Cos'è la chimica da banco?

La chimica da banco è il tipo che viene eseguito nel modo più tradizionale: lo scienziato mescola e gestisce direttamente le sostanze chimiche, senza utilizzare nessuno dei dispositivi ad alta tecnologia o approcci teorici che potrebbero essere associati agli aspetti più all'avanguardia di la disciplina. In sostanza, comporta esperimenti e dimostrazioni che possono essere fatti con alcuni prodotti chimici; alcune provette, boccette e becher; e un bruciatore Bunsen. L'immagine stereotipata di uno scienziato in camice bianco che versa sostanze chimiche da una provetta all'altra è un esempio perfetto di chimica da banco. "Chimica umida" è talvolta usato come sinonimo di questa attività; tuttavia, è un termine industriale con una definizione molto più flessibile e può anche riferirsi all'uso di apparecchiature ad alta tecnologia che generalmente non si trovano in un banco di lavoro di laboratorio.

tecniche

Il termine "chimica da banco" comprende molte diverse tecniche scientifiche utilizzate in un laboratorio. Una regola generale è che se si tratta di un metodo che può essere facilmente praticato in un banco di lavoro senza che un computer esegua la maggior parte dei calcoli e delle analisi, si tratta di una tecnica chimica da banco. I metodi analitici includono titolazione, analisi gravimetrica, test di fiamma e test di tallone di borace. Campioni di elementi o composti possono anche essere preparati sul banco di lavoro. La sperimentazione, o semplicemente mescolando le cose per vedere cosa succede, è spesso un'attività da banco e molte importanti scoperte continuano ad essere fatte in questo modo.

Metodi analitici

Gran parte della chimica riguarda l'analisi: studiare un campione di materiale per determinare quali elementi o composti contiene. Mentre ci sono strumenti, come gli spettrometri, che possono essere usati per eseguire analisi dettagliate, ci sono anche una grande varietà di semplici test da banco che possono essere fatti semplicemente mescolando una o due sostanze o riscaldando qualcosa in una fiamma di Bunsen. Queste procedure possono essere vecchio stile, ma non richiedono attrezzature costose e possono insegnare molto agli studenti sulla chimica. In passato, hanno portato a importanti scoperte, come la scoperta di nuovi elementi.

La titolazione - a volte chiamata analisi volumetrica - è un metodo utilizzato per stabilire la concentrazione di un composto disciolto. Ad esempio, se un chimico vuole sapere quanta acido cloridrico è presente in una soluzione in acqua, può aggiungere una soluzione alcalina, come idrossido di sodio, di concentrazione nota fino a quando la soluzione risultante è neutra. È quindi possibile calcolare la concentrazione di acido cloridrico dal volume della soluzione di idrossido di sodio utilizzata.

L'analisi gravimetrica si basa sulla massa anziché sul volume e comporta la pesatura del composto o dell'elemento di interesse, dopo averlo isolato da un campione. Ad esempio, per scoprire la quantità di un metallo presente in un minerale, un chimico potrebbe prima dissolvere il minerale in un acido, quindi aggiungere una base che reagisce con il metallo per formare un composto non solubile. Questo uscirà dalla soluzione sotto forma di polvere fine nota come precipitato, che può quindi essere filtrata e pesata. È quindi possibile, conoscendo i pesi atomici del metallo e degli altri elementi nel composto precipitato, determinare la quantità di metallo presente nel minerale.

Un test di fiamma si basa sui colori prodotti quando determinati metalli sono fortemente riscaldati in una fiamma di Bunsen. Ad esempio, il bario darà verde, stronzio, rosso e cesio, blu. Il test viene normalmente eseguito utilizzando un filo di platino con un piccolo anello all'estremità, che viene utilizzato per raccogliere una piccola quantità del campione e per introdurlo nella fiamma.

Un altro modo di rilevare i metalli è il test del tallone di borace. Ancora una volta usando un anello di filo di platino, una piccola quantità di borace (tetraborato di sodio), viene sciolta in una fiamma di Bunsen, quindi utilizzata per raccogliere una piccola quantità del campione. Questa miscela viene quindi nuovamente sciolta nella fiamma per formare una piccola perlina rotonda. I metalli presenti nel campione produrranno perline di diversi colori. Il colore dipende anche dalla parte della fiamma in cui viene riscaldato il tallone e il tallone può cambiare colore mentre si raffredda. Dai colori prodotti, è spesso possibile identificare quale metallo è presente.

Preparazione di campioni di sostanze chimiche

I metodi da banco possono anche essere usati per preparare o purificare campioni di sostanze chimiche particolari. La distillazione è una tecnica comune. Una miscela di liquidi con diversi punti di ebollizione - ad esempio acqua ed etanolo - può essere separata posizionandola in un pallone collegato a un condensatore o in una storta e riscaldandola a una temperatura superiore al punto di ebollizione di una, ma inferiore il punto di ebollizione dell'altro. Il liquido con il punto di ebollizione inferiore viene vaporizzato e può essere condensato e raccolto.

La precipitazione è un altro metodo che può essere utilizzato per preparare una sostanza chimica insolubile in acqua. Un campione puro di carbonato di calcio (CaCO ₃ ), ad esempio, può essere preparato miscelando una soluzione di un composto di calcio solubile - come cloruro di calcio (CaCl ₂ ) - con una soluzione di carbonato solubile - come carbonato di sodio (Na ₂ CO ₃ ), in un becher. Il carbonato di calcio forma un precipitato sul fondo del becher. L'altro prodotto della reazione, il cloruro di sodio (NaCl), che è solubile, potrebbe essere ottenuto facendo evaporare il liquido rimanente. Questo metodo può essere utilizzato per preparare molti composti diversi.

La panca

La chimica del banco prende il nome dal tradizionale banco da lavoro di laboratorio. Si trovano in laboratori industriali e accademici e quasi tutti coloro che imparano le scienze naturali lavoreranno in uno di questi banchi ad un certo punto. Di solito sono resistenti alle macchie, al calore e alla corrosione, pertanto le fuoriuscite di sostanze chimiche e gli esperimenti pasticciati non causano danni significativi e possono essere dotate di prese del gas a cui è possibile collegare un bruciatore Bunsen. Alcuni banchi da lavoro sono inoltre circondati da sistemi di ventilazione noti come cappe chimiche per proteggere gli utenti dai gas tossici che possono essere rilasciati durante determinate reazioni chimiche.