Le reazioni di ossido-riduzione
in un percorso di tipo tradizionale

definizione di reazioni di ossido-riduzione

semireazioni di ossidazione e di riduzione

bilanciamento delle redox

scala dei potenziali standard di riduzione

le pile

l’elettrolisi
(In alcuni casi non emerge neppure il fatto che il
fenomeno della corrosione dei metalli è l’effetto di una
reazione di ossidazione)
Con un percorso di questo tipo:





il focus è sui contenuti disciplinari che l’alunno
deve fare propri
non c’è contestualizzazione, il contenuto è
insegnato come tale
protagonista è il docente e la sua azione didattica
il profilo in uscita sono i contenuti disciplinari da
riprodurre
viene valutato il grado di acquisizione dei
contenuti
Il rischio è che gli studenti :


vadano ad ingrossare le fila di coloro che
ricordano con orrore lo studio delle
reazioni di ossido-riduzione
non capiscano che le reazioni di ossidoriduzione sono alla base di moltissimi
fenomeni della natura e di altrettante
applicazioni tecnologiche
Le reazioni di ossido-riduzione
nella progettazione per competenze
Competenza attesa al termine dell’obbligo di
istruzione:
lo studente sa riconoscere in alcuni fenomeni naturali
e in alcune applicazioni tecnologiche processi di tipo
elettrochimico e sa darne un’interpretazione di tipo
scientifico.
Unità di apprendimento 1
contesto di senso: la corrosione dei metalli

gli studenti propongono
una esperienza preliminare:
varie lamine nelle soluzioni
più disparate
si accorgono che l’esperienza non è interpretabile
perché contiene troppe variabili

Si arriva a limitare lo studio al comportamento
di alcune lamine nelle soluzioni dei loro ioni
si preparano le soluzioni
si puliscono le lamine
Analisi dei risultati
Si osservano le eventuali variazioni, le si registra in una
tabella e si documenta fotograficamente ogni singola
situazione.
dopo un’ora
il giorno successivo
Analizzando una particolare situazione gli studenti
osservano che:
il rivestimento del chiodo assomiglia
per colore ed aspetto a quello della
lamina di rame (sarà rame?)

dopo un’ora la soluzione è blu, ma il
giorno dopo è verde, come se si fosse
mischiata con la soluzione gialla degli
ioni ferro (che ci siano degli ioni ferro?)

Ipotesi
Cu++
Cu°
Fe°
Fe++
Interpretazione
Fe° può diventare Fe++ solo se perde due
elettroni;
Cu++ può diventare Cu° solo se acquista due
elettroni (saranno gli stessi?)
Fe°
Cu++ + 2e
Fe++ + 2e
Cu°
si analizzano e si interpretano tutte le situazioni e si
perviene ai concetti di ossidazione, riduzione, reazione
di ossido riduzione

si verifica quali lamine e quali soluzioni si sono più
frequentemente modificate e si arriva al concetto di
tendenza all’ossidazione o alla riduzione e quindi alla
scala dei potenziali redox

consultando la scala dei potenziali redox si capisce
perché alcune lamine non sono state corrose da alcune
soluzioni e perché alcune reazioni sono state molto
evidenti ed altre molto poco

E°rid
Cu
= + 0,34 V
E°rid
Pb
= - 0,13 V
E°rid
Fe
= - 0,44 V
E°rid
Zn
= - 0,76 V
Interpretare i risultati dell’esperienza e comprendere i
concetti che ne derivano non è facile e non tutti ci
arrivano con gli stessi tempi, ma l’esperienza può
essere fatta una sola volta
L’aiuto della documentazione fotografica
Perché scattiamo fotografie durante le nostre gite?

perché le immagini che vediamo ci piacciono

perché vogliamo ricordarle

perché sappiamo che rivedendo le fotografie
ricorderemo meglio la gita e ne rivivremo le
emozioni
Perché non dovrebbe funzionare anche per la didattica?
Per gli studenti avere a disposizione le immagini
fotografiche può voler dire:


poterci lavorare su (per ripassare, per consolidare
o proprio per capire)
avere materiale da utilizzare o rielaborare al
computer per approfondimenti o anche solo
come documentazione nelle relazioni di
laboratorio
Classici esercizi del tipo:
Supponi che una lamina di cromo sia immersa in una soluzione di
ioni argento. Prevedi che si verifichi un’interazione tra la
soluzione e la lamina? Giustifica la tua risposta e scrivi e bilancia
le eventuali reazioni.
troppo spesso, o non sono capiti o sono risolti
mediante l’automatica applicazione di un meccanismo
Aver fatto l’esperienza e aver più volte rimaneggiato le
relative immagini fotografiche fornisce senso e
significato al problema e aiuta a collegare la teoria a
situazioni reali di deterioramento di strutture metalliche
(tubi, profilati, grondaie)
Con la stessa metodologia si scopre il funzionamento
della pila e dell’elettrolisi
A questo punto gli studenti hanno:
conoscenze
abilità
capacità
sanno definire le redox le riconoscono e le
sanno bilanciare
sanno che cosa sono i
potenziali redox
li sanno utilizzare
sanno che la
sanno realizzare e
sanno prevedere il
corrosione è il risultato interpretare esperienze risultato
di una ossidazione
esplorative
dell’interazione tra due
metalli
sanno spiegare come
funzionano le pile
le sanno costruire
utilizzando elementi
diversi
ne sanno prevedere il
voltaggio e la redox
risultante
sanno spiegare come
funzionano le celle
elettrolitiche
le sanno costruire con
composti o soluzioni
diverse
sanno fare e
giustificare ipotesi sui
prodotti di reazione
Unità di apprendimento 2
contesto di senso: caratteristiche di elementi e composti
Modelli atomici
Tavola periodica
Legami
Gli elementi a sinistra della tavola periodica tendono a
cedere elettroni; quelli a destra tendono ad acquistarne
Lo studente
competente è
quello che dice:
“ecco perché i metalli alcalini sono forti riducenti e gli
alogeni sono potenti ossidanti!
A questo punto gli studenti hanno:
conoscenze
abilità
capacità
Conoscono la
disposizione degli
elettroni negli atomi
Sanno scrivere la
configurazione
elettronica degli
elementi
Sanno prevedere le
caratteristiche degli
elementi
Conoscono i modelli di
legame
Sanno riconoscerli nei
composti chimici
Sanno prevedere se tra
due elementi si forma
un legame o no
Conoscono le tipologie
di composti chimici
Sanno scrivere e
Sanno riconoscere il
bilanciare le reazioni di modello di legame alla
preparazione
base della formazione
del composto
Lo studente competente riconosce nei composti ionici il
prodotto di una reazione di ossido-riduzione
Con un percorso di questo tipo:





il focus è sulle situazioni che l’alunno deve essere
in grado di affrontare
c’è contestualizzazione degli apprendimenti
protagonista è il discente con le sue azioni e le
sue scelte
il profilo in uscita sono classi di situazioni da
trattare con competenza a conclusione del
percorso formativo
vengono valutati gli apprendimenti e certificata o
non certificata la competenza attesa
Verticalità vuol dire percorsi ricorsivi e ricorrenti:
nessun argomento dovrebbe essere aperto, studiato e
chiuso in un limitato spazio di tempo.
Tutto ciò che si studia deve essere più volte rimaneggiato,
ripreso, ampliato e approfondito nell’ottica
dell’insegnamento-apprendimento a spirale
(Da questo punto di vista i Programmi Brocca, con il corso di
Laboratorio di Fisica e Chimica del biennio e i corsi di Fisica e Chimica
del triennio, offrivano (!!!) un contesto ideale)
Metalli – Corrosione e protezione
processi di estrazione dei metalli dai minerali (ossidi,
carbonati, solfuri)

processi di produzione della ghisa (funzionamento
dell’altoforno)

fenomeni di corrosione galvanica (per soluzioni
galvanicamente attive, per differenza di concentrazione, per
aerazione differenziata)

fenomeni di corrosione elettrolitica (correnti vaganti
captate e disperse)

metodi di protezione delle strutture metalliche (norme di
accoppiamento, rivestimenti, galvanostegia, anodi sacrificali)


processi di produzione della ghisa


corrosione galvanica
quarta
protezione delle strutture metalliche
potere ossidante e
riducente dei vari elementi


terza
reazioni redox
scala dei
potenziali standard

biennio
Esperienza di corrosione



corrosione elettrolitica
protezione delle strutture metalliche
quarta
desalinazione dell’acqua di mare
(elettrodialisi)
 pile a secco

produzione di materie
prime per l’industria
chimica
trasformazione di
energia chimica in
energia elettrica e
viceversa
terza

Pila ed elettrolisi
biennio
Con un apprendimento/ insegnamento
scientifico di questo tipo gli studenti acquistano
(o dovrebbero acquistare) competenze
utilizzabili anche in altri ambiti arrivando (forse)
a fare propria la più generale tra le competenze
chiave di cittadinanza:
IMPARARE AD IMPARARE
“Imparare a imparare è l’abilità di perseverare nell’apprendimento, di
organizzare il proprio apprendimento anche mediante una gestione
efficace del tempo e delle informazioni, sia a livello individuale che in
gruppo.
Questa competenza comprende la consapevolezza del proprio
processo di apprendimento e dei propri bisogni, l’identificazione delle
opportunità disponibili e la capacità di sormontare gli ostacoli per
apprendere in modo efficace.
Questa competenza comporta l’acquisizione, l’elaborazione e
l’assimilazione di nuove conoscenze e abilità come anche la ricerca e
l’uso delle opportunità di orientamento.
Il fatto di imparare a imparare fa sì che i discenti prendano le mosse
da quanto hanno appreso in precedenza e dalla loro esperienza di
vita per usare e applicare conoscenze e abilità in tutta una serie di
contesti: a casa, sul lavoro, nell’istruzione e nella formazione.
La motivazione e la fiducia sono elementi essenziali perché una
persona possa acquisire tale competenza.”
Riferimenti bibliografici
1. Indicazioni per il curricolo” MPI – Roma - Direttiva Ministeriale 3 agosto
2007, n° 68
2. Raccomandazione del Parlamento Europeo e del Consiglio dell’Unione
Europea del 18 dicembre 2006 – Competenze chiave per
l’apprendimento permanente
3. Piano ISS – I Seminario Nazionale – Documenti di lavoro - Vol 1 –
novembre-dicembre 2006
4. L.Mascitelli, Il Piano ISS Insegnare Scienze Sperimentali, finalità, metodologie,
organizzazione nazionale e territoriale, sviluppo futuro, CnS, Anno XXX,
n°4, 2008
5. Tiziano Pera – L’aggiornamento partecipato e la didattica laboratoriale Piano Nazionale ISS- CnS-Anno XXIX, n.2,2007
6. T. Pera, R. Carpignano, G. Cerrato, D. Lanfranco, Dalla centralità del
programma alla centralità dello studente, La Chimica nella Scuola,
CnS, XXX, n. 4, p. 7 (2008);
7. T. Pera, R. Carpignano,Didattica laboratoriale e traguardi di competenza,
esperienze, esperimenti, esercitazioni: cosa fare, come, quando e
perché, La Chimica nella Scuola, CnS, XXX, n. 4, p. 17 (2008);
8. Progettare per competenze, a cura di D. Maccario