ESAME DI MATURITÀ
Opzione specifica biologia e chimica
giugno 2013
UCORRELAZIONI
Cognome: . . . Nome: . . . Gruppo: . . . Numero: . . .
Tempo a disposizione: 60 minuti Punteggio correlazioni: 60 punti.
Sussidi ammessi: tavola periodica non annotata,
raccolta formule (Formulari e tavole, Tables numériques o Formeln und Tafeln)
calcolatrice tascabile ad alimentazione autonoma, con visore che mostra una sola riga di caratteri alfanumerici
Le risposte vanno scritte sui fogli dell’esame nei riquadri appositi; se dovesse aver bisogno di altro spazio, usi i fogli ufficiali.
Ogni blocco o foglio singolo deve portare cognome, nome, gruppo e numero del candidato.
Risposte a matita e/o su fogli non ufficiali non verranno considerate.
Le risposte alle domande dovranno essere concise, chiare e il linguaggio il più rigoroso possibile.
Risposte evasive, poco chiare verranno penalizzate!
Risultati numerici, senza una traccia dei calcoli svolti, non verranno ritenuti validi.
È richiesto ovunque il corretto uso delle unità di misura e della simbologia chimica.
Al termine dell’esame, raccolga ed ordini i fogli.
BUON LAVORO!
Nitriti nelle acque
Un comune è preoccupato per la qualità delle acque del suo laghetto prealpino e ordina ad una ditta specializzata di monitorarne la qualità. Il laghetto si trova in un avvallamento, ha una superficie di 2 km2 e una profondità massima di 3,3 m. Ha un immissario e un emissario. A Nord e a Est è circondato da zone residenziali, a Sud vi sono delle aziende agricole e a Ovest una zona industriale. A Nord vi è una stazione di pompaggio delle acque scure (scarichi fognari) che porta al depuratore consortile. In caso di forti piogge però, l’eccesso non pompato al depuratore, viene scaricato direttamente nel laghetto.
Le analisi evidenziano un alto tasso di nitriti.
a) Qual è l’origine (o la provenienza) dei nitriti nell’acqua del laghetto? [2]
Nelle acque si possono trovare principalmente 4 composti dell’azoto, 3 dei quali vengono solitamente analizzati per controllarne la qualità.
b) Evidenzi, scegliendo tra quelle proposte, le 3 specie chimiche che vengono solitamente analizzate:
[3]
N2O NO NO2- N NO3- N2 NH4+ N2O2 N2H4 N2O5 N2O3 O2 H3O+
c) Ordini le 3 specie chimiche da lei scelte al punto b) da quella più ossidante a quella più riducente.
Inserisca sopra ad ogni atomo d’azoto il numero d’ossidazione corretto. [4]
L’addetto della ditta incaricata delle analisi preleva dei campioni e tornato in laboratorio analizza il contenuto di nitriti in due modi diversi:
• per via spettrofotometrica;
• attraverso il metodo “Lunge Modificato”.
Uno dei campioni, ipoteticamente identificato con la lettera D, presenta un contenuto di nitriti pari a 1,3 mg/L .
Il metodo, definito "Lunge Modificato", è basato sulla seguente reazione:
2 KMnO4 + 5 NO2- + . . . H3O+
⇌
. . . Mn+2 + . . . NO3- + . . . H2O + . . . K+L’addetto della ditta incaricata inserisce 25,0 mL del campione D in una beuta da 200 mL con collo smerigliato e vi aggiunge 5,0 mL di acido solforico concentrato e 20,0 mL di una soluzione 0,100 M di permanganato di potassio. Tappa la beuta, la agita a brevi intervalli e la lascia riposare per 15 minuti affinché la reazione raggiunga l’equilibrio. Dopodiché aggiunge 2 g di ioduro di potassio solido e aspetta 5 minuti dopo la sua completa dissoluzione.
f) Quante moli di I2 si sono formate nella beuta? Calcoli obbligatori. [6]
Lo iodio molecolare formatosi nella beuta viene titolato con una soluzione 0,100 M di tiosolfato di sodio, utilizzando come indicatore la salda d'amido (viraggio dal blu scuro all'incolore), secondo la reazione:
I2 + 2 S2O32-
⇌
2 I - + S4O62-L’addetto preleva 20,0 mL della soluzione contenuta nella beuta e vi aggiunge della salda d’amido.
g) Quanti mL di soluzione 0,100 M di tiosolfato di sodio avrà utilizzato l’addetto per arrivare al punto d’equilibrio?
Se non ha risolto il punto g) (necessario per questo calcolo) consideri che la soluzione iniziale nella
beuta abbia contenuto 5,00x10-3 moli di iodio molecolare. [4]
È stato effettuato uno studio per analizzare l’effetto dei nitriti sulla sopravvivenza delle larve di 5 specie differenti di anfibi (vedi Allegato).
h) Riassuma le informazioni che può dedurre dai tre grafici:
• confrontando tra loro gli effetti dei nitriti sulle 5 specie;
• definendo come varia nel tempo la mortalità delle specie di anfibi considerati;
• proponendo un limite per cui la concentrazione di nitriti è da ritenersi pericolosa per la
sopravvivenza degli anfibi. Giustifichi la tua risposta. [10]
i) Ipotizzando che la concentrazione di ioni nitrito sia quella misurata nel campione contrassegnato con la lettera D, quali effetti a lungo termine sull’intera comunità biologica si possono ipotizzare se le 5 specie
di anfibi fossero tutte presenti nel laghetto? [6]
Normalmente negli ecosistemi lacustri i nitriti vengono convertiti in nitrati.
j) Disegni lo schema generale del ciclo dell’azoto in un lago, spiegando in quali condizioni i nitriti sono convertiti in nitrati e come questi (i nitrati) sono riciclati nell’ecosistema. [5]
k) Spieghi per quale ragione un’alta concentrazione di nitrati induce una riduzione parziale o completa
dell’ossigeno negli strati più profondi. [4]
l) In quali condizioni climatiche è possibile che avvenga un rimescolamento delle acque tale da
consentire una riossigenazione degli strati profondi? [2]
m) Le sono proposti 4 possibili interventi per ridurre il deficit di O2 nel laghetto. Ne scelga due e spieghi perché potrebbero servire a risolvere il problema (tenga in considerazione sia gli aspetti ecologici, sia
quelli economici sia quelli naturalistici). [8]
I. insufflare aria nella zona più profonda del laghetto.
II. ridurre le attività agricole nelle vicinanze del laghetto.
III. potenziare la stazione di pompaggio delle acque scure e relative condotte che portano l'acqua al depuratore consortile.
IV. verificare che le acque chiare (pluviali, tombini stradali) siano separate da quelle scure (scarichi fognari) per tutte le abitazioni dei comuni affacciati al laghetto.
ALLEGATO
Sensibilità delle larve di 5 specie diverse di anfibi. NB le larve si sviluppano nell'acqua e sono sensibili alla presenza di nitriti.
Fig. 2. Sensibilità alla presenza di nitriti in larve di 5 diverse specie di anfibi dopo (a) 4, (b) 7, (c) 15 giorni.
Nell'immagine accanto figurano le 5 specie e i simboli utilizzati nella rappresentazione grafica.
Adolfo Marco & al, Sensitivity to nitrate and nitrite in pond-breeding amphibians from the pacific Northwest, USA.
Environment Toxicology and chemistry, Vol 18, N° 12, pp 2836 - 2839, 1999
