Esperienza A: idrofilicità e idrofobicità

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1 Esperienza A: idrofilicità e idrofobicità Obiettivo: Fare osservare che alcune sostanze, mescolate all'acqua, danno luogo a soluzioni omogenee mentre altre danno miscele eterogenee. Dalla descrizione delle proprietà molecolari dei composti chimici presenti nelle sostanze esaminate, portare a dedurre che i composti in grado di sciogliersi in acqua hanno caratteristiche simili all acqua stessa: sono composti ionici o sostanze polari. Generalizzare l'osservazione per concludere che solventi e soluti con proprietà simili si mescolano tra loro dando luogo a soluzioni omogenee ( il simile scioglie il simile ). Materiali: bicchieri di plastica; cucchiaini; acqua; zucchero; sale; farina; caffè; alcool; olio; tè; silice (sabbia). Descrizione dell'esperimento: Osservare le caratteristiche delle sostanze da mescolare all'acqua e avanzare ipotesi sulla loro idrofilicità. Riportare sulla Scheda 1. Preparare 8 bicchieri d'acqua (pieni circa per 2/3) e mescolare a ciascuno 1 cucchiaino di una sostanza. Osservare le caratteristiche della miscela o della soluzione ottenuta, subito dopo il mescolamento. Riportare sulla Scheda 2. Ripetere le osservazioni dopo 10 minuti e dopo 20 minuti, riportando le osservazioni sulle Schede 3. e 4.

2 Esperienza A: idrofilicità e idrofobicità 1. OSSERVAZIONI sulle SOSTANZE da MESCOLARE all'acqua ZUCCHERO SALE FARINA CAFFE' ALCOOL OLIO TE SILICE COLORE CONSISTENZA LIQUIDO SOLIDO IPOTESI SULLA IDROFILICITA'

3 Esperienza A 2. OSSERVAZIONI sulle CARATTERISTICHE delle SOLUZIONI / MISCELE in ACQUA SUBITO DOPO IL MESCOLAMENTO ZUCCHERO OMOGENEA/ ETEROGENEA SE ETEROGENEA: DESCRIZIONE DELLE FASI LIMPIDEZZA/ TORBIDITÀ COLORE OSSERVAZIONI SULLA IDROFILICITA' SALE FARINA CAFFE' ALCOOL OLIO TE SILICE

4 Esperienza A 3. OSSERVAZIONI sulle CARATTERISTICHE delle SOLUZIONI / MISCELE in ACQUA DOPO 10 MINUTI ZUCCHERO OMOGENEA/ ETEROGENEA SE ETEROGENEA: DESCRIZIONE DELLE FASI LIMPIDEZZA/ TORBIDITÀ COLORE OSSERVAZIONI SULLA IDROFILICITA' SALE FARINA CAFFE' ALCOOL OLIO TE SILICE

5 Esperienza A 4. OSSERVAZIONI sulle CARATTERISTICHE delle SOLUZIONI / MISCELE in ACQUA DOPO 20 MINUTI ZUCCHERO OMOGENEA/ ETEROGENEA SE ETEROGENEA: DESCRIZIONE DELLE FASI LIMPIDEZZA/ TORBIDITÀ COLORE OSSERVAZIONI SULLA IDROFILICITA' SALE FARINA CAFFE' ALCOOL OLIO TE SILICE

6 Esperienza B: solubilità 1. Solubilità e saturazione Obiettivo: Fare osservare in dettaglio il processo di scioglimento del sale da cucina (NaCl) in acqua ed far ricavare sperimentalmente la massima quantità di sale che è possibile sciogliere in una fissata quantità di acqua, prima di osservare la deposizione del soluto come corpo di fondo. Generalizzare l'osservazione per concludere che, ad una data temperatura, i soluti possono sciogliersi nei solventi in quantità definite (solubilità) prima che la soluzione raggiunga la saturazione. Materiali: bicchieri di plastica; cucchiaini; acqua; sale fino da cucina; bilancia, carta stagnola per pesare, cilindro graduato. Descrizione dell'esperimento: Versare in un bicchiere 100 ml di acqua con un cilindro graduato. Preparare alcune pesate di 6 g ciascuna di sale. Aggiungere le pesate in successione, mescolando ogni volta fino a completa dissoluzione. Registrare i tempi necessari per la dissoluzione e riportarli sulla scheda 1, insieme alle osservazioni sulle caratteristiche della soluzione ottenuta. Determinare a quale aggiunta si osserva la formazione di corpo di fondo e da questo calcolare la solubilità di NaCl in acqua (in g/l) a temperatura ambiente. 2. Cristallizzazione Obiettivo: Fare osservare che il processo di scioglimento è reversibile. E quindi possibile recuperare il sale da cucina disciolto in acqua, mediante evaporazione del solvente. Materiali: : bicchieri di plastica; cucchiaini; acqua; soluzione satura di acqua e sale (dall esperienza 1); lastrine di vetro; detersivo liquido. Descrizione dell'esperimento: Preparare una soluzione di ½ cucchiaino di sapone liquido in un bicchiere d acqua. Versare sulla lastrina di vetro inclinandola in modo da bagnarla completamente. Lasciare asciugare all aria. Versare un po della soluzione satura di acqua e sale sulla lastrina asciutta. Lasciar riposare fino al giorno dopo (meglio sul calorifero per favorire l evaporazione dell acqua). Osservare la cristallizzazione del sale e riportare le osservazioni sulla scheda 2.

7 3. Effetto della temperatura sul tempo di dissoluzione Obiettivo: Fare osservare che l aumento di temperatura favorisce il processo di dissoluzione e quindi ne riduce i tempi. Materiali: bicchieri di plastica; cucchiaini; pentolini o bicchieri da laboratorio resistenti al calore; piastra riscaldante; acqua; sale fino da cucina; bilancia, carta stagnola per pesare, cilindro graduato. Descrizione dell'esperimento: Versare 100 ml di acqua, misurati con un cilindro graduato, in un bicchiere di plastica e 100 ml in un pentolino. Porre il pentolino d acqua sulla piastra riscaldante fino all inizio dell ebollizione. Preparare 2 pesate di 10 g ciascuna di sale. Versare 10 g di sale nell acqua calda e agitare. Misurare il tempo di dissoluzione. Versare 10 g di sale nell acqua fredda e agitare. Misurare il tempo di dissoluzione. - Riportare i risultati e le osservazioni sulla scheda 3.

8 Esperienza B: solubilità 1. Solubilità e saturazione Volume di solvente (acqua - H 2 O) (ml) Aggiunta Quantitativo di soluto (sale da cucina - NaCl) aggiunto (g) Tempo di dissoluzione (min) Osservazioni sulla soluzione Quantitativo di NaCl aggiunto per arrivare alla saturazione: (g) Solubilità di NaCl in H 2 O a temperatura ambiente: (g/l)

9 Esperienza B 2. Cristallizzazione Osservazioni sul supporto di cristallizzazione preparato Osservazioni dopo la deposizione della soluzione satura di NaCl Osservazioni sulla cristallizzazione 3. Effetto della temperatura sul tempo di dissoluzione Volume di solvente (acqua - H 2 O) (ml) Temperatura Quantitativo di soluto (sale da cucina - NaCl) aggiunto (g) Tempo di dissoluzione Osservazioni sulla soluzione

10 ESPERIENZA C: ACIDITÀ E BASICITÀ 1. Indicatore naturale Obiettivo: Portare a riflettere sulle proprietà di acidità / basicità delle sostanze, associandole inizialmente al sapore (aspro / amaro) e alle caratteristiche osservate per alcune sostanze nella esperienza quotidiana. Associare alle proprietà osservate per 1 sostanza acida e 1 basica le diverse colorazioni assunte per aggiunta di un indicatore naturale (estratto di cavolo rosso). Ampliare l'osservazione aggiungendo l'indicatore a una serie di sostanze liquide, o soluzioni, di uso quotidiano. Sulla base delle colorazioni osservate, costruire una scala cromatica e ipotizzare una classificazione delle sostanze. Materiali: pentolini o bicchieri da laboratorio resistenti al calore; piastra riscaldante; acqua; cavolo rosso; bicchieri e cucchiaini di plastica (oppure provette e pipette); una dozzina di sostanze liquide o soluzioni acquose. Descrizione dell'esperimento: Preparare l'indicatore naturale, portando a ebollizione un pentolino d'acqua contenente pezzi di cavolo rosso e lasciandolo all'ebollizione per circa 10 minuti. Filtrare l estratto e osservarne la colorazione. Preparare una piccola quantità di una sostanza acida (succo di limone) e una basica (soluzione di bicarbonato) in due bicchieri (o provette). Aggiungere 1 cucchiaino (pipettata) di indicatore in ciascun bicchiere. Osservare la colorazione assunta. Preparare una piccola quantità di ciascun liquido o soluzione da esaminare in un bicchiere (o provetta), osservarne il colore e riportarlo nella Scheda 1. Aggiungere 1 cucchiaino (pipettata) di indicatore in ciascun bicchiere. Osservare la colorazione assunta dopo l'aggiunta e riportarla nella Scheda 1. Porre le sostanze in una scala cromatica. Ipotizzare una classificazione in sostanze acide, neutre, basiche e riportarla nella Scheda 1.

11 2. ACIDITA' e BASICITA': cartine indicatrici e ph Obiettivo: Associare una scala quantitativa alle proprietà di acidità e basicità osservate nell esperienza 1 mediante: l osservazione della capacità di agire come indicatori delle cartine al tornasole, la associazione di un valore numerico, il ph, ad ogni gradazione di colore assunto dalla cartina. La prova è svolta sulle stesse soluzioni dell esperienza 1, in modo da rivedere/correggere le ipotesi sulla scala di acidità dedotte dall analisi qualitativa con l indicatore naturale. Materiali: una dozzina di sostanze liquide o soluzioni acquose (dall esperienza 1); cartine al tornasole. Descrizione dell'esperimento: Immergere un pezzetto di cartina al tornasole in ciascuna sostanza /soluzione. Osservare la colorazione assunta dalla cartina e il valore di ph corrispondente e riportarli nella Scheda 2. Porre le sostanze in scala crescente di ph e, su questa base, proporre una classificazione in sostanze acide, neutre, basiche. Riportare i risultati sulla scheda 2 e confrontarli con quanto riportato nella scheda 1.

12 ESPERIENZA C ACIDITA e BASICITA' 1. Indicatore naturale Sostanza Colore iniziale Colore dopo aggiunta di indicatore naturale Sostanze in scala cromatica Attribuzione alle categorie: acido, base, neutro

13 ESPERIENZA C ACIDITA e BASICITA' 2. Cartine indicatrici e ph Sostanza Colorazione della cartina Valore di ph Sostanze in scala crescente di ph Attribuzione alle categorie: acido, base, neutro

14 ESPERIENZA D: REATTIVITÀ Obiettivo: Introdurre la reattività chimica mediante l osservazione di alcune proprietà dei reagenti separati e della loro modificazione dopo il mescolamento, indice delle trasformazioni chimiche avvenute nella formazione dei prodotti finali. Le proprietà analizzate sono: l acidità e basicità, lo stato di aggregazione, il colore. 1. Reazioni acido - base Obiettivo: Introdurre la reattività di acidi e basi a dare sali, mediante l osservazione della acidità e basicità delle soluzioni dei reagenti isolati e la neutralità della soluzione finale contenente il sale. Far osservare che in alcune reazioni si formano prodotti in uno stato di aggregazione diverso da quello dei reagenti. In particolare nella reazione in soluzione tra acido acetico e bicarbonato di sodio, si formano acetato di sodio, acqua e anidride carbonica gassosa. Materiali: bicchieri e cucchiaini di plastica; provette; limone, aceto, ammoniaca, bicarbonato di sodio; cartine al tornasole; 1 bottiglietta di plastica; 1 palloncino gonfiabile. Descrizione dell'esperimento: - Porre in 4 bicchieri il succo di limone, l aceto, l ammoniaca e una soluzione di bicarbonato. Osservare la colorazione di ciascuna soluzione e misurarne il ph mediante cartina al tornasole. Riportare nella scheda 1. - Preparare 4 soluzioni mescolando ciascun acido con ciascuna base in 4 provette. Osservare la colorazione di ciascuna soluzione e misurarne il ph mediante cartina al tornasole. Riportare sulla scheda 1 e ipotizzare i prodotti che si sono formati. - Ripetere il mescolamento di aceto e soluzione di bicarbonato (mezzo bicchiere di ciascuno) all interno della bottiglietta, chiudendola subito con il palloncino e agitando. Osservare i fenomeni che avvengono e ipotizzare i prodotti che si sono formati. 2. Reazione tra acido e ossido metallico Obiettivo: Introdurre la reattività di acidi e ossidi metallici a dare sali, mediante l osservazione della colorazione verde del sale (acetato di rame) che si forma per contatto dell ossido di rame (CuO) presente sulla superficie di monetine di rame con acido acetico. Materiali: carta assorbente da cucina; monete di rame; aceto. Descrizione dell'esperimento: Imbevere di aceto un foglio di carta assorbente da cucina. Appoggiarvi sopra alcune monete di rame e lasciare riposare per diverse ore. Sollevare le monete e osservare le superfici delle monete e della carta. Ipotizzare la reazione avvenuta.

15 ESPERIENZA D REATTIVITA 1. Reazioni tra acido e base Reagente Colore Valore di ph Proprietà (acido o base) Miscela Colore Valore di ph Prodotti ipotizzati