PERCORSO DI UN LABORATORIO DI CHIMICATutor: Prof.ssa Patrizia Fajella | Esperto: Prof. Checchetti Andrea | Scuola: I.C. di Luzzi (Cs)

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IL PROGETTO

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OBIETTIVI GENERALI

• Messa a punto di attività e relativa documentazione rispondenti alle esigenze didattiche delle scuole secondarie di I grado

• Utilizzo del laboratorio scientifico per il recupero e l'approfondimento del curriculum scolastico per passare dal sapere al saper fare

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ATTIVITÀ DI FORMAZIONE

• Approfondimenti teorico-pratici propedeutici allo svolgimento dell'attività laboratoriali

• Utilizzo delle strumentazioni scientifiche disponibili nella scuola

• Realizzazione di una serie di esperimenti a carattere scientifico-tecnologico documentando le attività attraverso la stesura di relazioni scientifiche adeguate al livello di conoscenze dei corsisti

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TEMPISTICA

Il progetto ha previsto 10 incontri di tre ore, di cui 8 laboratoriali, che sono stati cronologicamente distinti in:

• Introduzione

• Indagine sperimentale

• Interpretazione dei risultati

e 2 per svolgere un test d’ingresso e una verifica finale

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COMPETENZE RAGGIUNTE

• Acquisire le conoscenze e le tecniche per operare nei laboratori di chimica.

• Saper elaborare i risultati ottenuti.

• Conoscere quando e come si svolge una trasformazione chimica.

• Conoscere i criteri generali e particolari delle operazioni di preparazione delle soluzioni.

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METODOLOGIE• Presentazione dell’attività laboratoriale

• Cooperative learning

• Problem solving

• Mappe concettuali

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GLI ESPERIMENTI

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ESPERIENZE DI LABORATORIO– Riconoscimento dell’amido negli alimenti

Obiettivo: Riconoscere la presenza dell’amido, polimero del glucosio, come risultato del processo della fotosintesi

– Sviluppo di gas

Obiettivo: In presenza di reagenti opportuni come l’acqua ossigenata si può osservare l’azione dell’enzima catalasi che si trova in tutte le cellule e agisce per scomporre il reagente in acqua e ossigeno

– Diverso comportamento dei gas

Obiettivo: Riconoscere come i gas possono avere un diverso comportamento, nell’esperienza riprodotta i gas formati da due distinte reazioni sono in grado di spegnere e riaccendere una fiamma

– Cromatografia su strato sottile

Obiettivo: Ottenere la separazione dei pigmenti presenti nelle foglie di spinaci attraverso l’uso della cromatografia su carta

– Fermentazione di lieviti

Obiettivi: Osservare il diverso comportamento dei lieviti

– Preparazione di un sapone

Obiettivo: Ottenere partendo dall’olio d’oliva un sapone solido

– Estrazione e purificazione della caseina

Obiettivo: Estrarre la principale proteina del latte, la caseina, attraverso l’azione chimica.

– Estrazione del DNA da un frutto

Obiettivo: Utilizzare le principali tecniche di separazione per rendere visibile il DNA di un frutto

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1° ESPERIMENTO: AMIDO NEGLI ALIMENTI• SCOPO ESPERIMENTO:

Verificare la presenza di amido negli alimenti.

• MATERIALI E REAGENTI:

Farina, riso, banana, zucchero, pane, fette biscottate, fruttosio, fecola, patata, pera e tintura di iodio.

• PROCEDURA SPERIMENTALE:

Versare qualche goccia di tintura di iodio sugli alimenti e aspettare qualche minuto.

• RISULTATO DELL’ESPERIMENTO:

Gli alimenti si sono colorati, ma solo quelli contenenti l’amido.

• LE PAROLE CHIAVI:

Tintura di Iodio, amido.

• CONCLUSIONI:

La tintura di Iodio ha fatto in modo che gli alimenti contenenti l’amido si colorassero. La colorazione nera è indice della presenza di amido.

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PRESENZA E ASSENZA DI AMIDO

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2° ESPERIMENTO: EFFETTO PATATA• SCOPO ESPERIMENTO:

Vedere la reazione di dissociazione dell’acqua ossigenata in presenza di una patata.

• MATERIALIE REAGENTI:

Fetta di patata, acqua ossigenata e un becher.

• PROCEDURA SPERIMENTALE:

Versare acqua ossigenata nel becher per poi immergerci la patata e aspettare qualche istante.

• RISULTATO DELL’ESPERIMENTO:

Si vede salire dal basso verso l’alto delle bollicine di ossigeno.

• PAROLE CHIAVI:

Acqua ossigenata, catalasi, catalisi, catalizzatore ed enzima.

• CONCLUSIONI:

Grazie alla catalasi (enzima della patata) avviene la catalisi, cioè la dissociazione dell’H2O e dell’O2. La patata agisce da catalizzatore

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SVILUPPO DI OSSIGENO MOLECOLARE

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3° ESPERIMENTO: ACCENDI FUOCO, SPEGNI FUOCO• SCOPO ESPERIMENTO:

Osservare il diverso comportamento dei gas.

• MATERIALI E REAGENTI:

Beuta chiusa, beuta aperta, bastoncini, accendino, lievito, aceto, bicarbonato e becher.

• PROCEDURA SPERIMENTALE:

Nella beuta chiusa si versa lievito sbriciolato e acqua ossigenata, nella beuta aperta si vera aceto e bicarbonato.

• RISULTATO ESPERIMENTO:

Se si accende con l’accendino un bastoncino e si mette nella beuta aperta, il fuoco si spegne, ma se si mette nella beuta aperta chiusa il fuoco si riaccende.

• PAROLE CHIAVI:

Reazione chimica, gas, densità.

• CONCLUSIONE:

L’anidride carbonica ha fatto in modo che il fuoco si spegnesse, invece l’ossigeno ha fatto in modo che il fuoco si riaccendesse.

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DIVERSO COMPORTAMENTO DI GAS

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4° ESPERIMENTO: FERMENTAZIONE DI LIEVITI• SCOPO SPERIMENTALE:

Attraverso la formazione dell’anidride carbonica si osserva il comportamento dei lieviti in presenza di diversi alimenti.

• MATERIALI E REAGENTI:

3 beute chiuse o in alternative 3 bottiglie di plastica, 3 palloncini di diverso colore, 3 becher, acqua, lievito, farina e zucchero.

• PROCEDURA SPERIMENTALE:

In un becher (A) si aggiunge acqua, farina e lievito, in un altro becher (B) acqua lievito e zucchero e in un terzo becher (C) acqua e lievito. Si mescola bene e i liquidi si versano nelle rispettive beute coprendole con palloncini. Si osserva l’andamento delle reazioni ogni 30 minuti.

• RISULTATO ESPERIMENTO:

Si gonfiano i palloncini contenenti le soluzioni A e B.

• PAROLE CHIAVI:

Gas, Fermentazione, zucchero, farina lievito, H2O, reazione chimica.

• CONCLUSIONE:

La soluzione A si è gonfiata di più, perché ad essere ossidato è uno zucchero semplice, invece nella soluzione B ad essere ossidato è l’amido, un polimero del glucosio, infine nella soluzione C non si sviluppa anidride carbonica perché non sono presenti zuccheri e non avviene la fermentazione.

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PRODUZIONE DI ANIDRIDE CARBONICA A SEGUITO DELLA FERMENTAZIONE DI LIEVITI

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5° ESPERIMENTO: ESTRAZIONE E PURIFICAZONE DELLA CASEINA• SCOPO ESPERIMENTO:

Estrarre e purificare la caseina.

• MATERIALI E REAGENTI:

Becher, latte, limone, piaccametro e pipetta Pasteur.

• PROCEDURA SPERIMENTALE:

Si misura il PH nel latte(6,63) e nel limone(1,82). Più è basso il PH e più è acido l’alimento. In un becher si versa il latte e mano a mano anche il limone, fino a quando il PH si abbasserà al valore 4,5.

• RISULTATI:

Nel latte si formerà una sospensione che dopo decantazione formerà un precipitato.

• PAROLE CHIAVI:

PH, acidità, precipitazione, filtrazione, essiccamento, proteina.

• CONCLUSIONI:

Il limone fa acidificare il latte e si osserva la precipitazione della proteina. Dopo aver fatto decantare si procede con la filtrazione e infine all’essicamento della caseina

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CASEINA PRIMA DELL’ESSICCAMENTO

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6° ESPERIMENTO: CROMATOGRAFIA SU STRATO SOTTILE• SCOPO ESPERIMENTO:

Appredere una tecnica di separazione particolarmente usata per miscele organiche: la cromatografia. Si osservano sul cromatogramma alcuni pigmenti delle foglie di spinaci: clorofilla e xantofilla.

• MATERIALI E REAGENTI:

Foglie di spinaci, mortaio, alcool etilico, ampolla, pipetta Pasteur, foglio e matita.

• DESCRIZIONE DELL’ESPERIMENTO:

Si pestano le foglie in un piccolo mortaio con alcool etilico. Si filtra quando la soluzione alcolica è diventata verde. A parte si prepara in una beuta una miscela di etere di petrolio e acetone in rapporto 1:10 e si versano alcuni ml in una ampolla che diventerà la nostra camera cromatografica. Sul cromatogramma si segna con la matita una linea, su cui, con una pipetta di Pasteur, si depongono alcune gocce. Si inserisce il cromatogramma nella camera, si copre aspettando che i pigmenti si separino.

• RISULTATO DELL’ESPERIMENTO:

I pigmenti si sono separati attraverso la miscela di solventi. Si osserva sul cromatogramma il verde chiaro e scuro della clorofilla, il giallo delle xantofille.

• PAROLE CHIAVI:

Reazione chimica, estrazione del pigmento, filtrazione, preparazione di solvente e cromatografia.

• CONCLUSIONE:

Attraverso la cromatografia è possibile separare e individuare i pigmenti.

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CROMATOGRAMMA DEI PIGMENTI DELLE FOGLIE DI SPINACI

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7° ESPERIMENTO: REAZIONE DI SAPONIFICAZIONE• SCOPO ESPERIMENTO:

Preparare un sapone.

• MATERIALI E REAGENTI:

80gr di oio d’oliva, 20gr di olio di semi, 12,4gr di idrossido di sodio, 12,4gr di NaOH, 100ml di acqua distillata e 500ml di etanolo.

• PROCEDURA SPERIMANTALE:

Preparare la soluzione di NaOH, sciogliendo i 12,4gr di NaOH, in 100ml di acqua. Si pesano 80gr di olio e si miscelano con la soluzione NaOH. Si pone la miscela a bagno maria, accelerando la reazione con l’aiuto di un omogeneizzatore, si lascia raffreddare fino a solidificazione.

• RISULTATO ESPERIMENTO:

Formazione del sapone all’olio d’oliva.

• PAROLE CHIAVI:

Reazione chimica, sapone, anfifile, emulsione.

• CONCLUSIONE:

La reazione tra l’olio e la base porta alla formazione di un sapone solido

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PREPARAZIONE DI UN SAPONE ALL’OLIO DI OLIVA

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8° ESPERIMENTO: ESTRAZIONE DEL DNA DALLA FRUTTA• SCOPO ESPERIMENTO:

Estrarre il DNA dalla frutta.

• MATERIALI E REAGENTI:

1,5 gr di sale, 40gr di banana, 45ml di acqua distillata, becher, succo di ananas, alcool etilico e detersivo.

• PROCEDURA SPERIMENTALE:

1° Fase: Si prepara una soluzione di NaCl: 1,5 gr di sale, 40gr di banana, 45ml di acqua distillata in un becher. Si aggiunge qualche ml di detersivo detersivo. Si riduce la banana a poltiglia e si aggiunge alla soluzione salina mescolando.

2° Fase: Si riscalda il becher a 60° per 10 minuti. Il riscaldamento serve per demolire la membrana cellulare per evitare di danneggiare il DNA. Si lascia raffreddare in acqua ghiacciata. Si filtra la soluzione in una provetta.

3° Fase: Si aggiunge 1 ml di succo d’ananas. Si lascia agire il succo per qualche minuto. Si versa qualche ml di alcool etilico e si aspetta di osservare la precipitazione del DNA della banana.

• RISULTATO ESPERIMENTO:

Osservazione del DNA nell’alcool etilico

• PAROLE CHIAVI:

DNA, reazione chimica, filtrazione, estrazione, precipitazione e soluzione.

• CONCLUSIONE:

Il DNA della banana si estrae attraverso una serie di fasi che comportano la rottura delle membrane cellulare e la digestione delle proteine fino alla separazione.

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DNA DELLA BANANA

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CONCLUSIONE• Questo è il prodotto finale realizzato dai

corsisti del Progetto PON C1-FSE-2013-872 “Percorso di un laboratorio di Chimica” realizzato c/o l’Istituto Comprensivo di Luzzi (Cs) nell’a.s. 2013/14.