e zolfo in proporzioni diverse, la quantità in eccesso rispetto al rapporto 1 : 0,57 non reagisce (Tab. 2.1). Tab. 2.1 Rapporto di combinazione tra diverse quantità di ferro e zolfo.
Reagenti
Prodotti
Massa non combinata
Rapporto di combinazione
Fe (g)
S (g)
FeS (g)
Fe (g)
S (g)
Fe : S
1
0,57
1,57
—
—
1 : 0,57
2
0,57
1,57
1
—
1 : 0,57
1
1
1,57
—
0,43
1 : 0,57
I risultati di questi esperimenti permisero a Proust di enunciare la legge delle proporzioni definite (1799): ✔ quando due elementi reagiscono per formare un composto, reagiscono secondo un rapporto di massa ben definito e costante.
In altri termini, la legge di Proust può essere formulata anche affermando che ogni composto ha una sua composizione definita e costante. esercizio guidato La reazione tra ferro e zolfo avviene nel rapporto di 1 : 0,57. Combinando 56 g di ferro con 14 g di zolfo, determinare: 1. quale dei due reagenti risulta non completamente combinato; 2. la massa del solfuro di ferro che si ottiene. RISOLUZIONE 1. Rappresentiamo la reazione in termini qualitativi: ferro + zolfo $ solfuro di ferro Conoscendo il rapporto di combinazione tra ferro e zolfo, per determinare la massa dello zolfo che dovrebbe reagire con 56 g di ferro impostiamo la seguente relazione: 1 : 0,57 = 56 : x x = 31,92 g Avendo a disposizione solo 14 g di zolfo, è evidente che è il ferro l’elemento in eccesso. 2. Per determinare la massa del solfuro di ferro si deve tener presente che la somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti (legge di Lavoisier): massa ferro + massa zolfo = massa solfuro di ferro
Sostituendo con i valori numerici, si ha: massa solfuro di ferro = ( 24,56 + 14 ) g = 38,56 g
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