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
Introduzione alla chimica: misure e grandezze...11 Trasformazioni fsiche della materia...33 La chimica: una scienza sperimentale... 12 Il metodo sperimentale...13 Lo studio della chimica oggi (verso le competenze)...14 Misura delle grandezze... 16 Sistema internazionale (SI) delle unità di misura... 17 Grandezze: volume, massa, forza, peso, densità... 18 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...48 4 ChimiCa Oggi
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)... 74 Legge della composizione costante (o di Proust)...75 Legge delle proporzioni multiple (o di Dalton)...76 Teoria atomica di Dalton e proprietà della materia... 76 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
(metalli alcalino-terrosi)...105 Elementi del terzo gruppo...106 Elementi del quarto gruppo...106 Elementi del quinto gruppo...106 Elementi del sesto gruppo...107 Elementi del settimo gruppo (alogeni)...107 Elementi di transizione e le terre rare...107 Struttura dell atomo e tavola periodica degli elementi... 89 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)... 98 Le Particelle sub-nucleari...99 Equivalenza tra massa ed energia di Einstein...99 La Tavola periodica degli elementi di Mendeleev...100 La Tavola periodica moderna...100 Tavola periodica e classificazione degli elementi... 101 Configurazione elettronica degli elementi...102 Elettronegatività...102 Struttura elettronica e valenza...103 Ioni...103 Elementi di interesse biologico...104 Elementi del gruppo zero (gas nobili)...105 Elementi del primo gruppo (metalli alcalini)...105 Elementi del secondo gruppo > Riepilogo attivo...109 > Completa la mappa...109 > Test di autoverifica...110 > Cruciverba...111 > Chemistry in english...111 > Unità 5 in sintesi...112 Legami chimici...113 Generalità...114 Regola dell ottetto e differenza di elettronegatività...114 Legame covalente...114 Legame covalente polare o polarizzato...115 Legame covalente dativo o dativo...116 Legame ionico o eteropolare...116 Sale da cucina... 117 Legame metallico...118 Legame a idrogeno...118 Energia di legame...119 6 ChimiCa Oggi
Geometria delle molecole...119 Teoria del modellovsepr (verso le competenze)...119 > Riepilogo attivo...121 > Completa la mappa...121 > Test di autoverifica...122 > Cruciverba...123 > Chemistry in english...123 > Unità 6 in sintesi...124 Biocarbonato di sodio, lievito chimico...138 Esercizi...139 Tipologie di reazioni chimiche e stechiometria (verso le competenze)...140 Esperimenti di laboratorio (verso le competenze)...142 > Riepilogo attivo...143 > Completa la mappa...143 > Test di autoverifica...144 > Cruciverba...145 > Chemistry in english...145 > Unità 7 in sintesi...146 Reazioni chimiche e nomenclatura dei composti...125 Generalità...126 Tutto ciò che ci dice una reazione...127 il bilanciamento di una reazione...127 Classificazione delle reazioni chimiche...128 1. Reazioni di sintesi...128 2. Reazioni di scissione (o decomposizione)...128 3. Reazioni di scambio semplice...128 4. Reazioni di doppio scambio...129 Composti chimici e reazioni di ossido-riduzione...129 Valenza e numero di ossidazione...130 Nomenclatura dei composti chimici...132 Ossidi...133 Acidi...136 Sali...137 Termodinamica, cinetica ed equilibrio chimico...147 Sistema e ambiente...148 Scambi energetici nelle reazioni chimiche...148 Reazioni esotermiche ed endotermiche...148 Principi della termodinamica...149 Legge di Hess...149 Entalpia...150 Entropia...151 Energia libera...152 Cinetica chimica...152 Velocità di reazione...153 Natura dei reagenti...154 ChimiCa Oggi 7
Concentrazione dei reagenti...154 Temperatura...155 Catalizzatori...155 Teorie sulla velocità di reazione...157 Esercizi (verso le competenze)...158 Equilibrio chimico...159 La legge di azione di massa...160 Principio di Le Chatelier o dell equilibrio mobile...161 Effetto della temperatura...162 Effetto della concentrazione...162 Effetto della pressione...163 Fattori che spostano una reazione generica...163 azione del catalizzatore...163 Esercizi (verso le competenze)...164 > Riepilogo attivo...165 > Completa la mappa...165 > Test di autoverifica...166 > Cruciverba...167 > Chemistry in english...167 > Unità 8 in sintesi...168 Teoria di Brönsted e Lowry...171 Teoria di Lewis...173 Prodotto ionico dell acqua...173 ph delle soluzioni...175 Forza degli acidi e delle basi...176 Indicatori di ph...177 indicatore di ph con il cavolo rosso...178 Valore del ph in una soluzione (verso le competenze)...179 Neutralizzazione...180 Titolazione...180 Titolazione di un acido forte con una base forte... 180 Esercizi (verso le competenze)...181 Facciamo il punto (verso le competenze)...182 > Riepilogo attivo...183 > Completa la mappa...183 > Test di autoverifica...184 > Cruciverba...185 > Chemistry in english...185 > Unità 9 in sintesi...186 Acidi e basi in soluzione acquosa...169 Generalità...170 Teorie sugli acidi e sulle basi...170 Teoria di Arrhenius...170 Composti del carbonio...187 Chimica organica o dei composti del carbonio...188 Isomeria dei composti organici...189 Idrocarburi...189 Idrocarburi saturi (alcani)...190 8 ChimiCa Oggi
Idrocarburi insaturi (alcheni, alchini)...190 Idrocarburi aromatici...191 Gruppi funzionali...192 Alcoli e fenoli...192 Aldeidi e chetoni...194 Acidi carbossilici...194 Esteri...195 Ammine...195 Polimeri...196 Attività di laboratorio (verso le competenze)... 197 > Riepilogo attivo...199 > Completa la mappa...199 > Test di autoverifica...200 > Cruciverba...201 > Chemistry in english...201 > Unità 10 in sintesi...202 Sali minerali...214 Acqua...215 I cinque gruppi fondamentali di alimenti...216 I cinque colori della salute che non devono mancare nella dieta...218 Trasformazioni chimiche che avvengono durante la cottura degli alimenti...219 Modificazione delle proteine...219 Modificazione dei glucidi...220 Modificazioni dei lipidi...220 Perdite di vitamine e sali minerali...221 Inattivazione di sostanze dannose...222 Trasformazioni chimiche che avvengono durante la conservazione degli alimenti...222 Conservazione con sostanze naturali...224 Conservazione con additivi chimici...224 Fermentazione...225 Laboratorio di chimica: riconoscimento qualitativo dei macronutrienti (verso le competenze)... 226 > Riepilogo attivo...227 > Completa la mappa...227 > Test di autoverifica...228 > Cruciverba...229 > Chemistry in english...229 > Unità 11 in sintesi...230 Chimica degli alimenti...203 Generalità...204 Principi nutritivi...204 Glucidi...206 Protidi...208 Lipidi...210 Vitamine...212 Appendice...231 Chimica ambientale...232 Smaltimento dei rifiuti...237 Riciclare fa bene...238 Chimica verde...239 Indice analitico...242 ChimiCa Oggi 9
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