Legge delle proporzioni definite (Proust)

Completa la frase con le parole mancanti: «Quando due o più elementi si combinano per formare un determinato $\dots$, lo fanno sempre nella stessa proporzione in $\dots$, qualunque sia la quantità di $\dots$ o la sua provenienza».

Analizziamo acqua distillata di un laboratorio e acqua piovana raccolta e purificata. In quale proporzione si combinano l'idrogeno e l'ossigeno in ciascuna? Che cosa dice la legge di Proust sulla provenienza dei campioni?

Nell'acqua, l'idrogeno e l'ossigeno si combinano nella proporzione $1\ \text{g}$ di idrogeno per ogni $8\ \text{g}$ di ossigeno. Quanti grammi di ossigeno si combineranno con $4\ \text{g}$ di idrogeno?

Per formare anidride carbonica, il carbonio e l'ossigeno si combinano nella proporzione $3\ \text{g}$ di carbonio per ogni $8\ \text{g}$ di ossigeno. Quale massa di ossigeno ti serve per bruciare completamente $9\ \text{g}$ di carbonio?

Se $1\ \text{g}$ di idrogeno reagisce esattamente con $8\ \text{g}$ di ossigeno, quale massa di acqua si forma? Quale altra legge delle reazioni chimiche hai dovuto usare oltre a quella di Proust?

Il calcio e l'ossigeno si combinano nella proporzione $5:2$ per formare calce viva (ossido di calcio).

1. a) Quale massa di calcio si combina con $16\ \text{g}$ di ossigeno?
2. b) Quale massa di calce viva si ottiene?

Scomponiamo completamente $90\ \text{g}$ di acqua nei suoi elementi (proporzione $1:8$ tra idrogeno e ossigeno). Quale massa di idrogeno e quale massa di ossigeno si ottengono?

Nell'ammoniaca, l'azoto e l'idrogeno si combinano nella proporzione $14:3$.

1. a) Quale massa di idrogeno si combina esattamente con $28\ \text{g}$ di azoto?
2. b) Quale massa di ammoniaca si forma?

Il magnesio e l'ossigeno si combinano nella proporzione $3:2$ formando l'ossido di magnesio. Se analizziamo $20\ \text{g}$ di ossido di magnesio, quale massa di magnesio e quale massa di ossigeno contiene?

Un campione di acqua contiene $2\ \text{g}$ di idrogeno e $16\ \text{g}$ di ossigeno; un altro campione contiene $5\ \text{g}$ di idrogeno e $40\ \text{g}$ di ossigeno. La figura confronta la composizione dei due campioni.

Calcola la proporzione tra idrogeno e ossigeno in ciascun campione e stabilisci se possono essere lo stesso composto.

Un campione contiene $3\ \text{g}$ di carbonio e $8\ \text{g}$ di ossigeno, e un altro contiene $3\ \text{g}$ di carbonio e $4\ \text{g}$ di ossigeno. Possono essere lo stesso composto? Giustifica la risposta con la legge di Proust.

Un laboratorio analizza due campioni di un ossido di ferro. Il campione A contiene $14\ \text{g}$ di ferro e $6\ \text{g}$ di ossigeno; il campione B contiene $21\ \text{g}$ di ferro e $9\ \text{g}$ di ossigeno. Calcola la proporzione di ciascuno e stabilisci se sono lo stesso composto.

Il rame può formare due ossidi diversi. In un campione, $8\ \text{g}$ di rame si combinano con $2\ \text{g}$ di ossigeno; in un altro campione, $8\ \text{g}$ di rame si combinano con $1\ \text{g}$ di ossigeno. La figura confronta la composizione dei due campioni.

Si tratta dello stesso ossido? Come lo sai?

Analizziamo tre campioni di «ossido di ferro». Il campione A contiene $14\ \text{g}$ di ferro e $6\ \text{g}$ di ossigeno; il campione B, $14\ \text{g}$ di ferro e $4\ \text{g}$ di ossigeno; il campione C, $21\ \text{g}$ di ferro e $9\ \text{g}$ di ossigeno.

1. a) Calcola la proporzione ferro:ossigeno di ciascun campione.
2. b) Quali di essi sono lo stesso composto?
3. c) Spiega perché il ferro può dare origine a più di un ossido diverso.

Il carbonio e l'ossigeno possono formare due gas diversi. Nel campione A ci sono $6\ \text{g}$ di carbonio e $8\ \text{g}$ di ossigeno; nel campione B ci sono $6\ \text{g}$ di carbonio e $16\ \text{g}$ di ossigeno. La figura mostra il modello di ciascuna molecola.

1. a) Calcola la proporzione carbonio:ossigeno di ciascun campione.
2. b) Sono lo stesso composto?
3. c) Sapendo che uno dei gas è il monossido di carbonio (molto tossico) e l'altro è l'anidride carbonica, spiega perché la legge di Proust permette di distinguerli anche se sono formati dagli stessi elementi.

$6\ \text{g}$ di carbonio si combineranno completamente con $16\ \text{g}$ di ossigeno per formare anidride carbonica, senza che avanzi nulla? Quale massa di anidride carbonica si formerà? (Ricorda: la proporzione è $3\ \text{g}$ di carbonio per ogni $8\ \text{g}$ di ossigeno.)

In un recipiente chiuso mettiamo $10\ \text{g}$ di idrogeno e $64\ \text{g}$ di ossigeno e li facciamo reagire (la proporzione di combinazione è $1:8$). La figura mostra il recipiente prima della reazione.

1. a) Reagisce tutto l'idrogeno?
2. b) Quale massa di acqua si forma?
3. c) Avanza qualche gas? Quale massa?

Bruciamo $12\ \text{g}$ di carbonio con $40\ \text{g}$ di ossigeno (la proporzione di combinazione è $3:8$).

1. a) Quanto ossigeno viene consumato?
2. b) Quale massa di anidride carbonica si forma?
3. c) Quale massa di ossigeno rimane senza reagire?

Mescoliamo $16\ \text{g}$ di idrogeno con $100\ \text{g}$ di ossigeno e provochiamo la reazione (proporzione $1:8$).

1. a) Quale massa di ciascun gas reagisce?
2. b) Quale massa di acqua si forma?
3. c) Quale massa di idrogeno avanza?

Uno studente afferma: «Se metto il doppio di ossigeno, l'acqua che si forma conterrà il doppio di ossigeno». Per verificarlo mettiamo $4\ \text{g}$ di idrogeno con $64\ \text{g}$ di ossigeno (il doppio del necessario).

1. a) Calcola la massa di acqua che si forma e la massa di ossigeno che avanza.
2. b) Spiega con la legge di Proust perché lo studente sbaglia.

In un esperimento formiamo acqua combinando $2\ \text{g}$ di idrogeno con $16\ \text{g}$ di ossigeno. In un altro esperimento scomponiamo $9\ \text{g}$ di acqua e otteniamo $1\ \text{g}$ di idrogeno e $8\ \text{g}$ di ossigeno.

1. a) Verifica che entrambi i risultati rispettano la legge delle proporzioni definite.
2. b) Spiega la differenza tra i due esperimenti (sintesi e analisi) e motiva perché la proporzione è la stessa in entrambi.

In un primo esperimento, $4\ \text{g}$ di rame si combinano esattamente con $1\ \text{g}$ di ossigeno. In un secondo esperimento partiamo dal doppio di rame.

1. a) Quale massa di ossigeno si combinerà con $8\ \text{g}$ di rame?
2. b) Quale massa di ossido si ottiene in ciascun esperimento?
3. c) La proporzione di combinazione dipende dalla quantità di campione che usiamo? Giustificalo.

Una classe misura la composizione dell'acqua e ottiene $10,2\ \text{g}$ di idrogeno e $79,8\ \text{g}$ di ossigeno.

1. a) Calcola la proporzione ossigeno/idrogeno (con una cifra decimale) e confrontala con la proporzione teorica $8:1$.
2. b) Dobbiamo concludere che la legge di Proust non vale? Motiva la risposta.
3. c) Indica due possibili cause del piccolo scostamento dal valore teorico.

Un laboratorio riceve $250\ \text{g}$ di un minerale bianco che il fornitore assicura essere ossido di calcio puro (proporzione calcio:ossigeno $5:2$). L'analisi rileva $175\ \text{g}$ di calcio e $75\ \text{g}$ di ossigeno.

1. a) Verifica se il minerale può essere ossido di calcio puro.
2. b) Quale massa di ossigeno dovrebbe accompagnare $175\ \text{g}$ di calcio se lo fosse?
3. c) Proponi una spiegazione per il risultato dell'analisi.