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La mente non ha bisogno, come un vaso, di essere riempita, ma piuttosto come legna, di una scintilla che l’accenda e vi infonda l’impulso della ricerca e un amore ardente per la verità De recta ratione audiendi , Plutarco. S.C.I.E.N. Sperimentare Con Intelligenza Evitando Nozionismi

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Presentation Transcript

  1. La mente non ha bisogno, come un vaso, di essere riempita, ma piuttosto come legna, di una scintilla che l’accenda e vi infonda l’impulso della ricerca e un amore ardente per la verità De rectarationeaudiendi, Plutarco

  2. S.C.I.E.N. Sperimentare Con Intelligenza Evitando Nozionismi Luca Ferrini S.M.S G. Galilei A.s. 2013/2014

  3. S.C.I.E.N. Indice • GLI OBIETTIVI DEL PROGETTO • MISCUGLI ETEROGENEI • MISCELE ETEROGENEE DI SOLIDI IN LIQUIDI • MISCUGLI LIQUIDO-LIQUIDO • CONCENTRAZIONE DI UNA SOLUZIONE • IL DISTILLATORE • SOLUZIONI ACIDE E SOLUZIONI BASICHE • TRASFORMAZIONI CHIMICHE

  4. S.C.I.E.N. Gli obiettivi del progetto

  5. MiSCUGLI ETEROGENEISOLIDO-SOLIDO DEFINIZIONE: Un miscuglio eterogeneo è un miscuglio in cui si riconoscono i componenti

  6. PRIMA ATTIVITÀ Abbiamo progettato un metodo per separare i componenti di diverse miscele. Successivamente abbiamo pesato le sostanze recuperate, valutando l’efficacia dei metodi scelti tra i seguenti: 1° metodo: SETACCIAMENTO (Sifting) Separazione di sostanze di grandezza diversa utilizzando un setaccio 2° metodo: ATTRAZIONE MAGNETICA Separazione dei componenti magnetici per mezzo di una calamita

  7. 3° metodo: FILTRAZIONE (Filtration) Si separa la componente solida da quella liquida tramite un filtro posto in un becher 4° metodo: EVAPORAZIONE Siriscalda dell’acqua dove è presente una componente solida fino all’evaporazione della prima Abbiamo successivamente compilato la seguente tabella…

  8. DOMANDA: PERCHÈ ABBIAMO OTTENUTO 1g IN PIÙ? IPOTESI: • ENRICO: «Nella sabbia c’erano tracce di pirite» • RAFFAELE : «Alcuni granelli di sabbia possono essere rimasti intrappolati nella limatura»

  9. ESPERIMENTOMiscuglio eterogeneo (Solido-Solido) Componenti: • 5g di sabbia • 5g di limatura di ferro • 5g di sale: cloruro di sodio (NaCl) Procedimento: • Preparare un miscuglio di sale, sabbia e limaturain un becher • Aggiungere acqua distillata • Sistemare un filtro in un imbuto e appoggiare l’imbuto sul becher; versare il miscuglio METODO DI SEPARAZIONE: Filtrazione

  10. -Nel filtro rimangono il ferro e la sabbia. Il sale si scioglie. COME SEPARARE IL SALE E L’ACQUA? Becher con il sale Becher vuoto Sale recuperato 104g 96g 8g

  11. INCREMENTO: 5:3=100:X X= 3·100 = 60% 5 DOMANDA: a cosa è dovuto l’incremento? IPOTESI • AGNESE: «IL SALE HA TRATTENUTO UN PO’ D’ACQUA» • LUCA: «LA SABBIA DEL MARE CONTIENE DEL SALE» Infatti il sale ha proprietà igroscopiche, cioè attira e trattiene l’acqua

  12. OSSERVAZIONI 1° OSSERVAZIONE: quando si mescolano due sostanze la massa iniziale è uguale a quella finale 2° OSSERVAZIONE: I componenti (sale, limatura…) hanno conservato le loro proprietà CONCLUSIONE I DUE PROCESSI, MESCOLAMENTO E SEPARAZIONE, SONO REVERSIBILI, cioè sono: TRASFORMAZIONI FISICHE

  13. MISCELE DI MATERIALE SOLIDO IN ACQUA MISCELE ETEROGENEE DI SOLIDI IN LIQUIDI

  14. ESPERIMENTO MATERIALI OCCORRENTI: • Becher • Zucchero • Sale • Caffè • Argilla • Amido • Farina • Acqua demineralizzata PROCEDIMENTO: • Mettere nei vari becher lo stesso volume d’acqua e aggiungere i solidi elencati

  15. Sale ZuccheroCaffè Argilla Farina Amido Acqua SOLUZIONI SOSPENSIONI (Miscugli eterogenei) OSSERVAZIONI Il sale e lo zucchero «spariscono», mentre gli altri componenti si vedono ancora e, lasciati riposare, si depositano sul fondo o galleggiano Abbiamo ottenuto cioè DELLE SOSPENSIONI

  16. Il sale si scioglie meno dello zucchero, infatti è andato a fondo IL SALEÈ MENO SOLUBILE DELLO ZUCCHERO Cioè nella stessa quantità d’acqua si può sciogliere una quantità minore di sale DOMANDA Come separare gli ingredienti di una SOSPENSIONE? • ipotesi CAMILLA: PER EVAPORAZIONE • ipotesi RAFFAELE: PER FILTRAZIONE • ipotesi: PER DECANTAZIONE Come togliere l’acqua? • ipotesi RIAD: CON UNA SIRINGA • ipotesi RIAD: PER FILTRAZIONE Si fa riposare la sospensione e la sostanza insolubile si deposita sul fondo: questa tecnica è usata nei depuratori.

  17. MISCUGLI LIQUIDO-LIQUIDO

  18. ESPERIMENTO MATERIALE OCCORRENTE: • Olio • Alcool • Sciroppo • Solvente • Becher • Beuta • Acqua demineralizzata • Tappo di gomma forato • Tubicino di vetro Abbiamo poi compilato la seguente tabella

  19. RIEPILOGANDO

  20. CONCENTRAZIONE DI UNA SOLUZIONE La concentrazione di una soluzione indica la quantità massima di soluto disciolta nella soluzione

  21. SOLUZIONE SOLUZIONESOLUZIONE DILUITA CONCENTRATA SATURA Contiene poco soluto, Soluzione sovrassatura Contiene la massima senza corpo di fondo con corpo di fondo quantità di solutoDOMANDA: Come posso ottenere una soluzione satura?IPOTESI: Per filtrazioneCome possiamo verificare che la soluzione filtrata sia satura?Si aggiunge altro soluto: SE É SATURA VA A FONDO!

  22. A temperatura ambiente, 22° circa I dati della tabella sono sperimentali, ottenuti proprio dai nostri test!

  23. ELABORAZIONE DATI Legge matematica: Massa sale Y 0,26 Massa soluzione K MASSA SALE= 0,26· MASSA SOLUZIONE

  24. DOMANDA: Se cambia la temperatura cambia anche la solubilità? ESPERIMENTO MATERIALE OCCORRENTE: 3 Becher Sale (NaCl) Solfato di rame (CuSo4) Piastra riscaldante Termometro PROCEDIMENTO: Preparare 2 becher con 50ml d’acqua demineralizzata Nel 1° becher aggiungere 25g di sale Nel 2° becher aggiungere 25g di solfato

  25. OSSERVAZIONE Il becher con la soluzione di solfato è diventato caldo: da 22°c a ∼ 32°c • IN ENTRAMBI I CASI ABBIAMO OTTENUTO SOLUZIONI SATURE CON IL CORPO DI FONDO • Infatti la solubilità del sale a 22°c è di ∼36g in 100g d’acqua, quella del solfato∼ 31g METTERE I BECHER SULLA PIASTRA: -Il solfato di rame si scioglie completamente -Nella soluzione di sale rimane il corpo di fondo

  26. CONCLUSIONI ABBIAMO SCOPERTO: • A un certo punto il sale non si scioglie più e rimane sul fondo del becher: la soluzione è satura e non vi può essere sciolto altro sale. Quello non sciolto forma il corpo di fondo • Il valore del rapporto massa sale/massa soluzione è costante: tale rapporto è la massima quantità di soluto scioglibile in 100g di soluzione a temperatura ambiente • La massa del sale e la massa della soluzione sono grandezze direttamente proporzionali • La solubilità generalmente aumenta all’aumentare della temperatura e diminuisce al suo diminuire

  27. IL DISTILLATORE Il sale è stato recuperato facendo evaporare l’acqua, ma l’acqua può essere recuperata?

  28. MATERIALE OCCORRENTE: • Distillatore • 50g di Acqua demineralizzata • 17g di cloruro di sodio NaCl • Piastra riscaldante PROCEDIMENTO: • Pesare il pallone vuoto127g • Mettere nel pallone la soluzione satura ottenuta sciogliendo 17g di sale in 50g d’acqua • Scaldare il pallone sulla piastra. Man mano che la soluzione si scalda, l’acqua evapora. ESPERIMENTO

  29. Osserviamo il vapore che esce da un’apertura laterale del distillatore Dal beccuccio opposto comincia a gocciolare l’acqua Secondo passaggio di stato: CONDENSAZIONE Primo passaggio stato: EVAPORAZIONE

  30. L’ACQUA CHE RACCOGLIE NEL BECHER NON È SALATA: È ACQUA DISTILLATA Sale recuperato nel pallone: 147g − 127g = 20g pallone + sale Pallone vuoto C’è un incremento di 3g dovuto alle proprietà igroscopiche del sale

  31. SOLUZIONi ACIDE E SOLUZIONi BASICHE

  32. Ci sono alcune sostanze dette INDICATORI che assumono colori diversi n base al ph dell’ambiente in cui si trovano • DOMANDA: COME POTRESTI DEFINIRE IL SAPORE DI UNA LIMONATA? RISPOSTE: ASPRA; ACIDA In chimica i concetto d «acido» assume un significato particolare Per misurare il grado di acidità o basicità si una soluzione si usa la scala di ph che varia da 0 a 14

  33. COME SCOPRIRE L’ACIDITÀ DI UNA SOLUZIONE MATERIALE OCCORRENTE: • 3 becher • Acqua demineralizzata • Acido muriatico • Ammoniaca • Indicatore universale PROCEDIMENTO: • Mettere nel 1° becher l’acido, nel 2° l’acqua e nel 3° l’ammoniaca • Immergere in ciascun becher una strisciolina di indicatore universale e osservare cosa accade:

  34. esperimento MATERIALE OCCORRENTE: • 8 provette • Porta provette • Acqua demineralizzata • Aceto • Succo di limone • Ammoniaca • Fenolftaleina • Blu di bromotimolo PROCEDIMENTO: Preparare: • 2 provette con acqua demineralizzata • 2 provette con aceto • 2 provette con succo d limone • 2 provette con ammoniaca

  35. Aggiungere a 4 provette di ogni tipo qualche goccia di fenolftaleina e alle altre 4 del blu di bromotimolo

  36. TRASFORMAZIONI CHIMICHE

  37. cHE cosa sono le reazioni chimiche? • EVAPORAZIONE DELL’ACQUA Trasf. fisica • FUSIONE DEL GHACCIO Trasf. fisica • FORMAZONE DELLA RUGGNE Trasf. chimica • ACCENSIONE DI UN FORNELLO Trasf. chimica • CARAMELLARE LO ZUCCHERO Trasf. chimica • EMULSIONE DELL’OLIO Trasf. fisica • FULMINE IN CIELO Trasf. chimica • ACQUA SALATA Trasf. fisica • SUCCO D LIMONE NEL TÈ Trasf. chimica

  38. Esperimento: Zinco + acido cloridrico MATERIALE OCCORRENTE: • Lamine di ZINCO (Zn) • ACIDO MURIATICO (soluzione al 10% di acido cloridrico) • PROVETTA PROCEDIMENTO: • Mettere lo zinco nella provetta e aggiungere l’acido • Tappare la provetta con un dito OSSERVIAMO LA FORMAZIONE DI BOLLICINE: SI STA FORMANDO UN GAS INFIAMMABILE È AVVENUTA UNA REAZIONE CHIMICA

  39. Esperimento: polvere di marmo e succo di limone MATERIALE OCCORRENTE: • Polvere di marmo • Due limoni • Un cucchiaino di plastica • Becher da 250ml • Piastra riscaldante PROCEDIMENTO: • Prendere con il cucchiaino una puntina di polvere di marmo, insolubile in acqua. • Aggiungere 50ml d’acqua e il succo di limone

  40. OSSERVAZIONE: Man mano che aggiungiamo il limone osserviamo che la polvere di marmo scompare LA POLVERE DI MARMO HA INTERAGITO CN IL SUCCO DI LIMONE E SI È FORMATA UNA SOSTANZA DIVERSA, SOLUBILE IN ACQUA In questo caso è avvenuta una reazione chimica, cioè una trasformazione che comporta la formazione di sostanze diverse a quelle iniziali Se scaldiamo il becher sulla piastra e facciamo evaporare il liquido, sul fondo non sarà più recuperabile la polvere di marmo e la sostanza che si sarà formata risulterà insolubile in acqua

  41. CONSIDERAZIONI FINALI Sin dall’inizio e per tutta la sua durata, questo progetto mi ha intrigato e stimolato, accendendo, davvero, una scintilla nella mia mente. Le variegate esperienze sono andate a toccare molti punti nello studio della chimica, seppur mantenendo un certo legame. Ciò che infatti mi ha più colpito è stata l’organizzazione del progetto: la meticolosità con cui era riposto il materiale del «Kit» per gli esperimenti che ci è stato consegnato ne è un esempio lampante. Ho notato, tra l’altro, punti in comune nello svolgimento di ogni attività, atti ad aggiungere un tocco di familiarità, pur non rendendo monotone le esperienze svolte. Il progetto è stato qualcosa di unico, una grande opportunità e privilegio. Purtroppo, però, ho da fare un appunto negativo, sperando che non possa fare altro che migliorare l’esperienza di chi vivrà future attività simili: i vari esperimenti dovrebbero coinvolgere maggiormente l’intera classe (compito assai arduo…), magari stimolando ulteriormente gli alunni con finalità e obiettivi ben precisi e delineati. Certamente la cosa è soggettiva e riferita alla mia esperienza, che in generale è impossibile non considerare più che positiva. Luca Ferrini

  42. S.C.I.E.N. Gli obiettivi del progetto

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