SIS Piemonte “UNA PROPOSTA DIDATTICA PER LA SCUOLA … · quantità SOLVENTE. Se il solvente è...

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“UNA PROPOSTA DIDATTICA PER LA SCUOLA MEDIA: GLI ACIDI E LE BASI” Specializzato Noemi Martini Supervisore di tirocinio: Prof.ssa Germana Trinchero, Prof. Claudio A. Vicari

a.a. 2008-2009

CONTESTO La scuola dove è stato svolto il tirocinio attivo è la scuola secondaria di I grado “G. Giolitti” di

Dronero (CN). Essa appartiene all’omonimo istituto comprensivo “G. Giolitti” che comprende, oltre

alla scuola media, altri tre complessi. Il territorio in cui opera l’istituto comprensivo “G. Giolitti” è

costituito quasi interamente dal territorio della Comunità Montana Valle Maira. Il progetto è stato

condotto in parallelo su due classi, la II C e la II D, rispettivamente di 25 e 26 alunni.

FINALITÀ

“Qualunque proposizione io pronunci, deve essere intesa non come una affermazione, ma come una questione da discutere”

Niels Bohr ai suoi allievi

È difficile immaginare una qualsiasi manifestazione della nostra vita quotidiana in cui la chimica

non sia in qualche modo coinvolta. Tutto, infatti, attorno a noi ed in noi, è chimica: è attorno a noi

nei fenomeni naturali indispensabili per la vita, come la fotosintesi, e nei prodotti artificiali di

primaria importanza per la civiltà, come i farmaci, i fertilizzanti, le materie plastiche, i

semiconduttori ed i detergenti; è in noi perché il funzionamento o il mal funzionamento del corpo

umano è regolato da reazioni chimiche.

La chimica è una scienze sperimentale che, sebbene formalizzata solo a partire dal 1.600, si è

sviluppata nel corso di millenni come frutto della ricerca, del contesto socio-culturale e della storia.

L’insieme di conoscenze, dette nuclei concettuali fondanti delle discipline, rappresenta la soluzione

a problemi così complessi, che hanno avuto bisogno di millenni di storia anche solo per emergere.

La comprensione dei nuclei fondanti della chimica richiede, per tanto, un approccio graduale di

costruzione di significati. Nei diversi livelli scolari occorre quindi affrontarli in maniera diversa,

con varie articolazioni. Ciò mette in risalto il ruolo importante che riveste la rappresentazione della

situazione empirica. La rappresentazione è una costruzione della mente, un racconto scritto al fine

di mettere in evidenza e comunicare ad altri gli elementi ritenuti più significativi (Regis, 2004).

Insegnare le attività di astrazione e di modellizzazione significa adottare un insegnamento di tipo

problematico che offra agli studenti l'opportunità non tanto di sentirne parlare, quanto piuttosto di

praticarle, privilegiando un insegnamento che renda lo studente protagonista del proprio processo di

apprendimento. La complessità dei modelli elaborati sarà espressione delle potenzialità cognitive

degli studenti; questo significa che si tratta di un'attività che può essere iniziata molto presto.

Altro aspetto importante che coinvolge la conoscenza scientifica è che non solo l’uomo fa

esperienza (la stessa che fa l’uomo comune nella vita di ogni giorno), ma anche sperimenta. Nello

sperimentare l’uomo predispone la realtà in un certo modo per poterla studiare secondo un certo

piano. L’esperire è un’attività spontanea, lo sperimentare prevede a priori l’utilizzo di determinate

strategie. Lo sperimentare è il modo di agire in laboratorio.

Le motivazioni che inducono all’insegnamento delle scienze in laboratorio sono dovute al fatto che

all’allievo interessa capire come funzionano le cose, spiegare perché funzionano in un certo modo, e

mettere in relazione le diverse conoscenze. Gli obiettivi sono addestrativi, comportamentali e

formativi. Addestrativi perché in laboratorio allievo impara a fare, manipolare, misurare; usare

strumenti di misura; registrare le misure, rappresentarle graficamente, lavorare sul quaderno di

laboratorio e, non meno importante, a provare il piacere che deriva dal mettere tutto sé stesso

(verrebbe quasi da dire “anima e corpo”) nell’apprendimento. Gli obiettivi comportamentali sono

anch’essi di grande importanza, in quanto in laboratorio l’allievo impara a lavorare in gruppo, a

rispettare le consegne, si impegna a eseguire gli esperimenti in modo attivo e con coinvolgimento

personale, si confronta con i compagni, accetta le “regole del gioco”. Formativi perché, se il

laboratorio è lo strumento attraverso il quale si perviene alla costruzione condivisa della teoria,

l’allievo acquisisce idee, metodi e atteggiamenti affinando il senso critico e le capacità razionali.

Lo sviluppo dell’attività laboratoriale e cognitiva nei termini esposti precedentemente promuove

atteggiamenti positivi, educa all’operatività mentale e manuale, costruisce la conoscenza come

compromesso tra la realtà e modelli ragionevoli ed accettabili, contribuendo allo sviluppo di

competenze scientifiche.

OBIETTIVI D’APPRENDIMENTO E PREREQUISITI Obiettivi didattici specifici

• Caratterizzare le sostanze acide e le sostanze basiche attraverso un approccio sensoriale. • Conoscere i principali indicatori naturali e sintetici e utilizzarli per distinguere una sostanza

acida da una basica. • Definire il concetto di pH come misura della forza di un acido o di una base. • Determinare il pH di alcune sostanze tramite l’utilizzo di cartine al tornasole. • Sensibilizzare i ragazzi a problemi ambientali: le piogge acide. • Sesibilizzare i ragazzi alle problematiche della salute e della sicurezza sul lavoro

Obiettivi trasversali • Formulare e verificare ipotesi. • Argomentare. • Lavorare in gruppo.

Prerequisiti • Conoscere i concetti di sostanza, di soluzione e di miscela. • Sapere quali sono gli stati di aggregazione della materia.

ABILITÀ/ COMPETENZE ATTIVATE

Nuclei Concettuali della

Chimica

Competenze di chimica (*)

(*)Abilità e capacità espresse sia nelle pratiche sperimentali sia nelle applicazioni della teoria

Abilità riferite alle competenze

Natura, struttura e trasformazioni della materia

• Inquadrare il problema dal punto di vista chimico.

• Scegliere i reattivi, la vetreria, gli strumenti, per realizzare un’analisi acido-base.

• Valutare qualitativamente i risultati di un esperimento.

• Sa distinguere una sostanza da una miscela.

• Sa quale metodo di separazione deve utilizzare per separare i componenti di un miscuglio.

• Sa distinguere un acido da una base.

• Conoscere i principi generali e applicativi riguardanti le tecniche di analisi qualitativa e quantitativa degli indicatori acido-base.

PERCORSO DIDATTICO

SCHEMA RIASSUNTIVO

LEZIONE STRUMENTI STRATEGIA TEMPI

1 Richiami ai concetti di sostanza pura, soluzione, miscuglio

laboratorio, schede e tabelle di osservazione

individuale e di gruppo 1 h

2 fase di preconoscenza sui concetti di acido e di base.

schede individuale e di gruppo 1 h

3 Approccio sensoriale agli acidi e alle basi.


individuale 1 h

4 Caratterizzazione di acidi e basi come sostanze aggressive.


gruppo 1 h

5 Distinzione qualitativa di sostanze acide e basiche mediante l’utilizzo di indicatori naturali.


gruppo 1 h

6 Distinzione qualitativa di sostanze acide e basiche mediante l’utilizzo di indicatori sintetici.

Determinare il pH di alcune sostanze tramite l’utilizzo di cartine al tornasole.


gruppo 1 h

7 Costruzione del modello acido – base, esplicitazione dei criteri di verifica

lavagna, tabelle individuale, di gruppo , discussione plenaria

1 h

8 Verifica sommativa scheda, attività pratica individuale 1 h

PRIMA LEZIONE Durata: 1 ora

Metodologia: individuale e di gruppo. Materiale: laboratorio, schede e tabelle di osservazione.

Procedura

Le prime tre attività di laboratorio sono state indirizzate al richiamo dei concetti di sostanza pura, miscela e soluzione. Questi tre concetti rappresentano i prerequisiti necessari ad iniziare la trattazione degli acidi e delle basi. Tutte le attività di laboratorio sono guidate con l’ausilio di schede di osservazione.

La prima esperienza sarà rivolta alla descrizione di diversi tipi di sostanze pure quali acqua, frammenti di marmo, limatura di ferro. Verrà richiesto ai ragazzi individualmente di osservare queste, secondo alcuni criteri quali lo stato fisico, l’aspetto e il colore. Sarà inoltre data loro la possibilità di annotarsi alcune caratteristiche non citate nella scheda (scheda 1). Alla fine del lavoro di descrizione ciascun allievo riporterà le proprie considerazioni solo in caso di osservazioni nuove rispetto a quelle già espresse.

Nella seconda esperienza gli studenti saranno invitati a mescolare le sostanze pure precedentemente descritte. Dopo circa cinque minuti ciascun studente dovrà descrivere (scheda 2) le miscele ottenute a seconda della visibilità e delle distinguibilità dei componenti. La comprensione di questi concetti permetterà di separare le soluzioni dalle miscele eterogenee.

In questa fase nel complesso gli allievi non dovrebbero avere difficoltà a distinguere tra una miscela e una soluzione sulla base di osservazioni macroscopiche.

Infine nella terza esperienza, a seguito di un confronto di gruppo, occorrerà indicare con quali modalità o strumenti era possibile separare le sostanze mescolate (scheda 3). Sarà di fondamentale importanza che la formulazione di queste ipotesi avvenga prima dell’utilizzo di setacci, fornelli a gas, ecc al fine di mettere in evidenza le misconcezioni degli allievi circa le soluzioni e le sostanze pure. Infine ciascun gruppo verificherà la validità della propria ipotesi sperimentando quanto previsto.

Scheda 1

Scheda 2

Scheda 3

SCHEDA_1

Sostanza

Stato fisico Aspetto Colore Altre caratteristiche che ritieni interessanti

frammenti di marmo

limatura di ferro

fluorescina

sale da cucina

acqua

SCHEDA_2

Miscela di acqua con:

Il corpo è distinguibile dall’acqua?

La presenza del corpo è visibile nell’acqua?

frammenti di marmo SI � NO � SI � NO �

limatura di ferro SI � NO � SI � NO �

fluorescina SI � NO � SI � NO �

sale da cucina SI � NO � SI � NO �

SCHEDA_3

Corpo miscelato con acqua

Spiegate come fareste a toglierlo dall’acqua

Elencate gli strumenti e attrezzi necessari

frammenti di marmo

limatura di ferro

fluorescina

sale da cucina

SECONDA LEZIONE Durata: 1 ora

Metodologia: individuale e di gruppo Materiale: schede

Procedura

La prima parte della lezione sarà dedicata a ripercorrere le tappe della volta precedente. Attraverso una discussione verrà fatto ordine rispetto ai concetti di soluzione, sostanza pura e miscela eterogenea. Agli allievi verrà consegnata anche una dispensa (Scheda 4) riassuntiva del quadro teorico di riferimento.

Gli studenti saranno poi invitati a fare degli esempi tratti dalla quotidianità circa questi tre tipi di classificazione dei materiali.

Si entrerà quindi nel vivo della lezione facendo compilare ai ragazzi un test verificativo delle preconoscenze sull’argomento acidi e basi (Schede 5, 6, 7, 8, 9, 10). Il test sarà diviso in due momenti principali. Durante il primo gli allievi dovranno dare delle definizioni e proporre esempi a seconda delle conoscenze personali sulla materia. Nel secondo, invece, dovranno riunirsi in gruppo e riportare le definizioni di tutti, e per esclusione arrivare ad una definizione condivisa.

Infine sarà consigliabile assegnare un compito da svolgere a casa (Scheda11): gli allievi dovranno, attraverso una scheda guidata, cercare dei prodotti acidi e riportare le indicazioni delle etichette. L’obiettivo sarà duplice:

• Far vedere il collegamento tra gli argomenti trattati e la quotidianità.

• Introdurre il discorso della sicurezza, in quanto alcuni prodotti potrebbero essere nocivi alla salute.

Scheda 4

Miscugli, Soluzioni e Sostanze Pure….

ETEROGENEO: presenta caratteri differenti in punti diversi.

OMOGENEO: presenta caratteri visibili identici in ogni punto.

MISCUGLIO ETEROGENEO:

mediante operazioni opportune si separa in parti con caratteristiche diverse; i miscugli eterogenei hanno cioè caratteristiche diverse in punti diversi ed è la conservazione di queste caratteristiche che ne permette la separazione.

SOLUZIONE: un materiale omogeneo costituito da uno o più soluti (solidi, liquidi, gassosi) sciolti in un solvente (solido, liquido, gassoso)

SOSTANZA PURA: un materiale omogeneo che non può essere ulteriormente diviso in parti con le operazioni che sono state fino a qui indicate.

APPROFONDIMENTO SULLE SOLUZIONI

La sostanza presente in minore quantità si dice SOLUTO, quella in maggiore quantità SOLVENTE. Se il solvente è liquido si parla di soluzioni liquide, se sia il solvente che il soluto sono allo stato aeriforme si parlerà di soluzioni gassose. Esistono inoltre soluzioni solide quando solvente e soluto sono solidi (ad es. l’acciaio).

Le soluzioni liquide sono sempre limpide (da non confondere con trasparente): cioè soluto e solvente sono sempre indistinguibili all’osservazione. Si dice concentrazione di una soluzione la quantità di soluto contenuta in una data quantità di soluzione. La concentrazione si può esprimere in vari

modi; uno dei modi più semplici per dire la concentrazione è grammi/litro: dice la quantità in grammi di soluto in un litro di soluzione. Se la quantità di soluto è piccola si preferisce dire la concentrazione in mg /l.

Scheda 5

SCHEDA_5

Scrivi il nome di una sostanza acida e spiega perché, secondo te, è acida

SOSTANZA ACIDA PERCHE’

Scheda 6

SCHEDA_6

Scrivi il nome di una sostanza non acida e spiega perché, secondo te, non è acida

SOSTANZA NON ACIDA PERCHE’

Scheda 7-8

SCHEDA_7

Riportate tutte le sostanze acide indicate dai componenti del gruppo nella colonna di sinistra di questa tabella; scegliete e riportate nella colonna di destra le opzioni che ritenete corrette, eliminando le altre.

SOSTANZA ACIDA SOSTANZA ACIDA SCELTA DA GRUPPO

SCHEDA_8

Giustificate la vostra scelta scrivendo per ogni sostanza riportata le caratteristiche in base alle quali viene definita acida.

SOSTANZA ACIDA CARATTERISTICHE

Scheda 9-10

SCHEDA_9

Riportate tutte le sostanze non acide indicate dai componenti del gruppo nella colonna di sinistra di questa tabella; scegliete e riportate nella colonna di destra le opzioni che ritenete corrette, eliminando le altre

SOSTANZA NON ACIDA SOSTANZA NON ACIDA SCELTA DA GRUPPO

SCHEDA_10

Giustificate la vostra scelta scrivendo per ogni sostanza riportata le caratteristiche in base alle quali viene definita non acida.

SOSTANZA NON ACIDA CARATTERISTICHE

Scheda 11

SCHEDA_11

Attenzione: il lavoro deve essere svolto alla presenza di un adulto

• Individua i prodotti acidi che hai a casa ed elencali sul tuo quaderno • Per ogni prodotto elencato riporta l’uso al quale è destinato e le modalità di impiego (diluito,

concentrato, ecc.) che leggi sulla confezione • Per ciascuno dei prodotti riportati specifica le avvertenze scritte sull’etichetta (o sul foglietto

illustrativo) • Sull’etichetta dei prodotti considerati è presente qualcuno dei seguenti simboli?

F T Xn

Xi N

Scrivi i prodotti che presentano simboli, precisando per ognuno di quali simboli si tratta (puoi riferirti alle sigle F, T, Xn, Xi, N)

• Costruisci una leggenda riportante a fianco di ogni simbolo il significato

SI NO

TERZA LEZIONE Durata: 1 ora

Metodologia: individuale Materiale: laboratorio, schede e tabelle di osservazione

Procedura

Prima di iniziare la lezione si ritiene opportuno e quanto mai necessario fare un richiamo sulle simbologie dei pericoli riportate sulle confezioni delle sostanze. Essendo l’esercitazione di laboratorio inerente alle sostanze acide e basiche, si consiglia anche una approfondita spiegazione sulle norme di sicurezza e di buonsenso da utilizzare in laboratorio, nella trattazione delle sostanze suddette.

Agli allievi dovranno essere forniti, prima di iniziare l’esercitazione i dispositivi di protezione individuale necessari per lo svolgimento dell’esperienza (guanti, occhiali, mascherina).

Oggetto dell’esercitazione (Scheda 11) sarà un’analisi sensoriale individuale su dieci sostanze acide e basiche divise in ugual numero (Acido cloridrico, Soluzione di soda caustica, Aceto, Ammoniaca, Succo di limone, Soluzione di bicarbonato di sodio, Coca Cola, Soluzione di acqua e sapone, Succo di pomodoro, Detersivo per bucato). Attraverso l’uso dei cinque sensi, a seconda delle diverse sostanze in esame e della loro pericolosità, dovranno descrivere le sostanze, utilizzando, per ogni senso, gli aggettivi che riterranno più adeguati.

Al fine di evitare che l’indagine sia fuorviata da preconcetti conoscitivi, gli allievi dovranno essere all’oscuro del nome della sostanza che si troveranno di fronte.

Sui contenitori delle sostanze dovranno essere riportati obbligatoriamente i simboli indicanti la pericolosità dei composti, che gli allievi interpreteranno al fine di compiere un’analisi in sicurezza.

In un momento successivo, in una discussione di collettiva, si cercherà di far individuare loro la natura della sostanza , cioè se Acida o Basica.

Scheda 12

GUSTO SENSAZIONE AL TATTO

SUONO/RUMORE ASPETTO VISIVO

OLFATTO

Sostanza 1

Sostanza 2

Sostanza 3

Sostanza 4

Sostanza 5

Sostanza 6

Sostanza 7

Sostanza 8

Sostanza 9

Sostanza 10

QUARTA LEZIONE Durata: 1 ora

Metodologia: gruppo Materiale: laboratorio, schede e tabelle di osservazione

Procedura: E’ consigliato iniziare la lezione facendo un riassunto dell’esperienza della volta precedente. Dopo averne riassunto le tappe principali, gli allievi verranno invitati ad interrogarsi sulle diverse descrizioni date alle sostanze. Gli studenti noteranno, come già anticipato fin da subito, la difficoltà ad utilizzare termini adeguati e condivisi da tutti.

Data la difficoltà a descrivere in modo univoco il sapore del bicarbonato, si consiglia di far assaggiare contemporaneamente a tutti gli allievi la sua soluzione. Mediante un accordo, formalizzato a seguito di un dibattito, si potrà indicare quel particolare tipo di sapore come amaro. Con questa operazione si svolgerà anche l’importante compito di uniformare il linguaggio comune, lavoro ben noto ai sommelier.

Un discussione permetterà, infine, agli allievi di raggiungere un’intesa sulle caratteristiche che permettono di riconoscere un acido da un non acido. Alla lavagna si riporterà sotto forma di tabella quanto emerso durante la discussione.

ACIDI NON ACIDI

GUSTO aspro amaro

TATTO viscido

OLFATTO pungente /

La descrizione del gusto delle sostanze basiche come amare dovrà riportata semplicemente perché l’unica comune ad almeno due sostanze, bicarbonato di calcio e sapone.

Si passerà quindi ad una nuova esperienza inerente la diversa e selettiva corrosività di acidi e basi. Verranno lette agli allievi le indicazioni relative all’esperimento riportate sulla scheda di laboratorio (Scheda 13).La finalità della lettura sarà quella di mettere in evidenza difficoltà di comprensione del testo o grossi ostacoli operativi. Si consiglia però di sollecitare i ragazzi a cavarsela il più possibile in modo autonomo facendo riferimento ai compagni.

Durante il primo esperimento (Scheda 13) gli allievi dovranno osservare il diverso comportamento dei gusci d’uovo a contatto con sostanze acide e basiche. Essi potranno notare che ricoprendo un guscio con una soluzione di acido cloridrico si svilupperanno dapprima effervescenza e dopo alcuni minuti la presenza di macchioline più chiare.

A contatto con altre sostanze acide, come l’aceto, il guscio d’uovo non scomparirà, ma cambierà d’aspetto: si assottiglierà, diventerà più “fragile” e si staccherà con facilità dalla

membrana organica sottostante.

Gli allievi noteranno fin da subito la relazione tra lo sviluppo di effervescenza e un certo gruppo di sostanze come limone, aceto e acido cloridrico. Si dovrebbe avere l’impressione che il concetto di aggressività espresso in relazione ad alcune sostanze come aceto e acido cloridrico sia per loro naturale. Alcuni non comprenderanno perché tale comportamento non si verifichi anche in presenza di altre sostanze “forti” come la soda caustica e l’ammoniaca. Come se la pericolosità di una determinata sostanza guidasse gli allievi nel determinarne il grado di aggressività.

Rispetto all’ultimo punto, si vuole sottolineare quanto segue. I ragazzi, soprattutto di questa età e digiuni di esperienze laboratoriali simili, tenderanno a guardare i fenomeni prestando attenzione ad ogni singolo particolare. Ciò sarà vantaggioso da un lato in quanto è possibile che emergano aspetti interessanti non rilevati dal docente. Lo svantaggio sarà però che in taluni casi si potrà perdere quella che è la visione d’insieme e l’osservazione del fenomeno nel suo complesso. Ciò non sarà comunque da considerarsi un fatto negativo, in quanto spesso permetterà di avere uno spunto di discussione per arrivare alla trattazione degli argomenti più importanti.

Al termine dell’esperimento i ragazzi dovranno in generale concordare nell’affermare che gli acidi manifestano aggressività nei confronti del carbonato di calcio del guscio d’uovo, ma non tutti allo stesso modo: l’acido cloridrico, ad esempio, sarà più aggressivo dell’aceto o del succo di limone. Si osserverà anche che le sostanze basiche, al contrario di quelle acide, non sono in grado di sciogliere il carbonato di calcio.

La reazione che determina lo sviluppo di anidride carbonica non dovrà essere illustrata facendo riferimento a modelli microscopici. Dovranno essere indicati, però, i protagonisti di tale reazione.

Durante il secondo esperimento (scheda 14), gli allievi dovranno osservare cosa accade al guscio d’uovo a contatto con acido cloridrico a diverse concentrazioni. Il concetto di concentrazione dovrà essere stato trattato precedentemente nell’ intervento durante lo svolgimento delle nozioni generali sulle soluzioni. La definizione che ne verrà fuori data sarà di tipo operativo e sarà sviluppata ai fini di comprendere gli effetti macroscopici derivanti da concentrazioni diverse.

Quasi nessuno degli allievi dovrebbe avere difficoltà nel comprendere che una maggiore concentrazione determina un maggiore sviluppo di effervescenza.

Al termine della lezione si consiglia di consegnare per casa un compito inerente le piogge acide (Scheda 15). La consegna consisterà nella lettura del brano e nel rispondere ad alcune domande di comprensione del testo. Vedrete che gli allievi si dimostreranno interessati soprattutto alla luce delle nuove conoscenze sviluppate..

Scheda 13

GRUPPO:

Materiale occorrente:

• Guanti in lattice, occhiali protettivi, mascherina • Un becher o un vasetto di vetro per ciascuna sostanza • Etichette adesive • Gusci d’uovo • Le seguenti sostanze: acido muriatico (soluzione di acido cloridrico), soluzione di soda caustica

(soluzione di idrossido di sodio), aceto, ammoniaca, succo di limone, soluzione di bicarbonato di sodio, Coca Cola, succo di pomodoro, detersivo per bucato, soluzione di acqua e sapone

Procedimento:

In ogni becher ci sono 100 ml di ciascuna sostanza.

Ponete in ciascun becher all’incirca la stessa quantità di guscio d’uovo.

Riportate le vostre osservazioni nella tabella.

Sostanza C’è effervescenza? Cosa accade al guscio d’uovo?

Acido cloridrico

Soluzione di soda caustica

Aceto

Ammoniaca

Succo di limone

Soluzione di bicarbonato di sodio

Coca Cola

Detersivo per bucato

Succo di pomodoro

Soluzione di acqua e sapone

Provate a classificare le sostanze utilizzate in base all’interazione con il guscio d’uovo ed esplicitate i criteri adottati.

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Le sostanze che hanno interagito con il guscio d’uovo hanno dimostrato lo stesso grado di aggressività?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

A cos’è dovuta, secondo voi, l’effervescenza prodotta in alcuni casi?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Scheda 14

Sostanza Q.tà di acido cloridrico in 250 ml di acqua

Concentrazione % in un litro di acqua

Cosa accade al guscio d’uovo?

Acido cloridrico diluito 5 ml



Acido cloridrico puro 80 ml















Scheda 15

LE PIOGGE ACIDE

Le piogge acide sono state definite una "malattia invisibile" dell’era industriale e sono considerate uno tra i

più gravi problemi ambientali del nostro tempo. Le piogge acide costituiscono un problema diffuso, serio e

costoso.

LE CAUSE: tale fenomeno è causato essenzialmente dall’aumento nell’atmosfera di componenti gassosi

quali l’anidride solforosa e

solforica provenienti dalle

attività industriali e dalle

combustioni in genere. Essi si

formano in seguito ai processi di

combustione nelle centrali

termoelettriche, nel

riscaldamento domestico, nelle

attività industriali e nel trasporto veicolare. Anche gli ossidi di azoto emessi dalle centrali termoelettriche e

dagli scarichi delle automobili e l’anidride carbonica CO2 contribuiscono all’acidificazione delle piogge.

Questi gas possono essere trasformati in pochi giorni in acidi.

Le sostanze acide vengono trasportate dal vento su vaste aree che ne subiscono gli effetti. La ricaduta a terra

degli inquinanti acidi avviene in due modi: attraverso le deposizioni umide e secche. Le prime sono le più

note e si verificano sia sotto forma di pioggia acida, sia come neve, rugiada e nebbie acide. Queste

precipitazioni si possono formare a grandi distanze rispetto ai punti dove sono emessi degli ossidi originari.

Le deposizioni secche consistono nella ricaduta al suolo di sostanze acide in forma di gas o di particelle

microscopiche, senza si renda necessaria la loro soluzione. Questo processo in genere si verifica nelle aree

più vicine ai punti di emissione.

GLI EFFETTI:

Le piogge acide colpiscono anche le acque superficiali determinando un’alterazione chimica delle acque dei laghi, dei fiumi e delle acque marine lungo le coste. Man mano che il valore del pH si abbassa, viene prima inibito lo sviluppo degli embrioni di rana poi scompaiono piccoli crostacei, molluschi e gli anfibi stessi. Al di sotto di un pH di 5,5-5 si ha la scomparsa della fauna ittica per la presenza di metalli tossici come mercurio e alluminio, che vengono liberati dal terreno a causa dell’acidità delle precipitazioni.

L’azione delle piogge acide è ben visibile anche sul patrimonio monumentale (edifici storici, statue in metallo,…). Numerose foto testimoniano come molte opere d’arte, dopo aver resistito per secoli senza subire danni notevoli, sono andate incontro, negli ultimi decenni, ad un rapidissimo deterioramento.

Le piogge acide agiscono sui materiali esposti all’aperto con un doppio meccanismo:

• un’azione chimica di corrosione : infatti, l’acido solforico attacca le pietre calcaree o il marmo

• un’azione meccanica di rimozione del materiale stesso, reso precedentemente friabile e solubile

In Italia, secondo un’indagine condotta nel 1988, il 10% dei boschi è colpito dagli effetti delle piogge acide. Questi effetti consistono in un generale indebolimento delle piante e la conseguenza è il rapida morte di alcune foreste. Le piante colpite presentano modificazioni nella chioma (crescita lenta, ingiallimento e caduta delle foglie,ecc) e radici meno sviluppate. Il meccanismo di aggressione delle piogge acide è duplice:

• diretto, attraverso il fogliame (esposto direttamente alle precipitazioni, alle nebbie, alla caduta a secco di inquinanti);

• indiretto, attraverso modificazione nella composizione chimica del terreno

ESERCIZIO: fai un riassunto del brano e cerca sul vocabolario le parole sottolineate.

QUINTA LEZIONE Durata: 1 ora


Procedura

A seguito della raccolta dei compiti per casa, si consiglia di riprendere brevemente quanto emerso la volta precedente. Ripercorrendo le tappe insieme alla classe si chiederà agli allievi se vi erano concetti poco chiari. Domande circa la comprensione e l’apprendimento degli argomenti saranno frequentemente rivolte alla classe al fine di valutare, insieme con l’analisi dei compiti per casa, la progressione nel processo di studio.

Durante questa nuova esperienza i ragazzi hanno determineranno qualitativamente il carattere acido o basico di una soluzione utilizzando degli indicatori acido/base, sostanze che hanno la proprietà di cambiare colore quando vengono a contatto con un acido o una base. I ragazzi, sulla base delle indicazioni riportate nella scheda di laboratorio (Scheda 16) prepareranno un indicatore naturale utilizzando foglie di cavolo rosso. L’estratto del cavolo rosso, che si presenterà di colorazione violacea, assumerà colore rosso in soluzione fortemente acida, violetto in soluzione debolmente acida, blu/verde in soluzione debolmente basica e giallo in soluzione fortemente basica. Versando alcune gocce di indicatore preparato con cavolo rosso sarà possibile osservare i cambiamenti di colore che esso subisce quando viene a contatto con un acido o con una base: l’indicatore (violaceo al centro dell’immagine sottostante) diventerà rosso a contatto con l’aceto (a destra nell’immagine sottostante) e verde a contatto con una soluzione di bicarbonato di sodio (a sinistra nell’immagine sottostante).

La preparazione dell’estratto cavolo rosso in modo manuale con l’uso di cucchiai, alcool alimentare e scodelle entusiasmerà gli allievi, che apprezzeranno soprattutto la possibilità di potersi muovere e fare un attività ad alta componente manuale in un contesto scolastico. Solitamente si pretende che gli allievi stiano nei banchi cercando di ridurre al minimo i movimenti. Questa pretesa riduce di molto la loro capacità di modulare l’espressività

corporea e al contempo le possibilità dell’insegnante di contenere eventuali “esplosioni”.

Nella seconda attività (Scheda 17) gli allievi dovranno aggiungere l’indicatore preparato col cavolo rosso a varie sostanze acide e basiche e scopriranno che il colore assunto dalla soluzione permette di ottenere informazioni sull’acidità o basicità di una sostanza. Dall’osservazione delle gradazioni cromatiche (rosso/violetto per gli acidi e verde/giallo per le basi) si otterrà una prima distinzione quantitativa di acidità e basicità.

L’attività non dovrebbe presentare difficoltà di tipo operativo, gli allievi dovrebbero essere in grado di portarla a termine in modo disinvolto. Per alcuni potrebbero emergere invece alcune difficoltà cognitive:

“perché diciamo che l’indicatore è qualitativo se posso costruire una specie di scala con gradazioni cromatiche diverse?”;

“non capisco se è l’indicatore che cambia colore o la sostanza a contatto con l’indicatore”;

“ma quando l’indicatore diventa di colore rosso vuol dire che è diventato acido”;

“i colori cambiano anche se modifico le quantità di indicatore o quelle della sostanza?”.

E’ interessante osservare che gli allievi, già a seguito un breve percorso in cui sono lasciati liberi esprimersi, porranno e si porranno molte domande. Alcune di esse prevederanno per la risposta, come nel caso del cambiamento di colore di una sostanza, lo sviluppo di un altro canovaccio didattico. Lo studio del colore e delle sue implicazioni chimiche potrebbe seguire naturalmente l’argomento degli acidi e delle basi.

Gli allievi proveranno piacere nel vedere il tripudio di colori formatisi dal mescolamento dell’indicatore con ciascuna delle dieci sostanze a loro disposizione. Si sono mostreranno inoltre interessati alle trasformazioni chimiche inerenti il cambiamento di colore, aspetto che non hanno sottovalutato.

Sarà inoltre presente nella scheda una domanda relativa al cambiamento del colore del the a contatto con il limone. A tale domanda vuol fornire agli studenti e all’insegnante la possibilità rispettivamente di intuire e di introdurre, in un momento successivo, l’argomento delle reazioni chimiche.

Scheda 16

Gruppo________________________________________Classe____________________________________Scuola_________________________________________Data_________________


• Foglie di cavolo rosso • Coltello • Alcol etilico • Mortaio e pestello • Colino • Imbuto • Bottigliette • Etichetta adesiva

Procedimento:

Tagliate le foglie di cavolo rosso a pezzetti.

Collocate in un mortaio 15-20 ml di alcol etilico, aggiungete alcuni pezzetti di cavolo rosso e pestateli con il pestello.

Lasciate riposare il tutto per qualche minuto e poi filtrate con un colino.

Con l’aiuto dell’imbuto versate l’estratto così ottenuto in una bottiglietta su cui incollerete l’etichetta.

Scheda 17

GRUPPO:


• Estratto di cavolo rosso precedentemente preparato • Guanti in lattice, occhiali protettivi, mascherina • Pipette • Vetrini d’orologio • Etichette adesive • Le sostanze elencate in tabella

Procedimento:

Disponete sul banco da lavoro una serie di vetrini d’orologio vicino ai quali incollerete le etichette con i nomi delle varie sostanze.

Utilizzando ogni volta una pipetta pulita, prelevate una piccola quantità di ciascuna sostanza e versatela nel vetrino d’orologio corrispondente.

Aggiungete a ciascun vetrino 5-6 gocce di estratto di cavolo rosso prelevandolo con una pipetta.

Riportate in tabella gli eventuali cambiamenti delle soluzioni.

SOSTANZA CAMBIAMENTI OSSERVATI A CONTATTO CON L’ESTRATTO

Acido cloridrico


Aceto

Ammoniaca

Succo di limone


Coca Cola


Succo di pomodoro


A cosa sono dovuti, secondo voi, i cambiamenti osservati?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Provate a classificare le sostanze in base al comportamento con l’estratto.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

È possibile determinare qual è la sostanza più acida?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

È possibile determinare qual è la sostanza meno acida?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Perché aggiungendo del succo di limone al the questo si schiarisce?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

È possibile, secondo voi, far ritornare il the del colore iniziale?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

SESTA LEZIONE Durata: 1 ora


Procedura: In questa esperienza (Scheda 18) i ragazzi hanno utilizzeranno alcuni indicatori acido/base di abituale uso nei laboratori chimici e tenteranno di classificare la decina di sostanze a loro disposizione in base all’acidità e basicità. Gli indicatori, rosso fenolo e metil arancio, sono stati scelti perché assumeranno gradazioni opposte di colori a contatto con acidi e basi.

Nelle seconda esperienze proposta (Scheda 19) gli allievi dovranno effettuare la misurazioni del pH servendosi di una cartina analitica.

Le cartine analitiche sono delle striscioline di carta assorbente impregnate di composti chimici. Per determinare il pH, basterà immergere per pochi secondi la cartina nel liquido da esaminare, e poi confrontare il colore assunto dalla cartina con la scala di colori che è presente sulla confezione. Questo metodo è molto più preciso rispetto all’utilizzo delle cartine al tornasole, in quanto consente di determinare valori esatti di pH. Ovviamente la lettura delle striscia

risulterà più complessa in quanto occorrerà orientare correttamente la cartina rispetto alla legenda e confrontare non uno ma quattro colori.

La lettura delle cartine potrà risultare difficoltosa sul piano operativo (orientare la cartina, confrontarla correttamente con la legenda) ma non sul piano concettuale. Gli allievi non dovranno avere difficoltà a comprendere che il grado acidità/basicità di una sostanza può essere determinato quantitativamente.

Molto più complessa sarà la comprensione della scala del pH, una scala i cui valori (a 25°C) sono compresi tra 0 e 14. Le sostanze con pH inferiore a 7 sono considerate acide, quelle con pH pari a 7 sono considerate neutre e quelle con pH maggiore di 7 sono considerate basiche. Per gli allievi sarà difficile capire che l’acidità aumentava progressivamente da

valori di pH pari 14 a valori di pH pari a 1. La scala di acidità aumenta in modo inverso a quella dei numeri, mentre per l’acidità le due scale procedono con lo stesso ordine. Queste difficoltà di ordinamento potranno emergere anche durante la verifica.

Al termine della lezione si consiglia di assegnare una lettura (Scheda 20) inerente gli effetti della Coca Cola, in particolare dell’acido fosforico, sul nostro organismo. Gli allievi dovranno, per casa, leggere il brano e farne il riassunto.

Scheda 18

GRUPPO:


Guanti in lattice, occhiali protettivi, mascherina Vetrini d’orologio Etichette adesive Pipette Sostanze note riportate in tabella I seguenti indicatori: Rosso Fenolo, Metilarancio Matite colorate

Procedimento:

Utilizzando ogni volta una pipetta pulita, prelevate una piccola quantità di ciascuna sostanza e versatela nel vetrino d’orologio corrispondente.

Aggiungete a ciascun vetrino qualche goccia di Rosso Fenolo prelevandolo con una pipetta.

Ripetete la prova anche con il Metilarancio.

Utilizzando le matite colorate, riportate in tabella il colore assunto da ciascuna sostanza a contatto con i vari indicatori.

SOSTANZA ROSSO FENOLO METILARANCIO

Acido cloridrico


Aceto

Ammoniaca

Succo di limone


Coca Cola


Succo di pomodoro


Sapendo che:

• il rosso fenolo è giallo in soluzione acida e rosso in soluzione non acida;

• il metilarancio è rosso in soluzione molto acida e giallo in soluzione non acida.

Indicate quelle che secondo voi sono sostanze acide

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Indicate quelle che secondo voi sono sostanze non acide

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Provate a classificare le sostanze dalla più acida alla meno acida.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Scheda 19

GRUPPO:


• Sostanze elencate in tabella • Un becker o un vasetto di vetro per ciascuna sostanza • Bacchette di vetro • Etichette adesive • Cartine al tornasole • Pastelli colorati

Consegna

Ponete nei becker le diverse sostanze (se sono solide scioglietele in poca acqua), e su ognuno incollate l’etichetta con il nome della sostanza stessa.

Immergete in ogni becker, per pochi secondi, la cartina analitica.

Riportate in tabella, utilizzando i pastelli colorati, il colore assunto dalla cartina.

SOSTANZA COLORE ASSUNTO DALLA CARTINA

Acido cloridrico


Aceto

Ammoniaca

Succo di limone


Coca Cola


Succo di pomodoro


Acido cloridrico

Sapendo che gli acidi fanno colorare di rosso la cartina analitica, indicate quelle che secondo voi sono sostanze acide:

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Sapendo che i non acidi fanno colorare di azzurro la cartina analitica, indicate quelli che secondo voi sono sostanze non acide:

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Come mai, secondo voi, la colorazione assunta dalla cartina analitica non è la stessa per tutte le sostanze acide?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Perché, secondo voi, in senso figurato si utilizza l’espressione “essere la cartina al tornasole” per indicare una prova decisiva ed evidente, in relazione ad un determinato argomento? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Scheda 20

Coca-Cola: soft drink, attenzione all'acido fosforico

Stando alle ricerche più recenti, i danni maggiori alla dentatura sono da imputare agli acidi presenti nelle bibite, e non allo zucchero, che era finora il principale "imputato". I risultati degli studi più recenti infatti scagionano almeno in parte lo zucchero, da sempre il principale accusato dei danni dentali indotti dalle bibite. Infatti, la sua concentrazione è minore nel Gatorade (6%) rispetto alla Coca-Cola (10%), e questo fatto induce, sulla base di esperimenti, a cercare altre risposte. Inoltre, secondo quanto pubblicato su General Dentistry, anche le versioni povere di zuccheri (diet e light) aggrediscono progressivamente i denti. Lo dimostrano i risultati dello studio pilota condotto dal professor J. Anthony von Fraunhofer, della University of Maryland Baltimore Dental School, che ha lasciato venti denti sani immersi in altrettante bevande per 14 giorni, con risultati simili a quelli di altri studi. L'ipotesi, condivisa da molti ricercatori, è che siano soprattutto gli acidi presenti nelle bibite, e in particolar modo l'acido fosforico, a indurre danni consistenti. E non soltanto ai denti.

Laboratorio e realtà

C'è chi contesta i risultati delle indagini condotte in laboratorio sottolineando che queste non riproducono la realtà: nessuno tiene in bocca una bibita per 24 ore consecutive per 14 giorni o più; inoltre, la saliva è in grado di diluire qualsiasi bevanda, oltre a svolgere un effetto neutralizzante. Come puntualizza Anthony von Fraunhofer, però, gli studi di laboratorio sono pensati per simulare ciò che potrebbe avvenire in alcuni anni: due settimane di immersione totale in una bibita sono equivalenti a circa 13 anni di consumo medio (calcolato sulla popolazione statunitense). Naturalmente è necessario tenere conto di molte variabili, e soprattutto di come si beve: l'abitudine peggiore è sorseggiare le bibite per lunghi periodi di tempo, mentre la strategia migliore è quella di consumarle con moderazione, finirle in fretta e utilizzare la cannuccia, che minimizza il contatto con i denti portando il liquido verso il fondo della bocca. Qual è la verità? Alla fine, anche lo scettico The Why File avverte che il fosforo presente nella Coca-Cola e in altre bevande può rendere il calcio meno disponibile, con effetti negativi sui denti e sulle ossa. Secondo una serie di studi condotti alla Harvard School of Public Health l'incidenza di fratture nei ragazzi sportivi che consumano le maggiori quantità di Coca-Cola sarebbe di 5 volte superiore rispetto a quanto avviene nei coetanei più "morigerati". Ma non è tutto. Attraverso i soft drink gli adolescenti possono arrivare ad assumere dalle 500 alle 1.000 calorie al giorno. Per questo le bibite sono considerate tra i responsabili dell'attuale "epidemia" di obesità infantile. In sintesi, sembra quindi che dietro i tanti "si dice" possa nascondersi una realtà ancora più preoccupante.

SETTIMA LEZIONE Durata: 1 ora

Metodologia: individuale, di gruppo , discussione plenaria

Materiale: lavagna, tabelle

Procedura:

Per prima cosa verrà richiesto agli allievi di descrivere quanto svolto la lezione precedente. Successivamente si confronteranno i valori di pH ottenuti con le cartine analitiche con quelli presenti sul libro di testo o su altri libri. la quasi totalità degli allievi non dovrebbero emergere errori nell’interpretazione dei colori delle cartine analitiche.

La parte centrale dell’ultima lezione sarà dedicata alla costruzione di un primo, rudimentale modello riferito alle sostanze acide e basiche a partire dalle caratteristiche individuate sperimentalmente.

Il modello acido-base (Modello AB) è presentato in tabella:

Modello AB

Sostanza ACIDA Sostanza BASICA

Sapore agro Sapore amaro

Viscosa al tatto

Corrosiva (es. scioglie il guscio calcareo dell’uovo)

Corrosiva (es. scioglie foglietti di alluminio)

Impartisce una colorazione rossa all’astratto di cavolo rosso

Impartisce una colorazione gialla all’estratto di cavolo rosso

Impartisce una colorazione rossa al metilarancio e gialla al rosso fenolo

Impartisce una colorazione rossa al rosso fenolo e gialla al metilarancio

0 < pH < 7 7 < pH < 14

Gli allievi dovranno seguire con attenzione la lezione che si svolgerà prevalentemente come una lezione frontale dialogata. Parteciperanno con entusiasmo alla costruzione del modello acido/base cercando di fare molte osservazioni e asserzioni. Alcuni allievi con una capacità di astrazione maggiore potranno iniziare a collegare quanto svolto in laboratorio con i modelli microscopici proposti dal libro di testo.

Verrà distribuita infine una dispensa (Allegato 21) di tutti gli argomenti trattati durante il progetto didattico. La dispensa non rappresenta comunque da sola il materiale necessario alla preparazione teorica della verifica. La prova sommativa sarà articolata in domande che verteranno sulle due dispense, le letture date per casa, il libro di testo e le schede di laboratorio.

La lezione si concluderà scoprendo in modo del tutto libero l’acidità e la basicità di frutta e verdura portata da casa. Gli strumenti a disposizione saranno delle cartine analitiche e dell’estratto di cavolo

rosso. La classe dovrebbe mostrare in generale di apprezzare questo momento finale di sperimentazione pura. Credo soprattutto perché l’attività non dovrà essere vincolata dall’utilizzo di schede e da momenti di riflessione guidata. Gli studenti scopriranno in modo del tutto naturale la prevalente acidità della frutta con poche eccezioni. Inoltre, la possibilità di portare oggetti, cose da casa svolgerà una duplice azione. Da un lato gli studenti saranno resi partecipi e consapevoli, dall’altro si eviterà che il laboratorio sia inteso come un luogo separato dalla realtà quotidiana dove ciò che si osserva è frutto di una serie di operazioni standard non riproducibili se non da un tecnico esperto.

Scheda 21

ACIDI E BASI

Gli acidi e le basi costituiscono una delle principali classificazioni delle sostanze chimiche.

Queste due categorie di composti furono definite molto tempo prima che venissero chiariti sia la loro natura fisica, sia ciò che determinava le loro proprietà caratteristiche. In origine gli acidi furono identificati a causa del gusto aspro delle loro soluzioni in acqua e anche perché erano capaci di attaccare e sciogliere alcuni metalli quali il ferro. La parola acido è derivata dal termine latino acetum (aceto). Le basi furono invece identificate come quelle sostanze saponose al tatto e in grado di reagire in acqua con gli acidi per formare i sali. Occorrerà attendere fino al 1890 per una definizione razionale; il chimico svedese Arrhenius mise in evidenza che quando gli acidi e le basi sono disciolti in acqua, essi si separano, parzialmente o completamente, in particelle cariche dette ioni: i cationi sono carichi positivamente, mentre gli anioni sono ioni negativi. Arrhenius definì un acido una sostanza chimica capace di fornire cationi idrogeno, viceversa una base è una sostanza capace di fornire anioni idrossido.

• APPROCCIO TRAMITE I SENSI

SENSO ACIDI BASI

TATTO / Viscosa, saponosa, scivolosa

GUSTO Aspro Amaro

OLFATTO Pungente /

• L’AGGRESSIVITA’

Gli acidi riescono a “sciogliere” molte sostanze solide insolubili in acqua ad esempio il guscio d’uovo. Infatti ricoprendo un guscio con una soluzione di acido cloridrico si noterà dapprima lo sviluppo di effervescenza e dopo alcuni minuti la presenza di macchioline più chiare. Dopo poco tempo si osserva la totale scomparsa del guscio e tutto ciò che rimane è una membrana biancastra. E’ avvenuta una reazione chimica (Reazione o trasformazione chimica: si dice che è avvenuta una reazione quando si ha la formazione di nuove sostanze). C’è stato, infatti, un contatto fra sostanze che ha prodotto una diversità (effervescenza, cambiamento di colore,…) e una trasformazione. La sostanza che compone il guscio d’uovo, detta carbonato di calcio, non si può recuperare facendo evaporare la parte liquida. E’ avvenuta una reazione perché la sostanza che si recupera è diversa da quella di partenza; si dirà che l’acido cloridrico reagisce con il carbonato di calcio e che si forma una sostanza che ha comportamento diverso con l’acqua: è solubile. A contatto con altre sostanze acide, come l’aceto, il guscio d’uovo non scompare ma cambia d’aspetto: si assottiglia, diventa più “fragile” e si stacca con facilità dalla membrana bianca sottostante. Gli acidi manifestano aggressività nei confronti del carbonato di calcio del guscio d’uovo, ma non tutti allo stesso modo: l’acido cloridrico, ad esempio, è più aggressivo dell’aceto o del succo di limone. Le sostanze basiche, al contrario di quelle acide, non sono in grado di sciogliere il carbonato di calcio. Anche le basi , come gli acidi, “sciolgono” sostanze che non vengono sciolte dall’acqua; spesso attaccano sostanze che non vengono aggredite dagli acidi.

ACIDI BASI

Corrosiva (es. scioglie il guscio calcareo dell’uovo)

Corrosiva

• LA CONCENTRAZIONE La concentrazione di un acido influisce sulla sua capacità di “sciogliere” una sostanza. Ricoprendo un guscio d’uovo con soluzioni di acqua e acido cloridrico a concentrazioni diverse si nota che l’intensità dell’effervescenza è diversa. Per l’esattezza maggiore è la concentrazione dell’acido cloridrico nell’acqua maggiore è l’effervescenza prodotta a contatto con il guscio, viceversa a concentrazioni basse di acido cloridrico l’effervescenza sembra quasi scomparire. In conclusione maggiore è la concentrazione di un acido maggiore è la suo potere corrosivo, aggressivo.

• GLI INDICATORI NATURALI E QUELLI ARTIFICIALI Gli acidi e le basi possono essere distinti qualitativamente* con indicatori acido/base. Gli indicatori acido/base sono sostanze che hanno la proprietà di cambiare colore quando vengono a contatto con un acido o una base. Esistono sia indicatori naturali, che possiamo “fabbricarci” da soli o trovare già pronti come la cartina tornasole, e indicatori artificiali di sintesi (Metilarancio, Rosso Fenolo, ecc) Diversi estratti naturali (cavolo rosso, mirtilli, fragole, the, petali di alcuni fiori quali papaveri rossi, fiordalisi, gerani, ecc.) si comportano come indicatori grazie alla presenza di pigmenti, le antocianine, responsabili del cambiamento di colore. L’estratto del cavolo rosso si presenta di colorazione violacea, assume colore rosso in soluzione fortemente acida, violetto in soluzione debolmente acida, blu/verde in soluzione debolmente basica e giallo in soluzione fortemente basica. Il rosso fenolo è giallo in soluzione acida e rosso in soluzione basica; Il metilarancio è rosso in soluzione molto acida e giallo in soluzione basica. INDICATORE ACIDI BASI

ESTRATTO ALCOOLICO DI CAVOLO ROSSO

ROSSO, VIOLETTO BLU, VERDE, GIALLO

METILARANCIO ROSSO GIALLO

ROSSO FENOLO GIALLO ROSSO

• LE CARTINE AL TORNASOLE

Le cartine al tornasole sono delle striscioline di carta assorbente impregnate di tornasole, una sostanza indicatrice ricavata da alcuni licheni. Per determinare quantitativamente* il grado di acidità/basicità di una sostanza basta immergere per pochi secondi la cartina nel liquido da esaminare, e poi confrontare il colore assunto dalla cartina con la scala di colori che è presente sulla confezione. Il grado di acidità/basicità di una sostanza è espresso con una scala di pH, una scala i cui valori (a 25°C) sono compresi tra 0 e 14.

Le sostanze con pH inferiore a 7 sono considerate acide, quelle con pH pari a 7 sono considerate neutre e quelle con pH maggiore di 7 sono considerate basiche. Le sostanze con pH basso sono molto acide, quelle con pH alto sono molto basiche. Il pH delle nostre sostanze pH PRODOTTO pH PRODOTTO

1 Acido cloridrico 7 Acqua distillata

1,4 Succo gastrico 7,4 Sangue

2,1 Succo di limone 8,6 Soluzione di bicarbonato di sodio

2,3 Coca Cola 8,5 – 9 Sapone da toiletta

2,8 Aceto 9,5 Detersivo per bucato

3,5 Vino 10,5 Ammoniaca per uso domestico

4,1 Succo di pomodoro 14 Soda caustica

5,1 Caffè espresso

ACIDI BASI

0 < pH < 7 7 < pH < 14

VALUTAZIONE La verifica degli apprendimenti è avvenuta tenendo conto di diversi aspetti:

• la verifica sommativa

• le modalità e la frequenza dell’esecuzione dei compiti per casa

• il comportamento assunto in laboratorio

Il peso assunto da ciascuna componente e i criteri di assegnazione dei punteggi grezzi sono riportati

La verifica sommativa

La verifica è suddivisa in due parti:

una prova scritta strutturata;

la realizzazione di un esperimento

La prova strutturata (scheda 22) è stata scelta in quanto non richiede tempi lunghi per il suo svolgimento,

notevole vantaggio per diversi motivi. La volontà di dedicare buona parte del tempo all’esecuzione della

parte sperimentale riduceva conseguentemente i tempi necessari allo svolgimento di quella contenutistica. La

maggior parte delle lezioni sono state di tipo laboratoriale ove sono state sollecitate abilità e capacità

soprattutto di tipo pratico, finalizzare la verifica alla valutazione di capacità espressive ed argomentative mi

sembrava in disaccordo con quanto fatto precedentemente.

La valutazione della realizzazione di un piccolo esperimento ha avuto la funzione di evidenziare

l’apprendimento di competenze procedurali e di tipo applicativo rispetto al modello proposto. La

realizzazione del esperimento consisteva nell’utilizzare quanti più modi noti e facendo riferimento al

modello elaborato durante il percorso in classe per identificare la natura acida o basica di una sostanza

ignota. Ho creato, per evitare che due allievi seduti vicini avessero la stessa sostanza e per ricordare quale

sostanza avevo assegnato, una sorta di mappa (Scheda 23). Tale mappa mi ha permesso anche di

contrassegnare nel modo opportuno, in riferimento alla simbologia della pericolosità, i contenitori delle

diverse sostanze.

Il comportamento assunto in laboratorio

Era mia intenzione anche valutare mediante degli indicatori il lavoro di gruppo, il lavoro in laboratorio e la

partecipazione alle discussioni. A tal fine erano state costruite delle griglie d’osservazione (Scheda 24) per la

lettura dei processi messi in atto durante le diverse attività.

Scheda 22

ISTITUTO: A.S.

VERIFICA SOMMATIVA Scienze

Allievo: Classe:

PRIMA PARTE: conoscenze

ESERCZIO: Individua tra le tre soluzioni proposte quella corretta

1. La definizione di corpo eterogeneo è

• corpo che presenta caratteri differenti in punti diversi

• corpo che non può essere ulteriormente separato in parti con caratteristiche diverse

• corpo che presenta caratteri visibili identici in ogni punto

2. La filtrazione è una tecnica per separare

• miscugli omogenei • miscugli eterogenei • sostanze pure

3. Una sostanza pura è un materiale

• omogeneo che non può essere ulteriormente diviso

• eterogeneo che non può essere ulteriormente diviso

• omogeneo che può essere ulteriormente diviso

4. Una soluzione è sempre

• limpida • trasparente • un miscuglio eterogeneo

5. la concentrazione può essere espressa come

• grammi/litro • litro/grammi • metri/litri

6. La concentrazione è

• la quantità di soluto contenuta in una data quantità di soluzione

• la quantità di solvente contenuta in una data quantità di soluzione

• la quantità di soluzione contenuta in una data quantità di soluto

7. Una delle cause principali delle piogge acide sono

• i fumi delle centrali idroelettriche

• gli scarichi delle automobili

• i rifiuti delle discariche

8. L’acido presente nella Coca cola è

• l’acido cloridrico • l’acido acetico • l’acido fosforico

9. Il seguente simbolo seguito dalla sigla Xi significa

• pericoloso per l’ambiente

• irritante • nocivo

•

10. Pare che uno dei danni principali causati dalla Coca Cola sia a carico

• dello stomaco • dei denti • delle ossa

11. In base a quale caratteristica furono identificati inizialmente gli acidi

• l’odore • il sapore • il rumore

12. Una base è una sostanza

• capace di fornire ioni idrogeno in soluzione

• capace di fornire ioni ossidrile in soluzione

• capace di fornire acqua in soluzione

13. Al tatto e al gusto una base è

• scivolosa e amara • calda e amara • asciutta e aspra

14. Le sostanze acide hanno

• lo stesso grado di aggressività

• diverso grado di aggressività

• non sono aggressive

15. Quando l’acido cloridrico entra in contatto con il guscio d’uovo avviene

• una trasformazione fisica

• una trasformazione chimica

• una trasformazione magnetica

16. Il guscio d’uovo è costituito da

• Carbonato di calcio • Fosfato di Calcio • Ossalato di Calcio

17. A parità di concentrazione, metti i tre acidi sottostanti in ordine crescente di aggressività rispetto al guscio d’uovo

• aceto • succo di limone • acido cloridrico

18. La concentrazione influisce sulla capacità di corrodere una sostanza

• si • no • in pochissimi casi

19. Diversi estratti naturali si comportano come indicatori grazie alla presenza

• di pigmenti detti • di pigmenti detti • di pigmenti detti

antociani cloroplasti amiloplasti 20. L’indicatore estratto dal Cavolo rosso permette di fare un’analisi

• quantitativa • qualitativa • analizzativa

21. Un’analisi di tipo qualitativo consente di

• solo di distinguere gli acidi dalle basi

• di stabilire il pH di una sostanza

• di valutare la capacità di corrodere di un acido o di una base

22. Metti in ordine crescente di acidità le seguenti sostanze

• Aceto • Succo di limone

• Coca Cola • Succo di pomodoro

• Vino

23. Fai gli opportuni collegamenti

• 0 < pH < 7 • sostanze acide • 7 < pH < 14 • sostanze neutre • pH=7 • sostanze basiche

Ciascuna risposta corretta a queste domande vale 1 punto ____/21

Ad eccezione delle domande 1, 3, 6 che hanno un punteggio di 2 punti ciascuna_____/6

ESERCIZIO: completa nel modo opportuno

24. Nelle soluzioni, la sostanza presente in minore quantità si dice______________, quella in maggiore quantità _______________.

Se il solvente è liquido si parla di soluzioni______________, se sia il solvente che il soluto sono allo stato aeriforme si parlerà di soluzioni gassose. Esistono inoltre soluzioni ___________________ quando solvente e soluto sono solidi (ad es. l’acciaio).

25. I seguenti due indicatori sintetici assumono le colorazioni riportate qui sotto a contatto con una soluzione.

• Se la sostanza testata con il blu bromotimolo appare di colore giallo sarà un ______________.

• Se testo una base con il verde di bromocresolo mi aspetto che l’indicatore diventi di colore_______________

• Se una sostanza ha pH 7 i due indicatori a contatto con essa assumono colore _____________________ e ____________________.

26. Sulla base della legenda riportata qui sotto la sostanza che è stata analizzata con le cartine analitiche ha un pH pari a_________.

Ciascuna spazio completato correttamente vale 0,5 punti ____/5

SECONDA PARTE: laboratorio

27. Sulla base di tutte le tecniche e di tutti gli esperimenti realizzati in laboratorio stabilisci se la soluzione che ti è sottoposta è acida, basica o neutra e il suo relativo pH.

SOSTANZA N:

Ciascun esperimento e tecnica individuata e applicata correttamente vale 5 punti

Scheda 23

LEGENDA

FF= acido cloridrico

EE=Soluzione di soda caustica L=soluzione di bicarbonato di sodio

DD= aceto I=coca cola

CC= ammoniaca H= soluzione di acqua e sapone

BB= succo di limone G=succo di pomodoro

AA= soluzione di bicarbonato di sodio

F=detersivo per bucato

Z= coca cola E=acqua

V= soluzione di acqua e sapone D=acqua e sale

U= succo di pomodoro C=acido cloridrico

T= detersivo per bucato B=soluzione di soda caustica

S= acqua A=aceto

R= acqua e sale * analisi gustativa facoltativa

Q=acido cloridrico

P=Soluzione di soda caustica non effettuare l'analisi sensoriale

O=aceto

N=ammoniaca

M=succo di limone

Scheda 24

1 A CRITERI DI VALUTAZIONE DEL LAVORO DI GRUPPO

INDICATORI

GRUPPO

Ci si è suddivisi il lavoro

Tutti stanno lavorando

Tutti apportano il proprio contributo

Ognuno rispetta le opinioni altrui

1 A

1 A CRITERI DI VALUTAZIONE DELL’ATTIVITÀ SPERIMENTALE

INDICATORI

ALUNNO Rispetta le norme di sicurezza Possiede abilità manuali Esegue con ordine la

procedura

A

B

C

D

FATTIBILITA’

Buona parte delle attività da me previste in fase di progettazione dell’intervento didattico sono state attuate

in classe. Ovviamente, i tempi e le modalità di realizzazione sono stati diversi da quelli programmati in

quanto l’intervento didattico è stato adattato in base alla risposta della classe ai compiti proposti. Ad esempio

nelle prime lezioni entrambe le classi hanno svolto le attività in tempi superiori a quelli previsti. In tal senso

non avevo tenuto conto nella programmazione della necessità degli allievi di adattarsi a una modalità di

lavoro nuova e diversa, nonché delle difficoltà della classe a muoversi in un ambiente nuovo con

coordinazione. In fase finale sono riuscita a programmare ogni singola lezione tenendo conto di eventuali

imprevisti e di tempi più idonei ai ragazzi per svolgere le attività con maggiore tranquillità.

Le modifiche rispetto al progetto di tirocinio hanno riguardato:

• la realizzazione di dispense.

• l’eliminazione di esperimenti potenzialmente pericolosi.

• la realizzazione di esperienze di richiamo ai prerequisiti.

• l’assegnazione di compiti per casa

Se avessi avuto maggiore tempo mi sarebbe piaciuto approfondire l’intervento relativo all’uso dei prodotti

acidi nella vita quotidiana. Sfruttiamo l’acidità e la basicità di diversi prodotti acidi in molti contesti, dalla

pulizia della casa agli usi alimentari per terminare con quelli industriali. Il collegamento tra il laboratorio e la

quotidianità permette agli studenti di non percepire l’esperienze come degli artefatti frutto di un protocollo

ma come eventi che si verificano nella vita di tutti i giorni.

Avrei dedicato, inoltre, una delle prime lezioni alla possibilità di “paccioccare” con diverse sostanze e

miscele. Come già anticipato precedentemente un esperienza di questo tipo promuovere atteggiamenti

positivi e comportamenti costruttivi, educando all’operatività mentale e manuale.

Gli alunni hanno risposto con entusiasmo alle attività proposte, hanno svolto volentieri quanto richiesto e

hanno partecipato attivamente a tutte le discussioni collettive. Ho quindi potuto nuovamente constatare che

l’attività laboratoriale, quella per scoperta e la cooperazione hanno il vantaggio di mantenere viva

l’attenzione e di aumentare così il loro grado di motivazione all’apprendimento.

Queste mie impressioni sono state confermate dalla stessa attività di feedback (Allegato 29) realizzata

mediante un questionario (Allegato 20) di una ventina di domande circa sulle attività svolte. Vorrei

sottolineare in particolare che alla domanda quale metodo di spiegazione ti è sembrato più utile e

coinvolgente la predilezione per il laboratorio e per il lavoro di gruppo non è stata netta. Le preferenze si

sono distribuite in modo abbastanza omogeneo rispetto alle diverse metodologie didattiche. L’individualità

di ciascun allievo fa emergere la personale predisposizione rispetto ai diversi strumenti utilizzati. Solo una

didattica varia può soddisfare almeno in parte le preferenze di studio degli allievi. E’ ovvio che un

insegnante non potrà dominare in modo analogo tutti i mezzi a sua disposizione. Ciò non toglie che egli

debba tenere conto di quanti stili di apprendimento diversi sono presenti in una classe.

Vorrei, però, indicare gli aspetti critici emersi con questo approccio didattico:

la gestione di un esperienza di laboratorio e il conseguente dibattito aperto con gli allievi

richiede una preparazione approfondita;

l’iniziale scarsità di doti manuali;

i costi;

i tempi;

la gestione degli imprevisti.

SIS Piemonte “UNA PROPOSTA DIDATTICA PER LA SCUOLA … · quantità SOLVENTE. Se il solvente è...

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