Introduzione INNOVAZIONI SCIENTIFICHE E DIDATTICHE DI QUESTA EDIZIONE

Transcript

1 Presentazione Introduzione Questo nuovo volume è indicato per i corsi di Scienze integrate: chimica degli Istituti Professionali: settore dei servizi Enogastronomia e ospitalità alberghiera ed è stato realizzato considerando le linee guida ministeriali introdotte con la riforma della scuola secondaria di secondo grado. Gli argomenti sono sviluppati per Unità basate su conoscenze ed abilità che contribuiscono alla sviluppo di competenze previste nel curriculum formativo della disciplina. La chimica vista come integrazione fra le scienze è di certo un avanzamento del processo formativo. Ciò significa sviluppare un percorso educativo e formativo su tematiche ampiamente interdisciplinari (es. ambiente, alimenti, salute). In tale logica si è cercato il più possibile di guidare lo studente alla conoscenza dei concetti fondamentali della chimica di base, compresa la chimica dei composti organici e la chimica dei principi nutritivi, per il collegamento propedeutico allo studio di altre discipline quali scienze naturali (biologia) e scienze degli alimenti, facendo riferimento il più possibile ai fenomeni oggetto della comune esperienza quotidiana e ai temi di interesse attuale. La nuova impostazione grafica e il ricco apparato di immagini forniscono un eccellente supporto visivo per l apprendimento della disciplina in modo da fornire elementi per l interpretazione e la comprensione dei processi chimici. Ciascuna Unità si conclude con una serie di domande per il ripasso attivo che si integra con il formato digitale con test di autoverifica, mappe concettuali da completare, cruciverba, la chimica in inglese ed una sintesi dei principali concetti trattati. Nel libro multimediale su Booktab troverai tutte le pagine da sfogliare arricchite da: > Glossario di chimica per verificare il significato di termini trattati nel volume. > Test di autoverifica per accertare il livello di conoscenze e abilità acquisite alla fine di ogni Unità. > Mappe concettuali che aiutano a focalizzare i concetti acquisiti. > Filmati e animazioni con spiegazioni interattive. > Schede di laboratorio di analisi chimica per effettuare semplici esperienze di laboratorio di chimica considerando gli oggetti della vita quotidiana. INNOVAZIONE TIPO DI INNOVAZIONE DOVE SI TROVA PERCHÉ È NECESSARIA Riduzione del 20% del numero di pagine Schede con esercizi e facciamo il punto per le competenze Cruciverba e chimica in inglese Sintesi (con audio guida multimediale) Chimica organica e dei principi nutritivi INNOVAZIONI SCIENTIFICHE E DIDATTICHE DI QUESTA EDIZIONE In tutti capitoli Per rendere il testo più snello ed efficace per il 2 anno di studi della scuola professionale ind. Enogastronomia ed ospitalità alberghiera. Didattica In tutti i capitoli Per legare la chimica alla realtà della vita quotidiana. Per guidare lo studente verso le competenze previste dal primo biennio di scuola superiore asse scientifico tecnologico. Didattica Alla fine di ciascun capitolo Per stimolare la curiosità verso lo studio della chimica. Per facilitare la comprensione di alcuni vocaboli comuni di chimica in inglese. Didattica Alla fine di ciascun capitolo Per facilitare lo studente ad acquisire i nuclei fondanti della disciplina con la sintesi audio di ciascun capitolo. Didattica Nei cap. 10 e 11 Per aiutare lo studente della scuola professionale ad indirizzo enogastronomico ad apprendere le basi di chimica propedeutiche allo studio della scienza degli alimenti. ChimiCa Oggi 3

2 Introduzione alla chimica: misure e grandezze...11 Trasformazioni fsiche della materia...33 La chimica: una scienza sperimentale Il metodo sperimentale...13 Lo studio della chimica oggi (verso le competenze)...14 Misura delle grandezze Sistema internazionale (SI) delle unità di misura Grandezze: volume, massa, forza, peso, densità Energia: capacità di compiere lavoro e di trasferire calore...20 Calore e temperatura...20 Pressione...22 Significato della misura...23 Errori nella misura...23 Valore medio ed errore assoluto...24 Notazione scientifica...25 Il laboratorio di chimica...26 Chimica oggi (verso le competenze)...28 > Riepilogo attivo...29 > Completa la mappa...29 > Test di autoverifica...30 > Cruciverba...31 > Chemistry in english...31 > Unità 1 in sintesi...32 La materia: sostanze pure e miscele...34 La natura particellare della materia/ Teoria cinetica della materia...36 Stato di aggregazione e passaggi di stato...37 Passaggi di stato...38 Differenza tra gas e vapore...38 Separazione delle sostanze...40 Distillazione...41 Solubilizzazione differenziata...42 Estrazione con solventi...42 Cristallizzazione...42 Cromatografia...43 Filtrazione e cromatografa (verso le competenze)...44 > Riepilogo attivo...45 > Completa la mappa...45 > Test di autoverifica...46 > Cruciverba...47 > Chemistry in english...47 > Unità 2 in sintesi ChimiCa Oggi

3 Comportamento dei gas e delle soluzioni...49 Trasformazioni chimiche della materia e leggi che le governano...69 Leggi dei gas...50 Legge di Boyle...50 Legge di Charles o prima legge di Gay-Lussac...51 Seconda legge di Gay-Lussac...52 Equazione di stato dei gas...52 Le soluzioni...53 Proprietà delle soluzioni...54 Tensione di vapore e proprietà colligative...56 Proprietà colligative delle soluzioni...57 Diagramma di stato dell acqua...58 Pressione osmotica...59 Esperimento sulle soluzioni (verso le competenze)...60 Soluzioni, colloidi e dispersioni a confronto (verso le competenze)...62 Esercizi (verso le competenze)...64 > Riepilogo attivo...65 > Completa la mappa...65 > Test di autoverifica...66 > Cruciverba...67 > Chemistry in english...67 > Unità 3 in sintesi...68 Differenza tra trasformazioni fisiche e chimiche...70 Come si rappresenta una reazione chimica?...70 Elementi e composti...72 Elementi e tavola periodica...72 metalli, non metalli e semimetalli...73 Leggi della chimica e teoria atomica...74 Legge di conservazione della massa (o di Lavoisier) Legge della composizione costante (o di Proust)...75 Legge delle proporzioni multiple (o di Dalton)...76 Teoria atomica di Dalton e proprietà della materia Atomi, molecole e formule chimiche...77 La mole...79 Legge di Avogadro e concetto di molecola (verso le competenze)...82 Unità di base di elementi e composti/ Pensare come un chimico...84 > Riepilogo attivo...85 > Completa la mappa...85 > Test di autoverifica...86 > Cruciverba...87 > Chemistry in english...87 > Unità 4 in sintesi...88 ChimiCa Oggi 5

4 (metalli alcalino-terrosi) Elementi del terzo gruppo Elementi del quarto gruppo Elementi del quinto gruppo Elementi del sesto gruppo Elementi del settimo gruppo (alogeni) Elementi di transizione e le terre rare Struttura dell atomo e tavola periodica degli elementi Generalità...90 Il modello atomico di Thomson (a cariche diffuse)...90 Le particelle fondamentali che costituiscono gli atomi...90 Il modello atomico di Rutherford (planetario)...91 Numero atomico, numero di massa e isotopi...92 Il modello atomico di Bohr (a orbite stazionarie)...92 Il modello atomico a orbitali...94 Costruzione della configurazione elettronica o aufbau...97 Esercizi (verso le competenze) Le Particelle sub-nucleari...99 Equivalenza tra massa ed energia di Einstein...99 La Tavola periodica degli elementi di Mendeleev La Tavola periodica moderna Tavola periodica e classificazione degli elementi Configurazione elettronica degli elementi Elettronegatività Struttura elettronica e valenza Ioni Elementi di interesse biologico Elementi del gruppo zero (gas nobili) Elementi del primo gruppo (metalli alcalini) Elementi del secondo gruppo > Riepilogo attivo > Completa la mappa > Test di autoverifica > Cruciverba > Chemistry in english > Unità 5 in sintesi Legami chimici Generalità Regola dell ottetto e differenza di elettronegatività Legame covalente Legame covalente polare o polarizzato Legame covalente dativo o dativo Legame ionico o eteropolare Sale da cucina Legame metallico Legame a idrogeno Energia di legame ChimiCa Oggi

5 Geometria delle molecole Teoria del modellovsepr (verso le competenze) > Riepilogo attivo > Completa la mappa > Test di autoverifica > Cruciverba > Chemistry in english > Unità 6 in sintesi Biocarbonato di sodio, lievito chimico Esercizi Tipologie di reazioni chimiche e stechiometria (verso le competenze) Esperimenti di laboratorio (verso le competenze) > Riepilogo attivo > Completa la mappa > Test di autoverifica > Cruciverba > Chemistry in english > Unità 7 in sintesi Reazioni chimiche e nomenclatura dei composti Generalità Tutto ciò che ci dice una reazione il bilanciamento di una reazione Classificazione delle reazioni chimiche Reazioni di sintesi Reazioni di scissione (o decomposizione) Reazioni di scambio semplice Reazioni di doppio scambio Composti chimici e reazioni di ossido-riduzione Valenza e numero di ossidazione Nomenclatura dei composti chimici Ossidi Acidi Sali Termodinamica, cinetica ed equilibrio chimico Sistema e ambiente Scambi energetici nelle reazioni chimiche Reazioni esotermiche ed endotermiche Principi della termodinamica Legge di Hess Entalpia Entropia Energia libera Cinetica chimica Velocità di reazione Natura dei reagenti ChimiCa Oggi 7

6 Concentrazione dei reagenti Temperatura Catalizzatori Teorie sulla velocità di reazione Esercizi (verso le competenze) Equilibrio chimico La legge di azione di massa Principio di Le Chatelier o dell equilibrio mobile Effetto della temperatura Effetto della concentrazione Effetto della pressione Fattori che spostano una reazione generica azione del catalizzatore Esercizi (verso le competenze) > Riepilogo attivo > Completa la mappa > Test di autoverifica > Cruciverba > Chemistry in english > Unità 8 in sintesi Teoria di Brönsted e Lowry Teoria di Lewis Prodotto ionico dell acqua ph delle soluzioni Forza degli acidi e delle basi Indicatori di ph indicatore di ph con il cavolo rosso Valore del ph in una soluzione (verso le competenze) Neutralizzazione Titolazione Titolazione di un acido forte con una base forte Esercizi (verso le competenze) Facciamo il punto (verso le competenze) > Riepilogo attivo > Completa la mappa > Test di autoverifica > Cruciverba > Chemistry in english > Unità 9 in sintesi Acidi e basi in soluzione acquosa Generalità Teorie sugli acidi e sulle basi Teoria di Arrhenius Composti del carbonio Chimica organica o dei composti del carbonio Isomeria dei composti organici Idrocarburi Idrocarburi saturi (alcani) ChimiCa Oggi

7 Idrocarburi insaturi (alcheni, alchini) Idrocarburi aromatici Gruppi funzionali Alcoli e fenoli Aldeidi e chetoni Acidi carbossilici Esteri Ammine Polimeri Attività di laboratorio (verso le competenze) > Riepilogo attivo > Completa la mappa > Test di autoverifica > Cruciverba > Chemistry in english > Unità 10 in sintesi Sali minerali Acqua I cinque gruppi fondamentali di alimenti I cinque colori della salute che non devono mancare nella dieta Trasformazioni chimiche che avvengono durante la cottura degli alimenti Modificazione delle proteine Modificazione dei glucidi Modificazioni dei lipidi Perdite di vitamine e sali minerali Inattivazione di sostanze dannose Trasformazioni chimiche che avvengono durante la conservazione degli alimenti Conservazione con sostanze naturali Conservazione con additivi chimici Fermentazione Laboratorio di chimica: riconoscimento qualitativo dei macronutrienti (verso le competenze) > Riepilogo attivo > Completa la mappa > Test di autoverifica > Cruciverba > Chemistry in english > Unità 11 in sintesi Chimica degli alimenti Generalità Principi nutritivi Glucidi Protidi Lipidi Vitamine Appendice Chimica ambientale Smaltimento dei rifiuti Riciclare fa bene Chimica verde Indice analitico ChimiCa Oggi 9

8 Perché studiare la chimica oggi? La chimica nella comunicazione sociale è spesso associata a sostanze pericolose e all inquinamento della natura. In realtà, la chimica si occupa di tutte le sostanze e le loro trasformazioni, comprese le cose più preziose che ci circondano: l aria, l acqua, le montagne, la terra, gli alimenti, i nostri stessi corpi e quelli di tutti gli esseri viventi. La chimica è tutt intorno a noi e in noi. Intorno a noi: 1. nei fenomeni naturali indispensabili per la vita come la fotosintesi. 2. nei prodotti artificiali di primaria importanza per la nostra civiltà come farmaci, fertilizzanti, materie plastiche, carburanti, saponi, ecc. In noi: l uomo funziona o non funziona tramite reazioni chimiche sia pure molto complesse (oggetto della biochimica). La chimica spiega i perché e i come della vita di tutti i giorni partendo dalle proprietà degli atomi e delle molecole che sono i mattoni di tutto ciò che ci circonda e anche del nostro corpo. > ci permette di comprendere il mondo in cui viviamo; > ci fa entrare con competenza nel meraviglioso mondo della vita e dei meccanismi che la rendono possibile; > ci fa cogliere i legami con la produzione industriale di tutti i beni che costituiscono il nostro mondo quotidiano (materiali, carta, plastica, metalli, tessuti, elettronica, cibi, farmaci, colori); > ci dà le chiavi per riflettere sui problemi (energia, conservazione dell ambiente, risorse naturali). > ci permette di trovare i rimedi ai disastri che il progresso e la tecnologia comportano, spesso per colpa dell avidità dell uomo stesso. Il chimico è stato per tanto tempo un esploratore della natura. Oggi al chimico esploratore si affianca sempre più il chimico inventore, il chimico ingegnere a livello atomico e molecolare e il chimico ecologista (o chimico verde) attento a prevenire la contaminazione della natura ed a rispettare i suoi cicli biogeochimici. 10 ChimiCa Oggi