Esperimento: testare l'effetto della temperatura sul tempo di reazione

May 18, 2023

Figura 1.In questo esperimento, studiamo come far sì che le compresse di Alka-Seltzer immerse nell'acqua sfrigolino più velocemente e più furiosamente.

asadykov/iStock/Getty Images Plus

Dai compagni di scienza

12 luglio 2023 alle 6:30

Obbiettivo: Per misurare l'effetto della temperatura sulla velocità di una reazione chimica

Aree della scienza: Chimica, scienza con il tuo smartphone

Difficoltà: Intermedio facile

Tempo richiesto: 2–5 giorni

Prerequisiti: Nessuno

Disponibilità materiale: Già disponibile

Costo: Molto basso (sotto i $ 20)

Sicurezza: Potrebbe essere necessaria la supervisione di un adulto quando si lavora con soluzioni di acqua calda

Crediti : Andrew Olson, PhD, Amici della scienza; a cura di Svenja Lohner, PhD, Science Buddies

Potresti aver visto uno spot televisivo per le compresse di Alka-Seltzer o sentito uno dei loro slogan pubblicitari: "Plop, plop, fizz, fizz, oh che sollievo!" Quando si lasciano cadere le compresse nell'acqua, si formano molte bolle, come una soda extra frizzante, come mostrato nell'immagine principale in alto (Figura 1). E come una soda, le bolle sono gas di anidride carbonica (CO2). Tuttavia, con Alka-Seltzer, la CO2 è prodotta da achimicoreazioneche si verifica quando le compresse si sciolgono in acqua.

Alka-Seltzer è un farmaco che agisce come antidolorifico e antiacido (gli antiacidi aiutano a neutralizzare l'acidità dello stomaco, come il bruciore di stomaco). L'antidolorifico utilizzato è l'aspirina e l'antiacido utilizzato lo èbicarbonato di sodio (bicarbonato di sodio, NaHCO3). Per assumere le compresse è necessario scioglierle completamente in un bicchiere d'acqua. Quando il bicarbonato di sodio si dissolve in acqua, si dissocia (si divide) in ioni sodio (Na+) e bicarbonato (HCO3). (Uno ione è amolecola che ha una carica, positiva o negativa.) Il bicarbonato reagisce con gli ioni idrogeno (H+) dell'acido citrico (un altro ingrediente nelle compresse) per formare anidride carbonica e acqua. In altre parole, il gas di anidride carbonica è aProdotto di questa reazione. La reazione è descritta dall'equazione 1 di seguito:

Equazione 1.3HCO3− + 3H+ → 3H2O + 3CO2

Allora, com'è?temperaturarelativo a questoreazione del bicarbonato ? Affinché avvenga la reazione sopra mostrata, gli ioni bicarbonato devono entrare in contatto con gli ioni idrogeno. Le molecole in una soluzione sono in costante movimento e sono costantemente in collisione tra loro. Gli ioni idrogeno e bicarbonato devono scontrarsi ad angolo retto e con energia sufficiente affinché avvenga la reazione. La temperatura di una soluzione è una misura del movimento medio (energia cinetica) delle molecole nella soluzione. Più alta è la temperatura, più velocemente si muovono le molecole. Che effetto pensi che la temperatura avrà sulla velocità, ovalutare, della reazione del bicarbonato?

In questo progetto di scienze chimiche, lo scoprirai tu stesso immergendo le compresse di Alka-Seltzer nell'acqua a diverse temperature e misurando quanto tempo impiega la reazione chimica per completarsi. Inoltre, puoi registrare il suono dello sfrigolio dell'Alka-Seltzer utilizzando uno smartphone dotato di un'app con sensore. Pensi che friggerà più forte nell'acqua calda o fredda?

Nota : In questo progetto scientifico, esaminerai come la temperatura dell'acqua influisce sul tempo di dissoluzione di una compressa di Alka-Seltzer. Utilizzerai uno smartphone dotato di un'app sensore per registrare il suono frizzante della reazione dell'Alka-Seltzer in acqua e misurare il tempo impiegato da una compressa di Alka-Seltzer per reagire completamente in acqua. L'app crea un grafico che non solo ti fornirà informazioni sul tempo di reazione, ma ti consentirà anche di valutare l'intensità di ciascuna reazione in base alle intensità del suono misurate. Se non hai un telefono, puoi osservare la reazione e utilizzare un cronometro per cronometrare il tempo necessario affinché ciascuna compressa si dissolva.