Reazioni Chimiche: La Formazione Del Solfuro Di Ferro

Abbiamo inizito da poco lo studio della Chimica insieme ai miei ragazzi di 2°B. Poiché affrontiamo sperimentalmente lo studio delle Scienze, cercando di limitare il più possibile l'uso del manuale scolastico, l'approccio alla Chimica non ha fatto eccezione.
Dopo aver esplorato il significato di fenomeni fisici e fenomeni chimici, attraverso il ricorso al quotidiano, e averne compreso la differenza, siamo passati a "manipolare", in laboratorio, alcune sostanze facilmente reperite dai ragazzi. Alessandro Z. ha portato un sacchetto contenente zolfo, usato dal nonno, mentre Chiara A. ha portato della limatura di ferro; il resto del materiale lo avevamo nel laboratorio scolastico.
Lo scopo dell'esperienza svolta è stata di osservare se tra zolfo e ferro avvenisse una reazione chimica mettendoli a contatto. A tal fine, abbiamo mescolato, in un vasetto di vetro, un po' di polvere di zolfo con altrettanta di limatura di ferro, ottenendo una miscela eterogenea come in figura:

Abbiamo mescolato per ben le due sostanze e aspettato un po', senza però osservare alcuna reazione. Ho chiesto ai ragazzi che cosa suggerissero di fare e alcuni di loro hanno proposto di prendere un po' del miscuglio ferro-zolfo e di introdurlo in una provetta, esponendo questa alla fiamma. L'ipotesi era che il calore della fiamma potesse far reagire le due sostanze.

Riscaldamento del miscuglio tramite esposizione alla fiamma di un grosso accendino.

In effetti, dopo aver fatto arroventare il miscuglio, abbiamo osservato un cambiamento di colore. A questo punto, abbiamo spento l'accendino e lasciato raffreddare la provetta.
Osservando con attenzione, abbiamo notato che nella provetta si è formata una nuova sostanza compatta di colore grigio scuro (quasi nero), dai riflessi giallastri.

Abbiamo rotto la provetta, per liberarne il contenuto, e vi abbiamo passato vicinissima una calamita per verificare se il ferro venisse separato dallo zolfo. I ragazzi sanno, infatti, che la calamita attrae il ferro per aver separato, l'anno scorso, i componenti di miscugli contenenti limatura di ferro. Il che non è avvenuto perché ferro e zolfo hanno reagito chimicamente formando una nuova sostanza.
E' avvenuta la formazione di un composto, il solfuro di ferro II, secondo la reazione:
  
   Fe + S ------> FeSIl composto ottenuto per reazione di metallo (Fe) + non metallo (S) è un sale.
A questo punto, ho introdotto con facilità la nuova terminologia: gli elementi ferro e zolfo presenti prima della reazione chimica sono i reagenti, il solfuro di ferro ottenuto è il prodotto della reazione.
Il tipo di reazione osservata è endotermica perché ha assorbito calore dall'esterno per potersi sviluppare, ed è una reazione di sintesi.
Affronteremo in seguito il bilanciamento delle equazioni chimiche e gli altri tipi di reazione, come pure il fatto che i reagenti si legano in determinate proporzioni.
Nella reazione, da noi ottenuta, circa 5,6 grammi di ferro richiedono 3,2 grammi di zolfo.Significativa è risultata la discussione sul perché la reazione abbia richiesto assorbimento di calore dall'esterno per poter avvenire. I ragazzi hanno studiato l'anno scorso, sempre sperimentalmente: i modelli atomici, il modello microscopico della materia, i legami molecolari nei tre diversi stati di aggregazione della materia, la temperatura, il calore e le sue modalità di propagazione.
Sulla base di tali conoscenze, hanno ipotizzato che il calore richiesto dalla reazione sia necessario per rompere i legami esistenti tra gli atomi dei reagenti.
Approfondiremo la questione in seguito quando studieremo anche la valenza.
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* Le foto sono state scattate nel laboratorio scolastico.