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Il dentifricio dell'elefante
L'acqua ossigenata, H2O2 (detta più propriamente perossido di idrogeno), è una sostanza comunemente nota per le proprietà disinfettanti delle sue soluzioni acquose. Oltre che come disinfettante, il perossido di idrogeno viene usato come agente sbiancante nell'industria tessile e in quella della carta e in preparati cosmetici o come ossidante in alcuni processi chimici industriali.
Il prodotto che si acquista in farmacia contiene acqua ossigenata sciolta in acqua, in ragione di 3 grammi di acqua ossigenata ogni 100 grammi di prodotto. Talvolta la sua concentrazione è espressa in "volumi": per esempio l'acqua ossigenata a "120 volumi" è una soluzione che ne contiene tanta da liberare 120 litri di ossigeno per litro di liquido. L'acqua ossigenata che si può acquistare in farmacia è a circa "10 volumi".
Infatti, il perossido di idrogeno è un prodotto relativamente poco stabile e, anche sciolto in acqua, tende a decomporsi in acqua e ossigeno gassoso, secondo la seguente reazione:
Nell'acqua ossigenata, che potremmo avere nell'armadietto dei medicinali, è possibile osservare qualche bollicina, costituita proprio dall'ossigeno che si libera nella decomposizione.
La quantità di ossigeno (e di bollicine) che si formano normalmente è piccola, perché la decomposizione in condizioni normali è abbastanza lenta. Pertanto l'acqua ossigenata può essere conservata e usata per un certo tempo anche se, alla lunga, diviene un disinfettante sempre meno efficace e va infine scartata.
Probabilmente avete già visto che quando l'acqua ossigenata viene versata su una ferita o cade su alcune superfici metalliche si sviluppa una vivace effervescenza. Essa è dovuta sempre alla liberazione di ossigeno gassoso che accompagna la decomposizione e la quantità di gas liberata in breve tempo indica, sebbene in modo solo approssimativo, che la reazione sta avvenendo molto più velocemente che nell'acqua ossigenata nel flacone. L'accelerazione di una reazione a causa della presenza di sostanze estranee può essere l'effetto di un fenomeno generale chiamato catalisi. Un catalizzatore, è una sostanza capace di far aumentare la velocità di una reazione chimica, senza tuttavia essere consumato dalla reazione stessa. Nel caso della decomposizione dell'acqua ossigenata, la reazione può essere accelerata da diversi catalizzatori, fra cui ioni (atomi dotati di carica elettrica) positivi (per es. derivati da metalli come il ferro o il rame) o negativi, come lo ione ioduro.
Nel caso dell'esperimento in questione si sfrutta proprio l'azione catalitica dello ione ioduro per far avvenire molto velocemente la decomposizione dell'acqua ossigenata. La reazione catalizzata dallo ione ioduro avviene in due stadi:
Come si vede lo ione ioduro partecipa alla reazione, rendendola così più veloce, ma non viene consumato: nel secondo stadio se ne forma una quantità uguale a quella consumata nel primo, nel quale viene riciclato.
Poiché in presenza di ioduro la reazione risulta molto veloce, l'ossigeno gassoso si sviluppa molto rapidamente e, in presenza di un agente schiumogeno (come quelli dei detersivi per i piatti), forma un'abbondante schiuma. Non solo, se la reazione è condotta in un recipiente abbastanza piccolo, l'elevata velocità di sviluppo del gas provocherà la fuoriuscita della schiuma dal recipiente, allo stesso modo in cui lo fa il gas propellente nelle bombolette-spray.
Inoltre, poiché la rapida liberazione di calore che avviene durante la reazione può provocare una parziale evaporazione dell'acqua e la proiezione della schiuma sarà accompagnata dalla formazione di vapore.
Ciclo catalitico per la decomposizione del perossido di idrogeno con ioduro
Cosa vediamo oggi
Nell'esperimento proposto all'interno di una bottiglia conica (beuta) verrà condotta la reazione di decomposizione dell'acqua ossigenata catalizzata da ioni ioduro (forniti da un sale), in presenza di una certa quantità di detersivo per piatti e stoviglie e di un colorante alimentare (per colorare la schiuma). Si formerà rapidamente una schiuma molto abbondante, proiettata fuori dalla beuta dall'ossigeno gassoso.
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Questa scheda è puramente illustrativa. L’Università di Padova avverte che essa
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