rete di scuole per un futuro sostenibile a.s. 2012/13. Proff. L. Capponi e M.P. Pizzoli

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1 rete di scuole per un futuro sostenibile a.s. 2012/13 Proff. L. Capponi e M.P. Pizzoli

2 partiamo da qui... (premessina teorica, ci sta, dai!)

3 L'acqua è un composto chimico, unione di due differenti elementi: Ossigeno e Idrogeno. Due atomi di Idrogeno si uniscono a un atomo di Ossigeno, formando la molecola H 2 O. Ogni molecola di acqua termina con una carica negativa da un lato e una carica positiva dall'altro. Questo fa sì che l'acqua sia un po' viscosa. Grazie alla viscosità dell'acqua, le molecole si raggruppano per formare goccioline e anche per questa viscosità sulla superficie dell'acqua si forma una sorta di pellicola, chiamata tensione superficiale. Essendo l'acqua un ottimo solvente, le acque naturali contengono disciolte moltissime altre sostanze, ed è per questo motivo che con il termine "acqua" si intende comunemente sia il composto chimico puro di formula H 2 O, sia la miscela (liquida) formata dallo stesso, con altre sostanze disciolte al suo interno. L'acqua è un liquido incolore, insapore e inodore. Allo stato solido si trova sotto forma di ghiaccio, neve, grandine, brina e nubi. Allo stato liquido si trova sotto forma di pioggia, rugiada, oceani, mari, laghi e fiumi. Allo stato gassoso si trova sotto forma di nebbia, vapore e nuvole. L acqua pura, come l acqua distillata, ha un ph pari a 7 (neutro). L acqua di mare è sensibilmente basica, con ph intorno a 8. La maggior parte delle acque dolci hanno un ph che varia da 6 a 8, tranne ovviamente le piogge acide che presentano un ph inferiore a 5. autori: Gill Usse & Hamza Agharda

4 I nostri tutor-proff. della quarta chimici del Tecnico e alla lavagna quello che andremo a fare:

5 Uscita in campo: ed eccolo, il nostro grande stagno nel giardino della Scuola!

6 Per raccogliere dati dobbiamo prelevare un campione dell acqua da testare

7 ... fatto, ora la prof. legge la temperatura.

8 che è. : La temperatura èuna grandezza fisica che indica lo stato termico di un corpo odi un sistema. Lo strumento di misura si chiama termometro ed è costituito da un bulbo di vetro contenente un liquido, messo in comunicazione con un capillare. Esistono tre diversi tipi di scale termometriche: - scala Celsius, dove la temperatura di fusione del ghiaccio corrisponde a 0 gradi e la temperatura di ebollizione dell'acqua corrisponde a 100 gradi. L'unitàdi misura èil grado centigrado ( C) e corrisponde alla centesima parte dell'intervallo considerato; -scala Fahrenheit, dove la temperatura di fusione del ghiaccio èpari a 32 gradi e quella di ebollizione dell'acqua corrisponde a 212 gradi. L'unità di misura è il grado Fahrenheit ( F) e si ottiene dividendo l'intervallo considerato in 180 parti uguali - scala Kelvin o scala assoluta, dove la temperatura di fusione del ghiaccio corrisponde a 273,15 e la temperatura di ebollizione dell'acqua a 373,15. L'unitàdi misura appartiene al Sistema Internazionale delle Unitàdi Misura ed èil kelvin, simbolo K. Lo zero assoluto corrisponde a -273,15 C, che èla temperatura minima raggiungibile sulla terra; da ciò si deduce che la scala kelvin non prevede valori negativi. Autore: Moed Bourazk

9 Questo è il phmetro, con il quale abbiamo misurato il ph dell'acqua dello stagno. Il ph è definito come la misura dell'acidità o della basicità di una soluzione: - Il ph di una soluzione neutra, cioè ne è acida ne è basica, è uguale a 7. -Il ph di una soluzione acida è sempre minore di 7. -Il ph di una soluzione basica è sempre maggiore di 7. Esistono ad esempio acidi forti e acidi deboli: gli acidi che in soluzione si ionizzano completamente ( cioè formano ioni ) sono detti acidi forti, mentre gli acidi che in soluzione si ionizzano parzialmente sono detti acidi deboli. Autore: Manuel Marchi

10 Qui i nostri tutor stanno tarando il conduttimetro, uno strumento che serve per rilevare la conducibilità del nostro campione d'acqua...

11 ma il condu cosa?? Il conduttivimetro o conduttimetro tascabile, portatile o da banco, è uno strumento digitale utilizzato come misuratore di conducibilità dell acqua, della salinità e resistività nei liquidi, del valore TDS (solidi totali disciolti) e della temperatura. Sappiamo bene che le soluzioni acquose contenenti elettroliti conducono energia elettrica, questo grazie alla presenza di sali che, nel corso di un processo denominato idratazione, subiscono la rottura della coesione molecorale ad opera del potere polarizzante delle molecole dell acqua (che appunto hanno un polo positivo ed uno negativo) Autore: Sergio Kacaku

12 ...e questo è il nostro valore misurato

13 per saperne di più: Il residuo fisso è un parametro molto importante per valutare un acqua potabile. Si misura in mg pesando la parte solida ( principalmente composta da sali minerali e metalli pesanti) che rimane dopo aver portato a completa evaporazione un litro di acqua a 180 C. Più un acqua ha un residuo fisso alto, meno è digeribile, in altre parole il corpo fa fatica ad assimilarla e in un secondo momento a espellerla. Acque con un residuo fisso alto possono alla lunga portare a calcoli renali, depositi di sali minerali di consistenza dura che ostacolano il lavoro di filtraggio dei reni e il flusso dell urina. Le acque distillate invece hanno un residuo fisso pari a zero perchè perdono interamente il loro contenuto di sali minerali; sono però pericolose alla lunga per l organismo perchè privano lo stesso di elementi importanti per la regolazione dei flussi di sostanze tra l interno e l esterno delle cellule del nostro corpo quali: sodio, potassio, iodio e magnesio. L organismo in carenza di sali ti andrebbe a prenderli dalle ossa e dai tessuti impoverendoli di elementi fondamentali alla loro costituzione. La durezza indica il contenuto di sali di calcio e magnesio disciolti nell acqua e si misura con il grado francese ( F). La CEE ha impostato il parametro di 30 gradi francesi oltre il quale un acqua viene considerata dura, e al di sotto, dolce. Un acqua media potabile ha una durezza di gradi francesi. Autore: Federico Righi

14 poi si va in laboratorio ed iniziamo dalla filtrazione sottovuoto!

15 Questo è il filtro Buchner, adatto a questo tipo di filtrazione sottovuoto

16 L essiccatore? Un tipo di essiccatore, utilizzato nei laboratori di chimica per mantenere asciutte sostanze che assorbono l'umidità, consiste in un recipiente di vetro spesso con coperchio. A metàaltezza del recipiente si trova un piano forato in ceramica su cui vengono poggiati i contenitori delle sostanze da essiccare. Al di sotto del piano viene posta una sostanza fortemente igroscopica (che assorbe l'umidità) come gel di silice addizionato di sali di cobalto che cambiano colore dal blu al rosa in funzione del loro grado di idratazione (come le statuette che indicavano il cambiamento climatico), dando un'indicazione visiva dell'efficacia disidratante della silice. Il bordo del coperchio viene in genere ingrassato con del silicone per isolare l'interno. Alla sommitàdel coperchio spesso èposta una valvola collegabile ad una pompa meccanica per porre sotto vuoto l'interno e favorire l'evaporazione dell'acqua contenuta nella sostanza da essiccare. Autore: Riccardo Cariani

17 e passiamo alla chiariflocculazione; questi sono i reagenti

18 chiari che? La chiariflocculazione è un trattamento chimico-fisico applicato alle acque da trattare o depurare e consiste principalmente nella precipitazione di sostanze sospese, non sedimentabili, che durante questo processo formano via via aggregati di maggiori dimensioni e peso fino a costituire un precipitato che si deposita sul fondo del contenitore o della vasca utilizzati. Questo processo, a seconda di come viene svolto e regolando opportunamente tutti i parametri di reazione permette: la chiarificazione delle acque trattate la precipitazione di alcuni metalli una riduzione parziale di COD e BOD la defosfatazione (rimozione del fosforo) e facilita anche la rimozione di oli e grassi

19 qualche altra conoscenza sulle acque: B.O.D. 5 (Biochemical Oxygen Demand) Misura la richiesta biologica di ossigeno, ovvero la quantità di ossigeno consumato, in mg/l, durante alcuni processi di ossidazione di sostanza organica in 5 giorni. C.O.D. (Chemical Oxygen Demand) Il COD misura la quantità di ossigeno utilizzata per l'ossidazione di sostanze organiche e inorganiche contenute in un campione d'acqua a seguito di trattamento con composti a forte potere ossidante. Nei moderni metodi di calcolo dei trattamenti biologici di un impianto di depurazione il COD viene sempre più frequentemente utilizzato al posto del BOD per la determinazione del tenore di sostanze biodegradabili presenti delle acque reflue da trattare. Infatti il BOD viene convenzionalmente determinato nell'arco di un periodo di 5 giorni alla temperatura di 20 C; mentre il calcolo del COD è molto più rapido (3 ore) e inoltre risulta meno suscettibile di errore durante la procedura di misurazione. Autore: Fabio Geraldi

20 Questi sono 3 piccolissimi granelli di nitrito di sodio che abbiamo pesato con la bilancia analitica per avere la soluzione di confronto a concentrazione nota

21 Nitrito??? chimico!!! e cioè: Il nitrito è un anione (ione con carica negativa) composto da un atomo di azoto e due atomi di ossigeno. La sua formula chimica è NO 2-, ed è parte di un sale ( es: NaNO 2 ). I nitriti presentano un alta tossicità per l'uomo, specialmente nei bambini, in quanto provocano meta-emoglobinemia, che riduce l'apporto di ossigeno ai tessuti e in casi estremi può causare anche il decesso. Per reazione con altre sostanze (ammine secondarie ed ammidi) presenti negli alimenti, forma le nitrosammine, composti cancerogeni. I nitriti sono elementi indispensabili, invece, alla vita vegetale: nutrono le piante che sono in grado di matabolizzarli, rendendoli elementi preziosi alla loro crescita. Una soluzione facile per eliminare i nitriti nell'acqua e' ossidarla in nitrati NO 3 -, che sono molto meno tossici dei nitriti. Ciò può essere fatto iniettando ozono nell'acqua. L'ozono è un prodotto chimico molto ossidante che porta all'ossidazione di tutti i nitriti in nitrati. Autore: Slavisa Beganovich

22 parlavamo prima di chiariflocculazione? Dopo un po ecco il risultato dalla nostra acqua dello stagno: si è formato un precipitato e sopra è limpida ed incolore

23 e riprendendo anche il discorso dei nitriti, questa è la nostra soluzione preparata con i granelli in cui la presenza di nitriti è certa e misurata.

24 e a proposito di soluzioni, acidi e basi Le soluzioni elettrolitiche sono le soluzioni acquose che contengono ioni. Gli elettroliti sono le sostanze che sciogliendosi liberano ioni. La solubilizzazione di una sostanza avviene per dissociazione ionica e per reazioni di ionizzazione. Secondo Arrhenius gli acidi si ionizzano producendo ioni H + ; le basi si ionizzano producendo ioni OH -. Una soluzione si dice acida se contiene ioni H + ; Abbiamo la Neutralizzazione quando si mischiano una sostanza acida con una basica. Secondo Brönsted, si definiscono acidi le specie chimiche che cedono ioni H + ; si definiscono basi le specie chimiche che acquistano ioni H +. Gli acidi di Brönsted sono le molecole che contengono un H legato ad un atomo più elettronegativo; le basi di Brönsted sono le molecole che contengono un atomo che ha un doppietto d'elettroni Gli acidi forti reagiscono completamente con l'acqua formando ioni H 3 O + in seguito alla reazione acido-base di Brönsted. Le basi forti più comuni sono gli idrossidi cioè i composti ionici che in acqua si dissociano completamente nei loro ioni. Autori: Luca Ion & Diego Esposito

25 Con delle soluzioni standard è stata costruita una scala cromatica corrispondente a differenti concentrazioni note di nitriti

26 così da poter fare un confronto con il colore del nostro campione d acqua di stagno ecco la nostra soluzione, collocabile fra il n 2 e il n 3 della scala a cui corrisponderà un intervallo di valori della concentrazione di nitriti.

27 Ciao a tutti! Autore della presentazione: Stefano Baldanza