I.I.S. “FERRARIS-FERMI” - I.I.T “Galileo Ferraris” VERONA ANNO SCOLASTICO 2019 /2020
PROGRAMMAZIONE PER DISCIPLINA
COORDINAMENTO DISCIPLINA “CHIMICA ANALITICA E STRUMENTALE” - secondo biennio - classe TERZA Indirizzo: Chimica, materiali e biotecnologie – Articolazione: Chimica e Materiali
LIBRO DI TESTO: C. Rubino, I. Venzaghi, R. Cozzi “Le basi della chimica analitica-laboratorio” - ZANICHELLI
A. Crea “Principi di chimica analitica” - ZANICHELLI
COMPETENZE CHIAVE EUROPEE:
Nella rosa delle otto competenze chiave europee, lo studio della chimica organica nel secondo biennio concorre a sviluppare in particolar modo:
competenza matematica e competenza di base in scienza e tecnologia
spirito di iniziativa e imprenditorialità ASSE CULTURALE: Scientifico-tecnologico
COMPETENZE DISCIPLINARI:
L’insegnamento di Chimica Analitica a Strumentale, previsto come triennale, mirerà gradualmente al raggiungimento delle seguenti competenze attese al termine del percorso quinquennale:
acquisire i dati ed esprimere qualitativamente e quantitativamente i risultati delle osservazioni di un fenomeno attraverso grandezze fondamentali e derivate;
individuare e gestire le informazioni per organizzare le attività sperimentali;
utilizzare i concetti, i principi e i modelli della chimica fisica per interpretare la struttura dei sistemi e le loro trasformazioni;
essere consapevole delle potenzialità e dei limiti delle tecnologie, nel contesto culturale e sociale in cui sono applicate,
elaborare progetti chimici e gestire le attività di laboratorio;
controllare progetti e attività, applicando la normativa sulla protezione ambientale e sulla sicurezza;
redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo relative a situazioni professionali.
CONOSCENZE ABILITÀ VALUTAZIONE
UNITÀ 1
RIALLINEAMENTO (20 ore)
- Grandezze, unità di misura e conversione tra queste - Classificazione e nomenclatura dei composti inorganici - Massa Atomica, Massa Molecolare e Massa Formula - Mole e Massa Molare;
- Numeri di ossidazione.
UNITÀ 2 (consolidamento 5 ore)
NORME E PROCEDURE DI SICUREZZA E PREVENZIONE DEGLI INFORTUNI
- Norme di comportamento in un laboratorio chimico;
- Normativa CLP 1272/2008:
Simboli di pericolosità. Frasi H e P.
Dispositivi di protezione individuale (DPI)
Schede di sicurezza (SDS)
- Utilizzare correttamente simboli delle grandezze ed unità di misura.
- Saper utilizzare il concetto di Massa Molare e di quantità di sostanza (mole) nel calcolo stechiometrico;
- Saper assegnare correttamente il nome ad un composto secondo la nomenclatura
tradizionale e IUPAC
- Applicare con consapevolezza le norme sulla protezione ambientale e sulla sicurezza - Saper leggere l’etichetta di un prodotto
chimico ed una SDS
- Saper individuare ed utilizzare i DPI - Saper organizzare ed effettuare un’attività
pratica nel rispetto delle norme di sicurezza
STRUMENTI DI VALUTAZIONE
prove scritte: strutturate, semistrutturate e a domande aperte (valide anche per l’orale)
interrogazioni orali
controllo dei compiti assegnati e dei quaderni
prove pratiche
relazioni di laboratorio
prove di rielaborazione dati con foglio di calcolo
relazioni su uscite didattiche
Nella valutazione delle verifiche si terrà conto di:
pertinenza delle risposte alle richieste formulate
chiarezza espositiva
livello di conoscenze, competenze e abilità acquisite
competenza linguistica specifica
capacità di sintesi, rielaborazione e collegamento dei contenuti all’interno degli argomenti disciplinari
ordine e chiarezza nella scrittura e nella presentazione degli UNITÀ 3
MISURA E ELABORAZIONE DATI (15 ore) (da fare nell’arco dell’intero a.s.)
- Misura e processi di misurazione.
- Analisi dimensionale e cifre significative
- Organizzare dati ed elaborare informazioni - Individuare strumenti e metodi noti idonei per organizzare le attività di laboratorio in
- Errori sistematici ed errori casuali
- Elaborazione dati: accuratezza e precisione, errore assoluto, errore relativo e percentuale
- Introduzione al trattamento statistico dei dati. Misure ripetute: indicatori di posizione ed indicatori di dispersione, deviazione standard e coefficiente di variazione, analisi di dati anomali (test di Dixon)
- Espressione del risultato: intervallo di confidenza.
- Strumenti di misura della massa e del volume:
caratteristiche impieghi UNITÀ 4
LE SOLUZIONI (25 ore)
- Le soluzioni: meccanismo di dissoluzione (con cenni di termodinamica)
- Concentrazioni espresse in unità fisiche e in unità chimiche.
- Conversione tra modi di esprimere la concentrazione.
- Diluizione e mescolamento di soluzioni.
UNITÀ 5 (30 ore)
STECHIOMETRIA DELLE REAZIONI - Reazioni chimiche e loro bilanciamento.
- Stechiometria volumetrica applicata a reazioni acido-base, di precipitazione, di complessamento e di ossido-riduzione (durante tutto l’a.s.)
- Quantità di reazione e resa di reazione.
- Equivalente chimico in riferimento al tipo di reazione e Normalità
- Calcolo stechiometrico relativo all’analisi volumetrica
UNITÀ 6
ASPETTI CINETICI E TERMODINAMICI DELLE REAZIONI CHIMICHE (15 ore)
- Velocità di reazione e fattori che la influenzano.
- Modelli interpretativi della cinetica chimica: teoria delle collisioni e dello stato attivato.
- I catalizzatori e il loro utilizzo
- Elementi di termodinamica e funzioni di stato (entalpia, entropia ed energia libera).
- Spontaneità delle reazioni
funzione dell’accuratezza e della precisione volute.
- Esprimere il risultato di una serie di misurazioni
- Interpretare i dati e correlare gli esiti sperimentali con i modelli teorici di riferimento
- Documentare le attività individuali e di gruppo e presentare i risultati di una analisi
- Saper interpretare il processo di solubilizzazione alla luce di variazioni entalpiche ed entropiche
- Saper fare calcoli sulla preparazione di soluzioni per pesata e per diluizione.
- Saper preparare soluzioni a concentrazione indicativa e standard per pesata e per diluizione.
- Saper bilanciare reazioni anche redox - Rappresentare una trasformazione chimica
sia in forma molecolare che ionica (se possibile)
- Saper effettuare calcoli sui rapporti ponderali nelle reazioni chimiche anche in presenza di un reagente limitante.
- Saper utilizzare il concetto di equivalente e di Normalità in riferimento al diverso tipo di reazione
- Correlare le proprietà chimiche e chimico- fisiche alla struttura microscopica
- Applicare i principi e le leggi della cinetica per valutare i parametri che influenza la velocità delle reazioni
- Conoscere leggi che regolano gli scambi di energia nelle trasformazioni chimiche
elaborati
abilità tecnico-operative nelle prove pratiche
Nelle prove pratiche, inoltre, si terrà conto anche : - dell'autonomia operativa ed organizzativa e della
capacità di collaborare con i compagni nel rispetto delle norme di sicurezza
- della capacità di raccogliere, organizzare, valutare dati ed informazioni e presentare relazioni relative all’attività svolta
- della puntualità nella consegna delle relazioni
CRITERI DI VALUTAZIONE
Si applica una scala di voti da 1 a 10 facendo riferimento alla griglia del PTOF
ATTIVITA’ DI RECUPERO
Per le modalità di recupero si fa riferimento a quanto previsto nel PTOF
GRIGLIA DI VALUTAZIONE PER LA VALUTAZIONE DELLE PROVE SCRITTE ADOTTATA DAL COORDINAMENTO DI MATERIA
UNITÀ7
EQUILIBRIO CHIMICO (20 ore) - Applicare la teoria dell’equilibrio chimico
Aspetti termodinamici dell’equilibrio
Concetto di equilibrio chimico dinamico
Legge di azione di massa e costante di equilibrio. Concetto di attività e di coefficiente di attività.
Costante termodinamica e costante stechiometrica.
Principio di Le Chatelier
Quoziente di reazione UNITÀ 8
EQUILIBRI IN SOLUZIONE ACQUOSA (80 ore) - Equilibri acido-base : (30 ore)
definizione di acido/ base (Arrhenius, Bronsted- Lowry, Lewis)
equilibrio di ionizzazione dell’acqua e Kw;
forza degli acidi / basi e Ka/Kb;
coppie coniugate e loro forza relativa;
scala del pH;
calcolo del pH per soluzioni di acidi/basi forti, acidi/basi deboli, Sali
soluzioni tamponi: campo di esistenza, potere e capacità tamponante
- Equilibri ossido-riduttivi: (20 ore)
ossidanti e riducenti;
scala dei potenziali di riduzione e definizione del potere ossidante/riducente di una specie chimica
potere ossidante/riducente e pH - Equilibri di complessazione : (15 ore)
definizione di composto di coordinazione;
nomenclatura dei composti di coordinazione;
costante di formazione.
leganti inorganici e organici. Agenti chelanti
influenza del pH sugli equilibri di complessazione.
- Equilibri eterogenei : (15 ore)
solubilità e prodotto di solubilità;
reazioni di precipitazione e concentrazioni in soluzione. Precipitazione frazionata.
equilibri di solubilità simultanei: effetto ione comune
per prevedere la reattività del sistema e l’influenza delle variabili operative
(variazione di Temperatura. di pressione, di concentrazione delle specie coinvolte…) - Utilizzare le costanti di equilibrio per
calcolare la composizione di un sistema
- saper identificare un acido/base secondio le diverse definizioni;
- saper riconoscere una coppia coniugata;
- Saper calcolare il pH di soluzioni di acidi/basi forti/deboli, sali;
- Saper preparare soluzioni tampone a pH definito
- saper costruire la curva di titolazione acido/base teorica
- Data una coppia redox prevedere l’andamento spontaneo di un processo - Prevedere l’effetto del pH sul potere
ossidante/riducente di una specie
- Prevedere l’effetto del pH su un equilibrio di complessazione,
- individuare le condizioni di stabilità dei composti di coordinazione
- conoscere i principali utilizzi degli agenti complessanti
- Calcolare la solubilità di un sale anche in presenza di uno ione comune;
- Prevedere l’effetto del pH e della presenza di agenti complessanti sulla solubilità di un sale;
- Stabilire se è possibile effettuare una precipitazione frazionata
UNITÀ 9
ANALISI QUALITATIVA (svolto all’interno dei moduli corrispondenti)
- Utilizzare le conoscenze ed abilità acquisite nello studio degli equilibri per comprendere i
- Analisi qualitativa di cationi e anioni: principi teorici ed esempi di applicazione
Saggi specifici per via secca e per via umida
UNITÀ 10
ANALISI VOLUMETRICA (svolto all’interno dei moduli corrispondenti)
- Sostanza madre e soluzione standard - Principi dell’analisi volumetrica
- Punto equivalente e Punto di fine di una titolazione - Indicatori cromatici e loro condizioni operative - Titolazioni acidimetriche/alcalinometriche,
complessometriche, argentometriche e ossidimetriche
principi su cui si basano alcuni saggi qualitativi
- Utilizzare semplici saggi qualitativi per individuare la presenza di cationi ed anioni che hanno implicazioni nell’industria alimentare (es. nitrati, nitriti, fosfati, solfiti) anche in presenza di interferenze.
- Individuare i principi fisici e chimico fisici su cui si fondano i metodi di analisi chimica studiati
- Applicare secondo la sequenza operativa individuata secondo i metodi analitici classici studiati
- esprimere il risultato dell’analisi secondo uno determinato livello di significatività e saperlo valutare in base alle scelte operative
effettuate;
- Individuare, motivando, le condizioni operative più opportune anche per gli aspetti relativi alla sicurezza e allo smaltimento dei rifiuti
- Operare correttamente e nel rispetto delle regole di sicurezza con l'attrezzatura e i reagenti in laboratorio.
LABORATORIO (attività da svolgersi per tutto l’anno scolastico)
ATTIVITÀ MODALITÀ SICUREZZA
SICUREZZA IN LABORATORIO
- Localizzazione delle vie di fuga, uscite di sicurezza, estintori, uso corretto di docce d’emergenza e lava-occhi.
Impianti di aspirazione a bancone, cappe di aspirazione e loro accensione
- Lettura etichetta prodotti chimici, schede di sicurezza per punti,.
- D.P.I (guanti, occhiali, camice), caratteristiche dei diversi tipi di guanti (lattice, vinile, nitrile, neoprene) e maschere (FP1- FP2-FP3)
PROCEDURE/ESPERIENZE DI BASE
- Uso corretto vetreria e bilance.
- Controllo precisione bilancia analitica.
- Misura della capacità di un recipiente tarato e controllo della tolleranza dichiarata.
- Preparazione di soluzioni per pesata
- Preparazione di soluzioni per diluizione da acidi o basi concentrati.
- Preparazione soluzioni per analisi qualitativa.
- Preparazione di soluzioni per analisi quantitativa
- Stati di ossidazione del manganese ANALISI QUALITATIVA
- Ricerca dei seguenti cationi mediante saggio alla fiamma:
Li-Na-K-Ca-Sr-Ba-Cu
- Ricerca dei seguenti Anioni per via secca: carbonati, acetati, borati
- Ricerca dello ione ammonio
- Ricerca del cromo e manganese mediante saggio al coccio Prova incognita: 3 cationi e 3 anioni
- Ricerca dei seguenti anioni sulla soluzione alcalina: cloruri, bromuri, ioduri, solfati, nitriti, nitrati, , ossalati , fosfati
- Ricerca dei seguenti cationi in soluzione: Fe-Ni-Co Prova incognita:4 cationi e 4 anioni
Esperienze eseguite singolarmente o in coppia.
Di tutte le esercitazioni viene spiegata la metodica, il materiale da usare, come e dove vengono preparati i reattivi, come devono essere usati gli strumenti.
Valutazione rischi e norme di sicurezza strumenti e reattivi utilizzati.
Gli alunni devono attenersi scrupolosamente alle istruzioni degli insegnanti e NON effettuare prove di propria iniziativa che possono risultare pericolose per sé e per gli altri.
Vengono effettuate analisi in assenza di interferenze chimiche, intervallate da campioni incogniti preparati da soluzioni standard e campioni reali.
Alla fine di ogni esercitazione viene richiesta una relazione tecnica che riporti: principi teorici, elenco materiale, elenco reattivi (con relativi H- P), procedimento seguito, raccolta dati trovati sperimentali e loro rielaborazione, eventuali grafici e tabelle, valutazione critica dei risultati ottenuti.
L’insegnante tecnico pratico spiega all’inizio di ogni esercitazione il comportamento da tenere in laboratorio, nei confronti dei compagni e delle attrezzature, come si deve operare, dove è dislocato il materiale e dove e come deve essere riposto dopo l’uso. Indica quali D.P.I.e come usarli.
Illustra le modalità di preparazione delle soluzioni, cosa indossare (maschere, camice, guanti, occhiali) dove lavorare (sotto cappa aspirante, lontano da fonti di calore, gas, stufe, muffole, mantelli riscaldanti)
All’inizio di ogni esperienza, vengono consultate le schede di sicurezza che contengono tutte le informazioni utili prima della manipolazione di sostanze pericolose.
Alla fine di ogni esperienza, si procede con la raccolta
differenziata delle sostante prodotte durante le esercitazioni, con le indicazioni precise di come e dove devono essere smaltite.
Ad ogni alunno, all’inizio dell’anno scolastico, viene consegnato un modulo riguardante il regolamento:
NORME DI SICUREZZA E PREVENZIONE DEGLI INFORTUNI NEL LABORATORIO DI CHIMICA.
Modulo che deve essere riconsegnato opportunamente firmato dall’alunno e da un genitore e conservato per l’intero anno scolastico.
ANALISI QUANTITATIVA
- ACIDIMETRIA: Standardizzazione di una soluzione di HCl 0,1 N con carbonato di sodio analisi incognita di un campione di Na2 CO3 .
- ALCALIMETRIA: Standardizzazione di una soluzione di NaOH 0,1 N con ftalato acido di potassio
Prova incognita di un campione di CH3COOH.
- Dosaggio dell’ H3PO4 col metodo del doppio indicatore
- Analisi alimentare: Determinazione di CH3COOH nell’aceto commerciale, acidità latte, acidità vino, acidità farine. Umidità delle farine, estrazione glutine.
Determinazione CaCO3 nel guscio d’uovo. Acidità olio d’oliva. Acidità succhi di frutta.
- ARGENTOMETRIA: Standardizzazione di una soluzione di AgNO3 con NaCl con metodo di Mohr.
Campione incognito di Cl-
Determinazione dei cloruri nelle acque.
- COMPLESSOMETRIA: Standardizzazione di una soluzione di E.D.T.A. con CaCO3.
Determinazione di un campione di calcio Determinazione della durezza di H2O
- PERMANGANOMETRIA: Preparazione e
standardizzazione di una soluzione di K Mn O4 0,1 N Dosaggio del ferro in un campione incognito
- IODOMETRIA: Preparazione di una soluzione di Na2S2O3 0,1N
Dosaggio di un campione di KIO3, Dosaggio del Cl2 in un ipoclorito
- ANALISI GRAVIMETRICA:
Dosaggio dei solfati
Data ____________ Il coordinatore ___________________________________
I docenti _________________________________________________________________________________________________
