Principi di Chimica e Pedologia. Classe 1B

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1 Principi di Chimica e Pedologia Classe 1B FINALITA : - acquisizione della consapevolezza che gran parte dei fenomeni macroscopici consiste in trasformazioni chimiche; - acquisizione dei concetti e comprensione dei procedimenti che stanno alla base degli aspetti chimici delle trasformazioni naturali e tecnologiche. OBIETTIVI GENERALI: - Conoscere e comprendere i fenomeni chimici in modo che lo studente sappia applicare i concetti acquisiti in situazioni nuove. - Evidenziare il carattere sperimentale della disciplina affinché lo studente acquisisca gradualmente i metodi scientifici; in particolare: osservazione, misura, formulazione di ipotesi e loro verifica. - Rimarcare la dinamicità storica del sapere scientifico in modo che lo studente si renda conto che, nelle scienze sperimentali si perviene nel tempo a conoscenze sempre più oggettive, che permettono di conoscere a fondo con chiarezza i fenomeni chimici. - Collegare l insegnamento della chimica alla realtà quotidiana, all ambiente, alla produzione, ai consumi, in modo che lo studente colga le interrelazioni tra chimica e attività dell uomo e comprenda gli effetti positivi e negativi nella società (rapporti benefici/rischi). OBIETTIVI DI APPRENDIMENTO: Al termine del corso di Chimica lo studente dovrà essere in grado di : 1. applicare ai sistemi eterogenei e ai sistemi omogenei alcune tecniche di separazione che ricorrono a procedimenti meccanici e a passaggi di stato fino ad ottenere sostanze pure ; 2. caratterizzare operativamente una reazione chimica con riferimento alla comparsa e simultanea scomparsa di sostanze; 3. enunciare i principi di conservazione che regolano le reazioni chimiche, definendo operativamente elementi e composti e la legge della costanza del loro rapporto di combinazione; 4. indicare con esempi concreti che le reazioni chimiche sono un mezzo per preparare nuove sostanze; 5. utilizzare il comportamento chimico delle sostanze per riconoscerle e per organizzarle in classi caratteristiche, con particolare riguardo alle sostanze di uso comune; 6. riconoscere lo stato di equilibrio i un sistema chimico; 7. correlare logicamente le leggi delle proporzioni definite e multiple con l ipotesi atomica; 8. caratterizzare atomi e molecole attraverso l esame delle situazioni sperimentali nelle quali i due concetti operano; 9. correlare il comportamento chimico di alcune sostanze di uso comune con la loro denominazione e la loro formula; 10. correlare le combinazioni degli atomi con le regole di valenza e con il numero di legami che un atomo può formare; 1

2 11. collegare le proprietà chimiche di una sostanza con la sua struttura molecolare; 12. classificare gli elementi in gruppi sulla base del loro comportamento chimico; 13. essere in grado di preparare delle soluzioni a titolo noto; 14. saper eseguire calcoli stechiometrici; 15. conoscere e saper utilizzare gli strumenti di laboratorio. I QUADRIMESTRE Unità didattica 1 - Sperimentare e misurare OBIETTIVO GENERALE: comprendere come si procede in una misura sperimentale. Obiettivi specifici: - conoscere i recipienti di misura dei volumi; - conoscere i vari tipi di bilance di laboratorio; - comprendere il significato di cifre significative; - sapere operare calcoli con cifre significative; - conoscere le unità di misura del S.I. e sapere operare le trasformazioni nei corrispondenti multipli e - sottomultipli; - comprendere il significato di accuratezza e di precisione. CONTENUTI A. Strumenti chimici di misura: buretta - pipetta - matracci - picnometri - bilancia analitica e tecnica. B. Unità di misura del sistema internazionale: - unità fondamentali - unità derivate C. Cifre significative, calcoli con cifre significative. D. Errori nelle determinazione sperimentali. - errori di pesata - accuratezza e precisione. Unità didattica 2 - La materia e le sue proprietà fisiche OBIETTIVO GENERALE: conoscere le caratteristiche della materia (massa, volume, energia) e apprendere come la materia modifica le sue proprietà in seguito a processi fisici: OBIETTIVI SPECIFICI : - saper distinguere la massa di un corpo dal suo peso; - saper determinare la densità di un corpo - conoscere l energia come terza caratteristica della materia; - saper distinguere la temperatura dal calore di un corpo; - conoscere le unità di misura del calore e della temperatura - conoscere i tre stati di aggregazione della materia; - apprendere come somministrando o sottraendo calore la materia cambia il suo stato di aggregazione; - saper distinguere un sistema omogeneo da un sistema eterogeneo; - conoscere i metodi di separazione di una miscela. - concetto di materia; - caratteristiche della materia: massa, volume ed energia; - stati di aggregazione della materia: solido, liquido ed aeriforme. 2

3 - passaggi di stato: fusione, vaporizzazione, sublimazione, solidificazione, liquefazione, brinamento; - calore e temperatura: definizione, unità di misura; calore specifico; - definizione di sistema; - sistemi omogenei e sistemi eterogenei; - tecniche di separazione dei componenti di un sistema: distillazione, filtrazione, sedimentazione, centrifugazione, cromatografia. Unità didattica 3 - Le trasformazioni chimiche della materia OBIETTIVO GENERALE: comprendere che in una trasformazione chimica la materia subisce modificazioni profonde delle sue proprietà. - acquisire le conoscenze per eseguire semplici reazioni chimiche; - sapere classificare le sostanze pure in elementi e composti; - conoscere i simboli dei principali elementi; - conoscere le leggi della chimica e la teoria atomica di Dalton; - conoscere le prime formule chimiche; - concetto di reazione chimica; - leggi della chimica: Lavoisier - Proust - Dalton; - teoria atomica di Dalton; - atomi e molecole; - simboli e formule; - legge e numero di Avogadro: Unità didattica 4 - La mole OBIETTIVO GENERALE: comprendere il concetto di mole come unità di misura della quantità di sostanza. - comprendere come si calcola la massa molecolare; - saper definire la mole; - saper utilizzare i concetti di mole e di volume molare per risolvere semplici calcoli; - utilizzare il concetto di mole per ricavare la formula minima e la formula molecolare di un composto. - massa atomica, unità di misura della massa atomica; - massa molecolare; - c)concetto di mole; - calcolo del numero di moli; - calcolo della composizione percentuale di in composto; - calcolo della formula minima e della formula molecolare di un composto. Unità didattica 5 - La struttura atomica OBIETTIVO GENERALE: comprendere la moderna teoria atomica, dopo aver esaminato i diversi modelli atomici da Thomson a Bohr. - saper esporre il modello di Thomson; - conoscere le radiazioni emesse dalle sostanze radioattive; 3

4 - saper esporre il modello atomico di Rutherford; - saper definire il numero atomico e il numero di massa; - comprendere la teoria di Bohr per spiegare la stabilità dell atomo; - comprendere il concetto di orbitale atomico secondo la teoria ondulatoria; - saper scrivere le configurazioni elettroniche degli elementi. - cenni sulla scoperta dell elettrone,del protone e del neutrone; - numero atomico, numero di massa, isotopi; - il modello atomico di Thomson; - cenni sulla radioattività : raggi alfa, beta e gamma; - il modello atomico di Rutherford o modello planetario; - modello atomico di Bohr; - concetto di orbitale; - numeri quantici: principale, secondario, magnetico, spin; - regola sul riempimento degli orbitali atomici; - configurazione elettronica degli elementi. Unità didattica 6 - Il sistema periodico degli elementi OBIETTIVO GENERALE: acquisire conoscenze sulle relazioni che intercorrono tra configurazioni elettroniche e proprietà chimiche: - comprendere l importanza della classificazione degli elementi; - conoscere la tavola periodica moderna con gli elementi disposti secondo il numero atomico crescente; - acquisire il concetto di energia di ionizzazione come proprietà periodica degli elementi; - saper definire l affinità elettronica; - acquisire il concetto di raggio atomico come proprietà periodica degli elementi; - conoscere il comportamento chimico degli elementi dello stesso periodo, - conoscere le variazioni delle proprietà fisiche nella tavola periodica. - metalli, non metalli, gas rari; - tavola di Mendeleev; - legge periodica; - disposizione ordinata degli elementi; - i gruppi e i periodi del sistema periodico; - energia di ionizzazione e proprietà chimiche; - ioni: catione ed anione; - raggio atomico; - concetto di affinità elettronica; - elettronegatività. 4

5 II QUADRIMESTRE Unità didattica 7 - Le formule dei composti e le reazioni OBIETTIVO GENERALE: saper scrivere la formula di un composto e le trasformazioni chimiche interessate alle trasformazioni della materia. - saper classificare i composti chimici; - conoscere la nomenclatura tradizionale e IUPAC; - saper scrivere una reazione chimica e bilanciarla; - saper trasformare una reazione molecolare in forma ionica; - saper eseguire semplici calcoli stechiometrici. - classificazione dei composti inorganici; - nomenclatura tradizionale e nomenclatura IUPAC; - concetto di valenza; - metodi di preparazione dei composti inorganici; - equazioni chimiche; - tipi fondamentali di reazioni chimiche: scambio semplice, scambio doppio, neutralizzazione, decomposizione e sintesi; - calcoli stechiometrici relativi alle formule delle sostanze, alle reazioni chimiche, all analisi chimica quantitativa. Unità didattica 8 - I legami chimici OBIETTIVO GENERALE : conoscere ed analizzare le forze che tengono uniti gli atomi, le molecole, gli ioni. - distinguere le sostanze in polari e non polari; - spiegare il concetto di elettroni di valenza; - classificare i vari tipi di legame; - saper individuare all interno della molecola i vari tipi di legame tra i vari atomi; - rappresentare i vari composti con la loro formula di struttura - definizione di legame chimico; - perchè si forma un legame chimico; - classificazione dei legami chimici: covalente puro, covalente polare, ionico, dativo, metallico, idrogeno, di Van der Walls; - legami chimici nelle sostanze aeriforme, solide e liquide. Unità didattica 9 - Le soluzioni OBIETTIVO GENERALE : conoscere le proprietà delle soluzioni e saperne definire le concentrazioni. - conoscere i modi in cui si può esprimere la concentrazione di una soluzione; - saper individuare i fattori che influenzano la solubilità di un soluto; - saper analizzare le proprietà colligative delle soluzioni; - determinare le masse molari di composti non volatili. - definizione di una soluzione; - generalità sulle soluzioni; 5

6 - concentrazione delle soluzioni: molarità, molalità, percentuale in peso e peso per cento in volume; - dipendenza della solubilità dalla natura del soluto e del solvente; - soluzioni sature; - solubilità e temperatura; - la solubilità dei gas nei liquidi; Unità didattica 11 - Equilibrio in soluzione OBIETTIVO GENERALE: comprendere come gli elettroliti modificano l equilibrio ionico dell acqua. - definire il significato di elettrolita; - saper distinguere un elettrolita forte da uno debole; - conoscere il prodotto ionico dell acqua; - definire il ph di una soluzione; - conoscere il comportamento degli indicatori ed il loro utilizzo nelle reazioni acido-base; - gli elettroliti; - ionizzazione dell acqua; - scala del ph; - indicatori del ph; ESERCITAZIONI: Unità didattica 1 - Sperimentare e misurare - uso della bilancia tecnica e della bilancia analitica; - conoscenza della vetreria abitualmente usata. Unità didattica 2 - La materia e le sue proprietà fisiche - uso dei densimetri e della bilancia idrostatica; - uso dei termometri a minima e massima - sublimazione dello iodio; - cristallizzazione del solfato di rame; - individuazione di un miscuglio e di un composto; - tecniche di separazione dei componenti di un sistema: - filtrazione-centrifugazione-distillazione-decantazione-cromatografia Unità didattica 3 - Leggi della chimica - esperienze della legge di Lavoisier; - esperienza della legge di Proust; Unità didattica 4 - Identificazione delle varie sostanze - saggi alla fiamma. Unità didattica 5 - Stechiometria - calcoli stechiometrici; - reazioni chimiche di neutralizzazione, di decomposizione e di sintesi. - esperienze sulle sostanze liquide polari e non polari. Unità didattica 6 - Soluzioni - le soluzioni: preparazione sol. P.P. - P. vol. - vol. % - sol. molare - sol. normale - sol. sature - - sol. soprassature. - esperienza dell influenza della temperatura sulla solubilità; - esperienza ebulliometrica. 6

7 Unità didattica 7 - uso del piaccametro; - soluzioni tampone; - esperienze sull elettrolisi; - uso degli indicatori; 7