Copyright © 2018 Simone s.r.l.Via F. Russo, 33/D80123 Napoliwww.simone.it

Tutti i diritti riservatiÈ vietata la riproduzione anche parziale e conqualsiasi mezzo senza l’autorizzazionescritta dell’editore.

Maggio 2018526/16 • Scienze naturali, chimiche e biologiche per il Concorso a Cattedra 2018

Questo volume è stato stampato presso:MultiMediaV.le Ferrovie dello Stato Zona ASI - Giugliano (NA)

Realizzazione del volume a cura di Giovanni Ciotola

Seguici su Collegati alla nostra pagina Facebook dedicata ai concorsi nella scuola www.facebook.com/ConcorsiACattedra/ per tenerti informato su tutto quanto verte intorno al mondo dei concorsi per docenti e sulla nostra produzione editoriale.

La pubblicazione di questo volume, pur curato con scrupolosa attenzione dagli Autori e dalla redazione, non comporta alcuna assunzione di responsabilità da parte degli stessi e della Casa editrice per eventuali errori, incongruenze o difformità dai contenuti delle prove effettivamente somministrate in sede di concorso.Tuttavia, per continuare a migliorare la qualità delle sue pubblicazioni e renderle sempre più mirate alle esigenze dei vari lettori, la Edizioni Simone sarà lieta di ricevere le segnalazioni e le osservazioni dei lettori all’indirizzo info@simone.it

PREMESSA

Questo manuale è indirizzato a quanti vogliono affrontare le prove scritte e orali dei nuovi concorsi a cattedra e dei FIT.

In particolare, l’opera ripercorre per punti e snodi essenziali tutto il programma d’esame delle discipline d’insegnamento relative alla classe di concorso A50 - Scienze naturali, chimiche e biologiche (ex A060), al fine di consentire un rapido ripasso delle materie, nonché approfondi-menti sulla didattica disciplinare (per gli aspetti didattici più generali si rinvia al volume 526/B).

Completano il testo le Indicazioni nazionali e le Linee guida (disponibili come Espansioni Web e accessibili tramite il QR Code posto all’interno del volume) riguardanti le discipline og-getto d’insegnamento della classe suddetta, indispensabili per una corretta progettazione di lezioni e unità d’apprendimento.

Sempre in Espansioni Web offriamo ulteriori approfondimenti su alcuni degli argomenti trattati.

Ricordiamo ai candidati che, oltre alle competenze disciplinari proprie di ciascuna classe di concorso, alle prove verrà testata anche la conoscenza delle cosiddette «Avvertenze generali». A tale delicata sezione del programma d’esame (che comprende argomenti di didattica, psicologia dell’età evolutiva, normativa scolastica etc.) questa casa editrice dedica due volumi specifici:― il 526/B - Manuale delle metodologie e tecnologie didattiche, nel quale sono approfonditi

gli aspetti metodologici, divenuti ormai una parte fondamentale del processo di valutazione dell’aspirante docente;

― il 526/C - Legislazione e normativa scolastica, dove vengono trattate le componenti giu-ridiche della professione, aggiornate alle numerose novità intervenute negli ultimi anni per effetto della L. 107/2015 (cd. «Buona Scuola»), tra cui i D.Lgs. nn. 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65 e 66 del 2017.

Indice

Parte I Scienze naturali e della Terra

Capitolo 1 L’Universo

1 I metodi d’indagine in astrofisica ........................................................................................ Pag. 7 2 La sfera celeste ..................................................................................................................... » 7 3 Stelle e galassie .................................................................................................................... » 8 4 L’origine dell’Universo ......................................................................................................... » 10

Capitolo 2 Il Sistema Solare

1 Caratteri generali.................................................................................................................. » 11 2 Il Sole .................................................................................................................................... » 11 3 Pianeti, leggi di Keplero e legge di gravitazione universale di Newton ............................. » 12 4 I pianeti del Sistema Solare ................................................................................................. » 14 5 L’origine del Sistema Solare ................................................................................................ » 16 6 Il pianeta Terra...................................................................................................................... » 16

a) Moti fondamentali ........................................................................................................... » 17b) Moti secondari ................................................................................................................. » 20

7 La Luna ................................................................................................................................. » 20a) Moti della Luna ................................................................................................................ » 22b) Eclissi ............................................................................................................................... » 22c) Teorie sull’origine della Luna .......................................................................................... » 23

8 L’esplorazione dello spazio: l’ultima frontiera della scoperta ........................................... » 23a) Agli albori ......................................................................................................................... » 24b) Animali e uomini in orbita: l’iniziale primato sovietico ................................................. » 24c) La rivincita degli Stati Uniti ............................................................................................. » 25d) Dalla «competizione» alla «cooperazione» .................................................................... » 25e) Perché andare nello spazio ............................................................................................. » 26f) Dove siamo stati finora ................................................................................................... » 26g) Ma come si fa ad andare in orbita? ................................................................................. » 27h) L’Italia, terzo Paese del mondo a lanciare un satellite .................................................. » 28

9 I propellenti dei vettori spaziali ........................................................................................... » 28

Capitolo 3 Forma, dimensioni e coordinate terrestri

1 Forma e dimensioni del nostro pianeta .............................................................................. » 30 2 Meridiani e paralleli .............................................................................................................. » 31

Capitolo 4 La cartografia

1 Breve storia della carta geografica ...................................................................................... » 32 2 La rappresentazione ridotta ................................................................................................ » 33

570    Indice

3 Il simbolismo ........................................................................................................................ Pag. 34a) Simbolismo fisico ............................................................................................................ » 34b) Simbolismo antropico ..................................................................................................... » 35c) Simbolismo economico .................................................................................................. » 36

4 L’approssimazione ............................................................................................................... » 36 5 Cenni di storia della cartografia topografica in Italia ......................................................... » 37 6 La carta tecnica regionale .................................................................................................... » 38 7 La triangolazione ................................................................................................................. » 39 8 La proiezione U.T.M. ............................................................................................................. » 40 9 Il principio dell’aerofotogrammetria ................................................................................... » 4110 La fotointerpretazione ......................................................................................................... » 4211 Carte geografiche, tematiche, cartogrammi e cartodiagrammi ........................................ » 4212 Leggere cartodiagrammi, cartogrammi e carte tematiche ................................................ » 4413 Leggere le carte geografiche ................................................................................................ » 4514 Leggere le carte topografiche .............................................................................................. » 4515 I satelliti civili ........................................................................................................................ » 4716 Le carte derivate da foto satellitari ..................................................................................... » 4817 La cartografia digitalizzata .................................................................................................. » 48

Capitolo 5 La misura del tempo

1 Tempo e cosmo .................................................................................................................... » 50 2 Misurare il tempo ................................................................................................................. » 50 3 Una proiezione per i fusi orari ............................................................................................. » 51

Capitolo 6 L’atmosfera

1 La composizione .................................................................................................................. » 52 2 Le suddivisioni ...................................................................................................................... » 52 3 La temperatura ..................................................................................................................... » 53 4 Pressione e venti .................................................................................................................. » 54 5 Umidità e precipitazioni ...................................................................................................... » 55

Capitolo 7 L’idrosfera

1 Il ciclo idrologico .................................................................................................................. » 57 2 Gli oceani .............................................................................................................................. » 57

a) Onde ................................................................................................................................. » 58b) Maree ............................................................................................................................... » 59c) Correnti ............................................................................................................................ » 59

3 I ghiacciai .............................................................................................................................. » 59 4 Le acque continentali ........................................................................................................... » 60

a) Fiumi ................................................................................................................................ » 60b) Laghi ................................................................................................................................. » 61

Capitolo 8 La struttura della Terra solida

1 La litosfera ............................................................................................................................ » 62 2 Le rocce ................................................................................................................................. » 62

a) Rocce ignee ...................................................................................................................... » 63

Indice    571

b) Rocce sedimentarie ......................................................................................................... Pag. 65c) Rocce metamorfiche ....................................................................................................... » 66

3 L’interno della Terra e i diversi involucri che lo compongono ........................................... » 68

Capitolo 9 La geodinamica endogena

1 Il calore interno .................................................................................................................... » 70 2 Il magnetismo ....................................................................................................................... » 70 3 La tettonica delle placche .................................................................................................... » 71 4 I terremoti ............................................................................................................................. » 72 5 I fenomeni endogeni: vulcanismo, sismi e orogenesi ........................................................ » 74 6 I vulcani ................................................................................................................................. » 75

Capitolo 10 La geodinamica esogena

1 Il modellamento del rilievo terrestre .................................................................................. » 77 2 I processi di degradazione delle rocce ................................................................................ » 77 3 Formazione e classificazione dei suoli ................................................................................ » 78 4 Modellamento dei versanti e dilavamento ......................................................................... » 80 5 Le frane ................................................................................................................................. » 82 6 Morfologia fluviale ed erosione ........................................................................................... » 83 7 Le alluvioni ........................................................................................................................... » 85 8 Il carsismo ............................................................................................................................. » 86 9 Morfologia glaciale e periglaciale ....................................................................................... » 88

a) Azione erosiva dei ghiacciai ............................................................................................ » 88b) Funzione di trasporto e di deposito dei ghiacciai .......................................................... » 89c) Ambiente periglaciale ..................................................................................................... » 90

10 La morfologia eolica ............................................................................................................ » 9011 La morfologia costiera ......................................................................................................... » 9112 Ciclo d’erosione e superfici di spianamento ....................................................................... » 93

Capitolo 11 Elementi di stratigrafia e di tettonica

1 La stratigrafia ....................................................................................................................... » 95 2 La tettonica ........................................................................................................................... » 96

Capitolo 12 Paleogeografia ed evoluzione della vita

1 Le ere geologiche ................................................................................................................. » 98 2 La paleogeografia ................................................................................................................. » 99 3 L’origine della vita ................................................................................................................ » 102

Capitolo 13 Il clima

1 Caratteri generali.................................................................................................................. » 103 2 I climi delle basse latitudini ................................................................................................. » 105 3 I climi delle medie latitudini ................................................................................................ » 106 4 I climi delle alte latitudini .................................................................................................... » 108

572    Indice

Capitolo 14 Elementi di fitogeografia e di zoogeografia

1 Caratteri generali.................................................................................................................. Pag. 110 2 Classi di formazioni vegetali e associazioni animali .......................................................... » 112

a) Foresta ............................................................................................................................. » 113b) Savana ............................................................................................................................. » 115c) Prateria ............................................................................................................................ » 116d) Deserto ............................................................................................................................. » 116

Capitolo 15 L’ecologia

1 L’equilibrio ecologico ........................................................................................................... » 117 2 Uomo e ambiente ................................................................................................................. » 118 3 Il dissesto idrogeologico: un problema anche, e soprattutto, italiano ............................. » 121

Capitolo 16 La vicenda demografica umana dalle origini ad oggi

1 La rivoluzione demografica ................................................................................................. » 123 2 La transizione demografica ................................................................................................. » 126 3 I fattori della crescita demografica ..................................................................................... » 127 4 Gli squilibri nella distribuzione degli abitanti ..................................................................... » 129 5 Il concetto di densità demografica ...................................................................................... » 130 6 Popolazione e stress ambientale ........................................................................................ » 132

a) Erosione del suolo ........................................................................................................... » 132b) Scarsità delle risorse idriche ........................................................................................... » 133c) Inquinamento atmosferico ............................................................................................. » 133d) Desertificazione ............................................................................................................... » 135e) Distruzione delle foreste ................................................................................................. » 135

Capitolo 17 I principali tipi di insediamento umano

1 Sedi mobili e sedi fisse ......................................................................................................... » 136 2 Dalla casa isolata al villaggio ............................................................................................... » 137 3 L’insediamento urbano ........................................................................................................ » 140 4 Espansione e organizzazione delle aree urbane ................................................................ » 141 5 Le generazioni di città .......................................................................................................... » 143 6 Le reti urbane ....................................................................................................................... » 144

Capitolo 18 Gli spostamenti di popolazione

1 La mobilità ............................................................................................................................ » 145 2 La circolazione...................................................................................................................... » 145 3 Le migrazioni ........................................................................................................................ » 147

a) Migrazioni interne ............................................................................................................ » 147b) Migrazioni internazionali ................................................................................................ » 149

4 Le migrazioni in Italia ........................................................................................................... » 151

Indice    573

Capitolo 19 Gli Stati come individui geografici

1 Stato e Nazione .................................................................................................................... Pag. 153 2 Espressioni spaziali del sistema-Stato ................................................................................ » 153

a) Territorio .......................................................................................................................... » 153b) Popolazione ..................................................................................................................... » 154c) Organizzazione ................................................................................................................ » 155d) Risorse .............................................................................................................................. » 155

Capitolo 20 Le popolazioni mono e plurietniche

1 Il frazionamento delle culture ............................................................................................. » 156 2 Etnicità e razza ..................................................................................................................... » 157 3 Etnicità e lingua .................................................................................................................... » 158 4 Etnicità e religione ............................................................................................................... » 159

Capitolo 21 Le principali organizzazioni internazionali

1 La cooperazione tra gli Stati ................................................................................................ » 160 2 L’ONU .................................................................................................................................... » 160 3 Le organizzazioni a scala regionale ..................................................................................... » 161

Capitolo 22 Esplorazioni e scoperte geografiche nell’antichità, nel Medioevo e nell’Età Moderna

1 Trovare, scoprire, esplorare ................................................................................................. » 163 2 I moventi delle esplorazioni nell’antichità .......................................................................... » 163 3 Conoscenze geografiche ed esplorazioni nel Medioevo .................................................... » 164 4 La corsa affannosa alla scoperta del mondo: dal 1492 alla «Belle Èpoque» ..................... » 165

Parte II Scienze chimiche

Capitolo 1 Il mondo della chimica

1 Il campo di studio della chimica .......................................................................................... » 185 2 La materia ............................................................................................................................. » 185 3 L’energia ............................................................................................................................... » 186 4 L’equivalenza tra materia ed energia .................................................................................. » 187 5 Grandezze fisiche e sistemi di unità di misura .................................................................... » 187 6 Il Sistema Internazionale delle unità di misura .................................................................. » 188

Capitolo 2 La costituzione della materia

1 La natura elettrica della materia ......................................................................................... » 190 2 L’atomo ................................................................................................................................. » 190

574    Indice

3 Gli elementi e i loro isotopi .................................................................................................. Pag. 191 4 Gli ioni ................................................................................................................................... » 191 5 Le molecole .......................................................................................................................... » 191 6 I pesi atomici e molecolari ................................................................................................... » 192 7 Concetto di mole e numero di Avogadro ............................................................................ » 192

Capitolo 3 La struttura dell’atomo

1 Il modello di Rutherford ....................................................................................................... » 194 2 Il modello di Bohr ................................................................................................................. » 194 3 Le modifiche al modello di Bohr ......................................................................................... » 195 4 La meccanica quantistica .................................................................................................... » 196 5 Il modello ondulatorio dell’atomo ...................................................................................... » 196 6 La costruzione delle configurazioni elettroniche degli elementi ...................................... » 200

Capitolo 4 Il sistema periodico degli elementi

1 Caratteristiche e struttura ................................................................................................... » 202 2 Proprietà periodiche e comportamento chimico ............................................................... » 204

a) Raggio atomico ................................................................................................................ » 204b) Energia di ionizzazione ................................................................................................... » 204c) Affinità elettronica ........................................................................................................... » 205d) Carattere metallico .......................................................................................................... » 205

3 La regola dell’ottetto ............................................................................................................ » 205 4 La notazione di Lewis ........................................................................................................... » 206

Capitolo 5 Il legame chimico

1 La specificità dei legami ....................................................................................................... » 207 2 Il legame atomico ................................................................................................................. » 207

a) Legame covalente omeopolare ...................................................................................... » 208b) Legame covalente eteropolare ....................................................................................... » 210

3 L’elettronegatività ................................................................................................................ » 210 4 Il legame dativo o di coordinazione .................................................................................... » 211 5 L’ibridizzazione degli orbitali ............................................................................................... » 212

a) Ibrido sp o lineare ............................................................................................................ » 212b) Ibrido sp2 o planare ......................................................................................................... » 213c) Ibrido sp3 o tetraedrico.................................................................................................... » 214d) Ibridi sp3d e sp3d2 ............................................................................................................. » 214

6 Il legame a elettroni delocalizzati ....................................................................................... » 214 7 Il legame ionico .................................................................................................................... » 216 8 I legami dipolari ................................................................................................................... » 216 9 Il legame idrogeno ............................................................................................................... » 21710 Il legame metallico ............................................................................................................... » 218

Capitolo 6 Composti chimici e loro nomenclatura

1 Numero di ossidazione e valenza ........................................................................................ » 219 2 Le categorie di composti inorganici .................................................................................... » 220

Indice    575

3 Formule e nomenclatura ..................................................................................................... Pag. 221a) Nomenclatura di composti binari................................................................................... » 221b) Nomenclatura di ioni....................................................................................................... » 221c) Nomenclatura di sali ....................................................................................................... » 222d) Nomenclatura di acidi ..................................................................................................... » 222

Capitolo 7 Stati di aggregazione e passaggi di stato

1 Lo stato solido ...................................................................................................................... » 224 2 Lo stato liquido ..................................................................................................................... » 225

a) Tensione superficiale ...................................................................................................... » 225b) Viscosità ........................................................................................................................... » 225c) Pressione di vapore ......................................................................................................... » 225

3 Lo stato gassoso ................................................................................................................... » 226 4 Il modello del gas ideale ...................................................................................................... » 226

a) Legge di Maxwell-Boltzmann .......................................................................................... » 227b) Leggi di Boyle, di Charles e di Gay-Lussac ...................................................................... » 227c) Equazione di stato del gas perfetto ................................................................................ » 228d) Legge di Avogadro ........................................................................................................... » 229e) Legge di Dalton ................................................................................................................ » 229f) Legge di diffusione di Graham ........................................................................................ » 230g) Legge di Proust ................................................................................................................ » 231

5 L’equazione di Van der Waals .............................................................................................. » 231 6 I passaggi di stato ................................................................................................................. » 232 7 I diagrammi di stato ............................................................................................................. » 233

Capitolo 8 La materia e le sue trasformazioni

1 Reazioni complete e di equilibrio ........................................................................................ » 235 2 Equazioni chimiche e loro bilanciamento .......................................................................... » 235 3 Le reazioni di ossidoriduzione ............................................................................................. » 237 4 Il bilanciamento delle reazioni di ossidoriduzione ............................................................ » 237

a) Metodo della variazione del numero di ossidazione ..................................................... » 238b) Metodo ionico-elettronico .............................................................................................. » 239

5 Ruggine e ossidazione dello zinco ...................................................................................... » 241

Capitolo 9 I calcoli stechiometrici

1 Le reazioni complete ............................................................................................................ » 244 2 Le reazioni non complete: resa di reazione e resa percentuale ......................................... » 246

Capitolo 10 Le soluzioni

1 Definizione e composizione ................................................................................................. » 248 2 Passaggio in soluzione e solubilità ...................................................................................... » 248 3 Le proprietà di soluzioni di non elettroliti .......................................................................... » 249

a) Variazione della pressione di vapore: legge di Raoult ................................................... » 249b) Innalzamento ebullioscopico ......................................................................................... » 250c) Abbassamento crioscopico ............................................................................................. » 250d) Pressione osmotica ......................................................................................................... » 250

576    Indice

4 Le proprietà di soluzioni di elettroliti .................................................................................. Pag. 251 5 L’elettrolisi dell’acqua .......................................................................................................... » 252

Capitolo 11 La termodinamica chimica

1 I concetti fondamentali ........................................................................................................ » 254 2 Entalpia e legge di Hess ....................................................................................................... » 254 3 Stato standard ed entalpie di reazione ............................................................................... » 255 4 I cicli termochimici ............................................................................................................... » 256 5 L’entropia: una misura del «grado di disordine» ................................................................ » 257 6 Energia libera e spontaneità delle trasformazioni ............................................................. » 258

Capitolo 12 La cinetica chimica

1 I meccanismi di reazione ..................................................................................................... » 259 2 La velocità di reazione ......................................................................................................... » 260 3 La catalisi .............................................................................................................................. » 261

Capitolo 13 L’equilibrio chimico

1 Gli stati fisici degli equilibri chimici ..................................................................................... » 263 2 La legge dell’azione di massa .............................................................................................. » 263 3 L’influenza della pressione sull’equilibrio gassoso ............................................................ » 264 4 La dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura.......................................... » 265 5 Lo spostamento dell’equilibrio ........................................................................................... » 266 6 Gli equilibri eterogenei ......................................................................................................... » 267

Capitolo 14 Acidi e basi

1 Definizioni scientifiche degli acidi e delle basi ................................................................... » 268a) Definizione di Arrhenius .................................................................................................. » 268b) Definizione di Brönsted-Lowry ....................................................................................... » 268c) Definizione di Lewis ......................................................................................................... » 270

2 La forza degli acidi e delle basi ............................................................................................ » 270 3 Elettroliti anfoteri e autoprotolisi dell’acqua ..................................................................... » 272 4 Il pH ....................................................................................................................................... » 272 5 Il calcolo del pH per soluzioni di acidi e basi ...................................................................... » 273

a) Acidi e basi forti diluitissime (Ca < 10–6M) ....................................................................... » 274b) Acidi e basi forti diluite (10–5 < Ca < 10–2M) ....................................................................... » 274c) Acidi e basi forti concentrate (10–2 < Ca < 2M).................................................................. » 274d) Acidi e basi deboli diluite (10–4 < Ca < 10–1M) ................................................................... » 275e) Acidi e basi deboli concentrate (10–1 < Ca < 2M) .............................................................. » 275

Capitolo 15 Gli equilibri ionici in soluzione acquosa

1 L’idrolisi salina ...................................................................................................................... » 276a) Idrolisi basica ................................................................................................................... » 276b) Idrolisi acida .................................................................................................................... » 277c) Idrolisi doppia .................................................................................................................. » 278

Indice    577

2 I sistemi tampone ................................................................................................................. Pag. 278a) Tipi di soluzioni tampone ............................................................................................... » 278b) Meccanismo di funzionamento delle soluzioni tampone ............................................. » 279

3 Le titolazioni acido-base ...................................................................................................... » 280a) Titolazioni acido forte-base forte ................................................................................... » 281b) Titolazioni acido debole-base forte ............................................................................... » 281c) Indicatori di pH ................................................................................................................ » 283

4 Il prodotto di solubilità ........................................................................................................ » 284

Capitolo 16 I fondamenti della chimica organica

1 I legami tra atomi di carbonio ............................................................................................. » 286 2 I gruppi funzionali ................................................................................................................ » 286 3 Gli idrocarburi ...................................................................................................................... » 288

a) Alcani................................................................................................................................ » 288b) Alcheni e alchini .............................................................................................................. » 289c) Idrocarburi aromatici ...................................................................................................... » 290

4 Alcooli, fenoli ed eteri .......................................................................................................... » 292 5 Aldeidi, chetoni e acidi carbossilici ..................................................................................... » 292 6 Gli esteri ................................................................................................................................ » 293 7 I composti azotati ................................................................................................................. » 294

Capitolo 17 Scienza e tecnologia dei materiali

1 I materiali e le loro proprietà ............................................................................................... » 296 2 Dalle risorse ai prodotti ....................................................................................................... » 298 3 Le materie seconde .............................................................................................................. » 299 4 Il legno .................................................................................................................................. » 300

a) Proprietà .......................................................................................................................... » 300b) Legname .......................................................................................................................... » 301c) Il legno nell’arredamento: massello, pannelli impiallacciati e nobilitati ..................... » 301d) Attrezzature da falegname .............................................................................................. » 302

5 La carta ................................................................................................................................. » 302a) Produzione artigianale.................................................................................................... » 303b) Produzione industriale .................................................................................................... » 303c) Tipologie .......................................................................................................................... » 304d) Supporti scrittori alternativi alla carta ........................................................................... » 306

6 Le fibre tessili ........................................................................................................................ » 307a) Cotone .............................................................................................................................. » 307b) Lino .................................................................................................................................. » 308c) Lana.................................................................................................................................. » 308d) Seta .................................................................................................................................. » 308e) Rayon ............................................................................................................................... » 308f) Fibre sintetiche ................................................................................................................ » 308

7 Il vetro ................................................................................................................................... » 309a) Proprietà .......................................................................................................................... » 309b) Lavorazione ..................................................................................................................... » 309c) Produzione degli oggetti in vetro con incavi .................................................................. » 310d) Produzione delle lastre di vetro ...................................................................................... » 310

8 I metalli ................................................................................................................................. » 311a) Proprietà .......................................................................................................................... » 311b) Come si producono e ricavano ....................................................................................... » 312

578    Indice

c) Ferro, ghisa e acciaio ....................................................................................................... Pag. 313d) Alluminio .......................................................................................................................... » 314e) Il rame e le sue leghe ....................................................................................................... » 314f) Altri metalli ...................................................................................................................... » 315

9 I materiali fittili (ceramiche) ................................................................................................ » 31510 Le plastiche........................................................................................................................... » 316

a) Proprietà .......................................................................................................................... » 317b) Lavorazione ..................................................................................................................... » 317

11 I materiali compositi da produzione ................................................................................... » 319

Parte III Scienze biologiche

Capitolo 1 La biologia come scienza

1 La biologia: scienza della vita .............................................................................................. » 323 2 La componente biotica e abiotica della Terra .................................................................... » 323 3 Il metodo sperimentale........................................................................................................ » 324 4 La dottrina della biogenesi .................................................................................................. » 324

Capitolo 2 La chimica dei viventi

1 Gli atomi ............................................................................................................................... » 325 2 La struttura elettronica degli elementi ............................................................................... » 325 3 Il legame chimico ................................................................................................................. » 327 4 Le trasformazioni chimiche ................................................................................................. » 328 5 Le trasformazioni dell’energia: primo e secondo principio della termodinamica ........... » 329 6 La velocità delle reazioni chimiche ..................................................................................... » 330

Capitolo 3 I costituenti fondamentali della materia vivente

1 La molecola d’acqua ............................................................................................................ » 332a) Struttura e proprietà ....................................................................................................... » 332b) Autoprotolisi e pH ............................................................................................................ » 333

2 Le molecole organiche presenti negli organismi viventi .................................................... » 333a) Carboidrati ....................................................................................................................... » 334b) Lipidi ................................................................................................................................ » 335c) Proteine ........................................................................................................................... » 337d) Acidi nucleici .................................................................................................................... » 339

Capitolo 4 La cellula come base della vita

1 La teoria cellulare ................................................................................................................. » 342 2 Le dimensioni cellulari: procarioti ed eucarioti .................................................................. » 342 3 La membrana cellulare ........................................................................................................ » 343 4 Il nucleo ................................................................................................................................ » 344 5 Il citoplasma ......................................................................................................................... » 344

Indice    579

6 Il reticolo endoplasmatico ................................................................................................... Pag. 344 7 I mitocondri .......................................................................................................................... » 345 8 L’apparato di Golgi ............................................................................................................... » 345 9 I lisosomi ............................................................................................................................... » 34510 Il citoscheletro ...................................................................................................................... » 34511 Ciglia e flagelli ...................................................................................................................... » 34612 La parete cellulare ................................................................................................................ » 34613 Vacuoli e vescicole ............................................................................................................... » 34714 I cloroplasti ........................................................................................................................... » 347

Capitolo 5 Scambi di materia ed energia tra le cellule e al loro interno

1 Gli scambi di materia ........................................................................................................... » 348a) Diffusione e osmosi ......................................................................................................... » 348b) Proteine di trasporto ....................................................................................................... » 349c) Endocitosi ed esocitosi ................................................................................................... » 350d) Giunzioni cellulari ............................................................................................................ » 351

2 La produzione di energia ..................................................................................................... » 351a) Reazioni di ossidoriduzione nei viventi .......................................................................... » 351b) ATP: la «valuta energetica» della cellula ........................................................................ » 352

Capitolo 6 La bioenergetica

1 L’ossidazione del glucosio ................................................................................................... » 353a) Glicolisi ............................................................................................................................. » 353b) Respirazione cellulare ..................................................................................................... » 355c) Fermentazione ................................................................................................................. » 357

2 Il metabolismo cellulare ...................................................................................................... » 357 3 Il processo di fotosintesi ...................................................................................................... » 358

a) Reazioni luce-dipendenti ................................................................................................ » 358b) Reazioni luce-indipendenti ............................................................................................. » 359

Capitolo 7 La riproduzione cellulare

1 Divisione cellulare e riproduzione asessuata ..................................................................... » 362a) Divisione nei procarioti ................................................................................................... » 362b) Divisione negli eucarioti .................................................................................................. » 363

2 La riproduzione sessuata ..................................................................................................... » 364a) Aploidia e diploidia ......................................................................................................... » 364b) Meiosi ............................................................................................................................... » 365

Capitolo 8 Genetica mendeliana e genetica classica

1 Le leggi di Mendel ................................................................................................................. » 367 2 La riscoperta del lavoro di Mendel ...................................................................................... » 370 3 Interazioni alleliche e geniche ............................................................................................. » 370 4 Interazioni con l’ambiente e mutazioni .............................................................................. » 372 5 La teoria cromosomica dell’ereditarietà ............................................................................. » 372

a) Cromosomi sessuali ........................................................................................................ » 372

580    Indice

b) Caratteri legati al sesso ................................................................................................... Pag. 373c) Gruppi di associazione e mappe cromosomiche ........................................................... » 374

Capitolo 9 La genetica molecolare

1 La natura chimica dell’informazione ereditaria: DNA o proteine? .................................... » 376a) Esperimenti di Griffith ..................................................................................................... » 376b) Esperimenti con batteriofagi .......................................................................................... » 377c) Ulteriori conferme a favore del DNA ............................................................................... » 377

2 La struttura del DNA: modello di Watson e Crick ................................................................ » 377 3 La duplicazione del DNA ...................................................................................................... » 378 4 Dal DNA alle proteine: la sintesi proteica ............................................................................ » 379

a) Un gene, una proteina ..................................................................................................... » 379b) RNA messaggero e processo di trascrizione .................................................................. » 380c) Traduzione del codice genetico ...................................................................................... » 380

5 Le mutazioni geniche ........................................................................................................... » 382

Capitolo 10 La regolazione dell’espressione genica

1 Cosa avviene nei procarioti ................................................................................................. » 384 2 Cosa avviene negli eucarioti ................................................................................................ » 385 3 Il DNA eucariote .................................................................................................................... » 386 4 I processi di trascrizione e di traduzione in procarioti ed eucarioti .................................. » 387 5 Lo spostamento dei geni ...................................................................................................... » 387

a) Plasmidi e coniugazione ................................................................................................. » 387b) Virus come vettori d’informazione ................................................................................. » 388c) Trasposoni ....................................................................................................................... » 389

Capitolo 11 Le nuove frontiere della genetica

1 La trasmissione dei caratteri mono e polifattoriali ............................................................ » 390 2 Le malattie genetiche ereditarie ......................................................................................... » 391

a) Talassemia (o «anemia mediterranea») ......................................................................... » 391b) Emofilia ............................................................................................................................ » 392c) Daltonismo ...................................................................................................................... » 392d) Fibrosi cistica ................................................................................................................... » 393e) Albinismo ......................................................................................................................... » 393f) Distrofia muscolare di Duchenne ................................................................................... » 394g) Neurofibromatosi ............................................................................................................ » 394

3 DNA ricombinante e sue possibili applicazioni .................................................................. » 394a) Biotecnologia .................................................................................................................. » 394b) Ingegneria genetica ......................................................................................................... » 395c) Geni, piante e animali ..................................................................................................... » 396d) Applicazioni e conseguenze sull’ambiente .................................................................... » 397

Capitolo 12 Ereditarietà e ambiente

1 Le teorie di Lamarck e di Darwin ......................................................................................... » 398 2 La teoria dell’evoluzione ...................................................................................................... » 398

Indice    581

3 Variabilità e selezione naturale ........................................................................................... Pag. 399 4 L’equilibrio di Hardy-Weinberg ............................................................................................ » 399 5 Il mantenimento della variabilità ........................................................................................ » 400 6 La selezione naturale ........................................................................................................... » 401 7 L’adattamento ...................................................................................................................... » 402 8 La speciazione ...................................................................................................................... » 402 9 L’isolamento genetico delle specie ..................................................................................... » 40310 Le prove a sostegno dell’evoluzione ................................................................................... » 403

Capitolo 13 La classificazione dei viventi

1 La sistematica scientifica ..................................................................................................... » 405 2 La classificazione gerarchica ............................................................................................... » 406

Capitolo 14 I cinque regni

1 Il regno delle monere ........................................................................................................... » 408 2 Il regno dei protisti ............................................................................................................... » 409 3 Il regno dei funghi ................................................................................................................ » 410 4 Il regno delle piante ............................................................................................................. » 411

a) Briofite ............................................................................................................................. » 412b) Piante vascolari ............................................................................................................... » 412

5 Il regno animale.................................................................................................................... » 413a) Invertebrati ...................................................................................................................... » 414b) Vertebrati ......................................................................................................................... » 417

Capitolo 15 I tessuti animali

1 Le funzioni degli organismi viventi ...................................................................................... » 420a) Omeostasi ........................................................................................................................ » 420b) Metabolismo .................................................................................................................... » 420c) Difesa ............................................................................................................................... » 420d) Regolazione e controllo .................................................................................................. » 421e) Riproduzione ................................................................................................................... » 421

2 Dalle cellule ai tessuti .......................................................................................................... » 421a) Tessuto epiteliale ............................................................................................................ » 422b) Tessuto connettivo .......................................................................................................... » 422c) Tessuto muscolare .......................................................................................................... » 423d) Tessuto nervoso .............................................................................................................. » 423

Capitolo 16 Il movimento

1 Lo scheletro umano ............................................................................................................. » 425a) Ossa .................................................................................................................................. » 426b) Articolazioni ..................................................................................................................... » 426c) Scheletro assiale ............................................................................................................. » 427d) Scheletro appendicolare ................................................................................................. » 427

2 Il sistema muscolare ............................................................................................................ » 428a) Classificazione dei muscoli ............................................................................................. » 428b) Fisiologia della contrazione muscolare ......................................................................... » 429

582    Indice

Capitolo 17 Digestione e respirazione

1 Alimentazione e digestione ................................................................................................. Pag. 431 2 L’apparato digerente ............................................................................................................ » 431

a) Bocca ................................................................................................................................ » 432b) Esofago............................................................................................................................. » 432c) Stomaco ........................................................................................................................... » 433d) Intestino ........................................................................................................................... » 433e) Fegato e pancreas ........................................................................................................... » 434

3 Respirazione e scambi gassosi ............................................................................................ » 434 4 L’apparato respiratorio ........................................................................................................ » 435

a) Struttura e organi costitutivi ........................................................................................... » 435b) Trasporto dei gas ............................................................................................................. » 436c) Regolazione della respirazione ....................................................................................... » 436

Capitolo 18 Circolazione sanguigna ed escrezione

1 Il sistema circolatorio negli animali .................................................................................... » 437 2 L’apparato circolatorio umano ............................................................................................ » 437

a) Sangue ............................................................................................................................. » 437b) Vasi sanguigni .................................................................................................................. » 438c) Cuore ................................................................................................................................ » 438d) Regolazione del battito cardiaco .................................................................................... » 439e) Pressione sanguigna e centro di controllo cardiovascolare ......................................... » 439

3 Regolazione dell’equilibrio chimico: l’apparato escretore ................................................ » 440a) Funzionalità dei reni ........................................................................................................ » 440b) Anatomia e fisiologia del rene ........................................................................................ » 441

Capitolo 19 I sistemi nervoso ed endocrino

1 I messaggeri chimici dell’organismo ................................................................................... » 443 2 Sistema endocrino e regolazione ormonale ....................................................................... » 443

a) Regolazione ormonale .................................................................................................... » 443b) Tiroide e paratiroidi ......................................................................................................... » 444c) Pancreas........................................................................................................................... » 444d) Ghiandole surrenali ......................................................................................................... » 445

3 Il sistema nervoso ................................................................................................................ » 445a) Sistema nervoso centrale ............................................................................................... » 446b) Sistema nervoso periferico ............................................................................................. » 446c) Trasmissione dell’impulso nervoso ................................................................................ » 447

4 Sistema nervoso centrale e organi di senso ....................................................................... » 449a) Encefalo ........................................................................................................................... » 449b) Orecchio ........................................................................................................................... » 450c) Occhio .............................................................................................................................. » 451d) Pelle.................................................................................................................................. » 452e) Naso e bocca .................................................................................................................... » 452

Capitolo 20 Riproduzione e sviluppo

1 L’apparato riproduttore maschile ....................................................................................... » 454 2 L’apparato riproduttore femminile ..................................................................................... » 455

Indice    583

3 Fecondazione e sviluppo embrionale ................................................................................. Pag. 456 4 Gravidanza e parto ............................................................................................................... » 456

Capitolo 21 Difesa dell’organismo, igiene e Microbiologia

1 L’epidemiologia .................................................................................................................... » 458 2 Il sistema immunitario ......................................................................................................... » 458

a) Rete linfatica .................................................................................................................... » 459b) Milza e timo ...................................................................................................................... » 459

3 Le difese aspecifiche ............................................................................................................ » 459 4 Le difese specifiche .............................................................................................................. » 460

a) Linfociti B ......................................................................................................................... » 460b) Linfociti T ......................................................................................................................... » 461

5 La profilassi .......................................................................................................................... » 461 6 Sieri e vaccini ........................................................................................................................ » 461 7 Gli accertamenti delle malattie infettive ............................................................................ » 462 8 Allergie e disfunzioni del sistema immunitario .................................................................. » 463 9 Cos’è la «Microbiologia» e di cosa si occupa? ..................................................................... » 463

Capitolo 22 La biosfera

1 La vita nelle acque................................................................................................................ » 465a) Fiumi ................................................................................................................................ » 465b) Acque ferme ..................................................................................................................... » 465c) Oceani .............................................................................................................................. » 465d) Litorali .............................................................................................................................. » 465

2 La vita sulle terre emerse ..................................................................................................... » 466a) Foresta decidua ............................................................................................................... » 466b) Foresta di conifere ........................................................................................................... » 466c) Tundra artica ................................................................................................................... » 466d) Prateria ............................................................................................................................ » 467e) Savana ............................................................................................................................. » 467f) Macchia mediterranea .................................................................................................... » 467g) Deserto ............................................................................................................................. » 467h) Foreste tropicali ............................................................................................................... » 467

Rispettare e preservare la «biodiversità» nei sistemi ambientali, realizzando esperienze quali, ad esempio, la «costruzione di nidi per uccelli selvatici» oppure l’«adozione di un orto» ... (on line)

Parte IV Educazione alla salute

Introduzione ............................................................................................................................ » 471

Capitolo 1 Sessualità e riproduzione umana

1 La riproduzione negli animali superiori .............................................................................. » 472 2 Gonadi e sessualità .............................................................................................................. » 472

584    Indice

3 Il processo di fecondazione dell’ovulo ................................................................................ Pag. 473 4 Lo sviluppo embrionale e fetale .......................................................................................... » 474 5 Nascita e sviluppo extrauterino ........................................................................................... » 475 6 Le malattie genetiche ed ereditarie .................................................................................... » 476

a) Malattie cromosomiche .................................................................................................. » 476b) Malattie monogeniche (o mendeliane) .......................................................................... » 477c) Malattie multifattoriali .................................................................................................... » 478d) Prevenzione e diagnosi delle malattie genetiche ed ereditarie .................................... » 478

7 La contraccezione ................................................................................................................ » 478

Capitolo 2 La gestione delle funzioni biologiche nell’uomo

1 Le funzioni biologiche .......................................................................................................... » 481 2 L’energia ............................................................................................................................... » 481 3 Nutrizione ed equilibrio idro-elettrolitico ........................................................................... » 482 4 I disordini nutrizionali .......................................................................................................... » 484 5 I disturbi alimentari .............................................................................................................. » 485

a) Anoressia nervosa ........................................................................................................... » 486b) Bulimia ............................................................................................................................. » 487c) Disturbi del comportamento alimentare non altrimenti specificati ............................ » 488

6 Igiene dell’apparato locomotore e importanza del movimento ........................................ » 488 7 Fatica e riposo ...................................................................................................................... » 489

Capitolo 3 Consumi voluttuari e prevenzione delle dipendenze

1 La dipendenza ...................................................................................................................... » 491 2 Il tabagismo .......................................................................................................................... » 491

a) Il fumo come fenomeno sociale ..................................................................................... » 492b) Normativa antifumo ........................................................................................................ » 493

3 I rischi dell’alcolismo (o etilismo) ........................................................................................ » 494a) Cause dell’alcolismo ....................................................................................................... » 495b) Effetti dell’alcolismo ........................................................................................................ » 495

4 La tossicodipendenza .......................................................................................................... » 496a) Processo di assuefazione ................................................................................................ » 496b) Droghe .............................................................................................................................. » 496c) Stupefacenti .................................................................................................................... » 496d) Stimolanti ........................................................................................................................ » 496e) Sedativi o ipnotici ............................................................................................................ » 497f) Inebrianti ......................................................................................................................... » 497g) Allucinogeni ..................................................................................................................... » 497h) Nuove droghe .................................................................................................................. » 497i) Terapia e reinserimento sociale ..................................................................................... » 498j) Doping .............................................................................................................................. » 498

Capitolo 4 La malattia come rottura dell’equilibrio biologico e psicologico

1 Il complesso equilibrio dell’organismo umano .................................................................. » 499a) Concetto di salute ........................................................................................................... » 499b) Concetto di malattia........................................................................................................ » 500

Indice    585

2 Le malattie metaboliche ...................................................................................................... Pag. 500a) Diabete mellito ................................................................................................................ » 502b) Iperlipoproteinemie ........................................................................................................ » 502c) Gotta e altri disordini del metabolismo purinico ........................................................... » 503

3 Le malattie degenerative ..................................................................................................... » 504 4 Le malattie tumorali............................................................................................................. » 505 5 Le malattie infettive ............................................................................................................. » 506 6 Le malattie a trasmissione sessuale ................................................................................... » 508 7 Le malattie da lavoro ........................................................................................................... » 510 8 L’educazione alla solidarietà nella sofferenza, nella vecchiaia e nell’inabilità temporanea o permanente ....................................................................................................................... » 511

Capitolo 5 La difesa della salute

1 L’educazione sanitaria ......................................................................................................... » 512 2 La medicina preventiva ....................................................................................................... » 514

a) Prevenzione primaria ...................................................................................................... » 515b) Prevenzione secondaria .................................................................................................. » 515c) Prevenzione terziaria ...................................................................................................... » 515d) Educazione ambientale ed ecologica ............................................................................. » 515

3 Visite periodiche per la diagnosi precoce dei difetti sensoriali, delle malattie del ricambio e dei tumori .......................................................................................................................... » 516 4 Epidemiologia e profilassi delle malattie infettive ............................................................. » 517

a) Vaccinoprofilassi ............................................................................................................. » 519b) Vaccinazioni ..................................................................................................................... » 519c) Calendario delle vaccinazioni ......................................................................................... » 520d) Classificazione dei vaccini ............................................................................................... » 520e) Vaccini per malattie batteriche ...................................................................................... » 522f) Vaccini per malattie virali ................................................................................................ » 523g) Esantemi del bambino .................................................................................................... » 525

Capitolo 6 Conoscenza e prevenzione della patologia incidentale

1 Patologia incidentale e malattie traumatiche .................................................................... » 528 2 Educazione alla conoscenza delle cause e alla prevenzione della patologia incidentale ..... » 528

a) Traumi .............................................................................................................................. » 529b) Folgorazioni e lesioni da elettricità ................................................................................ » 529c) Ustioni .............................................................................................................................. » 530d) Intossicazioni chimiche ................................................................................................... » 530e) Incidenti stradali ............................................................................................................. » 531

Capitolo 7 La salute mentale

1 Lo sviluppo neuromotorio e psichico .................................................................................. » 534a) Screening dello sviluppo psicomotorio .......................................................................... » 536b) Età scolare ed età mentale .............................................................................................. » 537c) Principali cause di turbamento dello sviluppo neuromotorio e psichico .................... » 537

2 La prevenzione delle nevrosi favorite dallo stile di vita ..................................................... » 538a) Stress ................................................................................................................................ » 538b) Nervosismo, ansia, depressione, nevrosi e psicosi........................................................ » 539

586    Indice

3 I problemi relativi alla malattia mentale e alla disabilità psicofisica ................................ Pag. 541a) Disadattamenti scolastici e disabilità ............................................................................ » 542b) Instabilità psicomotoria .................................................................................................. » 543c) Carenze nella coordinazione motoria, disgrafia e dislessia .......................................... » 543d) Disabilità sensoriali ......................................................................................................... » 543e) Disturbi emotivi e cognitivi ............................................................................................. » 543f) Disabilità di tipo nevrotico e psicotico ........................................................................... » 544

Parte V Metodologie didattiche

Capitolo 1 Considerazioni generali ................................................................................. » 547

Capitolo 2 Esempio di programmazione didattica di Scienze della Terra con Elementi di Chimicaper le classi prime del Liceo Classico, Linguistico e delle Scienze Umane(sia a indirizzo «tradizionale» che con opzione «Economico-Sociale»)

Obiettivi trasversali .................................................................................................................... » 550Conoscenze ................................................................................................................................ » 550Competenze ............................................................................................................................... » 550Obiettivi minimi disciplinari ...................................................................................................... » 551Metodologie e strumenti didattici ............................................................................................. » 551Verifiche ...................................................................................................................................... » 551Valutazione ................................................................................................................................. » 552Contenuti .................................................................................................................................... » 552

Capitolo 3 Esempio di programmazione didattica di Chimica e Biologiaper le classi seconde del Liceo Classico, Linguistico e delle Scienze Umane(sia a indirizzo «tradizionale» che con opzione «Economico-Sociale»)

Obiettivi trasversali .................................................................................................................... » 553Conoscenze ................................................................................................................................ » 553Competenze ............................................................................................................................... » 554Obiettivi minimi disciplinari ...................................................................................................... » 554Metodologie e strumenti didattici ............................................................................................. » 554Verifiche ...................................................................................................................................... » 555Valutazione ................................................................................................................................. » 555Contenuti .................................................................................................................................... » 555

Capitolo 4 Esempio di programmazione didattica di Chimicaper le classi terze del Liceo Classico, Linguistico e delle Scienze Umane(sia a indirizzo «tradizionale» che con opzione «Economico-Sociale»)

Obiettivi trasversali .................................................................................................................... » 557Conoscenze ................................................................................................................................ » 557Competenze ............................................................................................................................... » 557

Indice    587

Obiettivi minimi disciplinari ...................................................................................................... Pag. 557Metodologie e strumenti didattici ............................................................................................. » 558Verifiche ...................................................................................................................................... » 558Valutazione ................................................................................................................................. » 558Contenuti .................................................................................................................................... » 559

Capitolo 5 Esempio di programmazione didattica di Biologia e Chimica organicaper le classi quarte del Liceo Classico, Linguistico e delle Scienze Umane(sia a indirizzo «tradizionale» che con opzione «Economico-Sociale»)

Obiettivi trasversali .................................................................................................................... » 560Conoscenze ................................................................................................................................ » 560Competenze ............................................................................................................................... » 560Obiettivi minimi disciplinari ...................................................................................................... » 560Metodologie e strumenti didattici ............................................................................................. » 561Verifiche ...................................................................................................................................... » 561Valutazione ................................................................................................................................. » 561Contenuti .................................................................................................................................... » 562

Capitolo 6 Esempio di programmazione didattica di Elementi di Biochimica, Biotecnologie e Scienze della Terraper le classi quinte del Liceo Classico, Linguistico e delle Scienze Umane(sia a indirizzo «tradizionale» che con opzione «Economico-Sociale»)

Obiettivi trasversali .................................................................................................................... » 563Conoscenze ................................................................................................................................ » 563Competenze ............................................................................................................................... » 563Obiettivi minimi disciplinari ...................................................................................................... » 564Metodologie e strumenti didattici ............................................................................................. » 564Verifiche ...................................................................................................................................... » 564Valutazione ................................................................................................................................. » 565Contenuti .................................................................................................................................... » 565