CRISTALLI AL VASARI Classi: 1ATA Tecnico Agraria Agroalimentare ed Agroindustria

1CSE Servizi Enogastronomici e per l’Ospitalità Alberghiera

Docenti: Donatella Failli Silvia Boddi

Boddi e Failli – ISIS VASARI (Tecnico Agrario e Professionale Alberghiero) - LSS

Collocazione del percorso nel curricolo verticale

Lo studio dei minerali, delle loro caratteristiche ed in particolare delle loro simmetrie e della loro crescita

(oggetto dell’attività laboratoriale), si inserisce in un percorso che per gli

indirizzi di studio coinvolti, sfocerà nel secondo anno con lo studio delle

simmetrie degli esseri viventi animali e vegetali.

PREREQUISITI

• Conoscere la struttura della materia: atomi, molecole

• Conoscere la struttura molecolare di un corpo solido

• Conoscere i miscugli eterogenei ed omogenei

• Conoscere gli stati di aggregazione della materia ed i passaggi di stato

Obbiettivi essenziali di apprendimento

• Osservare, descrivere ed analizzare fenomeni, come approccio al processo di conoscenza della realtà naturale o artificiale riconoscendo nelle loro varie forme i concetti di sistema e di complessità

• Analizzare qualitativamente e quantitativamente fenomeni legati alle trasformazioni di energia a partire dall’esperienza

• Comunicare nella propria lingua utilizzando un lessico specifico, usare le metodologie acquisite per porsi con atteggiamento scientifico di fronte alla realtà

• Conoscere le caratteristiche dei vari tipi di minerali

• Saper analizzare le caratteristiche generali dei solidi

• Cogliere le relazioni tra stato di aggregazione e struttura interna

• Riconoscere le simmetrie nella struttura cristallina

• Comprendere le modalità di crescita dei cristalli ed i fattori ambientali che la influenzano

• Essere consapevoli della correttezza ed accuratezza delle fasi svolte durante il percorso laboratoriale

• Individuare, durante il percorso laboratoriale, tecniche più efficaci per le finalità dell’esperimento

Materiali, apparecchi e strumenti impiegatiSali: cloruro di sodio, solfato rameico, solfato di alluminio e potassioAcqua distillataBacchette di vetro e di legnoCarta assorbenteBecker e cilindriSpatole e cucchiaiCollaFilo di nylonBilancia digitalePiastra riscaldanteMacchina fotograficaSoftware per elaborazioni grafiche e presentazione su Power point

Ambienti usati per lo svolgimento del percorso

• Aula didattica per somministrazione test, valutazione dei prerequisiti, discussioni, verifiche e conclusioni

•Aula di informatica per lezioni teoriche ed elaborazioni grafiche

• Laboratorio di chimica per la preparazione delle soluzioni dei diversi

sali e per l’allestimento delle procedure per la crescita dei cristalli

Tempo impiegato

•Per la messa a punto preliminare del gruppo nel Gruppo LSS: 12 ore•Per la progettazione specifica e dettagliata nelle classi: 6 ore•Tempo scuola per lo sviluppo del percorso: 20 ore•Per la documentazione: 8 ore

Descrizione del nostro percorso

Prima fase: indagine preliminare delle conoscenze degli studenti tramite brain storming e testSeconda fase: formazione di gruppi interclasseTerza fase: lezione teorica introduttiva sui minerali con allestimento di una “collezione” di minerali e approfondimento sui “Quasicristalli”Quarta fase: sperimentazione ed osservazione, allestimento collezione di mineraliQuinta fase: elaborazione datiSesta fase: discussione, verifica e conclusioni

Test iniziale Prima fase

Seconda fase

Formazione di gruppi interclasseLo sviluppo del percorso ha previsto la formazione di gruppi misti tra le due

classi partecipanti per favorire la socializzazione tra gli studenti col fine di sensibilizzarli alla collaborazione ed alla integrazione di tutti i partecipanti. Comunque non sempre è stato possibile

attuare questo tipo di impostazione, talvolta gli alunni hanno lavorato non in

gruppo.

Lezione teorica sui minerali

Terza fase

MINERALI: sono sostanze solide naturali, omogenee, con composizione chimica ben definita e costituiscono ad esempio il diamante, il quarzo ecc.

ROCCE: sono masse eterogenee, composte da minerali e possono essere

semplici o composte

COMPOSTE sono formate da minerali diversi

(esempio graniti, porfidi,

arenarie

SEMPLICIHanno la stessa composizione chimica (ad

esempio il marmo di Carrara)

Proprietà fisicheLe proprietà fisiche dei minerali sono

l’espressione dellerelazioni esistenti tra struttura cristallina del minerale e la sua

composizione chimica.La combinazione di osservazioni dirette seguite dalla verifica di alcune proprietà fisiche possono bastare a riconoscere e

classificare un minerale.

RICONOSCIMENTO E STUDIO DEI MINERALI

FORMA CRISTALLINALUCENTEZZA

SFALDATURA e FRATTURACOLORE

DUREZZAPESO SPECIFICO

DENSITA’

Proprietà fisiche

Le forme cristalline Le forme in cui i minerali

cristallizzano sono molteplici e costituiscono un insieme geometricamente vario.

In natura i cristalli possono presentarsi come individui

singoli o più comunemente in aggregati cristallini.

Gli aggregati cristallini possono essere formati da individui di una sola specie mineralogica o da più specie, come accade generalmente nelle rocce.

disposizione atomica interna ordinata.

Fino ad oggi sono 3600 le specie minerali note e ciascuna si differenzia dalle altre perché possiede caratteristiche chimiche, fisiche e cristallografiche particolare. La forma esterna dei cristalli è l’espressione della loro

Cella elementare la più piccola unità della struttura che se ripetuta

indefinitamente nelle tre dimensioni formerà l’intera struttura.

L’osservazione delle forme cristalline fornisce una stima

complessiva del contenuto degli elementi di simmetria di un

cristallo riconoscibili direttamente sul campione e ne consente

l’attribuzione ad una determinata classe cristallina.

Abito cristallino aspetto complessivo di un cristallo.L'abito dei cristalli è una descrizione delle forme e degli aggregati che un determinato minerale può assumere in natura.Un minerale assume un determinato abito in funzione della simmetria del reticolo cristallino degli elementi che lo compongono ed delle modalità di accrescimento quali:1) temperatura2) pressione3) tempo a disposizione per la crescita4) composizione chimica5) spazio a disposizione per la crescita

SISTEMA CUBICO

SISTEMA ESAGONALE SISTEMA ROMBICOBlenda

Fluorite PiriteSalgemma

Miche

Olivina

Quarzo

Lezione Prof. Luca Bindi “L’impossibile caduto dal

cielo”Le Scienze 2013

Gli studenti delle due classi hanno assistito ad una lezione del Prof. Bindi (Università degli Studi di

Firenze) che ha parlato della sua ricerca, in collaborazione con altri

scienziati americani, che ha portato alla scoperta dei quasicristalli in

materiale extraterrestre

Collezione di minerali

Ametista Calcite e Pirite QuarzoCristallo di rocca

Solfato di rame Diaspro

Pirite

Ematite Rosa del deserto

Malachite

Lapislazzuli

Quarta fase sperimentazione ed osservazione

L’attività laboratoriale ha previsto la realizzazione di cristalli di: 1. allume (solfato di alluminio e

potassio)2. solfato di rame 3. salgemma

Sono state preparate soluzioni a caldo di:solfato di alluminio e potassio (20 g/100 cc),

cloruro di sodio (40g/100cc) solfato di rame (20g/100cc)

per la formazione dei germi, nuclei di crescita dei cristalli.

Fra tutti i germi ottenuti sono stati scelti i più piccoli e trasparenti poi montati su filo da pesca

ed immersi in becker contenenti soluzioni di solfato di alluminio e potassio (15 g/100 cc), di cloruro di sodio (35g/100cc) e di solfato di rame (15g/100cc) rispettivamente, per la successiva

crescita dei cristalli.

Allestimento soluzioni per la crescita dei cristalli

Durante il periodo di crescita (circa 1 mese) le soluzioni sono state rinnovate

periodicamente (2/3 gg) e sono stati eliminati i cristalli formatisi lungo il filo di supporto e, quando possibile,

quelli cresciuti sul cristallo principale. Nel corso della crescita sono stati

eliminati quei cristalli che non presentavano le giuste caratteristiche

e sostituiti con altri.

Allume

Allume

Salgemma

Solfato di rame

Quinta fase elaborazione dati

Gli studenti hanno compilato relazioni riguardanti le attività svolte in tutti i

dettagli, usando il laboratorio di informatica.

L’elaborazione dei dati ha portato alla realizzazione di un poster esplicativo di

tutto il percorso, presentato al II Concorso “Crescita dei cristalli” proposto dal

Dipartimento di Chimica dell’Università di Firenze.

Sesta fase: discussione, verifica e conclusioni

L’approccio è stato di tipo fenomenologico induttivo. Siamo partiti dall’osservazione

sperimentale in laboratorio giungendo alla comprensione dei fenomeni. Il laboratorio è

stato così utilizzato in modo più continuativo promuovendo una maggiore motivazione allo

studio delle materie scientifiche.Terminata la fase sperimentale le classi

coinvolte nel progetto hanno discusso sul percorso realizzato facendo emergere criticità

relative all’attività laboratoriale.

Nello specifico riguardo alle difficoltà nel trovare le giuste condizioni

ambientali per la crescita dei cristalli ed anche alle difficoltà dovute al

numero esiguo di ore in cui hanno potuto lavorare insieme in laboratorio.

Nonostante le difficoltà i risultati ottenuti in relazione agli

apprendimenti degli studenti sono stati soddisfacenti per le competenze

acquisite e verificate tramite test orale.

La valutazione dell’efficacia del percorso didattico sperimentata è positiva.

La trasversalità del percorso ha motivato gli studenti, permettendo loro di

consolidare concetti e svilupparne di nuovi.

Gli studenti hanno mostrato coinvolgimento e motivazione durante le

attività, in particolare per quanto riguarda il lavoro in squadra, gli studenti

hanno compreso l’importanza dei collegamenti nelle vari discipline,

ritenute troppo spesso scollegate tra di loro scoprendole aderenti alla realtà che

li circonda.