• E’ stato possibile avviare il progetto “RECUPERO
E SOSTEGNO IN SCIENZE” perché il nostro
laboratorio ha una dotazione discreta sia di
vetreria che di strumenti (bilance, termometri,
microscopi ottici, reagenti chimici ….) tale da
permettere l’esecuzione degli esperimenti anche
direttamente da parte di più gruppi di alunni.
• Questo ci ha consentito di condurre diversi
esperimenti, dando agli alunni particolarmente
interessati alle Scienze la possibilità di affrontare e
approfondire il tema relativo alle proprietà e
trasformazione della materia
OBIETTIVI:
*Aumentare negli alunni l’interesse verso gli argomenti scientifici.
*Migliorare le capacità operative attraverso l’utilizzo di attrezzature
e materiali.
*Far acquisire il metodo di indagine proprio delle scienze
sperimentali.
*Stimolare la capacità di osservazione e l’intuizione.
*Rafforzare la capacità di lavorare in gruppo.
*Consolidare e potenziare le conoscenze acquisite in ambito
curricolare, utilizzando una terminologia specifica.
COSA ABBIAMO PROPOSTO:
Esperimenti di chimica, fisica e biologia.
Osservazioni al microscopio e alla lente di
campioni biologici, minerali ecc; descrizione delle
osservazione eseguite.
Enunciati di elementi conoscitivi di Chimica,
Fisica, Biologia, correlati alle esperienze e alle
osservazioni.
Realizzazione di modelli di molecolari e altro.
Modalità di lavoro
Gli alunni hanno lavorato quasi sempre in gruppo.
Ogni lavoro-esperimento è stato preceduto da un
inquadramento teorico. Fondamentale è stata comunque
l’esecuzione degli esperimenti direttamente da parte dei
ragazzi, aiutati dalle indicazioni dell’esperto e del tutor .
L’insieme dei risultati degli esperimenti fatti e delle
osservazioni raccolte è andato a costituire il “quaderno di
laboratorio” di ciascun ragazzo.
Test chimici su polveri bianche diverse
Molecole in soluzione
Alcune reazioni chimiche
La respirazione del lievito
Osservazione al microscopio di cellule vegetali
Osservazione al microscopio di cellule animali
Osservazione al microscopio del paramecio
Osservazione al microscopio del lievito
Nord- Sud ( elettricità e magnetismo)
Elettrolisi dell’acqua
UGUALI MA … DIVERSI
Comportamenti in vari test da parte di diverse sostanze che si
presentano come polveri bianche
Sono date le seguenti sostanze:
1. zucchero
2. sale da cucina
3. farina
4. gesso
5. bicarbonato di sodio
sottoponi le sostanze ai seguenti esami, annotando i risultati:
a) osservazione
b) riscaldamento in provetta
c) solubilità in acqua ed eventuale filtrazione
d) reazione con soluzione di acido acetico
e) verifica come le diverse sostanze abbiano comportamenti
diversi.
TRASFORMAZIONI CHIMICHE
ossigeno, carbonio, idrogeno, sodio bicarbonato
1. La combustione della candela: cera(CH2) + O2 = CO2 + H2O
ESPERIMENTO: in un ambiente chiuso l’ossigeno si esaurisce rapidamente e viene
sostituito da anidride carbonica.
2. L’anidride carbonica è più pesante dell’aria.
ESPERIMENTO: l’anidride carbonica prodotta può essere fatta cadere in un becher con una
candela accesa: la combustione rallenta o addirittura si interrompe.
3. CH3CH2OH + NaHCO3 = CH3CH2ONa + CO2+ H2O
aceto + bicarbonato di sodio forma = anidride carbonica
ESPERIMENTO: lo sviluppo dell’anidride carbonica in un becher spegne la fiamma.
ESPERIMENTO:l’anidride carbonica prodotta da questa reazione in una beuta può essere
versata su una fiamma, con lo stesso risultato.
4. H2O2 = H2O + O2 in presenza di materiale organico.
ESPERIMENTO: sviluppo di ossigeno in un cilindro o in una beuta
ESPERIMENTO: nel cilindro in cui è avvenuta la reazione, la combustione è accelerata
dalla maggiore presenza dell’ossigeno.
LA RESPIRAZIONE DEL LIEVITO
Premessa:
Il lievito è un organismo unicellulare, si nutre di amidi e di zuccheri.
Il lievito si procura energia mediante l’ossidazione (combustione) degli zuccheri, secondo la:
C6 H12 O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O
Spesso l’ossidazione (combustione) è solo parziale, e si realizza così una fermentazione:
C6 H12 O6 = 2C2H5OH +2CO2
Lo sviluppo di CO2 avviene sotto forma di piccolissime bollicine che sono visibili anche ad
occhio nudo mentre salgono verso l’alto.
In una beuta con tappo forato contenente acqua e zucchero al 10% in volume, si aggiunge.
lievito in piccola quantità e si tappa.
Una cannula viene fatta gorgogliare in una soluzione contenente un indicatore.
Si realizza la CO2 + H2O = H2CO3 , si tratta di acido carbonico che rende gradualmente acida la
soluzione.
In una beuta contenente una soluzione di acqua e zucchero al 10% in volume, si aggiunge
lievito in piccola quantità e si tappa con un palloncino, dopo alcuni minuti l’anidride carbonica
CO2 prodotta fa gonfiare il palloncino.
SCRITTURA INVISIBILE
Materiali: limone, amido, contagocce, provette, bicchiere,
carta, pennellino
Il fenomeno si basa sulla capacità delle soluzioni diluite di iodio
di colorare di blu la carta.
Con il pennello intinto nel succo di limone si traccia sulla carta
una scritta o un disegno.
Si attende che la scritta sia asciutta e poi si immerge la carta
nella bacinella contenente acqua cui sono state aggiunte 3 o 4
gocce di tintura di iodio.
Cosa è successo?
Lo iodio reagisce con la cellulosa della carta conferendole un
intenso colore blu; la vitamina C contenuta nel succo di limone
blocca la reazione in modo tale che la parte su cui è stata
tracciata la scritta rimarrà bianca.
GLI INVISIBILI:
MOLECOLE E IONI
Materiali: sale da cucina, zucchero, bilancia, becher, modelli
Riordiniamo le idee:
L’acqua è un buon solvente di molte sostanze, ma non di tutte.
Quando un frammento di zucchero o di sale viene messo in acqua, “sparisce” perché le
particelle (molecole o ioni) di cui è formato si staccano le une dalle altre.
Ma perché?
La solubilità del sale e del saccarosio non sono infinite: oltre una certa quantità il
soluto non si scioglie più, la soluzione è satura
Per realizzare una soluzione satura di saccarosio o di sale utilizzare:
becher o beuta piccola
20 ml di acqua
Saccarosio o sale in quantità
Pesare il soluto prescelto e aggiungerlo, grammo dopo grammo mescolando e
controllando che il soluto passa effettivamente in soluzione fino a quando ...
Quantità alla saturazione in g di soluto/cc di H2O
NORD E SUD
Osservazione di magneti diversi: come si attirano o si respingono N - S
Questa forza invisibile passa attraverso gli oggetti
Dividendo un magnete…………………
……………. I magneti elementari
Le linee di forza del campo magnetico……………….
…………………non sono linee ma superfici curve “gusci” infatti con un
magnete potente vedo la limatura di ferro che si
dispone………………………………
TOGLIERE UN CHIODO DAL BICCHIERE
SENZA
BAGNARSI LE MANI
materiale: un chiodo, un bicchiere di vetro, un bicchiere di plastica,
acqua, olio, alcool, una calamita.
Procedimento
Riempi il bicchiere di vetro con l’acqua, introduci il chiodo nel
bicchiere, appoggia la calamita esternamente alle pareti del bicchiere
e falla scorrere cercando di estrarre il chiodo dal bicchiere. Togli dal
bicchiere l’acqua e ripeti l’esperimento con l’olio e con l’alcool. Ripeti
il procedimento con un bicchiere di plastica.
Rifletti e rispondi
Sei riuscito ad estrarre il chiodo? Sempre?... Cosa puoi concludere?
La calamita fa sentire la sua forza di attrazione magnetica anche
attraverso i materiali come…
COSTRUISCI UNA ELETTROCALAMITA
Materiale: un filo elettrico con guaina isolante, una pila da
1,5Volt,un lungo chiodo, forbici, spilli o limatura di ferro.
Procedimento
Avvolgi il filo elettrico attorno al chiodo di ferro,formando
diverse spire ben unite tra loro. Con il nastro adesivo fissa le
due estremità del filo elettrico ai poli della pila, una al polo +
l’altra al polo -. Avvicina gli spilli o la limatura di ferro al
chiodo. Che cosa accade? Stacca una estremità del filo dalla
pila, cosa succede?
Anche la terra è un gigantesco magnete che attrae il polo sud o il polo nord di aghi
magnetizzati, ma con…
Ma come è fatto un atomo?
La nuvola elettronica è quasi tutto ciò che un atomo mostra di se stesso
Strappa via dagli atomi gli elettroni!
L’induzione elettrica su polistirolo, carta e capelli
Ma come funziona?
CIRCUITO ELETTRICO
Costruzione del circuito elettrico semplice:
Generatore
Conduttore
Interruttore utilizzatore
Cosa circola nel circuito? …
Test per conduttori o isolanti
materia
le
grafite
allumin
io
metalli
plastic
a
vetro
acqua
Acqua
e sale
Acqua
e
zucche
ro
conduce
SI
SI
SI
NO
NO
NO
SI
NO
metallo
Acqua e sale
Acqua e zucchero
Conduce la corrente
Conduce la corrente
Non conduce la
corrente
LA PILA
Il primo generatore di elettricità della storia è appunto la pila.
La pila di Volta è costituita fondamentalmente da una colonna
di più elementi simili sovrapposti, cosiddetti elementi voltaici,
ciascuno dei quali consiste in un disco di zinco sovrapposto
ad uno di rame, uniti attraverso uno strato intermedio
di feltro o cartone imbevuto in acqua salata o acidulata. Al
posto del rame e dello zinco è possibile impiegare anche
l'argento, stagno, magnesio. Collegando gli estremi superiore
ed inferiore della pila per mezzo di un conduttore metallico si
produce un circuito nel quale passa corrente elettrica.
COME COSTRUIRE UNA PILA… AL LIMONE
Procurati due piccole lamine (una di zinco, l’altra di rame)
Attacca i due morsetti rispettivamente alla lamina di zinco e a quella di rame. Evita di accostare
tra di loro le lamine.
Prendi un limone schiaccialo leggermente e conficca le due lamine dentro il limone ad una
distanza reciproca di 2cm.
Inseriamo i due cavetti nel tester e vedremo che esso misurerà la tensione prodotta dal circuito
elettrico. Essa sarà pari a circa 2 volt.
Puoi utilizzare un orologio dotato di display a cristalli liquidi al posto del tester, per dimostrare
che la pila al limone produce elettricità.
Il funzionamento di questa pila è basato sul fatto che gli atomi della lamina di rame attirano a
sé gli elettroni con una potenza maggiore rispetto agli atomi della lamina di zinco.
Se le lamine dei due metalli sono immerse in una soluzione conduttrice e collegate
esternamente attraverso un filo metallico, si verificherà una trasmissione di elettroni che
rifornirà il circuito di cariche elettriche.
La soluzione conduttrice può essere un qualunque elettrolita, e quindi una soluzione acquosa di
un sale, o di un acido.
SCOMPONIAMO L'ACQUA
Cosa bisogna conoscere:
La molecola dell’acqua è H2O, che sembra così semplice, in realtà è un
composto (così chiamiamo le sostanze formate da più elementi chimici)
costituito da idrogeno e ossigeno
Nell’acqua pura vi sono pochissime molecole rotte in ioni positivi e ioni negativi
Il bassissimo numero di questi ioni non permette all’acqua pura di condurre la
corrente.
ATTENZIONE:
l’acqua dell’acquedotto contiene vari sali in soluzione e conduce abbastanza bene
la corrente elettrica … abbastanza bene da fulminarsi.
Molte sostanze si sciolgono nell’acqua formando abbondantemente ioni
(particelle positive o negative) . Tra queste i sali, le basi e gli acidi.
Per verificare esegui questo semplice esperimento.
Riempi una vaschetta di acqua, aggiungendo qualche goccia di sale.
Riempi due provette di acqua e immergili capovolte nella vaschetta, cercando di
non far entrare aria al loro interno.
Collega il polo negativo libero della pila a un elettrodo di grafite e il polo positivo
libero
all’altro elettrodo. Inseriamo gli elettrodi di grafite così collegati sotto alle
provette.
PER VERIFICARE
ESEGUI QUESTO SEMPLICE ESPERIMENTO
Riempi una vaschetta di acqua, aggiungendo qualche goccia di sale.
Riempi due provette di acqua e immergili capovolte nella vaschetta, cercando di
non far entrare aria al loro interno.
Collega il polo negativo libero della pila a un elettrodo di grafite e il polo positivo
libero all’altro elettrodo. Inserisci gli elettrodi di grafite così collegati sotto alle
provette.
Osserverai che, al passaggio della corrente
elettrica, le particelle di acqua si scompongono
nei due gas che la formano e che sono,
appunto, l’ossigeno e l’idrogeno
“ELETTRORAMATURA”
Prepariamo una soluzione di solfato di rame CuSO4 in
acqua.
Il solfato di rame è un sale e in soluzione si rompe
(ionizza) in Cu++ e ioni SO4-Immergendo nella soluzione due elettrodi si nota il …
Ma cosa avviene?
OSSERVAZIONE DELLA STRUTTURA DELLE CELLULE VEGETALI
SENZA CLOROPLASTI
(CIPOLLA)
STRUMENTI E MATERIALI:
Microscopio; Vetrini portaoggetti e coprioggetti; Pipetta Pasteur; Aghi da
microscopia; Cipolla; Bisturi; Forbici; Pinzetta;Acqua distillata;Colorante
PROCEDIMENTO
Taglia una cipolla a spicchi. Ogni spicchio presenta vari involucri concentrici.
Staccane uno e preleva con la pinzetta la sottile pellicina che riveste l’interno di
questi involucri (catafilli).
Taglia un pezzettino (3x3 mm circa) della pellicina con le forbici, aiutandoti con la
pinzetta e trasferiscilo al centro del vetrino portaoggetti. Aggiungi una goccia d’acqua
con la pipetta e completa l’allestimento con il vetrino coprioggetti, facendo
attenzione che non rimangano bolle d’aria tra i due vetrini. Eventualmente le puoi
scacciare aiutandoti con gli aghi da microscopia.
Osserva al microscopio a diversi ingrandimenti, individuando a piccolo
ingrandimento le zone con le cellule migliori e poi ingrandendo progressivamente.
Disegna le cellule nei vari ingrandimenti sul tuo quaderno di laboratorio.
Prepara un secondo vetrino utilizzando al posto dell’acqua distillata una goccia di
colorante ( eosina o blu di metilene ) e ripeti le osservazioni come sopra,
evidenziando quali sono le strutture meglio visibili con l’aiuto del colorante.
OSSERVAZIONE DELLA STRUTTURA CELLULARE:
cellule della mucosa boccale
STRUMENTI E MATERIALI:
Microscopio
Vetrini portaoggetti e coprioggetti
Lugol (colorante a base di tintura di iodio) , blu di metilene
Stuzzicadenti
Pipetta Pasteur o contagocce
Acqua distillata
PROCEDIMENTO:
Preleva cellule della tua mucosa boccale passando delicatamente uno stuzzicadenti sulla
parte interna della guancia, non con la punta ma con la superficie laterale, sotto la punta.
Sicuramente alcune cellule resteranno sullo stuzzicadenti.
Poni una, due gocce di colorante al centro del vetrino portaoggetti e immergi la parte
dello stuzzicadenti che ha toccato la mucosa della bocca; le cellule passeranno nel
colorante. Completa l’allestimento con un vetrino coprioggetti, facendo attenzione che
non rimangano bolle d’aria.
Osserva al microscopio a diversi ingrandimenti, individuando a piccolo ingrandimento le
cellule migliori e poi ingrandendo progressivamente. Disegna le cellule nei vari
ingrandimenti sul tuo quaderno di laboratorio.
Rileva le differenze con la cellula vegetale.
PARAMECIO
I parameci sono organismi eucarioti unicellulari appartenenti al regno dei protisti.
Esistono varie specie di parameci, appartenenti al genere Paramecium. I parameci
sono lunghi all’incirca 0,2 mm e per osservarli è quindi necessario utilizzare un
microscopio ottico.
I parameci sono organismi acquatici, largamente diffusi negli specchi d’acqua dolce e
stagnante. Per osservarli, è sufficiente analizzare un campione d’acqua prelevato in
una pozzanghera ecc. In alternativa, è possibile rinvenire dei Paramecium all’interno
di un infuso preparato immergendo per 4-5 giorni a temperatura ambiente due
manciate d’erba, anche secca, in 2 litri d’acqua.
È consigliabile prelevare il materiale da osservare al microscopio dal fondo del
recipiente che contiene l’infuso.
Per osservare i parameci preleva una goccia d’acqua con un contagocce e mettila su
un vetrino portaoggetti. Copri la goccia con un vetrino coprioggetti, asciugando
l’eventuale acqua in eccesso con della carta assorbente ed evitando la formazione di
bolle d’aria. Osserva il campione al microscopio ottico partendo dall’ingrandimento
minore, quindi passa gradualmente agli ingrandimenti maggiori sino ad arrivare
all’obiettivo che offre l’immagine più ingrandita.
I LIEVITI
Con il termine “lieviti” s’intendono i micro organismi appartenenti alla divisione dei
Funghi e in particolare al genere Saccharomyces. Sono unicellulari molto importanti
perché agenti della fermentazione alcolica che è alla base della panificazione e della
vinificazione. La fermentazione alcolica è quel processo che, in assenza di ossigeno,
trasforma il glucosio in anidride carbonica ed alcol etilico.
I Saccaromiceti vivono di solito in ambienti aerobici (in presenza di ossigeno), ma
possono anche vivere in ambienti anaerobici (in assenza di ossigeno). All’inizio,
quando il lievito viene messo nell’impasto per il pane o nei tini per la vinificazione, le
cellule si trovano in ambiente aerobico; crescendo, consumano ossigeno
(respirazione cellulare), così che l’ambiente ne risulta impoverito: in queste
condizioni avviene la fermentazione. Nella produzione del pane ciò che è importante
è l’anidride carbonica che viene trattenuta dall’impasto facendolo lievitare, mentre
nella vinificazione è l’alcol etilico il prodotto finale di interesse.
Se si prende una piccola quantità di lievito di birra, e la si mette in un bicchiere con
acqua, con un cucchiaino di zucchero, dopo poco tempo i lieviti, trovandosi in
condizioni ottimali di crescita, cominciano a moltiplicarsi:
la moltiplicazione dei lieviti l’obiettivo di questa esperienza.
I Saccaromiceti sono piccoli organismi di circa una decina di micrometri, non ideali
per osservare l’organizzazione cellulare, ottimali invece per vedere la gemmazione
in ogni sua fase: si possono osservare cellule in diverso stadio di sviluppo delle
gemme, dalla piccola protuberanza che va via via crescendo fino alla gemma matura.
COSA FARE PRIMA
Un giorno prima dell’esperienza (bastano anche quattro ore prima)
preparare due soluzioni:
in un bicchiere con circa 100 ml di acqua distillata mettere una punta di
spatola di lievito di birra fresco e in un altro bicchiere, sempre con 100 ml di
acqua distillata, mettere la stessa quantità di lievito con l’aggiunta di un
cucchiaino di zucchero da cucina.
Materiale occorrente
Lievito di birra fresco o liofilizzato
Acqua distillata
Saccarosio (zucchero da cucina)
Microscopio ottico
2 vetrini portaoggetti e coprioggetti
2 bicchieri
Carta assorbente
Pipetta
Procedimento
Qualche ora prima dell’esperimento prepara 2 soluzioni: in un bicchiere con
circa 100 ml di acqua distillata metti una punta di spatola di lievito di birra
fresco e in un altro bicchiere, sempre con 100 ml di acqua distillata, metti la
stessa quantità di lievito con l’aggiunta di un cucchiaino di zucchero da
cucina.
Preleva con la pipetta una goccia di soluzione con lievito e zucchero e
lasciala cadere sul vetrino portaoggetti. Metti il coprioggetto facendo
attenzione alla formazione di bolle.
Sciacqua la pipetta con acqua distillata e preleva una goccia dell’altra
soluzione senza zucchero; lasciala cadere su un vetrino pulito e metti il
coprioggetto.
Segna con il pennarello i vetrini per distinguere i due campioni.
Osserva al microscopio partendo dall’ingrandimento minore, quindi passa
gradualmente agli ingrandimenti maggiori fino ad arrivare all’obiettivo 40x,
che in questo caso offre un’immagine chiara e sufficientemente dettagliata.
La prassi di partire dall’ingrandimento più piccolo per poi passare a quello
più grande è importante per mettere a fuoco ed analizzare l’immagine nella
sua interezza, in modo da poter scegliere le zone che meglio si prestano
all’osservazione.