Come rilevare ossigeno nell'aria

L'aria è l'involucro che compone l'atmosfera terrestre, si compone di un miscuglio di gas di cui 4/5 di azoto e 1/5 di ossigeno. In quantità minore, sono presenti altri gas e minuscole particelle solide come polveri, microrganismi e acqua. L'efficacia dell'attività risiede nella sua valenza didattica, la quale deve stimolare gli alunni a formulare ipotesi, a porre domande e poi a verificarle. L'esperimento finale è solo una tappa dell'intero percorso metodologico, il cui scopo finale è far comprendere che fenomeni naturali apparentemente banali si possono spiegare solo con il metodo scientifico. Vediamo allora come rilevare ossigeno nell'aria.

• candela
• bicchiere comune o un becher
• vaschetta
• Fiammiferi
• Inchiostro
• pennarello
• striscia di carta velina
• acqua

Il tipico esperimento per misurare il contenuto di ossigeno nell'aria utilizza la ruggine della lana d'acciaio all'interno di un volume chiuso d'aria. Due aspetti chiave di questo esperimento che rendono possibile una misurazione accurata sono un ambiente chiuso e l'uso di una reazione chimica che coinvolge l'ossidazione di un elemento solido in un ossido solido. L'ossigeno per la reazione chimica è fornito dal volume chiuso dell'aria, il cui cambiamento è facile da misurare. L'esperimento può essere completata in circa 30 minuti, pulendo la lana d'acciaio con acetone e poi lavata con l'acido acetico o con l'aceto. La lana d'acciaio viene posta all'interno di un tubo di vetro che è collegato a due normali siringhe. Il tubo viene quindi riscaldato da una fiamma e l'aria nelle siringhe è costretta, muovendo lo stantuffo, a passare attraverso la lana d'acciaio riscaldata.

La candela è lo strumento che permette di rilevare l'ossigeno nell'aria. Il fuoco, infatti, si alimenta solo con l'ossigeno. Inoltre, l'esperimento permette di dimostrare che l'aria è ovunque, così come l'ossigeno. Fissare la candela con un po' di cera sul fondo della vaschetta. Inserire alcune gocce d'inchiostro nell'acqua della ciotola. Il colore evidenzia meglio i risultati. Accendere la candela e coprila con il bicchiere graduato capovolto. Osservare attentamente ciò che accade.

All'inizio la fiamma della candela è molto vivace, ma dopo alcuni minuti si affievolisce. In breve tempo si spegne del tutto. L'acqua della vaschetta penetra all'interno del barattolo. Chiedere perché e stimolare i ragazzi a formulare ipotesi e risposte.
Far osservare che l'elemento di combustione è proprio l'ossigeno. La fiamma, infatti, consuma tutto l'ossigeno contenuto nel barattolo capovolto. Non potendosi più alimentare, si spegne. L'acqua penetra nello spazio chiuso del bicchiere grazie alla riduzione e contrazione dei gas presenti nell'aria.

• L'esperimento può essere eseguito anche senz'acqua

• Come dimostrare che l'aria ha un peso con un esperimento