La combustione

Percorso didattico realizzato dalla classe II D

Istituto d’Istruzione secondaria di I grado

“S Francesco d’ Assisi’’

Francavilla Fontana (Br)

Docente: prof.ssa Lobello Carmela

Perché la combustione ?

In scienze stiamo trattando i composti e i

fenomeni chimici e vogliamo studiare una

reazione chimica molto vistosa quale la

combustione.

Cosa sappiamo della combustione

Dalle lezioni di educazione tecnica

abbiamo già imparato che la combustione

è una reazione chimica che comporta

l’ossidazione di un combustibile da parte

di un comburente (ossigeno) con sviluppo

di calore e produzione di luce.

E’ necessario un innesco.

I fase

La combustione richiede ossigeno

Accendiamo una

candela che abbiamo

fatto aderire ad un

piatto, la copriamo con

un vasetto di vetro,

dopo pochi secondi la

candela si spegne. Ciò

si verifica perché si è

consumato l’ossigeno.

Proviamo con vasetti di capacità

diversa e misuriamo i tempi

Indichiamo con:

V1, V2,V3 la capacità di tre vasetti di vetro diversi;

misuriamo con un cronometro i secondi necessari allo spegnimento della candela per ognuno di essi;

facciamo più misurazioni per tener conto dell’errore umano;

calcoliamo la media dei tempi.

Otteniamo la seguente tabella

T1 T2 T3 T4 T5 T6 Tm

V1 8 7 8 7 7 8 7,5

V2 15 14 14 15 16 16 15

V3 28 26 28 28 30 28 28

Aiutandoci con un cilindro graduato

misuriamo il volume dei tre vasetti

• Otteniamo

• V1= 268 ml

• V2= 532 ml

• V3= 994 ml

Raccogliamo i dati

in una tabella

V (in ml) Tm ( in sec)

268 7,5

532 15

994 28

Dalla tabella al grafico

0

5

10

15

20

25

30

268 532 994

volume

tem

po

med

io

Dal grafico osserviamo che all’aumentare del volume aumenta il tempo necessario al consumo dell’ossigeno. Probabilmente avremmo ottenuto la retta che rappresenta la proporzionalità diretta se non ci fosse stato qualche errore di misura.

II fase

Vogliamo vedere cosa accade quando

sostanze diverse vengono bruciate.

Pesiamo quindi un pezzo di candela, un

po’ di alcool denaturato e una certa

quantità di legnetti secchi.

Inneschiamo la combustione, quando il

fuoco si spegne pesiamo il materiale

rimasto.

Pesiamo prima e dopo la combustione la

candela e l’alcool

Facciamo lo stesso con i legnetti

secchi

Prendiamo nota in una tabella

Peso

iniziale ( g )

Peso

finale ( g )

Perdita di

peso ( g )

Perdita

percentuale

Candela 11 4 7 64%

Alcool 4 0 4 100%

Legnetti 150 35 115 77%

Come mai dopo la combustione il

peso diminuisce?

Le nostre risposte:

1. Si forma del fumo che si allontana

2. I combustibili usati contengono acqua

che con il calore evapora

3. Dalla reazione di combustione si

formano sostanze gassose che si

perdono nell’aria

Commentiamo le nostre ipotesi

Ipotesi 1: è vera perché abbiamo visto il

fumo allontanarsi

Ipotesi 2: per verificarla facciamo una

ricerca sul materiale di cui è fatta la

candela e sull’alcool per vedere se

contengono acqua

Ipotesi 3: per verificarla dobbiamo fare altri

esperimenti

Risultati della ricerca

• La paraffina usata di solito per fabbricare

candele non contiene acqua

• L’alcool denaturato contiene solo una

piccola quantità di acqua, ciò non spiega

perché l’alcool sparisce completamente

• L’ ipotesi 2 non è quindi valida

Cerchiamo di dimostrare l’ipotesi 3

• Riempiamo di acqua un

pallone di vetro,

osserviamo che la

superficie è asciutta.

• Poniamo il pallone sulla

fiamma e osserviamo che

si forma della condensa

• Dimostriamo così che la

combustione produce

vapore acqueo.

Questa volta mettiamo

sul fondo del piatto un

po’ di acqua di calce

(idrossido di calcio)

che ha un aspetto

limpido.

Ripetiamo l’esperimento fatto con la candela

e il vasetto di vetro

Ripetiamo alcune volte l’esperimento

Preleviamo alla fine

la soluzione rimasta

sul fondo del piatto

e la confrontiamo

con quella di prima.

E’ diventata torbida.

Perché la soluzione è diventata

torbida?

Quando abbiamo studiato la respirazione

abbiamo sperimentato che soffiando con una

cannuccia in una soluzione di idrossido di calcio,

questa diventa torbida perché l’anidride

carbonica espirata reagisce con l’idrossido

formando un sale, il carbonato di calcio, che

essendo insolubile rende torbida la soluzione.

Nel nostro caso la soluzione è diventata torbida

perché dalla combustione si è formato CO2 che

si è sciolta in essa.

Quali sono le nostre conclusioni ?

• L’ipotesi 3 è esatta

• infatti abbiamo dimostrato che nella

reazione di combustione il combustibile e

l’ossigeno si trasformano in CO2 e H2O che

si disperdono nell’ambiente

• La conseguenza è la perdita di peso

osservata

III fase: sperimentiamo ancora …..

Questa volta ripetiamo

l’esperimento della

candela mettendo sul

fondo del piatto acqua

colorata

Osserviamo cosa accade

L’ acqua comincia a

salire quando la

candela è ancora

accesa, questo

fenomeno continua

per pochi secondi

anche quando la

candela si spegne.

Come si spiega questo fenomeno?

Le nostre ipotesi:

1. L’ aria quando si riscalda si contrae

2. Quando la candela si spegne, l’aria si

raffredda e si contrae

3. L’ossigeno si consuma per cui l’aria

diminuisce di volume

Possiamo accettare la prima ipotesi?

Sperimentiamo:

riscaldando l’aria contenuta in una beuta vuota collegata ad un manometro ad U, il dislivello che si crea dimostra che l’aria riscaldandosi si dilata.

Scartiamo la prima ipotesi

Consideriamo la seconda ipotesi

Se l’acqua risale a causa del

raffreddamento dell’aria dovuto allo

spegnimento della candela, come mai

quando la candela è ancora accesa e

l’aria si riscalda, questa non si dilata?

Non dovremmo osservare prima una

fuoriuscita di aria sotto forma di bolle?

Facciamo un altro esperimento

Questa volta non usiamo la candela, ma un vasetto di vetro riscaldato in acqua calda, anche questa volta l’acqua sale, ma più lentamente.

Cominciamo ad avere le idee un po’ confuse…….

Confrontiamo i due fenomeni osservati

• Ripetiamo l’ultimo esperimento

usando vasetti riscaldati a diverse

temperature e lo confrontiamo con

quello fatto con la candela.

• Osserviamo come varia il tempo di

risalita dell’acqua e l’eventuale

fuoriuscita di aria.

Raccogliamo le nostre osservazioni

in una tabellaTempo di risalita

( pochi secondi)

Tempo di risalita

( minuti)

Aumento di volume

dell’aria con

formazione di bolle

che fuoriescono

all’esterno

Esperimento con la

candela x

Esperimento con il

vasetto riscaldato a

50°C

x x

Esperimento con il

vasetto riscaldato a

70°C

x x

Esperimento con il

vasetto riscaldato a

90°C

x x

Confrontiamo i risultati

• Con la candela non

osserviamo

fuoriuscita di aria

• Con la candela

l’acqua risale in pochi

secondi

• Con i vasetti riscaldati

si osserva fuoriuscita

di aria

• Con i vasetti riscaldati

la velocità con cui

l’acqua risale dipende

dalla temperatura del

vasetto

Le nostre osservazioni

• I due fenomeni si svolgono in modo

diverso

• Non possiamo attribuire solo alla

contrazione del gas per raffreddamento il

richiamo di acqua all’interno del vasetto

Le nostre conclusioni

• L’ossigeno si consuma;

• al suo posto si produce H2O e CO2

• L’acqua in parte condensa sulle pareti di vetro

• L’anidride carbonica si scioglie nell’acqua

• Questi due fenomeni già da soli creano una depressione

• A questi fenomeni si aggiunge anche, quando la candela si spegne, il raffreddamento dell’aria che contraendosi contribuisce a richiamare ulteriormente acqua