CHE FREQUENTA LA CLASSE

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1 QUESTO FASCICOLO È DI CHE FREQUENTA LA CLASSE 1

2 (esempio di brainstorming) sali minerali fontane grotte muri terra gallerie boschi montagna foreste laghi pianure castelli sassi bolognini rocce scogli lava calcare terremoti conchiglie strade mare piazze fossili fiumi colline sabbia formazione della terra gocce dighe frane terreno scale prati spiagge 2

3 CARBONIZZA NON CARBONIZZA ZUCCHERO x MARMO x FERRO x LEGNO x VETRO x 3

4 COTONE x LANA x SALE x SABBIA x CERA x PANE x MELA x OLIO x 4

5 CHE COSA ABBIAMO CAPITO DALLE NOSTRE PROVE? Tutti i materiali provenienti da esseri viventi, animali e vegetali, a contatto con il fuoco, si sono carbonizzati. Tutti i materiali che si sono bruciati hanno lasciato come residuo una sostanza nera simile al carbone. La materia che brucia si chiama materia organica (= gli organi sono le parti che compongono gli esseri viventi). La sostanza nera rimasta dopo la combustione è carbonio, un elemento chimico contenuto in ogni sostanza organica. La materia che non brucia e non carbonizza (perché non contiene carbonio) viene chiamata materia inorganica. 5

6 SOTTOLINEA I NOMI DELLE COSE DI ORIGINE ORGANICA: OLIO DI OLIVA ACQUA ARIA OLIO DI SEMI ACCIAIO ARMADIO DI LEGNO SPECCHIO MAGLIONE LATTE MIELE BISTECCA OSSO SETA GRANITO FARINA GHIAIA LETAME CUOIO ORO CAFFÈ ARGENTO TÈ PAGLIA SEDIA QUADERNO GESSO CARTONE INSALATA PORFIDO PATATINE INDICA, QUANDO È POSSIBILE, DA QUALE ORGANISMO PROVIENE olio di oliva acqua aria olio di semi acciaio armadio di legno specchio maglione latte miele bistecca osso seta granito farina ghiaia letame cuoio oro caffè argento tè paglia sedia quaderno gesso cartone insalata porfido patatine 6

7 (usare rocce reali) porfido 1 sabbia del Sahara 2 sabbia del M. Adriatico 3 granito 4 Osservando con la lente di ingrandimento, abbiamo visto granuli di forma, colore e dimensioni diverse. Le rocce sono costituite da un insieme di granuli dal contorno geometrico, di forma spigolosa, di colore nero, grigio, argentato, marrone, rosa, lucidi oppure opachi, brillanti oppure no Queste sostanze, che rendono ogni roccia diversa e caratteristica, sono i MINERALI. 7

8 (usare rocce reali) quarzo 5 zolfo 6 pirite 7 pomice 8 quarzo zolfo : tagliente, lucido, fragile, trasparente, spigoloso : di color giallo limone, leggero, fragile, spigoloso, a forma di piramide, di odore sgradevole pirite : lucente, di colore dorato, molto pesante pomice : Leggerissima, porosa, fragile, si sbriciola facilmente 8

9 (usare rocce reali) calcopirite 9 celestina 10 rosa del deserto 11 ematite 12 calcopirite celestina : pesante, multicolore, blu metallico, oro, violetto, grigio, sfumature verdi; iridescente (esposto alla luce riflette i colori dell iride) : di colore azzurro, forma irregolare, facce luminose rosa del deserto : colore marroncino-crema; sembrano tanti petali uniti tra loro Ematite : pesante, nero metallizzato e lucente, con sfumature color ocra 9

10 RUVIDO E GRANULOSO MORBIDO E LISCIO ZUCCHERO x SABBIA x SALE x FARINA x LIEVITO x TALCO x I materiali granulosi si chiamano MATERIALI CRISTALLINI. I materiali morbidi e lisci si chiamano MATERIALI AMORFI. 10

11 Abbiamo fatto un esperimento per osservare come si formano i cristalli. Nelle provette abbiamo preparato soluzioni sature di allume, carbonato di sodio e solfato di rame. Per ottenere una soluzione satura occorre usare acqua calda, aggiungere piccole quantità di sostanza e mescolare finché l acqua non è più in grado di scioglierne altra. Abbiamo versato ogni soluzione su un piattino e li abbiamo posti sul tavolo a riposare. Dopo alcune ore abbiamo notato che in ogni piattino si sono formati dei cristalli di forma geometrica diversa abbastanza regolari. I cristalli delle diverse sostanze hanno forme diverse tra loro. I cristalli della stessa sostanza hanno tutti la medesima forma. 11

12 Materiali: acqua, solfato di rame, filo, vasetto di vetro, bastoncino, un cristallo Svolgimento: 1. Usando acqua calda, preparare una soluzione satura di solfato di rame. 2. Filtrare la soluzione 3. Immergere nella soluzione satura un cristallo di solfato di rame appeso ad un filo. 4. Attendere DOPO QUALCHE GIORNO: 12

13 Scopo dell'esperienza LA RICRISTALLIZZAZIONE Osservare e capire uno dei processi di separazione dei miscugli omogenei di un solido in liquido. Tempo di esecuzione Almeno una settimana. Attrezzatura utilizzata Esecuzione Si eseguono diverse operazioni: L'esperienza è stata condotta avendo a disposizione: acqua, 4 o 5 becker o in alternativa pentolino comune e altri recipienti, allume di rocca o allume di potassio, sale grosso, zucchero (saccarosio), piastra riscaldante o fornello, bottigliette di vetro (vanno benissimo quelle comuni per i fruttini), filo. Per prima cosa si fa riscaldare dell'acqua in un becker o in un pentolino fino al punto di ebollizione (circa mezzo litro) e la si mantiene a caldo nel tempo di preparazione delle soluzioni da ricristallizzare. Si preparano poi in altri contenitori (possibilmente dei becker) soluzioni sature di allume di rocca, sale e zucchero. Si lascia depositare il solido di fondo e si versa la soluzione in una bottiglietta così da avere alla fine tre bottigliette piene di soluzioni sature (il livello non ha molta importanza). Si sceglie un cristallo più grande del solito e lo si annoda ad un filo non troppo corto di cotone. 13

14 Si lasciano leggermente raffreddare le soluzioni precedenti, eventualmente utilizzando un bagno di acqua fredda. Si sospende il cristallo nella soluzione legandolo al filo ad una estremità e fissando l'altra estremità del filo al bordo superiore della bottiglietta. Una volta immerso sarebbe meglio che il cristallo rimanesse approssimativamente al centro della soluzione e non si attaccasse alle pareti. Ovviamente si utilizzerà un cristallo di allume per la rispettiva soluzione, un cristallo di sale per la soluzione salina, ed un cristallo di zucchero da immergere nella soluzione zuccherina. Risultati I risultati si possono osservare già dopo alcuni giorni. Nella boccetta contenente allume si saranno formati sia sul fondo che sul filo, bei cristalli ottaedrici di allume (puri) più o meno regolari. Il sale ricristallizza meno facilmente e con cristalli filiformi e solo a volte è possibile ottenere bei cristalli cubici di cloruro di sodio. Sarebbe consigliabile aiutare la ricristallizzazione lasciando il recipiente in luogo caldo. Spesse volte poi il cristallo di sale si scioglie perché evidentemente la soluzione originale non è satura, in questi casi non rimane altro da fare che portare pazienza e riprovare a legare un altro cristallo di sale fino a che non si osserva la sua stabilità nel tempo La soluzione di acqua e zucchero rimane praticamente invariata anche dopo un lungo periodo di tempo, non perché lo zucchero non cristallizzi, ma semplicemente perché l'evaporazione dell'acqua da una soluzione di acqua e zucchero è estremamente difficile, in termini fisici la tensione di vapore di questa soluzione satura è altissima. 14

15 Materiali: soluzione satura di cloruro di sodio (sale da cucina), lavagna luminosa, vetrino da microscopio, fiamma. (disegno o fotografia) Preparare una soluzione satura di cloruro di sodio. Versare alcune gocce di soluzione sul vetrino e passarle velocemente sopra la fiamma Appoggiare il vetrino sulla lavagna luminosa e proiettare. Il calore della lavagna luminosa fa evaporare l acqua e si formano i cristalli. 15

16 Abbiamo preparato soluzioni sature di carbonato di sodio, cloruro di sodio e solfato di rame. Abbiamo suddiviso le soluzioni in due parti, mettendone sempre una al caldo e una al freddo. Il giorno successivo abbiamo confrontato i cristalli che si sono formati in ogni piattino. Abbiamo constatato che in condizioni ambientali diverse, sostanze identiche hanno prodotto cristalli di diverso tipo. cloruro di Raffreddamento lento sodio (sale da cucina Si sono formati grossi cristalli. carbonato di sodio (soda) Si sono formati cristalli ben visibili. solfato di rame Si sono formati grossi cristalli Quando una soluzione si raffredda lentamente e con tranquillità, si forma una struttura chiaramente a cristallini. 16

17 Raffreddamento rapido cloruro di sodio (sale da cucina Si sono formati piccolissimi cristalli, visibili con la lente di ingrandimento. carbonato di sodio (soda) Si è formata una massa amorfa. solfato di rame Si sono formati piccolissimi cristalli (vedi bordo esterno). Quando una soluzione raffredda rapidamente, la struttura è più amorfa. 17

18 Molti materiali hanno una struttura cristallina, sono cioè costituiti da cristalli. In genere i minerali sono costituiti da cristalli. Al microscopio i cristalli appaiono con facce poligonali. Infatti, in ogni cristallo, le molecole si uniscono tra loro in un ordine preciso: sostanza amorfa sostanza cristallina molecole molecole Quando i cristalli vengono sciolti in una soluzione, le loro molecole si separano e si mescolano a quelle del liquido, ma raffreddandosi ritornano a formare la struttura di partenza. In ogni sostanza cristallina le molecole si dispongono in un certo ordine, sempre uguale, perciò ogni sostanza ha dei cristalli con una forma precisa ed unica. CRISTALLI DI: 18

19 Nel linguaggio corrente quando si parla di cristallo si intende un particolare tipo di vetro che, per il fatto di avere come additivo il piombo, assume riflessi colorati e offre la possibilità di ricavarne oggetti di grande pregio e di spessore molto sottile. Nella produzione di vasi, lampadari, bicchieri di cristallo, è stato raggiunto un livello qualitativo tale da rendere famose zone o località che, altrimenti, pochi forse conoscerebbero. Chi non ha mai sentito parlare dei cristalli di Boemia o di Sevres? Sempre nel linguaggio corrente, specie nel campo commerciale, anche il comune vetro, se in lastre di un certo spessore, viene chiamato cristallo dai vetrai. Nell uno e nell altro caso, comunque, si tratta di un materiale che è sempre prodotto della fusione e della lavorazione da parte dell uomo: è stato chiamato cristallo per nobilitarlo, per differenziarlo dal vetro comune. In mineralogia, invece, il termine cristallo assume un significato completamente diverso: non indica un prodotto della raffinata tecnologia dell uomo, ma qualcosa di più affascinante, qualcosa che già gli antichi greci avevano studiato a lungo. Anticamente. infatti, si chiamava cristallo (dal greco ghiaccio ) un minerale, l attuale quarzo, che si ritrovava su monti spesso innevati ed in forme così allungate, trasparenti ed incolori, da farlo somigliare ad un ghiacciolo. Si pensò che dovesse trattarsi di un ghiaccio così fortemente gelato da non potersi più sciogliere, e fu chiamato cristallo di monte. Successivamente il termine cristallo è stato esteso a tutti i minerali delimitati da superfici piane, che conferiscono loro la forma di un soldo geometrico. 19

20 Le esperienze con i cristalli ci hanno dimostrato che le rocce terrestri di origine vulcanica, solidificatesi lentamente nel sottosuolo, hanno un aspetto CRISTALLINO; mentre le lave vulcaniche che si sono raffreddate rapidamente all aria hanno un aspetto AMORFO. Le rocce cristalline, che quindi si sono formate all interno della crosta terrestre, sono dette ROCCE INTRUSIVE IN = DENTRO Le rocce amorfe, che quindi si sono solidificate velocemente all aria, fuori dalla crosta terrestre, sono dette ROCCE EFFUSIVE E dal latino EX = FUORI 20

21 I geologi hanno chiamato crosta l involucro solido che riveste il pianeta Terra. Scendendo nel sottosuolo la temperatura aumenta di circa 30 ogni 100 metri. Il centro della Terra è quindi caratterizzato da un calore fortissimo ( ). Questa zona è formata da materiale roccioso fluido, fuso dall elevatissima temperatura. Le rocce vulcaniche sono quindi le più antiche, perché si sono formate dall indurimento del magma, quando la Terra iniziò a solidificarsi, diversi miliardi di anni fa. 21

22 PROCESSO MAGMATICO Al di sotto della crosta terrestre, e sottoposta ad alte pressioni e ad alte temperature si trova una massa fusa, che prende il nome di magma. Si tratta di un fluido composto essenzialmente da silicati, ricco di gas, tra i quali i più abbondanti sono l anidride carbonica (CO 2 ) ed il vapore acqueo (H 2 O). Questi gas sono mantenuti in soluzione proprio dalle alte pressioni, proprio come l anidride carbonica è trattenuta in soluzione in una bottiglia di acqua minerale chiusa ermeticamente. Può accadere, per varie cause, che la pressione alla quale è sottoposto il magma diminuisca, provocando così la sua risalita tra le rocce circostanti, senza però farlo arrivare in superficie. La temperatura diminuisce lentamente ed il magma si raffredda, con conseguente solidificazione dei minerali in esso contenuti. Poiché tale diminuzione di temperatura è molto lenta, i minerali hanno modo di cristallizzare bene. Le rocce che derivano avranno, allora, una struttura granulare abbastanza regolare. Una roccia caratteristica di questo tipo è il granito. Le rocce che si formano in seguito a simili processi prendono il nome di rocce magmatiche (o vulcaniche) intrusive. 22

23 Magmatiche perché, come abbiamo detto, derivano dal consolidamento del magma; intrusive perché tale consolidamento avviene all interno della crosta terrestre. Se, al contrario, il magma, incuneandosi tra le fessure delle rocce, sale riuscendo ad uscire sulla superficie della crosta terrestre, prende il nome di lava ed abbiamo, in questo caso, il fenomeno vulcanico. La lava viene a trovarsi così, improvvisamente, in un ambiente in cui temperatura e pressione sono enormemente più basse e subisce quindi un brusco e rapido raffreddamento. Questo magma, che nel caso specifico abbiamo chiamato lava, ha la stessa identica composizione chimica e può dar origine agli stessi minerali del magma che si consolidava all interno della crosta terrestre. In poche parole, è lo stesso magma, ma in condizioni diverse. Ed è proprio per la rapida e brusca diminuzione di temperatura e pressione che, questa volta, i suoi minerali non hanno modo di cristallizzare in modo ben visibile ad occhio nudo, bensì in cristalli estremamente piccoli, tanto da far assumere alla roccia un aspetto indifferenziato. È questo il caso del porfido. Queste rocce, consolidatesi sulla superficie della crosta terrestre e non all interno di essa, prendono il nome di rocce magmatiche (vulcaniche) effusive. 23

24 ROCCE INTRUSIVE ROCCE EFFUSIVE Aspetto Pesante, grigio chiaro e bianco, punteggiato di scuro. In natura il colore di queste rocce è molto variabile, dal bianco, al grigio chiaro, rosato, rosso intenso, verde chiaro Uso Per la sua solidità e la sua resistenza è molto usato nelle costruzioni (monumenti, scale, colonne, piani di cucine o bagni Formazione delle rocce intrusive Aspetto Pesante, di color marroncino-rosa, punteggiato di grigio chiaro. In natura ha un colore variabile dal grigio chiaro al rosa, al rosso Uso Viene usato per pavimentare viali, piazze, strade Formazione delle rocce effusive Le rocce intrusive sono quelle che hanno avuto origine dal magma solidificatosi lentamente e gradualmente nel sottosuolo. Le rocce effusive sono quelle che hanno avuto origine dal magma solidificatosi velocemente e bruscamente all esterno della crosta. 24

25 MATERIALE: PROCEDIMENTO: CONSTATAZIONE: contenitore trasparente contenitore in cartaalluminio acqua terra forbici Sporcare dell acqua mescolandola con alcune manciate di terra. Praticare due aperture laterali al contenitore di carta, che rappresenta un corso d acqua. Versare lentamente l acqua sporca lungo il contenitore di carta, collocato sopra il contenitore di vetro, che rappresenta il mare. Attendere alcune ore ed osservare il mare. Dopo alcune ore l acqua, inizialmente torbida, è nuovamente limpida. Sul fondo del contenitore si è sedimentato tutto il materiale solido (terra) mescolato all acqua. 25

26 SPIEGAZIONE: I corsi d acqua che giungono al mare vi scaricano notevoli quantità di materiali detritici (sabbia, argilla, ghiaia, ) che hanno strappato alle montagne con la loro azione erosiva e levigatrice. Questi materiali si accumulano sul fondo degli oceani, cioè si sedimentano, originando dei depositi stratificati nei quali vengono inglobati tutti i resti degli organismi marini morti (scheletri, gusci, conchiglie ) Lentamente il fondo dell oceano, così stratificato, si indurisce e si trasforma in roccia che conserva, in genere, la tipica struttura stratificata. Questa roccia, formata dai sedimenti viene detta ROCCIA SEDIMENTARIA 26

27 ARENARIA Ha una struttura quasi amorfa: infatti è formata da minuscoli cristalli di sabbia che il vento ha eroso da altre rocce e che, con il tempo, si sono cementati in modo compatto. SELCE Si notano molto bene, in diversi colori, gli strati di sedimentazione. È una roccia formata dal deposito di resti organici. CONGLOMERATO Si notano ciottoli e sassi di diverse dimensioni. Si è formato dalla cementazione di sassi piccoli e grossi, in genere arrotondati e ben levigati dall acqua. 27

28 clastiche accumulo di detriti e minerali es. ARENARIA ROCCE SEDIMENTARIE organogene accumulo di resti di organismi viventi es. DOLOMIA SELCE origine chimica solidificazione di sostanze sciolte nell acqua es. SALGEMMA CONGLOMERATO Tutte le rocce che compongono la parte più superficiale della crosta terrestre sono continuamente e lentamente sottoposte all azione di agenti che tendono a sgretolarle. La pioggia, il vento, il gelo, l acqua dei fiumi, i ghiacciai, l alternarsi del giorno e della notte, di stagioni calde e fredde con i relativi sbalzi di temperatura, le stesse radici delle piante, tutti questi fattori sommati assieme, producono un continuo sgretolamento delle rocce, da quelle che formano le montagne a quelle di piccole dimensioni. Dei detriti così formatisi, una parte verrà portata via dalla pioggia e dal vento, per finire nell acqua dei fiumi che, continuando anch essi l opera di erosione, li porteranno a depositarsi nei mari o nei laghi. 28

29 Un altra parte, generalmente quella formata dai detriti più grossi, si deposita nelle vallate. Ma anche su questi continuerà l azione erosiva degli stessi agenti che li hanno fatti distaccare dalla roccia madre, finché non saranno portati in quelli stessi fiumi dove erano finiti i primi: andranno quindi anch essi a depositarsi sul fondo da laghi e fiumi. La forza della corrente dei fiumi non sarà, però, sempre costante e uguale. È ovvio che, quando torrenti e fiumi sono in piena, riusciranno a portare al mare detriti più grossi di quelli che riescono a trasportare quando la forza della corrente è minore. L alternanza del trasporto di materiali a volte più fini e a volte più grossi sui fondali marini e lacustri permette di spiegare il loro caratteristico depositarsi a strati. A causa del peso che uno strato esercita sull altro e a causa della pressione dell acqua sovrastante, gli strati vengono compressi, perdono acqua e si cementano tra loro, formando delle rocce sedimentarie. Vediamo ora un altro processo, che è sempre di tipo sedimentario. 29

30 Può verificarsi che, in prossimità di coste marine, si creino bacini chiusi contenenti acque ricche di sali; se i bacini si formano in zone con scarsa piovosità, si ha forte evaporazione di queste acque e le soluzioni si concentrano sempre di più, fino a formare veri e propri depositi di minerali, come il gesso o il salgemma. Le rocce sedimentarie, come tutte le rocce, sono state coinvolte in lentissimi movimenti di piegamento e di sollevamento della crosta terrestre. A causa di questi movimenti esse, nel tempo, sono entrate a far parte delle terre emerse, sotto forma di montagne. Tra centinaia di milioni di anni, anche gli strati che si stanno depositando oggi potrebbero emergere dal loro ambiente marino! 30

31 Materiali: un vasetto calcare candela acido cloridrico Abbiamo messo sul fondo del contenitore uno strato di calcare finissimo (che la maestra aveva raccolto dal ferro da stiro) e abbiamo posto nel contenitore una candela accesa. Abbiamo versato alcune gocce di acido cloridrico sul calcare. Immediatamente si è sviluppata una grande effervescenza di bollicine bianche e la fiamma della candela è diminuita. Abbiamo capito che è avvenuta una reazione che ha sviluppato anidride carbonica, perché, se si fosse sviluppato ossigeno, la fiamma si sarebbe ravvivata. Sappiamo che nel calcare c è carbonato di calcio. 31

32 ACIDO CLORIDRICO + OSSERVAZIONI MARMO effervescenza GRANITO nessuna effervescenza PORFIDO nessuna effervescenza TUFO nessuna effervescenza QUARZO ROSA nessuna effervescenza OSSIDIANA nessuna effervescenza CALCARE DOLOMITICO effervescenza 32

33 UNGHIE debole effervescenza GUSCIO D UOVO grande effervescenza CONCHIGLIA grande effervescenza CHIODO DI FERRO nessuna effervescenza L effervescenza indica che si è liberata anidride carbonica, e quindi che è presente il carbonato di calcio. Le sostanze che contengono carbonato di calcio si chiamano CALCAREE. 33

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35 Abbiamo provato a riprodurre un fossile utilizzando foglie, conchiglie e gesso a presa rapida. Abbiamo sciolto il gesso con acqua. Sul fondo di una scatola di formaggini ricoperta di carta stagnola abbiamo posto foglie e conchiglie. Abbiamo versato gesso nelle scatole fino a riempirle. Quando il gesso era indurito, abbiamo capovolto le scatole e tolto la carta stagnola. 35

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37 Abbiamo provato a sfregare tra loro, velocemente e per un tempo prolungato, prima le nostre mani e poi due rocce. Sulle mani abbiamo percepito una sensazione di calore. Anche le due rocce si sono riscaldate. Si è prodotta della polvere e si è sviluppato un odore sgradevole. L attrito provoca cambiamenti nelle rocce. 37

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39 magma megalodonte granito pozzi glaciali fossili quarzo zolfo porfido rosso ammonitico montagne geologia cristalli quarzite martelletto effusive magmatiche intrusive vulcani torrenti fiumi ghiacciai sabbia argilla terra strati mare sentiero marmitte geologico fondali brachiopodi calcare calcio Dolomiti corallo salgemma sedimentarie carbonato di calcio detriti terremoto zolle crosta agenti sali minerali atmosferici ossidiana lava minerali pirite conchiglie calcopirite alghe lunghezza calcare grigio geologo metamorfiche acqua vortici calcite carbonio erosione tufo eruzioni barriera corallina durezza pesantezza ammoniti struttura poligonale cristallino amorfo placche rocce striate ghiacciai caldi ghiacciai freddi solchi a doccia solchi a scanalatura solchi a vaschetta strati inclinati morene massi erratici 39