Eruzione vulcanica in laboratorio

Sebbene la chimica sia il frutto di uno studio attento e appassionato e di sacrifici quotidiani molti si appassionano al suo mondo entrando in sintonia con essa tramite reazioni spettacolari.

E’ ovvio ciascuna reazione ha una storia a sé e per conoscerla e spiegarla spesso sono necessarie ore di studio appassionato ma descrivere come essa avvenga può costituire un modo per coinvolgere quanti vedono nella chimica una disciplina ostica e difficile.

Una delle reazioni che desta stupore e interesse è la formazione di un vero e proprio vulcano al punto che i video ad essa relativa impazzano sul web.

Questa reazione tuttavia non solo è pericolosa ma utilizza una sostanza che è tossica, esplosiva, pericolosa per l’ambiente, nociva a contatto con la pelle e potenzialmente cancerogena.

Appare quindi scontato che non deve essere realizzata da persone inesperte e deve avvenire sotto cappa aspirante e pertanto non deve essere mai fatta in ambienti fuori da un attrezzato laboratorio chimico.

La sostanza di cui si è parlato è il bicromato di ammonio (NH₄)₂Cr₂O₇ che è un sale dell’idrossido di ammonio e dell’acido cromico che si presenta sotto forma cristallina di colore arancione.

Nel bicromato di ammonio il cromo si presenta nel suo massimo stato di ossidazione +6 mentre l’azoto esibisce il suo stato di ossidazione più basso -3 pertanto è un composto poco stabile e reattivo che si decompone con facilità come altre specie come il nitrato di ammonio, il perclorato di ammonio e il clorato di ammonio.

In tutti questi sali infatti l’anione ha un atomo nel suo più alto stato di ossidazione in grado quindi di ossidare l’atomo di azoto presente nello ione ammonio e viceversa.

Nel caso del bicromato di ammonio l’azoto viene ossidato a azoto molecolare passando da numero di ossidazione -3 a 0 mentre il cromo viene ridotto a cromo (III) passando da + 6 a +3 secondo la seguente reazione:

(NH₄)₂Cr₂O_7(s) →  N_2(g)+ Cr₂O_3(s) + 4 H₂O_(g)

Per la quale ΔH° = – 325.6 kJ/mol quindi da 1 mole di bicromato di ammonio corrispondente a 252.07 g si sviluppano 325.6 kJ.

Questa reazione di decomposizione termica viene innescata da una fiamma e procede fino a completezza producendo l’effetto di un’eruzione vulcanica con sviluppo di gas che scuotono l’ossido di cromo (III) formatosi che occupa un volume maggiore rispetto al bicromato di ammonio iniziale.

Calore, gas, scintille contribuiscono all’effetto coreografico della reazione.