OBIETTIVO DELL’ESPERIMENTO: La velocità di una reazione dipende da alcuni fattori fra cui la concentrazione dei reagenti, la temperatura a cui avviene la reazione e la presenza di catalizzatori.

8 beker da 100 ml
2 beker da 250 ml
8 provette
2 matracci tarati da 1000 ml
2 cilindri graduati da 100 ml
3 pipette graduate da 10 ml
pompetta di gomma
bagnomaria
portaprovette da bagnomaria
bunsen
treppiede con reticella
cronometro
termometro da 0 a 100 °C

permanganato di potassio (solido)
acido ossalico (solido)
biossido di manganese (solido)
acido solforico concentrato
acqua distillata

Pesate circa 3,2 g di permanganato di potassio e introduceteli accuratamente all’interno di un matraccio tarato da 1 litro insieme a una certa quantità di acqua distillata necessaria a disciogliere il composto. Alla soluzione così ottenuta aggiungete acqua fino a raggiungere il volume di 1 litro indicato dall’apposito segno sul collo del matraccio.
Pesate circa 9 g di acido ossalico e introduceteli accuratamente all’interno di un altro matraccio tarato da 1 litro e con le stesse modalità prima descritte preparate una soluzione di tale acido dal volume di 1 litro.

Versate 10 ml della soluzione di permanganato di potassio, precedentemente preparata, in  quattro beker da 100 ml allineati e numerati.
Versate 10 ml della soluzione di acido ossalico, precedentemente preparata, in altri quattro beker da 100 ml che sistemerete in una fila parallela rispetto ai primi quattro beker.

Versate inoltre 20 ml, 40 ml e 60 ml di acqua distillata rispettivamente nel secondo, terzo e quarto beker della 2a fila.
Versate infine, in ciascun beker dalla 2 a fila, 2ml di H2SO4 concentrato, avendo cura di effettuare tale operazione con l’aiuto di una pompetta aspirante di gomma.
Attendete circa 5 minuti per permettere alle soluzioni così preparate di stabilire la loro temperatura.
Versate la soluzione di acido ossalico del 1° beker della 2 a fila nel corrispondente beker della 1 a fila contenente la soluzione di KmnO4 E fate partire contemporaneamente il cronometro che bloccherete nell’istante in cui la soluzione di KMnO4 apparirà completamente decolorata; registrare il tempo letto nella tabella dati n. 1.
Ripetete la stessa prova con il 2° , 3° e 4° beker, avendo sempre cura di riportare i tempi letti sul cronometro nella stessa tabella dati.

Ponete 8 provette, precedentemente numerate, nell’apposito supporto e introducete nelle prime quattro 3 ml di soluzione di KMnO4 e nelle rimanenti altre 3,5 ml di soluzione di acido ossalico e 0,5 ml di H2SO4 concentrato.
Introducete il portaprovette così preparato all’interno di un bagnomaria e attendete che la temperatura dell’acqua del bagno si stabilizzi dopo averla agitata con un termometro.
Leggete la temperatura iniziale e registrate tale valore nella tabella dati n.2.
Versate nella 1 a  provetta il contenuto della 5  e fate partire contemporaneamente il cronometro che bloccherete nell’istante in cui avviene la decolorazione; registrate il tempo impiegato nell’apposita colonna della tabella dati n. 2.
Iniziate il riscaldamento del bagnomaria molto lentamente; non appena la temperatura si è innalzata di 5-10 °C versate il contenuto della 6  provetta nella 2  provetta e fate partire contemporaneamente il cronometro, che bloccherete nell’istante in cui osserverete la decolorazione del permanganato. Annotate in tabella il tempo e la temperatura letti in questo istante.
Ripetete in sequenza tale operazione per le altre due coppie di provette, avendo cura di annotare sempre sia il tempo che la temperatura ogni volta che noterete l’avvenuta decolorazione.

Versate in due beker da 250 ml, 50 ml di soluzione di acido ossalico unitamente a 5 ml di H2SO4 concentrato. In uno solo di essi (ad esempio il 2°) aggiungete qualche cristallino di biossido di manganese. Attendete qualche minuto per permettere alle soluzioni di stabilizzare la loro temperatura, versate in ciascun beker 50 ml della soluzione di permanganato precedentemente preparata e contemporaneamente fate partire il cronometro a annotate i tempi di decolorazione nella tabella dati n. 3 relativi ai due beker.

CONCLUSIONI

L’esperimento condotto è articolato in tre serie di prove, ognuna della quali mostra l’influenza di un solo fattore sulla velocità di reazione tra l’acido ossalico e il permanganato di potassio in presenza di acido solforico. Si tratta di una reazione di ossido-riduzione di cui ci occuperemo in particolare nel capitolo dell’elettrochimica e che per il momento ci limitiamo a rappresentare con la seguente equazione:

2 KMnO₄ + 5 C₂H₂O₄ + 3 H₂SO₄            2 MnSO₄ + K₂SO₄ + 10 CO₂ + 8 H₂O

Analizzando I dati della tabella n. 1 notiamo che variando la concentrazione di uno dei due reagenti (nel nostro caso il permanganato) varia la velocità della reazione e più precisamente osserviamo che quanto più elevata è la concentrazione tanto più alta sarà la sua velocità. Dai dati della tabella n. 2 si ricava invece che la velocità della reazione è influenzata dalla temperatura e, in particolare, aumenta con l’aumentare della temperatura. Dai dati della tabella n. 3 si ricava, infine, che la presenza di un catalizzatore può far variare la velocità pur rimanendo inalterati gli altri parametri (temperatura e concentrazione).
In particolare si è osservato che piccole quantità di MnO2 fanno aumentare notevolmente la velocità della reazione.