PIANO DI LAVORO ANNUALE - A.S

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1 ISTITUTO D ISTRUZIONE SUPERIORE "G. VERONESE - G. MARCONI" C.F Cod. Min. VEIS00200G SEZIONE ASSOCIATA G. MARCONI CAVARZERE (VE) Via T. Serafin, 15 - Tel. 0426/ Fax 0426/ Disciplina Classe Insegnanti Ore settimanali CHIMICA ORGANICA E BIOCHIMICA 3D BIO Cestaro Maristella Luca Pavanello Ore settimanali: 3 (x 33 settimane) 99 ore annuali previste di cui 66 in compresenza PIANO DI LAVORO ANNUALE - A.S INTRODUZIONE ALLA PROGRAMMAZIONE Nel pianificare la seguente programmazione annuale i docenti hanno seguito le indicazioni delle Linee Guida ministeriali per il secondo biennio degli Istituti Tecnici, dell indirizzo Chimica, materiali e biotecnologie - articolazione: Biotecnologie sanitarie. OBIETTIVI Obiettivi disciplinari L'obiettivo del corso di Chimica organica e biochimica è quello di consentire agli allievi l'acquisizione delle conoscenze di base dei principi della chimica del carbonio e dei metodi di identificazione e di sintesi dei composti organici. Deve inoltre rendere consapevoli gli studenti del ruolo della chimica nei fenomeni biologici, attraverso lo studio delle biomolecole. In pratica al termine del corso gli alunni dovranno essere in grado di: conoscere caratteristiche e proprietà chimiche fondamentali delle classi più rappresentative di composti organici; conoscere la composizione dei principali costituenti chimici degli organismi viventi; conoscere a grandi linee alcuni composti organici di notevole rilevanza applicativa; saper utilizzare tecniche di separazione e purificazione di composti organici; saper effettuare il riconoscimento analitico dei principali gruppi funzionali; saper eseguire alcuni semplici tipi di reazioni organiche; saper redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo relative a situazioni professionali. Obiettivi trasversali d indirizzo Gli obiettivi disciplinari dovranno essere conseguiti nel rispetto degli obiettivi trasversali propri dell indirizzo professionalizzante. Alla conclusione del corso di studi gli allievi dovranno così essere in grado di: partecipare in modo responsabile al lavoro organizzato; elaborare progetti chimici e biotecnologici e gestire attività di laboratorio; controllare progetti e attività inerenti al settore delle biotecnologie; conoscere e applicare le normative sulla sicurezza; adeguare la propria preparazione all'evolversi del processo tecnico-scientifico; effettuare gli opportuni collegamenti tra i contenuti disciplinari appresi e le applicazioni biotecnologiche corrispondenti. Obiettivi minimi Sono stati individuati all interno degli obiettivi generali alcuni punti fondamentali, considerati come bagaglio minimo da possedere, per ogni allievo alla fine del corso; e che ha guidato i criteri di valutazione per assegnare la sufficienza nelle verifiche effettuate durante l anno. Gli alunni, alla fine del corso, devono essere almeno in grado di: saper rispettare le norme di sicurezza e salvaguardia in laboratorio;

2 conoscere caratteristiche e proprietà chimiche fondamentali delle classi più rappresentative di composti organici; conoscere la composizione dei principali costituenti chimici degli organismi viventi; saper eseguire alcuni semplici tipi di reazioni organiche; saper redigere in linguaggio semplice e appropriato una semplice relazione o scheda di lavoro. SUSSIDI E LUOGHI DIDATTICI Le lezioni non sanno solo frontali, ma il docente utilizzerà anche metodologie didattiche quali il cooperative learning, l apprendimento peer to peer, il problem solving ed esperienze di flipped classroom, oltre alle attività da svolgere in laboratorio. Nello svolgimento di queste metodologie saranno utilizzati sussidi didattici informatici e multimediali. METODI DI VALUTAZIONE Quali strumenti di valutazione verranno utilizzati i colloqui orali, le verifiche intermedie e sommative scritte e le relazioni di laboratorio, che saranno un indispensabile mezzo, sia per saggiare la preparazione degli allievi, sia per aggiustare, anche in itinere, il percorso didatticoformativo. Tutte le prove scritte saranno corrette in classe, fornendo cosi un'occasione di ripasso e di recupero. Le verifiche non dovranno, infatti, servire solo al docente, ma dovranno essere, anche per lo studente, un momento di analisi critica della propria preparazione. Relativamente ai tempi e ai criteri di valutazione, ci si atterrà alle griglie riportate nel POF. RACCORDI INTERDISCIPLINARI E RAPPORTI CON LE FAMIGLIE Sarà cura del docente individuare tutti i possibili collegamenti interdisciplinari, durante le riunioni per dipartimento. Saranno inoltre tenute in particolare considerazione tutte le connessioni con le eventuali attività che gli alunni svolgeranno durante lo stage. Un notevole aiuto può venire da un atteggiamento di collaborazione con le famiglie, che sono invitate a mantenere un costante contatto con i docenti attraverso i ricevimenti settimanali e quadrimestrali, i consigli di classe e il libretto personale dell'alunno. RECUPERO L'attività di recupero verrà, prevalentemente, svolta durante il normale orario di lezione, riservandosi di far ricorso, in caso di necessita, ad interventi al di fuori della normale didattica. SITUAZIONE DELLA CLASSE E ATTIVITA' ANNUALI Per la situazione iniziale della classe e le attività annuali previste si fa riferimento all'allegata "Relazione iniziale sulla classe e sulle attività". - PROGRAMMAZIONE DIDATTICA - MODULI CONOSCENZE ABILITA COMPETENZE La chimica del carbonio Legami chimici intramolecolari e proprietà periodiche. Forze di attrazione intermolecolari. Orbitali s e p. Orbitali molecolari leganti di tipo σ e π Geometria molecolare del metano ed ibridazione sp 3. Composti del carbonio e tipi di isomerie. Saper ricavare dal numero atomico, utilizzando il diagramma di Auf Bau, la configurazione elettronica del carbonio, il numero di elettroni di valenza, il gruppo e riportare il simbolo di Lewis. Motivare il numero dei legami che il C forma utilizzando la regola dell ottetto. Saper rappresentare le molecole che coinvolgono il C con le Formule di Lewis. Saper individuare il tipo di Utilizzare modelli appropriati per investigare su fenomeni e interpretare dati sperimentali.

3 Alcani e cicloalcani geometria molecolare: teoria VSEPR; Idrocarburi saturi, formula generale. Serie omologa degli alcani lineari, formule di struttura di Lewis e formule di struttura (variamente) condensate. Formule scheletriche. Nomenclatura IUPAC. Proprietà fisiche. Libera rotazione intorno al legame C-C. Conformeri dell etano e rappresentazione con proiezioni di Newman. Cicloalcani. Nomenclatura IUPAC. Classificazione degli atomi di carbonio negli idrocarburi saturi (primari, secondari, terziari e quaternari). Isomeri conformazionali del cicloesano. Isomeri configurazionali (cis-trans) dei cicloalcani. Reattività: alogenazione e combustione. Meccanismo di alogenazione. legame tra C e un altro elemento sulla base della differenza di elettronegatività. Saper rappresentare opportunamente la polarità dei legami. Definire gli isomeri di struttura. Riportare formule di struttura complete e semplificate. Descrivere la geometria degli orbitali atomici s e p. Motivare la diversa energia di legame. Descrivere la geometria tetraedrica del metano. Descrivere step to step come si arriva all ibridazione sp 3. Descrivere la forma e la disposizione spaziale degli orbitali ibridi sp 3. Prevedere la polarità di semplici molecole organiche utilizzando la teoria VSEPR. Saper individuare il tipo di interazione intermolecolare e fare previsioni sulla Teb. Disegnare l orbitale molecolare legante di tipo σ, che si forma per sovrapposizione di orbitali s+s, s+p, p+p, e disegnare l orbitale molecolare legante di tipo π. Saggio di identificazione di un composto organico. Determinazione del punto di fusione e di ebollizione di alcune sostanze. Decolorazione e cristallizzazione dello zucchero bruno e punto di fusione. Saper classificare un idrocarburo come saturo sulla base della formula di struttura. Saper passare dalla formula di struttura di Lewis a quella condensata scheletrica e viceversa. Saper classificare gli atomi di C nelle formule di struttura di Lewis. Assegnare il nome IUPAC ad un alcano conoscendo la formula di struttura e viceversa. Disegnare le proiezioni di Newman e le formule prospettiche dell etano nella conformazione eclissata e in quella sfalsata. Disegnare e descrivere la conformazione a sedia del cicloesano, classificare gli atomi di idrogeno in assiali ed equatoriali. Scrivere la reazione generale di mono (di, tri e tetra) alogenazione del metano. Riportare il meccanismo di alogenazione del metano. Scrivere e bilanciare le reazioni di combustione complete di metano, etano, propano e butano.

4 Alcheni e alchini. I composti aromatici. Idrocarburi insaturi. Nomenclatura IUPAC. Proprietà fisiche. Carbonio ad ibridazione sp 2 e sp. Geometria del doppio e del triplo legame. Isomeria cistrans. Reazioni di addizione (alogeni, acqua, acidi e idrogeno). Elettrofili e nucleofili. Meccanismo di addizione elettrofila. Ossidazione degli alcheni (con permanganato). La combustione. Conoscere l ordine di stabilità dei carbocationi. Polieni. Reazione di polimerizzazione. Reazioni di addizione agli alchini. Struttura e reattività del benzene. Teoria della risonanza e degli orbitali molecolari. Nomenclatura dei più comuni composti aromatici. Proprietà fisiche. Sostituzione elettrofila aromatica. Meccanismo di reazione di S.E.A. generale (con E + ) e diagramma energetico. S.E.A. nei derivati del benzene monosostituiti: gruppi disattivanti e attivanti, gruppi o- e p- orientanti e gruppi m- orientanti. Cristallizzazione dell acido benzoico e punto di fusione. Purificazione dello zucchero di canna e punto di fusione Cristallizzazione dell acetanilide e punto di fusione. Saper passare dalla formula di struttura al nome IUPAC e viceversa. Descrivere step to step come si arriva all ibridazione sp 2 e sp. Descrivere la forma e la disposizione spaziale degli orbitali ibridi sp 2 e sp. Saper classificare i reagenti in nucleofili ed elettrofili sulla base della struttura. Saper individuare l ibridazione del carbonio nelle formule di struttura. Motivare l elevata reattività degli elettroni π nei confronti degli elettrofili. Riportare il meccanismo di reazione di addizione elettrofila al doppio legame. Individuare il prodotto di reazione tra un alchene asimmetrico e un reagente polare asimmetrico applicando la regola di Markovnikov e tenendo conto della stabilità del carbocatione intermedio. Motivare le diverse proprietà fisiche degli isomeri cis-trans sulla base della diversa disposizione spaziale degli atomi. Motivare l ordine di stabilità dei carbocationi alchilici sulla base degli effetti induttivi. Prevedere i prodotti di reazione di addizione per reazioni fondamentali. Distillazione in corrente di vapore per estrarre sostanze naturali; eugenolo dai chiodi di garofano, anetolo dall anice stellato, della cuminaldeide dai semi di cumino. Saper confrontare la reattività del benzene con quella degli alcheni. Saper scrivere le forme limite di risonanza e giustificare la struttura del benzene con la risonanza. Motivare la stabilità e la struttura del benzene attraverso la risonanza. Riportare il meccanismo di reazione della S.E.A generale. Saper classificare un gruppo come attivante o disattivante sulla base dei possibili effetti elettrondonatori o elettronattrattori sull anello aromatico. Prevedere l aromaticità di strutture

5 Stereoisomeria Alogenuri alchilici Alcoli, fenoli, e composti dello zolfo Aromaticità e regola di Hückel. Chiralità ed enantiomeria. L atomo di carbonio come centro stereogenico. Configurazione di un atomo di carbonio asimmetrico e nomenclatura R, S. L attività ottica degli enantiomeri. Proiezioni di Fischer. Diastereoisomeria. Nomenclatura E, Z per l isomeria geometrica. Il polarimetro e la misura della rotazione specifica. Composti meso. Nomenclatura IUPAC. Meccanismo di sostituzione nucleofila SN1 esn2. Meccanismo di eliminazione E1 ed E2. Reazioni di preparazione. Nomenclatura e classificazione degli alcoli. Nomenclatura dei fenoli. Proprietà fisiche. Comportamento acido e basico degli alcoli. Disidratazione degli alcoli. Ossidazione degli alcoli. Ossidazione e riduzione del carbonio nei composti organici. Eteri. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Eteri ciclici: ossido di etilene. Tioli, solfuri, disolfuri. Proprietà fisiche. Reattività: redox. L effetto della struttura sull acidità degli alcoli. Acidità dei fenoli. Reazioni dei fenoli: S.E.A. Ossidazione e reazione cicliche applicando la regola di Hückel. Prevedere il prodotto della S.E.A di un derivato del benzene monosostituito sulla base dell analisi delle forme limiti di risonanza del carbocatione intermedio. Estrazione con solventi Estrazione del solfato di rame in acqua da iodio in etere di petrolio. Estrazione della caffeina dalle foglie di tè. Estrazione della caffeina dal caffè liofilizzato Saper riconoscere la presenza di centri stereogenici in una molecola organica. Disegnare la proiezione di Fischer di semplici molecole. Saper passare dal nome alla formula nella nomenclatura R, S e E, Z. Ricavare la rotazione specifica di una molecola da misure sperimentali. Uso del polarimetro Costruzione di una retta di calibrazione Determinazione della concentrazione di una soluzione di D-(+)-Glucosio e di Saccarosio Determinazione del lattosio per via polarimetrica. Estrazione del limonene. Riportare il meccanismo della sostituzione nucleofila generale. Riportare il meccanismo della eliminazione generale. Saper distinguere un processo di sostituzione da uno di eliminazione. Saper passare dal nome IUPAC alla struttura e viceversa. Saper individuare il tipo di interazione intermolecolare sulla base della struttura molecolare. Saper mettere in relazione le proprietà fisiche con l intensità delle interazioni intermolecolari. Riportare l equazione chimica che evidenzia il comportamento acido degli alcoli e l equazione chimica che evidenzia il comportamento basico degli alcoli. Riportare l equazione chimica che evidenzia il comportamento acido dei fenoli. Riportare la reazione di disidratazione degli alcoli. Calcolare il numero di ossidazione del carbonio nei composti organici. Riportare il/i

6 con NaOH dei tioli. Reattività degli eteri prodotto/i di ossidazione degli alcoli. Mettere a confronto l acidità degli alcoli con quella dei fenoli e motivare le differenze. Cenni sulla reattività degli eteri. Saggi per il riconoscimento degli alcoli primari, secondari e terziari Preparazione del cloruro di ter-butile.

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