Settore Tecnologico Indirizzo: “Chimica, Materiali e
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ISTITUTO TECNICO STATALE “LUIGI STURZO” Castellammare di Stabia - NA Anno scolastico 2012-13 Dipartimento Scientifico-Tecnologico “CHIMICA, FISICA, SCIENZE E TECNOLOGIE APPLICATE” Settore Tecnologico Indirizzo: “Chimica, Materiali e Biotecnologie” Schede competenze-abilità 2 Prima classe “Scienze integrate: Chimica” Contenuti Competenze Abilità Il metodo sperimentale Misure e grandezze Il Sistema Internazionale Grandezze fondamentali e derivate - Grandezze intensive ed estensive - Gli strumenti di misura - Misure precise ed accurate - Conoscere le grandezze fondamentali - Conoscere gli strumenti per la misurazione di alcune grandezze fondamentali e derivate - Saper esprimere le misure nel S.I. ed effettuare conversioni - Saper misurare alcune grandezze fondamentali e derivate con l’ausilio di adeguati strumenti di misura - - Gli stati fisici della materia Sistemi omogenei ed eterogenei Sostanze pure e miscugli I passaggi di stato I principali metodi di separazione di miscugli e sostanze Le trasformazioni fisiche e chimiche Elementi e composti Le leggi ponderali La teoria atomica di Dalton - La massa atomica e la massa molecolare - La mole - Il numero di Avogadro - Conoscere gli stati fisici della materia - Conoscere le principali tecniche di separazione di un miscuglio - Conoscere il concetto di sostanza pura, di elemento e di composto - Conoscere ed enunciare le leggi ponderali - Conoscere la teoria atomica di Dalton - Conoscere il concetto di atomo, molecola e ione - Conoscere il concetto di massa atomica relativa e massa molecolare relativa - Conoscere e definire la mole - Conoscere e definire il numero di Avogadro - Le particelle fondamentali dell’atomo - I modelli atomici di Thomson e Rutherford - Il numero atomico, il numero di massa, gli isotopi - L’atomo di Bohr - Il modello atomico ad orbitali - I numeri quantici - Le configurazioni elettroniche degli elementi - Conoscere le principali caratteristiche delle particelle subatomiche - Definire il concetto di numero atomico, numero di massa, isotopo - Conoscere il modello atomico ad orbitali - La tavola periodica - La classificazione degli elementi - Le proprietà periodiche - Conoscere la classificazione degli elementi - Definire le proprietà periodiche più importanti Il legame chimico La teoria dell’ottetto Il legame covalente Il legame ionico Il legame metallico Molecole polari e non polari, le - Conoscere i principali legami chimici - Definire il concetto di elettronegatività - Conoscere la regola dell’ottetto - Dipartimento Scientifico- Tecnologico - a.s. 2012-13 - Saper distinguere gli stati di aggregazione della materia - Saper distinguere un elemento da un composto - Saper distinguere le trasformazioni fisiche dalle trasformazioni chimiche - Saper applicare le leggi ponderali - Saper applicare il concetto di massa atomica relativa e massa molecolare relativa - Saper spiegare la differenza tra atomo, molecola, ione - Saper calcolare il numero di moli corrispondenti ad una data massa di sostanza e viceversa - Saper utilizzare le relazioni esistenti tra elettroni, protoni e neutroni - Saper rappresentare le configurazioni elettroniche degli elementi - Saper usare la tavola periodica per prevedere l’andamento delle proprietà periodiche più importanti - Saper spiegare le differenze tra metalli, non metalli e semimetalli - Saper descrivere le caratteristiche dei vari legami - Saper prevedere il tipo di legame tra gli atomi di una sostanza - Saper applicare la notazione di Lewis per rappresentare semplici “Chimica, Materiali e Biotecnologie” 3 forze intermolecolari - La valenza e il numero di ossidazione - La nomenclatura chimica - La nomenclatura dei composti binari e ternari - Conoscere le regole per attribuire il numero di ossidazione agli elementi di un composto - Classificare le principali classi di composti inorganici - Equazione e bilanciamento di una reazione chimica - Classificazione delle reazioni chimiche - Calcoli stechiometrici nelle equazioni chimiche - Il reagente limitante - La resa percentuale - Conoscere la simbologia utilizzata per scrivere una reazione chimica - Conoscere i diversi tipi di reazioni chimiche - Conoscere i rapporti stechiometrici Dipartimento Scientifico- Tecnologico - a.s. 2012-13 - molecole Saper attribuire il numero di ossidazione ad un elemento in un composto Saper scrivere la formula di un composto Saper assegnare il nome ad un composto Saper rappresentare una reazione mediante simboli Saper bilanciare una reazione chimica Saper determinare i rapporti stechiometrici Saper eseguire i calcoli stechiometrici “Chimica, Materiali e Biotecnologie” 4 Prima classe “Scienze integrate: Fisica” Contenuti Competenze Abilità Stabilire le grandezze caratteristiche di una misura e saper progettare semplici investigazioni. Eseguire semplici misure dirette e indirette – Distinguere le grandezze estensive dalle grandezze intensive - Acquisire il concetto di grandezza e il significato della sua misura. Le forze: misure ed effetti – Forze ed equilibrio meccanico – Forza e pressione. Analizzare situazioni di equilibrio statico individuando forze e momenti applicati. Saper progettare semplici dimostrazioni dei principi teorici in esame. Acquisire il concetto di forza come grandezza fisica. Conoscere i vari tipi di forze esistenti in natura. Individuare gli strumenti matematici per comporre le forze, utilizzarli per comprendere l’equilibrio. Comprendere l’equilibrio tre forze agenti su un punto e l’equilibrio tra coppie di forze. Comprenderne le differenze. Studiare le macchine semplici (le leve). Comprendere le forze agenti nei fluidi e l’equilibrio nei fluidi. Studiare il principio di Archimede e le sue applicazioni. Lavoro, Potenza ed Energia – Tipi di Energia – Conservazione dell’energia totale di un sistema. Analizzare situazioni di equilibrio attraverso il bilancio energetico nei sistemi. Riconoscere l’energia cinetica e differenziarla dalla potenziale. Conoscenza delle modalità con cui si studia il movimento dei corpi. Acquisizione del concetto di traiettoria e di legge oraria. Conoscenza e studio della velocità e dell’accelerazione. Studio dei vari tipi di moto e differenze tra essi. Impulso e Quantità di moto – Conservazione della quantità di moto. Analizzare situazioni di bilancio nei sistemi in movimento. Riconoscere la quantità di moto. Conoscere l’impulso e la quantità di moto. Utilizzarli nella conservazione della quantità di moto in un urto tra corpi. Grandezze fisiche Misura di lunghezze, superfici, volumi. Dipartimento Scientifico- Tecnologico - a.s. 2012-13 “Chimica, Materiali e Biotecnologie” 5 Seconda classe “Scienze e tecnologie applicate” Contenuti Grandezze fisiche e loro unità di misura Teoria di Krönig sul calore Scale termometriche Stati di aggregazione della materia Grandezze fisiche che dipendono dal calore: dilatazione termica lineare e cubica Ritiro Trasmissione del calore Prove meccaniche e tecnologiche delle diverse proprietà dei materiali I materiali Proprietà dei materiali Ferro e sue leghe La ghisa e l’acciaio Trattamenti termici delle leghe di ferro Materiali metallici non ferrosi Legno Resine plastiche Gomme Materiali compositi Le dimensioni degli atomi La densità La concentrazione Attività e coefficienti di attività Calcolo del coefficiente di attività mediante la DebyeHückel La chimica applicata L’analisi qualitativa e quantitativa Le tecniche strumentali Le produzioni industriali I metalli I non metalli Il silicio La chimica organica Competenze Abilità Recupero prerequisiti Saper applicare le unità di misura del S.I. Classificare i materiali come sostanze pure e miscugli Saper distinguere il calore dalla temperatura Classificare i materiali in base al loro stato fisico Descrivere i passaggi di stato delle sostanze pure e disegnare le curve di riscaldamento e di raffreddamento Saper calcolare e usare tabelle per la dilatazione termica lineare e cubica Uso dell’equazione lineare di Fourier e Newton Saper risolvere esercizi usando il calore specifico dei materiali e il coefficiente di conducibilità termica Classificazione dei materiali Proprietà dei materiali Proprietà meccaniche e tecnologiche La fasi fondamentali del processo siderurgico I principali materiali nel campo generale I principali materiali utilizzati nel campo dell’elettrotecnica, dell’elettronica e dell’edilizia Saper determinare come i materiali reagiscono quando delle forze esterne vengono applicate su di loro Descrivere le caratteristiche chimiche e tecnologiche dei principali materiali Descrivere le fasi del processo siderurgico Riconoscere i principali trattamenti termici e i loro effetti Saper individuare i vari tipi di materiali nei diversi campi della tecnologia Utilizzare le unità di misura relative degli atomi Unità di misura di massa e volume degli Individuare il metodo più idoneo alla atomi e delle molecole determinazione della densità di un Conoscenza delle varie grandezze che campione determinano la concentrazione delle Riconoscere i metodi utilizzati per soluzioni esprimere la concentrazione di una soluzione Riconoscere le qualità delle diverse I campi d’indagine della chimica metodiche di analisi applicata Individuare i pregi e i difetti dell’analisi Le qualità della chimica analitica tradizionale e strumentale Le tecniche di estrazione e purificazione Descrivere le tecniche impiegate nella dei metalli produzione dei metalli e non metalli Utilizzo industriale dei principali Individuare in quali settori metalli e non metalli dell’industria sono utilizzate le sostanze Proprietà elettriche del silicio elementari Finalità della chimica organica Descrivere le principali famiglie di composti organici industriali Dipartimento Scientifico- Tecnologico - a.s. 2012-13 “Chimica, Materiali e Biotecnologie” 6 Elementi di infortunistica Primo soccorso e pronto soccorso La legislazione antinfortunistica Sicurezza nell’attività lavorativa Il rischio chimico Elementi di salute e sicurezza Definire l’infortunio Nozioni di primo soccorso La malattia professionale La legislazione antinfortunistica L’ergonomia La segnaletica e i mezzi di protezione Il rischio elettrico e il pericolo incendio I principali sistemi in grado di fornire energia chimica e nucleare I principali processi di trasporto Definizione dei vari tipi di dell’energia elettrica energia: solare, elettrica, Il principio di Le Chatelier chimica, nucleare Le produzioni industriali dei composti La sintesi dell’ammoniaca che contengono azoto I fertilizzanti e gli esplosivi Gli effetti economici e sociali delle Il petrolio e la petrolchimica produzioni di NH3 e HNO3 I polimeri, i coloranti e i Lo sviluppo delle sintesi chimiche medicinali Le frazioni del petrolio economicamente significative I principali polimeri e il loro utilizzo Dipartimento Scientifico- Tecnologico - a.s. 2012-13 Saper analizzare le diverse fonti energetiche Descrivere il principio di Le Chatelier Descrivere la sintesi dell’ammoniaca Riconoscere le sostanze esplosive Descrivere il processo di raffinazione del petrolio Distinguere tra polimeri naturali, artificiali e sintetici Descrivere le caratteristiche chimiche dei coloranti e composti colorati “Chimica, Materiali e Biotecnologie” 7 Seconda classe “Scienze integrate: Chimica” Contenuti Competenze - I gas ideali e la teoria cinetico-molecolare - Le variabili di stato - La legge di Boyle - La legge Charles - La legge di Gay-Lussac - Lo stato standard e il volume molare - L’equazione di stato dei gas perfetti - La legge delle pressioni parziali di Dalton - Saper descrivere i gas mediante la teoria cinetica-molecolare - Conoscere le leggi dei gas - Individuare le condizioni standard di un gas - Individuare e discutere le relazioni tra i parametri che descrivono lo stato fisico di un gas - Conoscere l’equazione generale dei gas. - Le proprietà delle soluzioni - Elettroliti e non elettroliti - Le unità di concentrazione nelle soluzioni - Solubilità, temperatura e pressione - Le reazioni che avvengono in soluzione - Le proprietà colligative delle soluzioni - - L’energia nelle reazioni chimiche - Il primo principio della termodinamica e l’entalpia - La legge di Hess - Il secondo principio della termodinamica e l’entropia - La spontaneità dei processi e l’energia libera di Gibbs - La velocità di reazione - I fattori che influenzano la velocità di reazione - L’equilibrio chimico - La costante di equilibrio - Il principio di Le Chatelier - - - Abilità - Saper interpretare le proprietà fisiche dei gas mediante il modello cineticomolecolare. - Saper descrivere l’effetto della temperatura e del numero di particelle sulla pressione e sul volume. - Saper applicare le leggi dei gas nella risoluzione dei problemi. - Saper applicare l’equazione generale dei gas - Calcolare il volume molare di un gas in condizioni definite di temperatura e pressione - Saper descrivere le principali proprietà di una soluzione - Saper distinguere il soluto dal solvente Conoscere e definire il concetto - Saper calcolare la concentrazione di una di soluzione soluzione Individuare in una soluzione il - Provare la solubilità di una sostanza in soluto ed il solvente acqua o in altri solventi. Saper distinguere gli elettroliti in - Preparare soluzioni di data concentrazione forti e deboli - Saper eseguire calcoli stechiometrici Conoscere i diversi modi per relativi esprimere la concentrazione di - alle soluzioni una soluzione - Descrivere le proprietà colligative delle Conoscere le proprietà colligative soluzioni. - Saper preparare soluzioni a concentrazione definita - saper rappresentare graficamente una Sapere che ogni reazione chimica reazione esotermica ed una reazione è accompagnata da scambi di endotermica energia - Saper distinguere una reazione esotermica conoscere il significato di o endotermica conoscendo l’equazione di reazione esotermica e reazione reazione endotermica - Saper applicare il primo e il secondo conoscere il significato di principio della termodinamica entalpia, entropia ed energia - Calcolare le variazioni di entalpia, di libera entropia e di energia libera di una Discutere la spontaneità di una reazione chimica. reazione chimica in funzione sia - Prevedere l’evoluzione spontanea di una della variazione di entalpia, sia trasformazione, attraverso la variazione di della variazione di entropia entalpia, entropia ed energia libera. Definire la velocità di reazione - Saper descrivere la teoria delle collisioni. conoscere il significato di energia - Saper descrivere i fattori che influenzano di attivazione la velocità di reazione Conoscere i fattori che - Saper descrivere la funzione di un influenzano la velocità di catalizzatore reazione Conoscere il significato di - Saper esprimere il significato di equilibrio reazione reversibile e chimico irreversibile - Saper scrivere la costante di equilibrio di conoscere il significato di una reazione Dipartimento Scientifico- Tecnologico - a.s. 2012-13 “Chimica, Materiali e Biotecnologie” 8 - L’equilibrio di solubilità - Le teorie sugli acidi e sulle basi - La ionizzazione dell’acqua - Il pH e la forza degli acidi e delle basi - Le reazioni acido-base - Le soluzioni tampone - L’ossidazione e la riduzione - Bilanciamento delle reazioni di ossidoriduzione - Reazioni spontanee e celle galvaniche - Reazioni non spontanee e celle elettrolitiche equilibrio chimico - Conoscere la definizione della costante di equilibrio - Conoscere il principio di Le Châtelier - Conoscere i principali fattori che influenzano l’equilibrio chimico - Conoscere il significato di solubilità - Conoscere gli equilibri di solubilità e le relative costanti - Calcolare la costante di equilibrio di una reazione dai valori delle concentrazioni. - Valutare il grado di completezza di una reazione per mezzo della costante di equilibrio. - Utilizzare il principio di Le Châtelier per predire l’effetto del cambiamento del numero di moli, del volume o della temperatura sulla posizione dell’equilibrio. - Saper calcolare la solubilità di un sale conoscendone il prodotto di solubilità e viceversa - Saper risolvere problemi quantitativi riguardanti la solubilità e le costanti di equilibrio. - Saper descrivere le differenze tra acidi e basi - Conoscere le caratteristiche generali degli acidi e delle basi - Saper ricavare il prodotto ionico dell’acqua - Conoscere le definizioni di acido e di base secondo le teorie di - Saper distinguere gli acidi e le basi forti Arrhenius, Brønsted-Lowry, dagli acidi e basi deboli. Lewis - Saper calcolare il pH di soluzioni di acidi - Conoscere la forza di acidi e basi e basi - Conoscere il concetto di prodotto - Saper rappresentare una reazione acido – ionico dell’acqua base - Conoscere il concetto e la scala di - Riconoscere le sostanze acide e basiche pH delle soluzioni acquose tramite gli indicatori. - Conoscere il concetto di idrolisi - Saper calcolare il pH di una soluzione salina idrolizzata - Conoscere gli indicatori acidobase - Saper calcolare il pH di una soluzione tampone data - Conoscere la funzione di una soluzione tampone - Saper descrivere il comportamento dei sali e dei tamponi nelle soluzioni acquose. - Saper utilizzare il concetto di numero di ossidazione - Conoscere il concetto di - Saper bilanciare una reazione di ossidazione e riduzione ossidoriduzione - Saper riconoscere una reazione di - Saper determinare le variazioni del ossidoriduzione numero di ossidazione per le sostanze che - Individuare in una reazione di partecipano a una reazione di ossidoriduzione gli ossidanti e i ossidoriduzione riducenti - Saper determinare i coefficienti che consentono di bilanciare una reazione di ossidoriduzione - Saper schematizzare una pila - Conoscere il meccanismo di - Saper individuare l’anodo e il catodo in funzionamento di una pila base alla conoscenza dei potenziali redox - Conoscere il significato dei - Calcolare la forza elettromotrice di una potenziali standard di riduzione pila - Conoscere il funzionamento di - Saper descrivere il funzionamento della una cella elettrochimica pila Daniell - Conoscere l’elettrolisi - Saper descrivere una cella elettrolitica - Conoscere le leggi di Faraday - Saper applicare le leggi di Faraday ai processi elettrolitici. Dipartimento Scientifico- Tecnologico - a.s. 2012-13 “Chimica, Materiali e Biotecnologie” 9 Seconda classe “Scienze integrate: Fisica” Contenuti Lavoro, Potenza ed Energia – Tipi di Energia – Conservazione dell’energia totale di un sistema.. Competenze Abilità Analizzare qualitativamente e quantitativamente fenomeni legati al binomio lavoro-energia. Calcolare il lavoro mediante le rispettive definizioni.. La definizione di lavoro, di potenza, di energia cinetica. Che cos’è l’energia potenziale gravitazionale ed elastica. I principi di conservazione. Analizzare fenomeni fisici e individuare grandezze caratterizzanti come energia meccanica, quantità di moto momento angolare. Risolvere problemi applicando alcuni principi di conservazione. Acquisire il concetto di Energia meccanica e sua conservazione. Distinguere tra forze conservative e forze non conservative. La definizione della quantità di moto e di impulso. Enunciato del primo principio di conservazione della quantità di moto. Calore e temperatura. Descrivere i fenomeni legati alla trasmissione del calore. Calcolare la quantità di calore trasmessa o assorbita da una distanza in alcuni fenomeni termici. La termodinamica. Il Suono- La luce. Fenomeni elettrostatici La corrente elettrica continua I circuiti elettrici. Il campo magnetico. Analizzare fenomeni in cui vi è un interscambio fra lavoro e calore. Applicare le leggi fella termodinamica a trasformazioni particolari. Descrivere i fenomeni legati alla propagazione delle onde, in particolare di quelle sonore. Applicare le leggi relative alla propagazione di un’onda. Descrivere alcuni fenomeni legati alla propagazione della luce. Disegnare l’immagine di una sorgente luminosa e determinare le dimensioni applicando le leggi dell’ottica geometrica Analizzare e descrivere fenomeni in cui interagiscono cariche elettriche. Determinare intensità direzione e verso della forza elettrica e del campo elettrico. Realizzare circuiti elettrici con collegamenti in serie e in parallelo. Analizzare e descrivere fenomeni magnetici. Risolvere semplici problemi sul campo magnetico. Dipartimento Scientifico- Tecnologico - a.s. 2012-13 Conoscere le scale termodinamiche. La legge della dilatazione termica. Distinguere tra calore specifico e capacità termica. La legge fondamentale della termologia. Concetto di equilibrio termico. Stati della materia e cambiamenti di stato. I meccanismi della propagazione del calore. Le grandezze che caratterizzano un gas. Leggi che regolano le trasformazioni dei gas. Concetto di macchina termica. Enunciato del secondo principio della termodinamica. Tipi di onde, conoscere le grandezze che caratterizzano un’onda. Principio di sovrapposizione. Che cos’è l’effetto doppler. Le leggi della riflessione su specchi piani e curvi. Leggi della rifrazione della luce, angolo limite. Differenza fra lenti convergenti e divergenti. Le proprietà della forza elettrica fra due o più cariche, definizione di campo elettrico. Conoscere gli elementi caratteristici di un circuito elettrico e la loro funzione. Definizione di potenziale elettrico. Legge di Ohm. Differenza fra conduttori in serie e in parallelo. F.e.m.. Che cos’è un campo magnetico e quali sono le sorgenti del campo. Qual è l’effetto di un campo magnetico sui conduttori percorsi da corrente elettrica. “Chimica, Materiali e Biotecnologie” 10 Terza classe “Chimica Analitica e Strumentale” Contenuti Teoria elementare della misura ed elaborazione dati Composizione percentuale e formula chimica Le soluzioni Conoscenze Misurazione e incertezza Valutazione dell’incertezza di una misurazione singola e di una serie di misure sperimentali Formula empirica e formula molecolare Percentuale formale di un composto in una sostanza Concentrazioni e conversioni tra i diversi modi di esprimere le concentrazioni Diluizione e mescolamento di soluzioni Reazioni chimiche e bilanciamento Stechiometria e quantità di reazione Equazioni chimiche Reagente imitante Resa di reazione Analisi gravimetrica Tecnica dell’analisi gravimetrica: precipitazione, filtrazione, essiccamento Errori nell’analisi gravimetrica I processi di equilibrio L’equilibrio termodinamico: calore di reazione, entropia di reazione, energia libera Legge dell’equilibrio chimico, quoziente di reazione Il principio di Le Chatelier Equilibri di solubilità Tecnica dell’analisi volumetrica: titolazioni di precipitazione Equilibri acido-base Acidi e basi forti Acidi e basi deboli Il pH dei sali e dei sistemi poliprotici I sistemi tampone Titolazioni acido-base Composti di coordinazione ed equilibri simultanei I composti di coordinazione Formazione di complessi, solubilità e pH Precipitazioni frazionate Titolazioni complesso metriche Analisi qualitativa inorganica Dipartimento Scientifico- Tecnologico - a.s. 2012-13 Abilità Saper raccogliere e organizzare i dati sperimentali Saper documentare i risultati delle indagini sperimentali Saper ricavare formule empiriche dalle composizioni percentuali Saper preparare soluzioni a concentrazione nota e per diluizione di prodotti commerciali Saper bilanciare una reazione chimica ed effettuare calcoli stechiometrici Saper riconoscere il reagente limitante rispetto alle quantità stechiometriche Individuare e selezionare le informazioni relative a tecniche e processi chimici Documentare le attività individuali e di gruppo Spiegare le proprietà dei sistemi chimici all’equilibrio e risolvere problemi quantitativi riguardanti la solubilità e le costanti di equilibrio Riconoscere le sostanze acide e basiche e distinguere gli acidi e basi forti dagli acidi e basi deboli Descrivere il comportamento dei Sali e dei tamponi nelle soluzione acquose e risolvere problemi quantitativi riguardanti queste sostanze Comprendere qualitativamente i fenomeni in gioco nella formazione di complessi Discutere situazioni di equilibri simultanei tenendo conto del quoziente e della costante di reazione “Chimica, Materiali e Biotecnologie” 11 Terza classe “Chimica Organica e Biochimica” Contenuti Struttura e legami dei composti organici: struttura elettronica degli atomi, legami chimici, forma delle molecole ed angoli di legame, orbitali ibridi, forze intermolecolari Alcani e cicloalcani: isomeria di catena e configurazionale, nomenclatura, proprietà fisiche, proprietà chimiche, petrolio e processi di raffineria. Reazioni organiche: reazioni polari, radicali che, pericicliche. Acidi e basi Reagenti nucleofili ed elettrofili Effetto induttivo Stabilità di carbocationi, carbanioni e radicali liberi Alcheni, alchini, dieni coniugati: nomenclatura e stereoisomeria geometrica, sintesi, proprietà fisiche, proprietà chimiche e reattività, effetto di risonanza Idrocarburi aromatici: teoria della risonanza, benzene e areni ,sintesi proprietà fisiche e chimiche, reazioni di sostituzione elettrofila aromatica Alogenuri alchilici: preparazioni, proprietà fisiche, proprietà chimiche: reazioni di sostituzione nucleofile reazione di eliminazione Preparazione dei reattivi di Grignard Alcoli, fenoli ed eteri: nomenclatura, preparazioni, proprietà fisiche e chimiche. Tioli: caratteristiche fisiche e chimiche Dipartimento Scientifico- Tecnologico - a.s. 2012-13 Abilità Descrivere la struttura elettronica dell’atomo, spiegare la formazione dei legami covalenti semplice doppio e triplo anche mediante il concetto di ibridazione. Conoscere le caratteristiche fondamentali dell’atomo di carbonio, identificare le differenti ibridizzazioni del carbonio. Determinare i diversi tipi di isomeri Scrivere le formule dei composti organici e attribuire loro i nomi IUPAC Giusti care le proprietà fisiche degli alcani e descrivere le loro reazioni. Classificare le reazioni organiche, definire gli effetti elettronici dei vari gruppi, individuare i fattori che influiscono sullo svolgimento di una reazione Descrivere le serie degli alcheni e degli alchini in termini di formule generali, formule di struttura e di nomenclatura IUPAC Descrivere le principali reazioni degli idrocarburi Spiegare la struttura del benzene in termini di orbitali, denominare gli idrocarburi aromatici secondo le regole IUPAC, interpretare la reattività degli areni e descrivere il meccanismo della sostituzione elettrofila, spiegare gli effetti di attivazione e orientazione dei principali sostituenti . Analizzare i meccanismi di reazione di sostituzione e di eliminazione, saper prevedere la prevalenza tra le SN e le E Attribuire il nome IUPAC a un composto, analizzare il comportamento anfotero degli alcoli e il comportamento acido dei fenoli. “Chimica, Materiali e Biotecnologie” 12 Terza classe “Fisica Ambientale” Contenuti Grandezze fisiche di termodinamica, energia, potenza, lavoro, macchine termiche. Grandezze fisiche nell’ambito elettrostatico, magnetismo, applicate all’ energia e potenza. Energia onde elettromagnetiche e luce. Grandezze fisiche di fluidodinamica, potenza, lavoro. Energia idroelettrica. Energia Eolica. Competenze Abilità Individuare le grandezze termodinamiche e saperle opportunamente utilizzare nel contesto tecnologico. Individuare le grandezze elettromagnetiche e saperle opportunamente utilizzare nel contesto tecnologico. Individuare le grandezze fisiche utili e saperle opportunamente utilizzare nel contesto tecnologico. Dipartimento Scientifico- Tecnologico - a.s. 2012-13 Applicare il concetto di energia, potenza e lavoro nelle macchine termiche. Studiare la trasmissione del calore nelle macchine termiche utilizzate nelle biotecnologie ambientali. Utilizzare il concetto di etichettatura energetica per favorire il risparmio energetico. Applicare i concetti di energia elettrica, potenza elettrica alla trasformazione di esse in lavoro meccanico. Analizzare la radiazione solare e l’energia solare, in connessione con il funzionamento dei pannelli solari e delle celle fotovoltaiche. Applicare i concetti di energia, potenza e lavoro meccanico per i fluidi. Distinguere le diverse tipologie di impianti idroelettrici, analizzando il loro funzionamento e il loro l’impatto ambientale. Distinguere le diverse tipologie di impianti eolici, analizzando il loro funzionamento e il loro l’impatto ambientale. Utilizzare il concetto di etichettatura energetica per favorire il risparmio energetico. Individuare le tipologie di biomasse ed i metodi per utilizzare tali fonti energetiche. “Chimica, Materiali e Biotecnologie” 13 Quarta classe “Chimica Organica e Analitica” Contenuti Legame chimico e isomeria. La disposizione degli elettroni negli atomi, il legame ionico e il legame covalente, il carbonio e il legame covalente, legami semplici e legami multipli, l’isomeria, formule di struttura, la risonanza, legami Ϭ e π, orbitali ibridi del carbonio, configurazione tetraedrica, trigonale e lineare del carbonio, classificazione in base alla struttura ed ai gruppi funzionali. Idrocarburi. Alcani e cicloalcani; isomeria conformazionale, struttura, nomenclatura IUPAC, fonti, proprietà fisiche. Isomeria cis- trans nei cicloalcani, meccanismo radicalico a catena dell’alogenazione. Alcheni e alchini; nomenclatura, isomeria cistrans negli alcheni, reazioni di addizione, ossidazione degli alcheni, acidità degli alchini. Composti aromatici; benzene: struttura e risonanza. Nomenclatura, la sostituzione elettrofila aromatica, sostituenti attivanti e disattivanti l’anello, idrocarburi aromatici policiclici. La stereoisomeria. Chiralità ed enantiomeri, convenzione R-S ed EZ, luce polarizzata ed attività ottica, proiezioni di Fischer, diastereomeri, risoluzione dei racemi. Composti alogenati. Sostituzione nucleofila, meccanismi SN1 e SN2. Reazioni di eliminazione, meccanismi E1 e E2. Alcoli, fenoli e tioli. Classificazione, nomenclatura, acidità, reazioni caratteristiche, preparazione degli alogenuri alchilici. I tioli come analoghi solforati degli alcoli e dei fenoli. Eteri: nomenclatura, proprietà fisiche e chimiche, preparazione, reattivi di Grignard. Aldeidi e chetoni. Nomenclatura, preparazione, addizione nucleofila al carbonile, ossidazione e riduzione del carbonile, tautomeria cheto-enolica, condensazione aldolica. Dipartimento Scientifico- Tecnologico - a.s. 2012-13 Abilità Recupero prerequisiti: descrivere la natura delle particelle elementari che compongono l’atomo. Spiegare la struttura elettronica a livelli di energia dell’atomo. Precisare le proprietà più rilevanti dell’atomo di carbonio. Specificare i diversi modi in cui si possono rappresentare le formule dei composti organici. Esaminare i vari tipi di isomeria di struttura. Precisare il significato di gruppo funzionale. Analizzare le modalità di classificazione dei composti organici. Attribuire il nome IUPAC ad un composto. Rappresentare la formula razionale di un composto. Giustificare le proprietà fisiche. Giustificare l’acidità degli alchini. Esaminare la struttura del benzene. Analizzare i meccanismi delle reazioni di alogenazione, di addizione, di idratazione e di sostituzione elettrofila. Esaminare i vari tipi di stereoisomeria. Analizzare i meccanismi di reazione di sostituzione nucleofila e di eliminazione. Attribuire il nome IUPAC ad un composto. Analizzare il comportamento anfotero degli alcoli, la reazione di scissione degli eteri e il comportamento acido dei fenoli. Attribuire il nome IUPAC ad un composto. Analizzare le reazioni di addizione nucleofila, riduzione e ossidazione. Descrivere il fenomeno della tautomeria cheto-enolica. “Chimica, Materiali e Biotecnologie” 14 Gli acidi carbossilici e i loro derivati. Nomenclatura, proprietà fisiche e chimiche, preparazione. Gli esteri, esterificazione, saponificazione, ammidi. Ammine. Classificazione, nomenclatura, proprietà fisiche, basicità, coloranti azoici. Composti eterociclici di interesse biologico. I polimeri sintetici e meccanismi di polimerizzazione. Lipidi: grassi e fosfolipidi. Idrogenazione e saponificazione. Carboidrati: monosaccaridi, disaccaridi, polisaccaridi. Chiralità nei monosaccaridi, mutarotazione. Reazioni caratteristiche. Amminoacidi e proteine. Proprietà acido-base, reazioni. Struttura delle proteine. Dipartimento Scientifico- Tecnologico - a.s. 2012-13 Attribuire il nome IUPAC ad un composto. Spiegare l’effetto induttivo dei sostituenti, analizzare le reazioni di sintesi dei derivati degli acidi. Spiegare la basicità delle ammine. Saper classificare i polimeri e saper descrivere i principali meccanismi di polimerizzazione. Rappresentare la reazione di idrolisi alcalina dei trigliceridi. Saper interpretare le proiezioni di Fischer e giustificare il comportamento riducente dei mono e disaccaridi. Giustificare il comportamento anfotero delle proteine ed analizzarne i livelli di organizzazione “Chimica, Materiali e Biotecnologie” 15 Quarta classe “Fisica” Contenuti Calore e temperatura. La termodinamica. Fenomeni elettrostatici La corrente elettrica continua I circuiti elettrici. Competenze Descrivere i fenomeni legati alla trasmissione del calore. Calcolare la quantità di calore trasmessa o assorbita da una distanza in alcuni fenomeni termici. Analizzare fenomeni in cui vi è un interscambio fra lavoro e calore. Applicare le leggi fella termodinamica a trasformazioni particolari. Analizzare e descrivere fenomeni in cui interagiscono cariche elettriche. Determinare intensità direzione e verso della forza elettrica e del campo elettrico. Realizzare circuiti elettrici con collegamenti in serie e in parallelo. Abilità Conoscere le scale termodinamiche. La legge della dilatazione termica. Distinguere tra calore specifico e capacità termica. La legge fondamentale della termologia. Concetto di equilibrio termico. Stati della materia e cambiamenti di stato. I meccanismi della propagazione del calore. Le grandezze che caratterizzano un gas. Leggi che regolano le trasformazioni dei gas. Concetto di macchina termica. Enunciato del secondo principio della termodinamica. Le proprietà della forza elettrica fra due o più cariche, definizione di campo elettrico. Conoscere gli elementi caratteristici di un circuito elettrico e la loro funzione. Definizione di potenziale elettrico. Legge di Ohm. Differenza fra conduttori in serie e in parallelo. F.e.m.. Il campo magnetico. Analizzare e descrivere fenomeni magnetici. Risolvere semplici problemi sul campo magnetico. Che cos’è un campo magnetico e quali sono le sorgenti del campo. Qual è l’effetto di un campo magnetico sui conduttori percorsi da corrente elettrica. Il Suono- La luce. Descrivere i fenomeni legati alla propagazione delle onde, in particolare di quelle sonore. Applicare le leggi relative alla propagazione di un’onda. Descrivere alcuni fenomeni legati alla propagazione della luce. Disegnare l’immagine di una sorgente luminosa e determinare le dimensioni applicando le leggi dell’ottica geometrica Tipi di onde, conoscere le grandezze che caratterizzano un’onda. Principio di sovrapposizione. Che cos’è l’effetto doppler. Le leggi della riflessione su specchi piani e curvi. Leggi della rifrazione della luce, angolo limite. Differenza fra lenti convergenti e divergenti. Dipartimento Scientifico- Tecnologico - a.s. 2012-13 “Chimica, Materiali e Biotecnologie” 16 Quinta classe “Chimica Strumentale” Contenuti Premesse Elettrochimica Conoscenze Principi generali. Riepilogo sulla misura (errore, cifre significative, precisione e accuratezza). Riepilogo sui fenomeni ossido riduttivi. Potenziometria Elettrodi e potenziale di elettrodo. Legge di Nernst. Celle galvaniche o pile. Elettrodi di riferimento. Elettrodi per la misura del pH (elettrodo a vetro). Elettrodi per la misura del potenziale redox. Misura del potenziale redox. Misura della concentrazione. Metodi Elettrolitici Elettrolisi. La sovratensione. Conduttometria. Elettrogravimetria. Introduzione ai metodi ottici. Energia interna, legame chimico. Radiazioni elettromagnetiche. Interazioni fra radiazioni e materia. Tecniche ottiche di analisi. Spettroscopia. Spettrofotometria UV/Visibile Assorbimento nell’UV/visibile. Legge dell’assorbimento. Sorgenti. Monocromatori. Rivelatori e lettura. Analisi qualitativa e quantitativa. Spettrofotometria IR Assorbimento nell’IR. Spettrofotometri. Analisi qualitativa e quantitativa. Metodi cromatografici Principi generali della separazione cromatografica. Dinamica elementare della separazione cromatografica. Meccanismi chimico-fisici della separazione cromatografica. Tecniche cromatografiche. Interpretazioni dei fenomeni cromatografici. Conoscere i principali metodi cromatografici. Cromatografia su strato sottile Principi e applicazioni. Materiali di sostegno. Fase stazionaria. Fase mobile. Tecnica operativa. Saper descrivere la strumentazione. Saper effettuare semplici analisi qualitative e quantitative. Cromatografia su colonna Principi e applicazioni. Meccanismi di azione. Cromatografia di scambio ionico. Saper descrivere la strumentazione. Saper effettuare semplici analisi qualitative e quantitative. Metodi Ottici Cromatografia Abilità Saper attribuire il numero di ossidazione. Saper individuare se la sostanza si ossida o si riduce. Saper utilizzare i potenziali standard. Saper utilizzare la legge di Nernst. Saper costruire una cella galvanica. Saper individuare il catodo e l'anodo e calcolare la f.e.m. di una cella galvanica. Sapere che esistono elettrodi indicatori e quale è il loro utilizzo. Saper utilizzare il pH-metro. Saper eseguire una titolazione potenziometrica Interpretazione dei fenomeni elettrolitici. Titolazioni conduttometri che. Determinazione elettrogravimetria. Saper interpretare lo spettro elettromagnetico. Sapere che esistono vari contributi alla energia interna degli atomi e molecole e che l’energia è quantizzata. Saper interpretare fenomeni di assorbimento e di emissione. Conoscere i principali metodi spettrofotometrici. Saper interpretare le leggi sull’assorbimento. Conoscere il funzionamento della strumentazione UV/visibile. Saper effettuare la scelta della lunghezza d’onda e saper effettuare analisi quantitative Saper interpretare gli spettri IR. Saper effettuare una analisi qualitativa o quantitativa. Dipartimento Scientifico- Tecnologico - a.s. 2012-13 “Chimica, Materiali e Biotecnologie”
