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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 20101 ITIS - LST Ettore Molinari Milano Progetto Scuola 21 Educazione sostenibile nella scuola del XXI secolo Febbraio 2010

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 20102 Sistema vivente e stato stazionario Il vivente un sistema aperto che conservandosi attraverso una continua immissione ed emissione di materiale viene a trovarsi in uno STATO STAZIONARIO perturbamento e ristabilimentoIl vivente si conserva attraverso un costante perturbamento e ristabilimento stato stazionario di squilibrioQuesto stato pu essere definito come stato stazionario di squilibrio e richiede un costante apporto di energia

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 20103 Costruzione del glossario I Per comprendere alcuni aspetti del mondo occorre avere curiosit e voglia di conoscere le caratteristiche delle diverse realt in cui viviamo Per imparare a conoscere occorre scegliere un oggetto e provare ad interagire con esso spesso provocandolo Dai risultati della provocazione si ricavano molte interessanti informazioni Se loggetto un sistema chimico si pu scambiare materia ed energia osservandone il tipo di reazione

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 20104 Studio di un sistema chimico in equilibrio ( I ) Se si miscelano in soluzione nitrato ferrico (Fe(NO 3 ) e tiocianato di potassio (KSCN) si instaura un equilibrio chimico secondo la reazione: E il sistema assume subito una colorazione rosso intenso, costante nel tempo. Che cosa succede se lequilibrio viene perturbato? Fe 3+ + SCN - Fe(SCN) 2+ (giallo pallido) (rosso intenso)

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 20105 Studio di un sistema chimico in equilibrioquando viene perturbato ( II ) Studio di un sistema chimico in equilibrio quando viene perturbato ( II ) = Fe 3+ SCN - NaOH Fe 3+ + SCN - Fe(SCN) 2+ (giallo pallido) (rosso intenso) Il sistema cambia colore in funzione della quantit di ione complesso Fe(SCN) 2+ (rosso) In questo esperimento si studia che cosa succede aggiungendo diversi reattivi e osservando il cambiamento di colore AggiuntaColore osservato Deduzione sullevoluzione del sistema Fe 3+ granata SCN - rubino NaOHgiallo pallido + precipitato riferimento marrone- rosso =

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 20106 Il principio di Le Chatelier (1850-1936) [Cu(H 2 O)] 2+ + 4 Br - + Q [CuBr 4 ] 2- + 4H 2 O azzurro verde quando si fa variare un parametro attivo su un sistema in equilibrio questo evolve nel verso in cui tende a opporsi alla variazione del parametro e ad annullarla parzialmente.

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 20107 Studio di un sistema chimico in equilibrio quando viene variata la temperatura( III ) Studio di un sistema chimico in equilibrio quando viene variata la temperatura ( III ) dopo il riscaldamento dopo il raffreddamento AggiuntaColore osservato Deduzione sullevoluzione del sistema Riscaldamento (+Q) verde Raffreddamento (-Q) azzurrino

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 20108 Studio di un sistema chimico in equilibrio quando viene variato il pH ( IV ) In questo esperimento si studiano le propriet dellequilibrio di un acido e di una base debole: il sistema acido acetico/ acetato e il sistema ammoniaca/ ammonio Si va ad osservare il cambiamento nella posizione dellequilibrio dei due sistemi chimici attraverso luso dei precedenti indicatori e la loro variazione di colore (viraggio) Riferimento NH 4 + NH 3 H + Riferimento CH3COO- CH3COOH NaOH

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 20109 I sistemi biologici e il pH Tutti i sistemi biologici dipendono dal pH: una piccola variazione di pH pu produrre notevoli modificazioni sui processi biochimici Le cellule e gli organismi mantengono il pH a uno specifico valore costante, mediante sistemi di regolazione

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 201010 Costruzione del glossario II Per capire i principi su cui si basa un semplice metodo per misurare il pH, luso di cartine imbevute di coloranti, sintetici o naturali, occorre capire come funzionano tali sostanze, denominate Indicatori Acido-Base Gli indicatori acido-base sono sostanze organiche che hanno la caratteristica di assumere colori diversi a seconda del pH. Tale propriet dovuta al fatto che essi si comportano da acidi o basi deboli. HInd + H 2 O H 3 O + +Ind colore A colore B

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 201011 Perch gli indicatori acido base sono colorati? Lo spettro di assorbimento di un tipico indicatore acido-base, il blu di bromo timolo, conferma che la specie molecolare, HInd, gialla in quanto manifesta il massimo assorbimento intorno alla =450 nm (assorbimento della radiazione blu), invece la forma ionica Ind - assorbe a una = 600 nm (assorbimento della radiazione gialla) ed pertanto blu!

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 201012 Come cambia il colore con il pH? In ambiente acido la forma dominante HInd, gialla, mentre a pH basico sar prevalente la forma ionica Ind -, blu.Il passaggio da un colore all'altro, quando HInd = Ind- viene detto viraggio e pu essere osservato dall'occhio umano in un certo intervallo di pH (intervallo di viraggio). Per il blu di bromotimolo si colloca intorno a pH 7. In ambiente acido HInd H + +Ind - gialla In ambiente basico HInd H+ + Ind - blu A pH 7 HInd = Ind - verde

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 201013 La scala cromatica del pH La scala cromatica del pH Blu bromotimolo Se il pH varia gradualmente si osserveranno i diversi colori: dal giallo, al blu, passando dal verde pH 4,8 5,2 5,8 6,3 6,7 7,0 7,3 7, 8 8,2 8,7 8,8. 11

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 201014 Come evidenziare le caratteristiche acido/ base di una soluzione? Nell esperimento abbiamo studiato le propriet di tre indicatori acido/base : fenolftaleina (HPhe), metilarancio (HMo) e Blu di bromo timolo (HBb), per capire quale colore assumono i tre indicatori in ambiente acido, neutro e basico.Nell esperimento abbiamo studiato le propriet di tre indicatori acido/base : fenolftaleina (HPhe), metilarancio (HMo) e Blu di bromo timolo (HBb), per capire quale colore assumono i tre indicatori in ambiente acido, neutro e basico. Per esempio la forma protonata (HInd) del Metilarancio rossa, la forma deprotonata (Ind - ) gialla, al punto di viraggio il colore intermedio ( rosa cipolla) Per esempio la forma protonata (HInd) del Metilarancio rossa, la forma deprotonata (Ind - ) gialla, al punto di viraggio il colore intermedio ( rosa cipolla)

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 201015 Risultati dell esperimento Il punto di viraggio (pH in cui si trovano entrambe le specie HIn/Ind-) si pu dedurre dai seguenti fatti La forma incolore della Fenolfaleina (forma acida: HPhe) presente a pH acido e neutro il viraggio avviene a pH basico il viraggio avviene a pH basico La forma gialla del Metilarancio (forma basica: Mo-) presente a pH basico e neutro il viraggio avviene a pH acido il viraggio avviene a pH acido La forma gialla del Blu bromotimolo (forma acida: HBb) presente a pH acido e la forma blu del Blu bromotimolo (forma basica:Bb-) presente a pH basico il viraggio avviene a pH neutro il viraggio avviene a pH neutro

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 201016 Pronti a misurare il pH Pronti a misurare il pH !! La determinazione sperimentale del pH di una soluzione acquosa presenta una grande importanza perch permette di conoscere la esatta concentrazione di acidi o di basi presenti. Si effettua principalmente: attraverso l osservazione del colore assunto nella soluzione da un indicatore colorato, la cui zona di viraggio comprende il pH che si vuole misurare attraverso il metodo potenziometrico, che richiede apparecchiature pi complesse, i pH-metri, che permettono di misurare con precisione e accuratezza il pH di tutte le soluzioni, anche quelle colorate Cartine per il pH pH-metro

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 201017 Nevicata a Milano Nevica anche a Milano! Quale sar il pH della neve di Milano?

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 201018 Prelievi in cortile Prelievo di neve "fresca Prelievo di un liquido dalla grondaia

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 201019 E adesso la neve? Raccogliamo la neve in un becher e verifichiamo che durante il passaggio di stato H 2 O (s) H 2 O (l) La temperatura rimanga costante come ci ha detto la Prof -0,2C !!!!

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 201020 Iniziamo le analisi I passaggi di stato di una sostanza pura avvengono a temperatura costante: quando mettiamo la neve sulla piastra elettrica per favorire la fusione, la temperatura non cambia. Del resto anche il senso comune ci fa avere questa sensazione: solo allo zero termico pu nevicare, n al di sopra, n al di sotto! quando nevica non si sente il freddo

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 201021 Procediamo con le analisi del pH Misure di pH con il pHmetro Il pHmetro uno strumento per misurare con accuratezza e precisione il pH di una soluzione. Occorre seguire una procedura standardizzata per avere dati riproducibili Si comincia con la taratura dello strumento, utilizzando soluzioni a pH noto Il pHmetro pronto e procediamo con le misure

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 201022 23 febbraio 2010 Lambro: un fiume di gasolio! Contaminazione da idrocarburi e avvelenamento delle acque del fiume Lambro ''Un disastro ambientale senza precedenti per l'ecosistema del fiume Lambro che ne pagher a lungo le conseguenze''

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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 201023 continua!