Collezionare gas che non sono solubili o poco solubili in acqua, come l’ossigeno o l’idrogeno, può essere realizzato posizionando un’apposita attrezzatura sopra di essa. Ad esempio, dalla reazione tra zinco e acido cloridrico si produce idrogeno gassoso secondo l’equazione:
Zn(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)
Per raccogliere l’idrogeno, si utilizza una beuta con tappo forato in cui avviene la reazione, e il gas viene convogliato tramite un tubicino in un recipiente con acqua. Un provettone riempito d’acqua è capovolto nell’acqua e il gas viene fatto passare attraverso di esso.
La pressione parziale del gas, che dipende dalla temperatura, può essere calcolata sottraendo la pressione del vapore acqueo alla pressione totale. La formula da utilizzare è: p_gas = p_totale – p_vapore_acqueo.
Esercizi
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Calcolo della massa di O2 a 23.0°C:
Con una pressione atmosferica di 762 mmHg e pressione di vapore dell’acqua a 23.0°C pari a 21.1 mm Hg, la pressione dell’ossigeno sarà di 740.9 mmHg. Convertendo in atmosfere, otteniamo p = 0.975 atm. Applicando l’equazione di stato dei gas, si calcola una massa di O2 pari a 0.248 g.
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Calcolo delle moli di CO2 a 25.0 °C:
Con una pressione di 1.00 atm e pressione di vapore dell’acqua a 25.0°C di 23.8 torr, si ottiene una pressione di CO2 di 0.969 atm. Risolvendo l’equazione di stato dei gas, si calcola che le moli di CO2 raccolte sull’acqua sono 0.00110.
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Calcolo del volume di idrogeno a STP:
Raccolti 2.58 L di idrogeno alla temperatura di 20 °C e pressione di 98.60 kPa con pressione di vapore dell’acqua a 20°C di 17.54 mm Hg, si calcola che il volume occupato a STP è di 2.28 L.
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Calcolo del volume di idrogeno a 25.0°C:
In un’esperimento in cui 1.00 g di magnesio reagiscono con una soluzione di acido cloridrico 0.123 M a 25.0°C, si calcola il volume di idrogeno raccolto sull’acqua alla pressione di 755 mm Hg. Dalle considerazioni sul reagente limitante e l’equazione di stato dei gas, si conclude che il volume di idrogeno è di 0.156 L.