LICEO SCIENTIFICO STATALE GALILEO GALILEI Siena. Anno scolastico 2017/2018 PROGRAMMA DI SCIENZE NATURALI. Docente: Tozzi Emmi. Classe: I C ASTRONOMIA

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1 LICEO SCIENTIFICO STATALE GALILEO GALILEI Siena Anno scolastico 2017/2018 PROGRAMMA DI SCIENZE NATURALI Docente: Tozzi Emmi Classe: I C ASTRONOMIA LA TERRA NELLO SPAZIO - La Terra e il sistema solare. Moti di rotazione e di rivoluzione. Legge della gravitazione universale. Leggi di Keplero. Forma e dimensioni della Terra. Il reticolato geografico. L orientamento. Le coordinate geografiche. I fusi orari. CONSEGUENZE DEI MOTI DELLA TERRA Flusso di energia solare. Angolo di incidenza dei raggi solari e altezza del Sole. Conseguenze dei moti di rotazione e di rivoluzione. LA LUNA Caratteristiche della Luna. Moti della Luna. Fasi lunari ed eclissi. IL SISTEMA SOLARE E IL SOLE I corpi del sistema solare. Formazione del sistema solare. Struttura del Sole. Pianeti terrestri e gioviani. Caratteristiche dei singoli pianeti. Attività-lezione: Meteoriti OLTRE IL SISTEMA SOLARE Il cielo e le costellazioni. La distanza tra le stelle. Luminosità delle stelle. Spettri stellari. Diagramma H-R. Evoluzione delle stelle. Le galassie. Effetto Doppler. L espansione dell Universo e l ipotesi del Big Bang RAPPRESENTAZIONE DELLA TERRA Le carte geografiche: caratteristiche e tipologie. ATTIVITA : Le carte topografiche / Determinazione della distanza reale, dell'inclinazione e della pendenza tra due punti di una carta. SCIENZE DELLA TERRA ATMOSFERA - Composizione e suddivisione dell atmosfera. Radiazione solare ed effetto serra. Bilancio termico globale. La temperatura dell'aria. L'inquinamento atmosferico. Il buco nell'ozonosfera. Umidità dell aria. Pressione atmosferica e vento. Azione geomorfologica del vento. Cicloni e anticicloni. Circolazione generale dell'aria; correnti a getto. Perturbazioni atmosferiche tropicali ed extratropicali. Formazione e tipologie di nubi. Precipitazioni meteoriche. Degradazione meteorica fisica e chimica. Previsioni del tempo. IL CLIMA e LA BIOSFERA - Elementi e fattori del clima. Il suolo. Caratteristiche dei principali tipi di clima. Cambiamenti climatici. ATTIVITA : Costruzione di un climatogramma IDROSFERA MARINA - Ciclo dell acqua. Distribuzione delle acque sulla Terra. Oceani e mari. Caratteristiche delle acque marine (salinità, gas disciolti, densità, temperatura, luminosità). Onde, correnti marine e maree. Azione geomorfologica del mare. Inquinamento delle acque marine. IDROSFERA CONTINENTALE - Corsi d acqua e movimento delle acque correnti. Bacino idrografico e bacino idrogeologico. Azione geomorfologica delle acque correnti. Laghi. Acque sotterranee. Carsismo. Ghiacciai. Azione geomorfologica dei ghiacciai. Inquinamento delle acque continentali. il suolo (composizione, struttura e formazione). Siena, 09/06/2018 L insegnante Emmi Tozzi

2 LICEO SCIENTIFICO STATALE GALILEO GALILEI Siena Anno scolastico 2017/2018 LABORATORIO DI CHIMICA Docente: Tozzi Emmi Classe: I C CHIMICA MISURE e GRANDEZZE - Il metodo scientifico sperimentale. Grandezze del sistema internazionale. Energia, lavoro e calore. Temperatura e calore; calore specifico e capacità termica. LA MATERIA E LE SUE CARATTERISTICHE Stati di aggregazione. Passaggi di stato e teoria corpuscolare della materia. Sistemi. Miscugli omogenei ed eterogenei. Concentrazione delle soluzioni. Separazione dei componenti di un miscuglio. Stati fisici della materia e cambiamenti di stato. Tensione di vapore ed ebollizione. Calore latente di fusione, di ebollizione, di condensazione e di solidificazione. DALLE SOSTANZE ALLA TEORIA ATOMICA Caratteristiche delle onde elettromagneticche. L atomo e le particelle subatomiche. Sostanze pure: elementi e composti. La tavola periodica. Metalli, non metalli e semimetalli. Leggi della conservazione della massa, delle proporzioni definite e delle proporzioni multiple. Teoria atomica di Dalton. Trasformazioni chimiche e fisiche. ATTIVITA DI LABORATORIO Esperienze svolte - Misure di densità. Saggio alla fiamma. Prisma e disco di Newton. Temperatura e calore. Temperatura ed energia cinetica. Trasformazioni fisiche e chimiche. Miscugli e composti. Miscugli omogenei ed eterogenei. Concentrazione delle soluzioni. Curve di riscaldamento di una sostanza pura: fusione ed ebollizione. Decantazione e filtrazione. Estrazione e cromatografia di pigmenti vegetali e dell inchiostro. Sublimazione dello iodio. Precipitazione e cristallizzazione. Distillazione dell'alcol etilico. Distillazione delle vinacce. Verifica della legge della conservazione della massa. Verifica della legge delle proporzioni definite. Siena, 09/06/2018 L'insegnante Emmi Tozzi

3 LICEO SCIENTIFICO STATALE GALILEO GALILEI Siena Anno scolastico 2017/2018 PROGRAMMA DI SCIENZE NATURALI Classe III E I Quadrimestre ECOLOGIA Biomi terrestri, marini e d acqua dolce. Componente biotica degli ecosistemi: popolazioni e comunità; catene e reti alimentari; composizione delle comunità. Flusso di energia negli ecosistemi; piramidi ecologiche. Habitat e nicchie ecologiche. Evoluzione e stabilità degli ecosistemi. La crescita logistiche delle popolazioni. fattori che influenzano la densità delle popolazioni. Interazioni tra le specie. Strategie di difesa e di attacco. Tutela della biodiversità. I cicli biogeochimici (azoto, carbonio, fosforo, zolfo). MODELLI DI EREDITARIETA' Esperimenti di Mendel; leggi della segregazione e dell'assortimento indipendente Determinazione del genotipo; testcross; Malattie genetiche umane causate da alleli recessivi e Dominanti. Mutazioni. Interazioni tra alleli dello stesso gene e tra alleli di geni diversi: dominanza incompleta; codominaza e alleli multipli (gruppi sanguigni); epistasi; pleiotropia; eredità poligenica. Geni e ambiente. I cromosomi sessuali e i caratteri legati al sesso; malattie genetiche umane legate al sesso. Localizzazione dei geni: gruppi di associazione; ricombinazione; mappe cromosomiche; cromosomi giganti. BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE La natura del DNA e gli esperimenti con i batteriofagi Il modello di Watson e Crick: la doppia elica. Duplicazione del DNA; frammenti di Okazaki e telomeri; proofreading Relazione tra geni e proteine: l'rna e la sintesi delle proteine: la trascrizione, il codice genetico e la traduzione. Mutazioni puntiformi e loro conseguenze. REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE GENICA L'espressione genica nei batteri: l'operone Il DNA del cromosoma eucariote e la regolazione genica negli eucarioti; elaborazione dell'mrna GENETICA DI VIRUS E BATTERI La genetica dei batteri: modalità di trasferimento del DNA La genetica dei virus: ciclo litico e ciclo lisogeno, virus a DNA e a RNA Virus e cancro: oncogeni e geni oncosoppressori I trasposoni. Viroidi e prioni. LA TECNOLOGIA DEL DNA RICOMBINANTE E LA GENOMICA Tecnologia del DNA ricombinante; i frammenti di restrizione; trascrittasi inversa; la tecnica PCR; clonazione del DNA e librerie genomiche; sequenziamento del DNA; ibridazione degli acidi nucleici. Organismi transgenici (cenni); clonazione dei mammiferi. Diagnosi delle malattie genetiche e terapie geniche. II Quadrimestre ORGANIZZAZIONE STRUTTURALE DEGLI ANIMALI Caratteristiche generali degli animali. Sviluppo embrionale: animali diblastici e triblastici, protostomi e deuterostomi. Simmetria radiata e bilaterale; cefalizzazione. La segmentazione e gli arti. IL CORPO UMANO Organizzazione strutturale gerarchica del corpo umano. I tessuti: epiteliale, connettivo, muscolare e nervoso. Ghiandole endocrine ed esocrine. Organi e sistemi. Gli scambi con l'ambiente esterno e l'omeostasi. La regolazione della temperatura corporea.

4 IL SANGUE E LA CIRCOLAZIONE Il sistema cardiovascolare umano. La struttura del cuore e dei vasi sanguigni. Il ciclo cardiaco e la regolazione del battito. La pressione del sangue; il controllo della distribuzione del sangue. Passaggio di sostanze attraverso le pareti dei capillari. Costituzione del sangue. Il meccanismo della coagulazione del sangue. Le malattie del cuore e dei vasi sanguigni. APPARATO DIGERENTE E ALIMENTAZIONE Il passaggio e la trasformazione del cibo nel sistema digerente umano: cavità orale, faringe, esofago, stomaco, intestino tenue e crasso. Le funzioni del fegato e del pancreas. Le principali patologie gastriche. Alimentazione e salute: energia dagli alimenti; macro- e micronutrienti; amminoacidi essenziali, vitamine e sali minerali LA RESPIRAZIONE E GLI SCAMBI GASSOSI Il passaggio e lo scambio di gas nel sistema respiratorio umano: le vie respiratorie e i polmoni. La ventilazione polmonare. Il controllo della respirazione. Gli scambi gassosi tra sangue e tessuti. Il trasporto di ossigeno e diossido di carbonio. Le principali patologie del sistema respiratorio. Sistemi e apparati trattati con attività di gruppo: APPARATO URINARIO ED EQUILIBRIO IDROSALINO SISTEMA LINFATICO E IMMUNITA SISTEMA ENDOCRINO APPARATO RIPRODUTTORE SISTEMA NERVOSO ORGANI DI SENSO SISTEMI MUSCOLARE E SCHELETRICO Siena, 09/06/2018 L'insegnante Emmi Tozzi

5 LICEO SCIENTIFICO STATALE GALILEO GALILEI Siena Anno scolastico 2017/2018 PROGRAMMA DI SCIENZE NATURALI Classe III S I Quadrimestre ECOLOGIA Biomi terrestri, marini e d acqua dolce. Componente biotica degli ecosistemi: popolazioni e comunità; catene e reti alimentari; composizione delle comunità. Flusso di energia negli ecosistemi; piramidi ecologiche. Habitat e nicchie ecologiche. Evoluzione e stabilità degli ecosistemi. La crescita logistiche delle popolazioni. fattori che influenzano la densità delle popolazioni. Interazioni tra le specie. Strategie di difesa e di attacco. Tutela della biodiversità. I cicli biogeochimici (azoto, carbonio, fosforo, zolfo). MODELLI DI EREDITARIETA' Esperimenti di Mendel; leggi della segregazione e dell'assortimento indipendente Determinazione del genotipo; testcross; Malattie genetiche umane causate da alleli recessivi e Dominanti. Mutazioni. Interazioni tra alleli dello stesso gene e tra alleli di geni diversi: dominanza incompleta; codominanza e alleli multipli (gruppi sanguigni); epistasi; pleiotropia; eredità poligenica. Geni e ambiente. I cromosomi sessuali e i caratteri legati al sesso; malattie genetiche umane legate al sesso. Localizzazione dei geni: gruppi di associazione; ricombinazione; mappe cromosomiche; cromosomi giganti. BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE La natura del DNA e gli esperimenti con i batteriofagi Il modello di Watson e Crick: la doppia elica. Duplicazione del DNA; frammenti di Okazaki e telomeri; proofreading Relazione tra geni e proteine: l'rna e la sintesi delle proteine: la trascrizione, il codice genetico e la traduzione. Mutazioni puntiformi e loro conseguenze. REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE GENICA L'espressione genica nei batteri: l'operone Il DNA del cromosoma eucariote e la regolazione genica negli eucarioti; elaborazione dell'mrna GENETICA DI VIRUS E BATTERI La genetica dei batteri: modalità di trasferimento del DNA La genetica dei virus: ciclo litico e ciclo lisogeno, virus a DNA e a RNA Virus e cancro: oncogeni e geni oncosoppressori I trasposoni. Viroidi e prioni. LA TECNOLOGIA DEL DNA RICOMBINANTE E LA GENOMICA Tecnologia del DNA ricombinante; i frammenti di restrizione; trascrittasi inversa; la tecnica PCR; clonazione del DNA e librerie genomiche; sequenziamento del DNA; ibridazione degli acidi nucleici. Organismi transgenici (cenni); clonazione dei mammiferi. Diagnosi delle malattie genetiche e terapie geniche. II Quadrimestre ORGANIZZAZIONE STRUTTURALE DEGLI ANIMALI Caratteristiche generali degli animali. Sviluppo embrionale: animali diblastici e triblastici, protostomi e deuterostomi. Simmetria radiata e bilaterale; cefalizzazione. La segmentazione e gli arti. IL CORPO UMANO Organizzazione strutturale gerarchica del corpo umano. I tessuti: epiteliale, connettivo, muscolare e nervoso. Ghiandole endocrirne ed esocrine. Organi e sistemi. Gli scambi con l'ambiente esterno e l'omeostasi. La regolazione della temperatura corporea.

6 IL SANGUE E LA CIRCOLAZIONE Il sistema cardiovascolare umano. La struttura del cuore e dei vasi sanguigni. Il ciclo cardiaco e la regolazione del battito. La pressione del sangue; il controllo della distribuzione del sangue. Passaggio di sostanze attraverso le pareti dei capillari. Costituzione del sangue. Il meccanismo della coagulazione del sangue. Le malattie del cuore e dei vasi sanguigni. APPARATO DIGERENTE E ALIMENTAZIONE Il passaggio e la trasformazione del cibo nel sistema digerente umano: cavità orale, faringe, esofago, stomaco, intestino tenue e crasso. Le funzioni del fegato e del pancreas. Le principali patologie gastriche. Alimentazione e salute: energia dagli alimenti; macro- e micronutrienti; amminoacidi essenziali, vitamine e sali minerali LA RESPIRAZIONE E GLI SCAMBI GASSOSI Il passaggio e lo scambio di gas nel sistema respiratorio umano: le vie respiratorie e i polmoni. La ventilazione polmonare. Il controllo della respirazione. Gli scambi gassosi tra sangue e tessuti. Il trasporto di ossigeno e diossido di carbonio. Le principali patologie del sistema respiratorio. Sistemi e apparati trattati con attività di gruppo: APPARATO URINARIO ED EQUILIBRIO IDROSALINO SISTEMA LINFATICO E IMMUNITA SISTEMA ENDOCRINO APPARATO RIPRODUTTORE SISTEMA NERVOSO ORGANI DI SENSO Siena, 09/06/2018 L'insegnante Emmi Tozzi

7 LICEO SCIENTIFICO STATALE GALILEO GALILEI Siena Anno scolastico 2017/2018 PROGRAMMA di CHIMICA Docente: Tozzi Emmi Classe: IV D LA QUANTITA CHIMICA: LA MOLE Massa atomica e molecolare; isotopi; mole, massa molare costante di Avogadro; calcoli con le moli. Le formule chimiche: composizione percentuale, formula empirica minima e formula molecolare. Volume molare; equazione di stato dei gas ideali. ALL'INTERNO DELL'ATOMO La natura elettrica della materia e le particelle fondamentali; esperimenti di Crookes con i raggi catodici; determinazione della carica e della massa dell elettrone; raggi canale; modelli atomici di Thomson e Rutherford; numero atomico, numero di massa e isotopi; struttura a strati dell'atomo e valenza. La natura della luce e gli spettri atomici; l'atomo di Bohr. Il principio di indeterminazione di Heisenberg; il modello atomico a orbitali; i numeri quantici; configurazione elettronica degli atomi. IL SISTEMA PERIODICO L'opera di Mendeleev e la moderna tavola periodica. Proprietà periodiche (raggio e volume atomico, energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività). Metalli, non metalli e semimetalli. I LEGAMI CHIMICI I gas nobili e la regola dell'ottetto; tipo di legame e scala di elettronegatività; il legame covalente (semplice e multiplo, puro, dativo, di coordinazione, polare); lunghezza e forza dei legami covalenti; il legame ionico e i composti ionici; il legame metallico. LE FORZE INTERMOLECOLARI Interazioni intermolecolari (interazioni di Van der Waals, forze di induzione, interazioni ione-dipolo, legame a idrogeno). Teoria VSEPR, geometria delle molecole e angolo di legame; polarità delle molecole. Ibridazione degli orbitali; orbitali σ e π. Strutture di Lewis; ibridi di risonanza. LA NOMENCLATURA DEI COMPOSTI CHIMICI Valenza e numero di ossidazione; le formule chimiche; nomenclatura tradizionale, IUPAC e Stock Nomenclatura dei composti binari: ossidi, perossidi, idruri, idracidi, sali binari. Nomenclatura dei composti ternari: idrossidi, ossoacidi, ossoanioni, sali ternari. LE SOLUZIONI Proprietà delle soluzioni; solubilità delle sostanze; solubilità e soluzioni sature; effetto della temperatura e della pressione sulla solubilità; la concentrazione (concentrazioni percentuali, molarità, molalità, frazione molare); effetto del soluto sul solvente e proprietà colligative. LE REAZIONI CHIMICHE Bilanciamento delle reazioni chimiche. Reazioni di di sintesi, di analisi, decomposizione, di scambio semplice, di doppio scambio, di neutralizzazione. Equazione ionica netta. Calcoli stechiometrici: reagente limitante e reagente in eccesso, resa delle reazioni. Reazioni redox: bilanciamento con il metodo della variazione del numero di ossidazione. LA CINETICA CHIMICA Velocità delle reazioni chimiche; equazione cinetica. Teoria delle collisioni. Energia di attivazione e complesso attivato. Fattori che influenzano la velocità delle reazioni.

8 L EQUILIBRIO CHIMICO Equilibrio dinamico e reversibilità delle reazioni. Legge dell'azione di massa e costante di equilibrio. Equilibri eterogenei. Quoziente di reazione. Principio di Le Chatelier: effetto della variazione di concentrazione, di pressione o di volume, di temperatura; effetto del catalizzatore. ACIDI E BASI Dissociazione ionica. Elettroliti e non elettroliti. Proprietà di acidi e basi. Teorie di Arrhenius, di Bronsted-Lowry e di Lewis; composti anfoteri. Costante di dissociazione e forza di acidi e basi. Autoionizzazione dell acqua e prodotto ionico dell acqua. Soluzioni acide, neutre e basiche: ph e poh. Indicatori. Neutralizzazione acido-base. Siena, 09/06/2018 L'insegnante Emmi Tozzi

9 LICEO SCIENTIFICO STATALE GALILEO GALILEI Siena Anno scolastico 2017/2018 PROGRAMMA di CHIMICA Docente: Tozzi Emmi Classe: IV L LA QUANTITA CHIMICA: LA MOLE Massa atomica e molecolare; isotopi; mole, massa molare costante di Avogadro; calcoli con le moli. Le formule chimiche: composizione percentuale, formula empirica minima e formula molecolare. Volume molare; equazione di stato dei gas ideali. ALL'INTERNO DELL'ATOMO La natura elettrica della materia e le particelle fondamentali; esperimenti di Crookes con i raggi catodici; determinazione della carica e della massa dell elettrone; raggi canale; modelli atomici di Thomson e Rutherford; numero atomico, numero di massa e isotopi; struttura a strati dell'atomo e valenza. La natura della luce e gli spettri atomici; l'atomo di Bohr. Il principio di indeterminazione di Heisenberg; il modello atomico a orbitali; i numeri quantici; configurazione elettronica degli atomi. LA RADIOATTIVITA E L ENERGIA NUCLEARE Radioattività: radiazioni alfa, beta, gamma; effetti biologici delle radiazioni; stabilità e instabilità dei nuclei atomici. Decadimento radioattivo di tipo α, β, k, γ; serie radioattive naturali; tempo di dimezzamento. Impiego degli isotopi radioattivi in ambito scientifico. Difetto di massa ed energia nucleare di legame. Fissione e fusione nucleare. IL SISTEMA PERIODICO L'opera di Mendeleev e la moderna tavola periodica. Proprietà periodiche (raggio e volume atomico, energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività). Metalli, non metalli e semimetalli. I LEGAMI CHIMICI I gas nobili e la regola dell'ottetto; tipo di legame e scala di elettronegatività; il legame covalente (semplice e multiplo, puro, dativo, di coordinazione, polare); lunghezza e forza dei legami covalenti; il legame ionico e i composti ionici; il legame metallico. LE FORZE INTERMOLECOLARI Interazioni intermolecolari (interazioni di Van der Waals, forze di induzione, interazioni ione-dipolo, legame a idrogeno). Teoria VSEPR, geometria delle molecole e angolo di legame; polarità delle molecole. Ibridazione degli orbitali; orbitali σ e π. Strutture di Lewis; ibridi di risonanza. LA NOMENCLATURA DEI COMPOSTI CHIMICI Valenza e numero di ossidazione; le formule chimiche; nomenclatura tradizionale, IUPAC e Stock Nomenclatura dei composti binari: ossidi, perossidi, idruri, idracidi, sali binari. Nomenclatura dei composti ternari: idrossidi, ossoacidi, ossoanioni, sali ternari. LE SOLUZIONI Proprietà delle soluzioni; solubilità delle sostanze; solubilità e soluzioni sature; effetto della temperatura e della pressione sulla solubilità; la concentrazione (concentrazioni percentuali, molarità, molalità, frazione molare); effetto del soluto sul solvente e proprietà colligative. LE REAZIONI CHIMICHE Bilanciamento delle reazioni chimiche. Reazioni di di sintesi, di analisi, decomposizione, di scambio semplice, di doppio scambio, di neutralizzazione. Equazione ionica netta. Calcoli stechiometrici: reagente limitante e reagente in eccesso, resa delle reazioni. Reazioni redox: bilanciamento con il metodo della variazione del numero di ossidazione.

10 LA CINETICA CHIMICA Velocità delle reazioni chimiche; equazione cinetica. Teoria delle collisioni. Energia di attivazione e complesso attivato. Fattori che influenzano la velocità delle reazioni. L EQUILIBRIO CHIMICO Equilibrio dinamico e reversibilità delle reazioni. Legge dell'azione di massa e costante di equilibrio. Equilibri eterogenei. Quoziente di reazione. Principio di Le Chatelier: effetto della variazione di concentrazione, di pressione o di volume, di temperatura; effetto del catalizzatore. ACIDI E BASI Dissociazione ionica. Elettroliti e non elettroliti. Proprietà di acidi e basi. Teorie di Arrhenius, di Bronsted-Lowry e di Lewis; composti anfoteri. Costante di dissociazione e forza di acidi e basi. Autoionizzazione dell acqua e prodotto ionico dell acqua. Soluzioni acide, neutre e basiche: ph e poh. Indicatori. Neutralizzazione acido-base. Laboratorio: titolazione acido-base Siena, 09/06/2018 L'insegnante Emmi Tozzi

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