3. Dai composti agli elementi

È possibile scomporre lo zucchero nelle sostanze che lo formano?

Metti un po’ di zucchero in una provetta resistente al calore e scaldala sulla fiamma (31 ). Dopo alcuni istanti di riscaldamento lo zucchero nella provetta comincia a cambiare le sue caratteristiche: da solido e bianco diventa liquido e giallastro, si sviluppa un odore dolce di caramello (32). Contemporaneamente si produce un vapore biancastro che in parte si condensa in goccioline sulle pareti interne della provetta: si tratta di vapore acqueo. Quando non esce più vapore, nella provetta rimane una sostanza nera, solida: il carbonio. Dalla scomposizione dello zucchero si sono dunque ottenuti acqua (sotto forma di vapore) e carbonio.

Naturalmente se provi a mescolare queste due sostanze non riottieni lo zucchero. Anche la scomposizione dello zucchero, come la fotosintesi clorofilliana, è una reazione chimica. Lo zucchero quindi è un composto perché si può decomporre nelle sostanze di cui è formato solo attraverso una reazione chimica. A questo punto potresti chiederti se anche l’acqua e il carbonio sono composti.

Sai già che l’acqua, se riscaldata, cambia semplicemente il suo stato, da liquido ad aeriforme, ma non si trasforma in altre sostanze più semplici. Il problema della decomposizione dell’acqua fu ritenuto di impossibile soluzione sino all’inizio dell’Ottocento, quando, con la scoperta della pila da parte di Volta, si cominciò a studiare la materia facendola attraversare dalla corrente elettrica.

Osserva l’apparecchio illustrato (33): è costituito da una pila, collegata attraverso due fili elettrici a due elettrodi di grafite; gli elettrodi sono immersi nell’acqua sotto a due provettoni. Quando si fa passare la corrente elettrica nell’acqua, nei due provettoni si raccolgono due gas, l’ossigeno e l’idrogeno, i componenti dell’acqua. Il procedimento che permette di decomporre l’acqua è detto elettrolisi, cioè separazione attraverso l’elettricità. L’acqua dunque, come lo zucchero, è un composto. Non è invece possibile decomporre il carbonio. Le sostanze che formano un composto sono gli elementi: essi non possono più essere decomposti in altre sostanze più semplici. Il carbonio, l’ossigeno e l’idrogeno sono elementi. Ogni elemento presenta caratteristiche fisico- chimiche proprie e si differenzia per questo dagli altri. L’ossigeno, per esempio, ravviva la fiamma di un fiammifero che si sta spegnendo, mentre l’idrogeno, se messo a contatto con una fiamma, esplode in piccoli botti. Sai già che il ferro viene attratto dalla calamita, lo zolfo ha il caratteristico colore giallo e galleggia sull’acqua. Le proprietà degli elementi dipendono da “come sono fatti dentro”, cioè dal tipo di particelle invisibili di cui sono costituiti, gli atomi.

Per riconoscere certi elementi, come rame, sodio, calcio, litio, potassio, rubidio, si può ricorrere al saggio alla fiamma. Questo metodo di analisi sfrutta la proprietà di alcuni elementi di emettere luce di colore particolare quando vengono immessi in una fiamma ( 1 ). Questa prova si può fare sia quando gli elementi da riconoscere sono puri sia quando si trovano in un composto. Per eseguire un saggio alla fiamma occorre una bacchetta con filo di platino bagnato in acido cloridrico. Dopo aver formato un piccolo anello con il filo di platino si preleva con esso un po’ di sostanza da analizzare e si pone nella fiamma ( 2 ). Un’applicazione pratica di questo fenomeno sono i fuochi d’artificio; i tipici colori sgargianti sono infatti dovuti all’utilizzo di elementi chimici.