Liceo Classico Beccaria E0 30/10/2009 Materiale del docente

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1 LABORATORIO SCIENZE FISICA LA SICUREZZA ALL INTERNO DELL AULA LABORATORIO La lezione deve essere svolta con tutte le classi che si portano in laboratorio per la prima volta nel presente anno, ma anche con quelle che ci sono già state in precedenza è necessario ricordare le norme che regolano le attività di laboratorio. E necessario annotare sul registro personale, sul registro di classe e su quello del laboratorio l argomento svolto. I riferimenti normativi sono: -in tema di sicurezza e igiene sui luoghi di lavoro D.L.626/1994 -in tema di rifiuti e protezione dell ambiente D.L. aprile normativa sull ambiente- INTRODUZIONE 1. Il docente espone alla classe il significato della lezione qui riportato SICUREZZA SIGNIFICA SALVAGUARDARE L INTEGRITA FISICA E PSICHICA DI CHI LAVORA: PREVENIRE INCIDENTI EVITARE SITUAZIONI CHE POSSANO DANNEGGIARE LE PERSONE AGIRE SENTENDOSI A PROPRIO AGIO OBBIETTIVO FONDAMENTALE DELLA CONOSCENZA DELLE NORME DI COMPORTAMENTO IN LABORATORIO DEVE ESSERE PERTANTO: ACQUISIRE LA CONSAPEVOLEZZA CHE LE OPERAZIONI SVOLTE NON COMPORTINO RISCHI PER LA PROPRIA E ALTRUI SALUTE NELL ATTIVITA IN LABORATORIO CIO PUO AVVENIRE QUANDO: SI PRENDE CONFIDENZA CON L AMBIENTE SI CONOSCONO GLI STRUMENTI E I MATERIALI DISPONIBILI PER FARNE UN USO APPROPRIATO SI SEGUONO LE PROCEDURE INDICATE DAL DOCENTE CHE GIA PREVEDONO IL RISPETTO DELLE CONDIZIONI DI SICUREZZA LA TIPOLOGIA DEI RISCHI AFFRONTATI RIGUARDA PERTANTO: PERICOLI RAPPRESENTATI DALLE STRUTTURE PRESENTI NEL LOCALE, GLI ARREDI, I DISPOSITIVI, L AFFOLLAMENTO DELLE PERSONE PERICOLI DERIVANTI DAL COMPORTAMENTO INADEGUATO, INCONSAPEVOLE DELLE PERSONE PERICOLI CONNESSI AI MATERIALI UTILIZZATI, IN PARTICOLARE SOSTANZE CHIMICHE PERICOLI PRESENTATI DA APPARECCHIATURE CON PARTI MECCANICHE IN MOVIMENTO, AGITATORI, CENTRIFUGHE, APPARECCHIATURE ELETTRICHE, SISTEMI A TEMPERATURE ALTE 2. Il docente effettua La suddivisione degli allievi in 6 gruppi di lavoro, quante sono le postazioni 3. Il docente ricorda che Ogni postazione è numerata(destra dispari, sinistra pari), perciò ogni gruppo è responsabile del corretto mantenimento del posto occupato e dei materiali che riceve per l esperienza I nomi degli allievi che occupano le postazioni sono indicati in un elenco depositato in laboratorio

2 4. Ogni gruppo è tenuto a segnalare all inizio dell esperienza eventuali inconvenienti riscontrati negli strumenti o danni L ESPERIENZA PREVEDE che gli allievi prendano consapevolezza della struttura dell ambiente e delle norme di sicurezza che regolano il comportamento in laboratorio (commento delle norme di sicurezza affisse in aula, osservazione collocazione estintore-lavandino-cassetta pronto soccorso ); svolgano UNA O PIU ESPERIENZE A SCELTA DEL DOCENTE TRA QUELLE SUGGERITE che si riferiscono al corretto utilizzo di alcuni strumenti e apparecchiature: si veda SCHEDA di esperienza ALLEGATO 1 compilino a casa una relazione sull esperienza svolta compilino a casa schede di dati sulle sostanze chimiche (simboli di pericolosità, frasi di rischio e consigli di prudenza) e sugli strumenti usati in laboratorio si veda SCHEDA ALLEGATO 2 Ogni gruppo dispone di: 1.Elenco norme di comportamento in laboratorio 2.Tabelle IN FOTOCOPIA: simboli di pericolosità, frasi di rischio e di prudenza relativi alle sostanze chimiche 3.schede di osservazione da compilare: a)tipologia dei materiali e apparecchiature osservate; b)rilevazione della pericolosità di prodotti commerciali IN FONDO A QUESTO TESTO si trova il materiale per gli studenti eventualmente da distribuire in una copia per ogni postazione di lavoro Scheda a: tipologia dei materiali e apparecchiature osservate gli studenti prendono appunti e svolgono disegni su questo genere di informazioni STRUMENTI VETRERIA NOME Bilancia tecnica Centrifuga Microscopi Piastra riscaldante Agitatore Bicchieri beute Matracci tarati DESCRIZIONE /USO Caratteristiche salienti: portata massima variabile tra 100g e 2 Kg, sensibilità compresa tra 10 e 100mg Nb bilancia analitica sensibilità fino al centesimo di mg Viene tenuta in un luogo fisso e in piano È costituita da (come descritta sul testo) Come si usa e come funziona brevemente.in seguito ci sarà un apposita esperienza... per contenere liquidi se poco volatili possono essere travasati in beker se facilmente volatili in contenitori che limitano l evaporazione Contengono volumi prefissati di sostanze in soluzione, conservazione con chiusura. Notare la tacca di volume. Utili per sciogliere sostanze

3 Cilindri burette-pipette per misurare volumi o trasferire liquidi contenitori graduati le burette si fissano a sostegni, hanno rubinetto- le pipette si usano per aspirare liquidi con propipetta Provette Per contenere sostanze e valutare trasformazioni chimiche Vetrini da orologio Capsule di porcellana Mortai con pestello Bacchette di vetro In piccole quantità per solidi sottoposti ad alte temperature-da usare con pinze - per sminuzzare e ridurre in polvere Agitare e mescolare soluzioni ALTRA ATTREZZATURA Vetrini coprivetrini Spruzzette Spatole Pinze sostegni ad asta Treppiedi aghi da dissezione-bisturi Preparazione di campioni a fresco per microscopia In plastica per acqua distillata Per trasferire piccole quantità di sostanze Strumenti metallici per effettuare operazioni quali Scheda b: rilevazione della pericolosità di prodotti commerciali chiedere agli studenti di verificare a casa la presenza di prodotti utilizzati con i simboli della tabella e riportarne l uso SIMBOLI SOSTANZA DESTINAZIONE D USO E O F Etanolo Avio Fornet F+ T T+

4 Xn Xi Es. acquaragia Benzina avio Trielina Petrolio Accendifuoco Fernet ammoniaca Soda - anticalcare Gel bagno Candeggina napisan C N Es. acquaragia Benzina avio trielina ALLEGATO 1 CHIMICA DI BASE ATTIVITA ASSOCIATA ALLA LEZIONE SULLA SICUREZZA IN LABORATORIO I seguenti schemi descrivono due attività da svolgere come introduzione al laboratorio di Scienze - riconoscere strumenti, materiali e procedure discusse nelle unità 1 e 2 del testo - imparare a seguire uno schema sperimentale ed eseguire istruzioni date - distinguere tra osservazione e interpretazione - conoscere la differenza tra miscugli omogenei ed eterogenei, soluzioni e sospensioni - preparare campioni pesati, diluire, separare filtrando o centrifugando - verificare osservazioni con l uso del microscopio Titolo:MISCUGLI E TECNICHE DI SEPARAZIONE Obiettivo: SEPARARE I COMPONENTI DI UN MISCUGLIO CON CENTRIFUGA E VERIFICARE L ESITO AL MICROSCOPIO Sequenza operativa 1.preparare il miscuglio di amido --pesare l amido 0,1 g --diluire con acqua 10 ml *Osservare e descrivere l aspetto del miscuglio a occhio nudo e con l uso del microscopio Notare la dispersione dei granuli di amido, colore, eventuale forma al microscopio e dopo 3 minuti di deposizione 2.versare 9 ml del miscuglio in provetta da centrifuga 3.centrifugare disponendo a croce le provette nel rotore --avviare a 3000 giri per 3 minuti 4.verificare la deposizione dell amido (pellet) --osservare e descrivere l aspetto del surnatante --prelevare il surnatante con pipetta --colorare con Lugol --verificare l amido presente al microscopio *Osservare e descrivere: la densità dei granuli nella sospensione Strumenti e materiali --Bilancia tecnica, vetro da orologio, spatola, amido --becher ml, pipetta acqua --microscopio, vetrino, copri vetrino, pipetta --provetta da centrifuga --centrifuga --pipetta, Lugol, vetrino

5 rispetto a prima della centrifugazione e rispetto alla deposizione spontanea; l esito e il significato della colorazione *Interpretare e concludere discutendo l esito dell esperienza rispetto all obbiettivo indicato In alternativa Obiettivo: SEPARARE MISCUGLI PER FILTRAZIONE Sequenza operativa Strumenti e materiali 1.preparare il miscuglio --bilancia tecnica --pesare 0,1 g carbonato di calcio e 0,1 g di cloruro di sodio (altre --due becher, spatole, sali, pipette e coppie di sostanze solubili e insolubili) acqua --diluire separatamente in due becher con 15 ml di acqua *Osservare e descrivere l aspetto dei due miscugli 2. unire i miscugli e filtrare con carta e imbuto --imbuti, filtri, sostegni, bacchette di vetro *Osservare e descrivere i filtri e il filtrato 3. Prova sul contenuto dei filtrati --aggiungere poche gocce di HCl diluito (eventuale effervescenza) --osservare una goccia di sol NaCl al microscopio (formazione di cristalli cubici) *Interpretare e concludere discutendo l esito dell esperienza rispetto all obbiettivo indicato --pipetta, HCl (da acido muriatico al 6%, vetrino e microscopio Ulteriori suggerimenti per prove da allestire(da schede prof. Zullini con modifiche) Ossigeno e pressione atmosferica Fissare sul fondo di un piatto un mozzicone di candela (alto non più di 4-5 cm) Riempire il piatto con 1-2 cm d acqua previamente colorata (con qualche goccia d inchiostro). Accendere la candela Coprire la candela con un bicchiere di vetro. Risultato: Entro mezzo minuto l acqua risale nel bicchiere lasciando asciutto il fondo del piatto. Spiegazione: L ossigeno presente nel bicchiere (circa il 20% in volume) è stato sottratto dalla combustione creando un vuoto che viene riempito dall acqua. Al suo posto si formano CO 2 (il carbonio viene dal legno dei fiammiferi) e H 2 O che occupano molto meno volume. Considerazioni biologiche: L ossigeno presente nell atmosfera (circa il 20% in volume) proviene interamente da processi biologici (fotosintesi) ed è indispensabile per i processi di ossidazione (respirazione, combustioni). Anidride carbonica Procurarsi un bicchiere (o un calice o un cilindro di vetro) con uno spazio interno alto almeno 14 cm. Versarvi dell acqua gasata, da una bottiglia appena stappata tenuta ad almeno 20 cm dal bicchiere, fino a che l acqua arriva a 5 cm dall orlo. Porre la fiamma di un fiammifero nei 5 cm d aria sotto l orlo.

6 Rifare l esperienza con acqua non gasata. Risultato: L aria sovrastante l acqua gasata non riesce a mantenere la fiamma che si spegne immediatamente. Spiegazione: L acqua gasata, versata dall alto, libera il gas anidride carbonica da innumerevoli bollicine (anche microscopiche). Tale gas, che è un po più pesante dell aria, si raccoglie sopra il pelo dell acqua dove, pertanto, manca l ossigeno. Considerazioni biologiche: L anidride carbonica, quando è da sola, impedisce i fenomeni di ossidazione e cioè la combustione o la respirazione (un animaletto non potrebbe sopravvivere a lungo nell aria del nostro bicchiere). Inoltre, questo gas (presente nell atmosfera con lo 0,03% in volume) è indispensabile perché avvenga la fotosintesi clorofilliana. Insieme con il metano (presente nell atmosfera in tracce), e alcuni altri gas, è importante nel determinare l effetto serra (senza i gas serra il nostro pianeta avrebbe una temperatura media di 20 gradi sotto zero). Capillarità L esperienza può essere svolta anche con vetrini da microscopia da immergere in acqua, si nota la risalita del liquido e si prova poi a staccarli tra loro nelle direzioni opportune (adesione.. coesione..) Procurarsi una pipetta Pasteur con capillare intatto e staccarlo. Meglio ancora è allungare il capillare alla fiamma in modo da renderlo ancora più lungo e sottile. Tenere il capillare (aperto alle due estremità) tra due dita tenendolo verticale. Toccare con una delle due estremità la superficie di un inchiostro (o di acqua in cui sia stato diluito un po d inchiostro o di altro colorante). Risultato: Se il capillare è abbastanza sottile, l inchiostro lo risalirà velocemente anche per 3 o più centimetri. Spiegazione: Le molecole d acqua tendono ad aderire al vetro più che alle altre molecole d acqua: è per questo che risalgono il capillare di vetro. Considerazioni biologiche: La capillarità si manifesta nei vasi conduttori delle piante, ma non è sufficiente per spiegare la risalita dell acqua dalle radici alle foglie. La risalita dell acqua nelle piante è dovuta, invece, soprattutto alla traspirazione fogliare. La capillarità interviene pure nei fenomeni di imbibizione del suolo (anche una stoffa o una carta assorbono l acqua grazie agli spazi capillari esistenti tra le fibre). I semi delle piante si attivano in seguito a un fenomeno di imbibizione. Tensione superficiale (1) usare una piastra Petri di grande diametro (per es. 10 cm o più). Collocarvi un recipientino trasparente (per es. una Petri piccola del diametro di 3,5 cm). Riempire d acqua il recipientino. Aggiungere lentamente altra acqua con una pipetta Pasteur fino a che, superato l orlo per poco più di 1 mm, un po d acqua deborda. Con la pipetta togliere, e poi rimettere, una goccia d acqua nel recipientino: l acqua non deborda. Con una pipetta Pasteur togliere una o poche gocce d acqua, e poi mettervi una goccia di soluzione di sapone liquido nel recipientino: l acqua deborda. Risultato: La presenza del detergente (tensioattivo) non permette che l acqua si innalzi al di sopra del bordo del recipiente. Spiegazione: I detergenti sono molecole che, quando si trovano sulla superficie dell acqua, si infilano tra le molecole di H 2 O (della pellicola superficiale) allontanandole le une dalle altre. Così facendo diminuiscono le forze di attrazione tra le molecole di H 2 O e di conseguenza si ha un abbassamento della tensione superficiale (che si riduce a un terzo): scompare così quella pellicola superficiale che tratteneva l acqua sopra l orlo del recipientino

7 Considerazioni biologiche: La tensione ( pellicola ) superficiale è la stessa forza che determina la forma sferica delle gocce d acqua (sfera tanto più prefetta quanto più le gocce sono piccole). La tensione superficiale spiega molti fenomeni fisici nonché certi fenomeni biologici (per es. il fatto che certi insetti, come i Gèrridi, riescono a pattinare sull acqua senza affondare). Tensione superficiale (2) Versare 1-2 cm d acqua in un piatto o una bacinella perfettamente puliti. Posare sulla superficie del liquido a riposo due stuzzicadenti appaiati Con un contagocce far cadere tra gli stuzzicadenti una goccia d acqua. Non succede niente di notevole. Far cadere una goccia (come sopra) ma di sapone liquido (o di acqua in cui è stato disciolto un po di sapone). Questa esperienza può essere fatta usando come piatto una grande piastra Petri di vetro o di plastica (diametro possibilmente maggiore di 10 cm): in tal caso il tutto può essere eseguito sopra una lavagna luminosa che, proiettando l esperienza sullo schermo, la rende visibile ad una classe anche numerosa. Risultato: gli oggetti galleggiano sull acqua a causa della cosiddetta pellicola superficiale (dovuta alla tensione superficiale). La goccia di sapone li fa spostare velocemente verso la parte opposta. Spiegazione: gli stuzzicadenti vengono tirati da tutti i lati dalla pellicola superficiale dell acqua (rimanendo ferma). Ogni detersivo abbassa la tensione superficiale (v. esperienza precedente): perciò il galleggiante viene tirato (e quindi spostato) soltanto dal reticolo di molecole d acqua (ancora intatto) che sta dalla parte opposta dell immissione del sapone. Considerazioni biologiche: (v. esperienza precedente).

8 MATERIALE AD USO DELLO STUDENTE LABORATORIO SCIENZE FISICA LA SICUREZZA IN LABORATORIO OBBIETTIVI Conoscere l ambiente e le regole di comportamento Conoscere alcuni strumenti e apparecchiature individuandone la funzione Conoscere simboli di pericolosità, frasi di rischio e di prudenza relativi alle sostanze chimiche MATERIALI 1.Elenco norme di comportamento in laboratorio 2.Tabelle 1-2-3: simboli di pericolosità, frasi di rischio e di prudenza relativi alle sostanze chimiche 3.schede di osservazione da compilare: a)tipologia dei materiali e apparecchiature osservate; b)rilevazione della pericolosità di prodotti commerciali PROCEDIMENTO I PARTE L idea di partenza è che il pericolo esiste solo quando non si dominano le ipotesi di rischio: ogni situazione può essere più o meno pericolosa, ma ignorare o sottovalutare gli esiti dei nostri comportamenti in laboratorio cosa può comportare? Leggere l elenco n.1 fornito dal docente e giustificare quanto scritto in proposito sul comportamento adeguato da tenere in laboratorio. Osservare e annotare la collocazione di materiali e dispositivi presenti nell aula. II PARTE Per realizzare un esperimento si devono conoscere strumenti e sostanze necessarie: per es. - separare i componenti di un miscuglio - distinguere un processo fisico da un processo chimico - svolgere una reazione chimica - analizzare preparati microscopici annotare sulla scheda di osservazione a l attrezzatura disponibile sui banchi di lavoro, la cui funzione potrebbe essere: -pesare -scaldare-separare-misurare volumi-contenere sostanze III PARTE Osservazioni sulle sostanze chimiche (simboli di pericolosità, frasi di rischio e consigli di prudenza) Sostanze solide, in polvere o liquide sono conservate in contenitori appropriati: sostanze pure in contenitori con un etichetta ricca di informazioni preparati in soluzione, già diluite, si trovano in boccette, beute, matracci, con indicazione del contenuto, concentrazione, data di preparazione se necessario Pur avendo scelto di utilizzare sostanze innocue nel rispetto della salute di tutti e della salvaguardia dell ambiente è bene conoscere alcuni dati delle etichettature di prodotti che possono trovarsi anche in commercio e di uso domestico: Leggere le tabelle , annotarsi i simboli di pericolosità indicati e compilare a casa la scheda relativa cercando prodotti in uso o in vendita che riportino la stessa dicitura

9 ALLEGATO 2 materiale dello studente Scheda a: tipologia dei materiali e apparecchiature osservate STRUMENTI NOME DESCRIZIONE /USO VETRERIA per contenere liquidi per misurare volumi o trasferire liquidi per solidi ALTRA ATTREZZATURA

10 ALLEGATO 2 materiale dello studente Scheda b: rilevazione della pericolosità di prodotti commerciali SIMBOLI SOSTANZA DESTINAZIONE D USO E O F F+ T T+ Xn Xi C N