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LICEO SCIENTIFICO STATALE “GALILEO GALILEI” PERUGIA
CONOSCENZE ABILITA’ CONOSCENZE E ABILITA’
MINIME
1. La biologia studia la vita a) Le caratteristiche dei viventi b) Formazione della Terra
c) L’origine della vita: dalla generazione spontanea all’ipotesi di Oparin d) Le prime cellule: procarioti ed eucarioti.
e) Origine della pluricellularità
f) Il microscopio: allestimento di preparati e osservazione
- Definire e distinguere il vivente dal non vivente - Descrivere il metodo scientifico
- Descrivere l’evoluzione chimica fino alla comparsa della prima protocellula
- Chiarire i vantaggi selettivi della pluricellularità - Acquisire manualità nell’uso delle apparecchiature
- Riconoscere analogie e differenze tra gli organismi e costruire semplici serie
- Conoscere le principali caratteristiche dei viventi - Descrivere l’origine chimica della vita sulla Terra
- Conoscere i criteri di classificazione dei viventi nei 5 Regni della Natura
2. Atomi e molecole
a) Gli atomi; isotopi; modelli di struttura atomica b) La disposizione degli elettroni
c) Legami chimici e molecole: legami ionici, covalenti puri e covalenti polari
d) Reazioni chimiche
e) Gli elementi biologicamente importanti f) I livelli dell'organizzazione biologica
- Descrivere la struttura di un atomo
- Definire il legame chimico e la differenza tra elementi e composti - Definire l’elettronegatività di un atomo e la differenza tra un
composto ionico ed uno covalente - Distinguere tra legami chimici deboli e forti
- Elencare e descrivere le particelle subatomiche che costituiscono un atomo
- Descrivere le differenze tra elemento e composto - Distinguere tra composti ionici e covalenti
3. L'acqua
a) Struttura dell'acqua
b) Conseguenze del legame idrogeno: tensione superficiale, capillarità e imbibizione, resistenza ai cambiamenti di temperatura, evaporazione, solidificazione
c) L'acqua come solvente
d) Acidi e basi: forza di acidi e basi. La scala del pH e) Soluzioni tampone
- Descrivere la differenza tra ione e dipolo
- Relazionare le “anomalie” dell’acqua alla presenza del legame idrogeno
- Descrivere l’importanza delle “anomalie” dell’acqua per la vita - Descrivere il comportamento dei vari composti rispetto all’acqua - Utilizzare la scala in unità di pH
- Definire il ruolo delle soluzioni tampone
- Descrivere la molecola dell’acqua
- Chiarire le “anomalie” dell’acqua e la loro importanza per la vita - Conoscere le differenze di comportamento di un acido e di una
base
4. Molecole organiche
a) Il ruolo centrale del carbonio: gli idrocarburi (alcani, alcheni e alchini)
b) I gruppi funzionali
c) Acidi organici: gli acidi carbossilici.
d) Carboidrati: monosaccaridi. Gruppi alcolici, aldeidico e chetonico.
e) Il legame glicosidico: polisaccaridi di riserva (amido e glicogeno);
polisaccaridi strutturali (la cellulosa) f) I lipidi: legame estere. Grassi e oli g) Trigliceridi e fosfolipidi. Cere, colesterolo h) Aminoacidi: gruppo amminico. Il legame peptidico i) Livelli di organizzazione proteica
j) Proteine fibrose e globulari. L'emoglobina
- Chiarire perché il carbonio è l’atomo della vita - Descrivere e riconoscere alcuni gruppi funzionali
- Distinguere tra polisaccaridi di riserva e strutturali (isomeria) - Definire il significato di composto tensioattivo
- Descrivere la struttura generale di un aminoacido - Definire la differenza tra polipeptide e proteina
- Definire un gruppo funzionale
- Chiarire le funzioni di carboidrati, grassi, proteine e acidi nucleici, nella cellula
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5. L'organizzazione cellulare a) Forma e dimensioni delle cellule b) L'organizzazione subcellulare c) Membrana cellulare e parete cellulare d) Il nucleo: funzioni
e) Il citoplasma: citoscheletro, vescicole e vacuoli, ribosomi, reticolo endoplasmatico, apparato del Golgi, lisosomi, perossisomi, mitocondri, plastidi
f) Come si muovono le cellule: ciglia e flagelli. Actina e proteine contrattili
- Elencare somiglianze e differenze tra cellula eucariota e procariota
- Elencare somiglianze e differenze tra cellule animali e vegetali - Descrivere la struttura di una cellula eucariota e struttura e
funzione di ciascun organello
- Descrivere chiaramente la relazione tra superficie e volume delle cellule negli organismi pluricellulari
- Descrivere la struttura e le funzioni del nucleo di una cellula - Descrivere la struttura della membrana cellulare secondo il
modello a “mosaico fluido” ed il ruolo di ciascuno dei suoi componenti
- Descrivere le differenze tra una cellula procariota ed eucariota - Descrivere le differenze tra una cellula vegetale ed una animale - Descrivere struttura e funzioni dei principali organelli di una
cellula eucariote
- Descrivere il modello a “mosaico fluido” della membrana cellulare
6. Processi energetici ( sarà sviluppato nell’anno seguente) a) Le leggi della termodinamica
b) I viventi e la seconda legge della termodinamica c) Reazioni di ossidoriduzione
d) Metabolismo: catabolismo ed anabolismo
e) Enzimi: struttura e funzione. Cofattori dell'azione enzimatica.
Regolatori dell'azione enzimatica f) Valuta energetica della cellula: ATP
- Descrivere l’energia e le sue manifestazioni
- Chiarire perché i viventi hanno bisogno di una fonte esterna di energia
- Distinguere tra autotrofi ed eterotrofi - Conoscere le reazioni di ossidoriduzione - Chiarire il concetto di energia di attivazione
- Descrivere il ruolo degli enzimi e dei coenzimi nel metabolismo - Descrivere l’accoppiamento delle reazioni eso- ed endo-
ergoniche
- Descrivere la molecola dell’ATP
- Distinguere autotrofi ed eterotrofi
- Differenziare le reazioni eso- da quelle endo- ergoniche - Descrivere la funzione degli enzimi
- Spiegare il ruolo della molecola dell’ATP nei viventi
7. Come le sostanze entrano ed escono dalle cellule a) Movimento dell'acqua e dei soluti: flusso di massa b) Movimenti secondo gradiente: diffusione ed osmosi c) Trasporto mediato da proteine
d) Trasporto mediato da vescicole: fagocitosi e pinocitosi e) Trasporto contro gradiente: la pompa sodio-potassio
- Definire il concetto di gradiente
- Distinguere tra trasporto facilitato e diffusione - Definire la pressione osmotica
- Definire il trasporto attivo - Descrivere la pompa sodio/potassio
- Definire la diffusione e l’osmosi spiegando l’importanza di tali fenomeni
- Descrivere il meccanismo del trasporto attivo
8. Glicolisi e respirazione a) Glicolisi: via anaerobica
b) Respirazione: ciclo di Krebs e fosforilazione ossidativa c) Bilancio energetico totale
- Definire il significato di “via metabolica”
- Descrivere il percorso anaerobio ed aerobio dell’acido piruvico - Descrivere la funzione dei coenzimi NAD+ e FAD
- Descrivere il ruolo centrale del ciclo di Krebs
- Descrivere la funzione dei citocromi e il loro ruolo nella sintesi dell’ ATP (teoria chemioosmotica)
- Descrivere la resa energetica sia della via anaerobia che di quella aerobia
- Definire la termogenesi
- Delineare le funzioni generali della respirazione cellulare - Distinguere tra processo anaerobio ed aerobio anche in termini di
resa energetica
- Descrivere la funzione del mitocondrio nel processo aerobio - Descrivere la termogenesi
9. Fotosintesi
a) Cenni sulla natura della luce b) Clorofilla e altri pigmenti
c) Stadi della fotosintesi: fotosistemi. Fase luminosa d) La fase oscura
e) I prodotti della fotosintesi
- Descrivere la radiazione elettromagnetica - Definire la duplice natura della luce
- Chiarire il significato di pigmento e di fotosistema - Descrivere la fase luminosa della fotosintesi - Descrivere la fotolisi dell’acqua
- Descrivere la fase oscura
- Chiarire il significato anabolico della fotosintesi - Definire il ruolo dei vegetali nell’ ecosistema
- Descrivere il significato del termine “luce”
- Definire un pigmento
- Delineare la fase luminosa della fotosintesi e la fase oscura - Definire il ruolo dei vegetali nell’ecosistema
Com'è fatta la materia a) Miscugli e sostanze
b) Sostanze semplici e composte.
c) Gli stati d'aggregazione della materia: solido, liquido, aeriforme.
d) Sistemi omogenei ed eterogenei; concetto di fase.
e) Metodi di separazione delle fasi
- Distinguere tra sostanze semplici e sostanze composte - Descrivere le principali caratteristiche degli stati della materia:
solido, liquido ed aeriforme
- Distinguere un sistema omogeneo da uno eterogeneo - Descrivere un sistema colloidale
- Conoscere i principali metodi pratici di separazione delle fasi di un
- Conoscere le principali tappe della storia della teoria atomica Distinguere tra sostanze semplici e sostanze composte
- Descrivere le principali caratteristiche degli stati della materia:
solido, liquido ed aeriforme
- Distinguere un sistema omogeneo da uno eterogeneo - Descrivere un sistema colloidale
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f) I colloidi e l'effetto Tyndall sistema - Conoscere i principali metodi pratici di separazione delle fasi di
un sistema
La ricerca delle regolarità quantitative a) Le leggi ponderali
b) Le molecole biatomiche e poliatomiche c) La mole e il numero di Avogadro d) Massa assoluta e massa relativa
e) Formula minima e formula molecolare di un composto f) Composizione percentuale di un composto
- Conoscere e spiegare le leggi ponderali
- Comprendere i postulati della teoria atomica di Dalton - Comprendere la differenza tra massa assoluta e relativa
- Comprendere il significato della costante di Avogadro ed aver ben chiaro il concetto di mole
- Saper eseguire elementari calcoli stechiometrici relativi all’U.D.
- Conoscere e spiegare le leggi di Lavoisier, Proust, Dalton, Gay- Lussac
- Descrivere la teoria atomico-molecolare (L. di Avogadro) - Definire e differenziare tra massa atomica assoluta e relativa - Definire e calcolare la massa molecolare relativa delle sostanze - Definire e calcolare la mole
- Definire la costante di Avogadro
Dagli atomi alle molecole: il legame chimico
a) La teoria del legame di valenza e l’energia di legame b) La meccanica ondulatoria e il legame chimico
c) La promozione degli elettroni e gli orbitali ibridi: sp, sp2 e sp3 d) Il legame covalente: semplice, doppio, triplo; Legami σ e legami π e) Elettronegatività e natura del legame: legame omopolare e legame
polare; legame eteropolare (ionico) f) Il legame donatore - accettore (dativo)
g) La teoria dell'orbitale molecolare; calcolo della struttura elettronica di semplici molecole biatomiche secondo la teoria MO h) Il legame metallico
i) Le forze intermolecolari: interazione ione - dipolo, dipolo - dipolo, legame a idrogeno, forze di Van der Waals
- Aver chiari gli scambi energetici che avvengono durante la formazione e la rottura di lergami
- Definire l’elettronegatività degli elementi ed usarla come parametro per inquadrare la natura di un legame
- Descrivere i vari tipi di legame - Distinguere tra molecole e ioni
- Descrivere la teoria del legame di valenza (VB) e comprenderne i limiti
- Le potenzialità della teoria del legame molecolare (MO)
- Aver chiari gli scambi energetici che avvengono durante la formazione e la rottura di legami
- Usare l’elettronegatività degli elementi per individuare la natura di un legameDistinguere tra molecole e ioni.
- Conoscere la teoria del legame di valenza (VB)
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LICEO SCIENTIFICO STATALE “GALILEO GALILEI” PERUGIA Unità didattiche - apprendimento e obiettivi disciplinari., obiettivi minimi
CONOSCENZE CONOSCENZE E ABILITA' OBIETTIVI MINIMI
Com'è fatta la materia a) Miscugli e sostanze
b) Sostanze semplici e composte.
c) Gli stati d'aggregazione della materia: solido, liquido, aeriforme.
d) Sistemi omogenei ed eterogenei; concetto di fase.
e) Metodi di separazione delle fasi f) I colloidi e l'effetto Tyndall
• Distinguere tra sostanze semplici e sostanze composte
• Descrivere le principali caratteristiche degli stati della materia:
solido, liquido ed aeriforme
• Distinguere un sistema omogeneo da uno eterogeneo
• Descrivere un sistema colloidale
• Conoscere i principali metodi pratici di separazione delle fasi di un sistema
• Conoscere le principali tappe della storia della teoria atomica
• Distinguere tra sostanze semplici e sostanze composte
• Descrivere le principali caratteristiche degli stati della materia: solido, liquido ed aeriforme
• Distinguere un sistema omogeneo da uno eterogeneo
• Descrivere un sistema colloidale
• Conoscere i principali metodi pratici di separazione delle fasi di un sistema
La ricerca delle regolarità quantitative
a) Le leggi ponderali ( Lavoisier, Proust, Dalton) b) La teoria atomica di Dalton
c) Gay-Lussac (legge dei volumi) e principio di Avogadro d) Le molecole biatomiche e poliatomiche
e) La mole e il numero di Avogadro f) Massa assoluta e massa relativa
g) Formula minima e formula molecolare di un composto h) Composizione percentuale di un composto
• Conoscere e spiegare le leggi ponderali
• Comprendere i postulati della teoria atomica di Dalton
• Comprendere perché gli esperrimenti di Gay-Lussac mettono in crisi la teoria di Dalton
• Comprendere la differenza tra massa assoluta e relativa
• Comprendere il significato della costante di Avogadro ed aver ben chiaro il concetto di mole
• Saper eseguire elementari calcoli stechiometrici relativi all’U.D.
• Conoscere e spiegare le leggi di Lavoisier, Proust, Dalton, Gay- Lussac
• Descrivere la teoria atomico-molecolare (L. di Avogadro)
• Definire e differenziare tra massa atomica assoluta e relativa
• Definire e calcolare la massa molecolare relativa delle sostanze
• Definire e calcolare la mole
• Definire la costante di Avogadro
Le reazioni chimiche e l’energia (1) a) Come si scrivono le reazioni chimiche
b) Coefficienti e bilanciamento di una reazione (non redox) c) Stechiometria delle reazioni
• Distinguere tra reagenti e prodotti
• Non confondere il significato degli indici con quello dei coefficienti
• Saper bilanciare semplici reazioni note sia le specie reagenti, che quelle prodotte
• Capacità di risolvere semplici calcoli stechiometrici su una reazione
• tutto
La spontaneità delle reazioni chimiche a) Le reazioni chimiche e l'energia b) Il calore nelle reazioni chimiche
c) 1°Principio della Termodinamica; l'entalpia d) 2°Principo della Termodinamica; l'entropia e) L’energia libera e l’ equazione di Gibbs.
• Differenziare una reazione esoergonica da una endoergonica
• Pensare l’ entalpia e l’ entropia come funzioni di stato
• Tracciare diagrammi energetici di reazione considerando l’ energia di attivazione
• Spiegare l’ effetto di un catalizzatore
• Usare l’equazione di Gibbs come criterio per la previsione spontaneità di una reazione
• Differenziare una reazione esoergonica da una endoergonica
• Descrivere cosa significa “reazione spontanea”
• Riconoscere una reazione spontanea dal valore di DG
• Spiegare l’ effetto di un catalizzatore
Alla ricerca dell'atomo
a) Elettricità statica: elettrizzazione per strofinio; le cariche nelle soluzioni; la radioattività spontanea
• Descrivere le caratteristiche delle radiazioni α, β e γ
• Descrivere Le caratteristiche dei raggi catodici e anodici ed Χ
• Descrivere l’esperimento di Thomson
• Conoscere le caratteristiche delle particelle fondamentali
• Aver chiaro il concetto di nucleo atomico
• Saper delineare le tappe fondamentali del percorso che porta al
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b) La scarica nei gas rarefatti: i tubi di Crookes c) Esperimenti di Thomson e di Millikan d) Le particelle subatomiche: protone ed elettrone e) I primi modelli atomici: Thomson, Rutherford f) La scoperta del neutrone: gli isotopi g) La natura dualistica della luce
h) Fenomeni ondulatori: lo spettro elettromagnetico i) Fenomeno corpuscolari: l'effetto fotoelettrico
j) Il modello atomico di Bohr e Sommerfeld (livelli e sotolivelli)
• Descrivere l’esperimento di Millikan
• Descrivere il modello atomico di Thomson
• Descrivere il percorso che portò al modello atomico di Rutherford
• Definire gli isotopi (numero atomico e numero di massa)
• Descrivere i principali fenomeni legati alla natura ondulatoria della luce
• Descrivere l’effetto fotoelettrico
• Definire il quanto di Planck
• Descrivere il modello atomico di Bohr e Sommerfeld ed aver chiaro il significato di orbita quantizzata
modello di Bohr
L'atomo oggi
a) La natura dualistica dell'elettrone; le onde di materia di De Broglie b) Principio di indeterminazione di Heisenberg
c) L’ equazione d’ onda di Schrodinger e il modello probabilistico d) Varietà ed energia degli orbitali
e) Come gli elettroni si distribuiscono in un atomo
f) Relazione tra struttura atomica e collocazione di un atomo sulla tavola periodica
• Descrivere il dualismo onda-particella
• Descrivere il principio di indeterminazione e chiarire il suo ruolo nell’invalidare il concetto di orbita
• Conoscere la differenza tra orbita e orbitale
• Descrivere i vari tipi di orbitali possibili in un atomo
• Scrivere la configurazione elettronica di un atomo conoscendo il numero atomico
• Rendersi conto della duplice natura dell’ elettrone
• Aver chiaro il significato del principio di indeterminazione
• Aver chiara la differenza tra le orbite di Bohr e gli orbitali di Shrodinger
• Descrivere i vari tipi di orbitali possibili in un atomo
• Conoscere la successione degli orbitali in funzione della energia crescente
• Saper fare l’ aufbau di un elemento ed aver ben compreso la relazione tra configurazione elettronica e proprietà periodiche
Studio delle periodicità
a) La scoperta delle periodicità e l’ organizzazione del sistema periodico
b) Struttura elettronica e proprietà degli elementi
c) Raggio atomico, energia di ionizzazione, affinità elettronica
• Conoscere i criteri generali su cui è costruito il Sistema Periodico
• Individuare nell’andamento di alcune proprietà atomiche il significato del temine “ periodico”
• Definire e predire la variazione di raggio atomico, energia di ionizzazione e affinità elettronica nei gruppi e nei periodi
• Distinguere i metalli dai non-metalli e dai semimetalli
• Dalla posizione di un dato elemento, nel sistema periodico, risalire alle sue caratteristiche peculiari
• Tutto
Dagli atomi alle molecole: il legame chimico
a) La teoria del legame di valenza e l’energia di legame b) La meccanica ondulatoria e il legame chimico
c) La promozione degli elettroni e gli orbitali ibridi: sp, sp2 e sp3 d) Il legame covalente: semplice, doppio, triplo; Legami σ e legami π e) Elettronegatività e natura del legame: legame omopolare e legame
polare; legame eteropolare (ionico) f) Il legame donatore - accettore (dativo)
g) La teoria dell'orbitale molecolare; calcolo della struttura elettronica di semplici molecole biatomiche secondo la teoria MO
h) Il legame metallico
i) Le forze intermolecolari: interazione ione - dipolo, dipolo - dipolo, legame a idrogeno, forze di Van der Waals
• Aver chiari gli scambi energetici che avvengono durante la formazione e la rottura di lergami
• Definire l’elettronegatività degli elementi ed usarla come parametro per inquadrare la natura di un legame
• Descrivere i vari tipi di legame
• Distinguere tra molecole e ioni
• Descrivere la teoria del legame di valenza (VB) e comprenderne i limiti
• Le potenzialità della teoria del legame molecolare (MO)
• Aver chiari gli scambi energetici che avvengono durante la formazione e la rottura di legami
• Usare l’elettronegatività degli elementi per individuare la natura di un legameDistinguere tra molecole e ioni.
• Conoscere la teoria del legame di valenza (VB)
La struttura delle molecole
a) La forma delle molecole: teoria VSEPR b) Repulsione tra coppie di elettroni c) Legami multipli
d) Previsione della polarità della molecola
• Descrivere le principali geometrie molecolari
• Usare la teoria VESPR per prevedere la forma di alcune semplici molecole allo stato gassoso
• Descrivere le principali forme molecolari e pensare le molecole come
“oggetti” riferibili a forme geometriche
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Le reazioni chimiche (2)
a) Schemi di reazioni per ottenere idrossidi, ossiacidi e sali • Riconoscere alcune semplici reazioni chimiche
• Giustificare il bilanciamento quantitativo delle reazioni chimiche
• tutto
Stati di aggregazione della materia a) Gas, liquidi e solidi
b) Forze di coesione ed energia cinetica
c) Passaggi di stato e diagramma di stato fisico dell’ acqua
• Comprendere la diversa relazione esistente tra le molecole di un corpo nei diversi stati di aggregazione
• Saper interpretare il ruolo dell’ energia nei passaggi di stato
• Descrivere il metodo sperimentale per ricavare il diagramma di stato dell’ acqua
• Interpretazione logica ed utilizzo di un diagramma di stato
• Conoscenza delle peculiarietà di ognuno degli stati di aggregazione
• Riconoscere se un passaggio di stato è esoergonico o endoergonico
• Saper usare un diagramma di stato per prevedere lo stato fisico di un corpo alle diverse condizioni di temperatura e pressione
Lo stato gassoso a) Gas ideali e gas reali
b) L’ equazione di stato dei gas ideali ed i suoi sviluppi c) Trasformazioni isoterme, isobare ed isocore d) Principio di Avogadro e volume molare e) reazioni in fase gassosa; decomposizione termica
f) miscugli gassosi: espressione della concentrazione di specie gassose in mol/L , come frazioni molari e come pressioni parziali.
g) Legge delle pressioni parziali
• Definire lo stato aeriforme
• Enunciare le leggi dei gas, chiarendone il significato fisico
• Chiarire la differenza tra gas e vapori
• Descrivere la differenza tra gas ideale e reale
• Formulare l’equazione di stato dei gas ideali
• Applicare le leggi dei gas a semplici esercizi stechiometrici dimensionando correttamente le grandezze da introdurre nell’
equazione di stato in funzione del valore di R
• Descrivere le proprietà dei gas in base ai postulati della teoria cinetica
• Aver chiaro che allo stato di gas ideale non ha valore la qualità delle specie gassose presenti, ma solo la loro concentrazione
• Aver chiaro che in un miscuglio gassoso ideale ciascun componente si comporta come se fosse solo nel recipiente
• Possedere il modello mentale di gas ideale
• Conoscere l’ equazione di stato e saperla usare con R espresso in unità pratiche
• Aver chiaro che allo stato di gas ideale non ha valore la qualità delle specie gassose presenti, ma solo la loro concentrazione.
• Aver chiaro che in un miscuglio gassoso ideale ciascun componente si comporta come se fosse solo nel recipiente.
La velocità delle reazioni e l’ equilibrio
a) Cinetica di reazione ( di primo e secondo ordine)
b) Legge di Guldberg, Kp e Kc, fattore di dissociazione e grado di dissociazione, binomio di Vant’ Hoff
c) Fattori che influenzano l’ equilibrio in fase gassosa
• Comprendere le implicazioni delle cinetiche di reazione
• Saper individuare da che parte si sposta un equilibrio al variare della quantità delle specie che vi partecipano, al variare della temperatura, al variare della pressione.
• tutto
Lo stato liquido
a) Caratteri generali dei liquidi
b) Tensione superficiale, coesione, adesione.
• Interpretare il fenomeno della capillarità
• Descrivere a livello molecolare l’equilibrio dinamico liquido-vapore
• Conoscere le caratteristiche generali
• Descrivere a livello molecolare l’equilibrio dinamico liquido-vapore
Lo stato di soluzione
a) Analogie tra gas ideali e soluzioni ideali
b) Il processo di solubilizzazione; solubilità e polarità c) Legge di Henry: solubilità gas-liquido
d) L’ acqua come solvente e) Soluzioni di non elettroliti
f) Concentrazione delle varie specie in soluzione ed espressione in unità fisiche ed unità chimiche
g) Soluzioni di elettroliti forti: fattore di dissociazione h) Equilibri in soluzione; soluzioni di elettroliti deboli, legge di
diluizione.
i) Proprietà colligative delle soluzioni (pressione osmotica, abbassamento crioscopico ed innalzamento ebullioscopico, abbassamento della tensione di vapore).
• Conoscere la distinzione tra soluzioni ideali e reali
• Aver chiaro il concetto di omogeneità delle soluzioni
• Interpretare la solubilità in base alla polarità di solvente e soluto
• Spiegare l’ abbassamento della tensione di vapore (in soluzioni acquose di soluti poco volatili) dal confronto tra il diagramma di stato dell’ acqua e quello di soluzioni acquose a diversa concentrazione; dare una interpretazione del fenomeno sulla base della legge di Raoult
• Aver chiara l’ analogia tra la legge della Pressione osmotica e l’
equazione di stato dei gas
• Conoscere il diverso comportamento delle soluzioni acquose di elettroliti e non elettroliti
• Interpretare correttamente il Δtcr e il Δteb
• Avere ben chiaro che soluzioni isotoniche hanno lo stesso comportamento rispetto a tutte le altre propietà colligative
• Saper eseguire semplici esercizi stechiometrici relativi all’U.D.
• Aver compreso le interazioni che corrono tra solvente e soluti
• Enunciare le leggi delle proprietàà colligative chiarendone il significato fisico
• Descrivere la differenza tra soluzione ideale e reale
• Descrivere a livello molecolare l’equilibrio dinamico liquido-vapore;
definire la tensione di vapore
• Descrivere chiaramente le implicazioni pratiche delle altre proprietà colligative
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Acidi e basi
a) La dissociazione ionica dell'acqua; Kw b) Teoria degli acidi e delle basi; La scala del pH c) La forza degli acidi e delle basi
d) Sali acidi e sali basici e) I sistemi tampone
• Descrivere il prodotto ionico dell’acqua
• Conoscere la scala del pH e saperla utilizzare
• Definire acidi e basi secondo la teoria di Arrhenius, Brønsted-Lowry e Lewis
• Prevedere la forza di un acido e di una base secondo Brønsted-Lowry
• Spiegare il comportamento di una soluzione tampone
• Saper eseguire semplici esercizi stechiometrici relativi all’U.D.
• Conoscere il comportamento acido e basico dei reagenti
• Considerare sempre coppie acido - base
• Saper utilizzare la scala del pH
• Aver chiaro il concetto di neutralizzazione
Le titolazioni
a) La neutralizzazione b) Gli indicatori
c) Titolazioni ed indicatori
• Chiarire il significato di reazione di neutralizzazione
• Descrivere le caratteristiche degli indicatori
• Sapere come si effettua una titolazione acido-base
• Descrivere una reazione acido-base
• Descrivere le caratteristiche degli indicatori
• Sapere come si effettua una titolazione acido-base
Le reazioni chimiche (3)
a) Le ossidoriduzioni: il bilanciamento delle redox (metodo ionico- elettronico attraverso le semireazioni)
• Riconoscere una reazione di ossidoriduzione
• Saper bilanciare una redox
• Saper eseguire semplici esercizi stechiometrici relativi all’U.D.
• Riconoscere una reazione di ossidoriduzione
• Saper bilanciare una redox di cui siano stati forniti reagenti e prodotti
Elettrochimica
a) Scambi di elettroni tra metallo e soluzione
b) L'energia chimica si trasforma in energia elettrica: la pila c) La f.e.m
d) L' elettrodo ad idrogeno e la serie dei potenziali standard; impiego pratico della serie dei potenziali redox
e) Gli accumulatori
f) L'energia elettrica si trasforma in energia chimica: l'elettrolisi g) Le leggi dell'elettrolisi
h) Le applicazioni tecniche dell'elettrolisi
• Descrivere una cella elettrochimica
• Descrivere la pila Daniell
• Descrivere l’elettrodo ad idrogeno e chiarire il significato della serie di potenziali redox standard
• Stabilire la condizione di spontaneità di una reazione
• Descrivere i tipi più noti di pile: a concentrazione, a secco, a combustibile
• Descrivere il funzionamento degli accumulatori
• Descrivere una cella elettrolitica
• Prevedere l’elettrolisi di sali fusi e giustificare quella delle soluzioni acquose
• Giustificare l’elettrolisi dell’acqua
• Definire l’aspetto quantitativo delle reazioni elettrolitiche: leggi di Faraday
• Saper eseguire semplici esercizi stechiometrici relativi all’U.D.
• Descrivere una cella elettrochimica
• Descrivere la pila Daniell
• Chiarire il significato della serie di potenziali redox standard
• Prevedere il verso di una redox
• Descrivere il funzionamento degli accumulatori
• Descrivere una cella elettrolitica
• Giustificare l’elettrolisi dell’acqua
• Definire l’aspetto quantitativo delle reazioni elettrolitiche: leggi di Faraday
Lo stato solido
a) Caratteristiche dello stato solido b) Solidi cristallini e solidi amorfi c) I reticoli cristallini
d) I legami nei solidi: solidi molecolari, ionici, covalenti. metallici e) I minerali: proprietà scalari e vettoriali
• Descrivere la differenza tra solidi amorfi e cristallini
• Conoscere i criteri generali di classificazione dei cristalli
• Conoscere le caratteristiche generali che dei diversi tipi di solidi
• Definire le proprietà vettoriali e scalari dei minerali
• Descrivere la differenza tra solidi amorfi e cristallini
• Conoscere i criteri generali di classificazione dei cristalli
• Conoscere le caratteristiche generali che dei diversi tipi di solidi
• Definire le proprietà vettoriali e scalari dei minerali
Chimica organica
a) Alcani e sostituzione radicalica b) Alcheni e addizione elettrofila c) L’orientamento nell’addizione elettrofila d) Alogenuri alchilici e reazioni SN ed E e) Areni e sostituzione elettrofila aromatica
• Riconoscere gli urti produttivi tra quelli probabili in una miscela di reazioni
• Descrivere il comportamento di un elettrofilo e di un nucleofilo anche con riferimento a Lewis
• Comprendere come la risonanza abbia sempre un effetto stabilizzante
• Saper delineare semplici meccanismi, prevedendo i punti d’ attacco più probabili.
• Abbozzare delle previsioni d’ orientamento.
• Conoscere la nomenclatura IUPAC delle principali serie
• Conoscere i principali gruppi funzionali
• Prevedere il prodotto dell’addizione di composti HX a semplici alcheni
• Prevedere i prodotti di reazioni SN ed E
• Conoscere i prodotti di sostituzione relativi a reazioni di alogenazione, alchilazione, acilazione, nitrazione e solfonazione
8 LICEO SCIENTIFICO STATALE “GALILEO GALILEI” PERUGIA
CHIMICA ORGANICA - BIOCHIMICA - BIOTECNOLOGIE
CONOSCENZE ABILITA' OBIETTIVI MINIMI
LE MOLECOLE ORGANICHE - Definizione di molecola organica - Caratteristiche del carbonio
- Tipi di idrocarburi e loro formula grezza
- Nome e formula dei gruppi funzionali e delle relative classi chimiche dei composti organici
- Caratteristiche delle formule di struttura delle molecole organiche - Definizione di isomeria
- Tipi di isomeri e caratteristiche delle diverse classi
- Definizione di chiralità
- Condizioni di chiralità di un atomo di carbonio
- Classi di idrocarburi e derivati e relative caratteristiche strutturali - Ibridazione orbitalica dell’atomo di carbonio e conseguenze (tipo di legami e geometria molecolare)
- Meccanismi di reazione: addizione, eliminazione e sostituzione - Definizione di polimero
- Regole di nomenclatura IUPAC
- Proprietà fisiche e comportamento acido-basico delle classi di idrocarburi
- Riconosce molecole organiche e inorganiche
- Riconosce dalla formula grezza generale i vari tipi di idrocarburi e dalla formula di struttura i gruppi funzionali e la classe chimica di
appartenenza
- Identifica un certo tipo di isomero in base alla sua struttura
- Individua la presenza o assenza di chiralità di un atomo di carbonio in base al numero e al tipo di sostituenti
- Collega nome o formula di un idrocarburo o un suo derivato alla classe di appartenenza
- Classifica i meccanismi di reazione delle reazioni organiche
- Classifica i polimeri in base all’origine e alla struttura
- Sa assegnare il nome a un idrocarburo o a un suo derivato, nota la formula
- Sa scrivere la formula di un idrocarburo o di un suo derivato, noto il nome
- Coglie la relazione tra la struttura degli idrocarburi e dei loro derivati e la loro nomenclatura
- Formula ipotesi sulle proprietà fisiche e chimiche di un idrocarburo o di un suo derivato
- Classifica gruppi atomici e molecole
- Classifica gli isomeri
- Classifica una molecola come chirale o achirale
- Classifica idrocarburi e derivati
- Classifica le reazioni organiche
LE BIOMOLECOLE
- Definizione, formula minima e classi dei carboidrati (monosaccaridi, oligosaccaridi, polisaccaridi)
- Struttura ed esempi di monosaccaridi aldosi e chetosi, triosi, tetrosi,
- Distingue monosaccaridi e polisaccaridi
- Distingue i monosaccaridi in base al gruppo funzionale e al numero di atomi di carbonio
- Distingue i disaccaridi in base ai monomeri costituenti e al loro legame
Classifica i carboidrati
Classifica i lipidi
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pentosi ed esosi
- Struttura ed esempi di disaccaridi naturali
- Struttura, funzioni e organismo produttore dei polimeri naturali del glucosio
- Struttura, esempi e funzioni delle classi (saponificabili e insaponificabili) e sottoclassi (trigliceridi, fosfolipidi ecc.) di lipidi - Struttura le classi (acidi, basici, idrofili neutri, idrofobi) di amminoacidi
- Classificazione delle proteine in base alla composizione (semplici, coniugate) e alla forma (fibrose, globulari)
- Composizione e struttura di ribonucleosidi, ribonucleotidi, deossiribonucleosidi, deossiribonucleotidi
- Composizione e struttura secondaria di DNA ed RNA
- Distingue i polisaccaridi in base al monomero costituente, al tipo di legami tra i monomeri, alla struttura lineare o ramificata, all’organismo produttore
- Distingue i lipidi in base alla struttura
- Distingue la classe di un amminoacido in base alla struttura della catena laterale
- Classifica le proteine in base alla composizione e alla struttura
- Distingue i nucleotidi in base a zucchero, numero di gruppi fosfato e basi azotate costituenti
- Distingue gli acidi nucleici in base ai nucleotidi costituenti e alla struttura
Classifica amminoacidi e proteine
Classifica nucleotidi e acidi nucleici
- Proiezioni di Fischer di monosaccaridi e amminoacidi e caratteristiche della serie
Ded
L- Proiezioni di Haworth dei monosaccaridi e definizione di anomeri α e β
- Struttura degli α-amminoacidi, β-amminoacidi ecc.
- Stereospecificità del metabolismo degli esseri viventi:
presenza dei soli amminoacidi della serie
L(eccetto nei batteri) e dei monosaccaridi della serie
D; specificità degli enzimi digestivi di organismi diversi di scindere i diversi legami O-glicosidici
- Struttura secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine: definizioni e legami stabilizzanti
- Data la proiezione di Fischer, riconosce gli isomeri
Ded
L
di monosaccaridi e amminoacidi
- Data la proiezione di Haworth, distingue gli anomeri α e β dei monosaccaridi in forma ciclica
- Data la formula di struttura, riconosce α-amminoacidi, β-amminoacidi ecc.
- Riconosce gli stereoisomeri di monosaccaridi e amminoacidi utilizzati e quelli non utilizzati dai sistemi viventi
- Collega la presenza di gruppi carbossilici e amminici negli amminoacidi alla possibilità che si formi il legame peptidico per condensazione
Coglie la relazione tra la struttura degli isomeri delle biomolecole e la loro nomenclatura
Distingue gli stereoisomeri utilizzati dai sistemi viventi - Collega la struttura delle biomolecole alle proprietà fisiche
- Collega composizione e struttura delle biomolecole alla loro funzione biologica
ENERGIA ED ENZIMI
- Concetti di complessità delle molecole organiche, di anabolismo e di catabolismo
- Principi della termodinamica; concetti di entalpia, entropia ed energia libera; definizioni di reazione esoergonica, endoergonica, spontanea e non spontanea;
l’esempio dell’ATP: composizione, struttura, funzione,
•
Distingue le vie cataboliche dalle vie anaboliche confrontando la complessità di reagenti e prodotti
•
Distingue reazioni esoergoniche e spontanee da reazioni endoergoniche e non spontanee in base alla differenza di energia libera tra prodotti e reagenti o al grafico dell’energia libera in funzione della coordinata di reazione
Classifica le vie metaboliche
Classifica le reazioni in base agli aspetti termodinamici Applica correttamente il principio dell’accoppiamento energetico
Collega struttura e funzione degli enzimi
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aspetti termodinamici della sintesi (endoergonica) e dell’idrolisi (esoergonica)
- Caratteristiche dei catalizzatori biologici: specificità per una data reazione e per un certo substrato o gruppo di substrati (anche stereospecificità); possibilità di modifica dell’attività catalitica attraverso variazione delle
condizioni fisiche (temperatura, pH) e chimiche (inibitori, attivatori)
- Caratteristiche di enzimi e ribozimi
- Concetto e funzione biologica dell’accoppiamento energetico
•
Distingue i catalizzatori biologici da quelli non biologici in base alle loro peculiarità
•
Collega l’idrolisi di ATP a processi endoergonici e la sintesi di ATP a processi esoergonici
IL METABOLISMO ENERGETICO
- Descrizione delle reazioni (in sequenza) caratteristiche della glicolisi, della fermentazione e del ciclo di Krebs - Localizzazione cellulare delle diverse fasi del catabolismo del glucosio (glicolisi, decarbossilazione ossidativa del piruvato, ciclo di Krebs, fosforilazione ossidativa)
- Caratteristiche dei trasportatori di elettroni: vitamine da cui derivano, modifiche subite (forma ossidata e forma ridotta), fasi del metabolismo in cui sono coinvolti, corrispondenza tra tipo di trasportatore di elettroni e numero di molecole di ATP sintetizzate
- Concetti di gradiente elettrico, gradiente chimico e gradiente elettro-chimico; reazioni associate alla
fosforilazione diretta dell’ADP o del GDP; fosforilazione ossidativa: catena respiratoria e chemiosmosi; bilancio energetico del catabolismo del glucosio e delle sue diverse fasi in condizioni aerobiche e anaerobiche
- Classifica le reazioni del catabolismo del glucosio (fosforilazione-defosforilazione isomerizzazione, lisi, ossido-riduzione, disidratazione)
- Collega le diverse fasi del catabolismo del glucosio alla loro localizzazione cellulare
- Collega le diverse fasi del catabolismo del glucosio al meccanismo con cui viene immagazzinata l’energia chimica
Classifica le vie metaboliche studiate
Classifica le reazioni come esoergoniche o endoergoniche in base all’accoppiamento energetico
Collega un processo metabolico alla sua localizzazione
LA FOTOSINTESI
- Reagenti e prodotti della fotosintesi: equazione complessiva - Localizzazione cellulare delle fasi della fotosintesi
- Classifica la fotosintesi come una via anabolica che determina riduzione del carbonio
- Collega le diverse fasi della fotosintesi alla loro localizzazione nel tempo e nello spazio
Classifica le vie metaboliche studiate
Collega un processo metabolico alla sua localizzazione nel tempo e nello spazio
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- Localizzazione nel tempo delle fasi della fotosintesi
- Reazioni della fase luminosa: ossidazione della clorofilla per assorbimento di fotoni, fotolisi dell’acqua, trasporto di elettroni, creazione del gradiente elettrochimico transmembrana, sintesi di ATP attraverso la fotofosforilazione, riduzione del NADP+; reazioni chiave del ciclo di Calvin: tappa di fissazione del carbonio, tappa di riduzione del carbonio (e ossidazione di NADPH + H+), tappe di fosforilazione a spese di ATP
- Collega le diverse fasi della fotosintesi alle trasformazioni di energia e al meccanismo con cui essa viene immagazzinata
Collega le trasformazioni di materia e le trasformazioni di energia
