Lezione sul fenomeno del carsismo

Il fenomeno Carsico
Premessa:
prima
di
presentare
il
fenomeno
Carsico, la maestra fa osservare una cartina
dell’Italia che mostra la distribuzione del fenomeno
nei diversi luoghi.
Prima
presentazione:
la
maestra
dice che il
Carsismo è il fenomeno erosivo del suolo che crea le grotte. Così chiede ai
Bambini: “Come mai le grotte si formano solo in certi posti e non in
altri?”.
Per poter dare una risposta a questo interrogativo, dice che, prima di tutto, è
necessario sapere che in natura esistono sostanze acide e sostanze basiche:
molte sostanze che usiamo tutti i giorni possono essere classificate come acide,
per esempio il succo del limone, o basiche, come il sapone da bucato.
Di solito gli acidi hanno un sapore aspro e sono corrosivi. A n c h e un acido
debole, come l’aceto o il succo di limone, ha un sapore molto aspro. Gli acidi
più potenti sono così corrosivi che non bisogna mai toccarli, tanto meno
assaggiarli. Se schizzasse addosso un acido, si sentirebbe un dolore acuto e la
carne verrebbe bruciata!
Una base è il “contrario” di un acido: ha un sapore amaro, più che aspro, e
al tatto risulta più viscosa. Le basi forti, come i fluidi per la pulizia degli
scarichi, sono pericolose quanto gli acidi e possono corrodere la pelle. Non
tutte le basi, pero’, sono così forti: una base debole è il bicarbonato di sodio,
usato in cucina.
Per poter scoprire se una sostanza è acida o basica, i chimici utilizzano dei
composti che cambiano colore a seconda del grado di acidità o basicità della
sostanza (per es. la cartina Tornasole) e usano un’unità di misura che si
chiama pH, il cui intervallo di variabilità è compreso tra 0 e 14. Occorre,
allora, associare il colore della cartina indicatrice usata al grado di acidità o
basicità della sostanza presa in considerazione.
La maestra continua dicendo che tutto, nel mondo, è fatto di sostanze
chimiche e che ogni cosa è formata da un insieme di sostanze chimiche
fondamentali. La chimica è lo studio scientifico di come quelle sostanze si
combinano a formare gli oggetti e di come si possano separare o combinare
sostanze chimiche per ottenere altre sostanze perché esse si trasformano
continuamente.
Passa, così, a far fare un esperimento.
Primo esperimento: Ac i d i e B a s i
Materiali:
Viakal, limone, sapone da bucato, ammoniaca per la casa,
bicarbonato di sodio, aceto, roccia calcarea, acqua, indicatore universale con
relativa scala cromatica del pH, piccoli bicchierini di vetro.
Procedimento: versa ogni prodotto sciolto in un po' d'acqua nei diversi
bicchierini. Con la cartina indicatrice controlla il grado di acidità e di
basicità confrontandolo con la scala colorata dell’indicatore universale e
facendo la distinzione tra acidi (più o meno forti) e basi (più o meno forti).
Realizzazione di un indicatore domestico
Procedimento: si taglia a metà un cavolo rosso, si fa bollire in acqua, si
mescola bene e si lascia a bagno per circa quindici minuti. L’acqua prodotta
di colore viola-blu è l’indicatore domestico.
Se si aggiunge un acido, come il succo di limone o l’aceto, l’acqua diventa
rossastra o rosa.
Se si aggiunge una base, come il bicarbonato di sodio o l’ammoniaca, l’acqua
si schiarisce o diventa azzurra - verde.
Seconda presentazione: dopo aver osservato le diverse sostanze prese in
esame, la maestra presenta un altro esperimento attraverso il quale i
Bambini scopriranno cosa succede se si versa un po’ di sostanza acida di un
prodotto domestico come il Viakal, sopra diversi tipi di rocce. Questo
esperimento serve per accelerare sperimentalmente la reazione del carsismo
che, in realtà, è un fenomeno lentissimo.
Nota: didatticamente non si puo’ usare l’acido cloridrico, anche se diluito,
perché è una sostanza particolarmente tossica e altamente corrosiva.
Secondo esperimento: le reazioni delle diverse rocce
Materiale: vari campioni di rocce (granito, basalto, calcare, quarzite,
ardesia, ecc.) posizionate ciascuna in vaschette di metallo, Viakal,
bicchierino di vetro, contagocce.
Procedimento: con il contagocce si prendono poche gocce di Viakal dal
bicchierino e se ne versano su ogni campione di roccia. I Bambini osservano
le reazioni chimiche.
Osservazioni: si nota che solo la roccia calcarea “frigge” quando si versano
le gocce di Viakal, producendo un gas che è l ’anidride carbonica. Il calcare,
infatti, contiene il carbonato di calcio, che è una sostanza basica che reagisce
alla sostanza acida producendo l’anidride carbonica.
Variante: La maestra, con un uovo in mano, dice che il suo guscio è
composto dalla stessa sostanza chimica, il carbonato di calcio, di cui sono
formate le rocce calcaree. Poi passa all’esperimento.
Materiale: un guscio d’uovo ridotto in frantumi, un barattolo di vetro, aceto.
Procedimento: si frantuma il guscio dell’uovo e si mettono i frammenti
dell’uovo nel barattolo di vetro. Poi si riempie il barattolo con l’aceto e si
aspetta circa mezzora.
Osservazione: i frammenti del guscio d’uovo a poco a poco scompaiono
poiché si sciolgono nell’aceto. Nel liquido si formano tante minuscole
bollicine che producono effervescenza
e l’evaporazione
dell’anidride
carbonica.
Conclusioni: in presenza di sostanze acide come l’aceto o anche il succo di
limone, il carbonato di calcio dell’uovo subisce una trasformazione chimica
che ha l’effetto di scioglierlo; durante questa “reazione” si forma l’anidride
carbonica, che, essendo un gas, si libera nell’aceto sotto forma di bollicine.
Nota: la maestra puo’ far riflettere sul fatto che a causa dell’inquinamento,
le piogge, diventate acide per la presenza di alcuni tipi di acidi, corrodono i
monumenti di marmo.
Ter zo
esperimento: Quale
acido capace di disciogliere i calcari è
abbondantemente presente in natura?
In questo esperimento la maestra fa notare come l’acqua puo’ diventare
leggermente acida e permettere, quindi, alle rocce calcaree di “sciogliersi”
provocando, appunto, il fenomeno carsico.
Materiali: due bicchieri di vetro pieni di acqua, una cannuccia e due
indicatori di acidità.
Procedimento: in un bicchiere d’acqua si fa soffiare attraverso una cannuccia
almeno per un minuto. Al termine, si immergono gli indicatori nei due
bicchieri. Si osserva che un indicatore si colora di giallo perché indica il pH
neutro dell'acqua non soffiata; l’altro indicatore si colora di un giallo
tendente all’arancione perché indica un’acqua debolmente acida. Cosa è
successo? Cosa è stato aggiunto all'acqua dentro cui si è soffiato? La risposta
è l’anidride carbonica dell’espirazione. Cosa si trova, allora, nell'atmosfera
e, quindi, anche nel terreno che puo’ rendere debolmente acida l’acqua
piovana? La risposta è nuovamente l’anidride carbonica.
Grande Lezione sul Fenomeno Carsico
Dopo aver sperimentato le manifestazioni di alcune sostanze strettamente
collegate al carsismo, la maestra passa a presentare il fenomeno nella sua
specificità.
L’acqua piovana è costituita anche da anidride carbonica presente nell’aria.
Inoltre,
cadendo
sul
terreno,
attraversa lo strato
superficiale in cui è
imprigionata altra
anidride carbonica.
A c q u a e anidride carbonica, combinate insieme, sciolgono il carbonato di
calcio contenuto nella roccia calcarea, che si trasforma in bicarbonato di
calcio. Esso è una sostanza che reagisce
liberando nell’aria
l’anidride
carbonica,
consumando la roccia e creando delle cavità
sotterranee all’interno delle montagne: le
grotte.
L’acqua, così arricchita, gocciola
all’interno della grotta, l’anidride
carbonica si libera e il bicarbonato
torna ad essere carbonato di calcio
che si deposita formando un altro
tipo di roccia: la calcite.
Gocciolando dalle fessure, l’acqua
deposita la calcite, dando origine
così ad un tubicino all’interno del quale continua a scorrere.
Da
questo
processo,
che
dura
millenni, si forma la stalattite. La
goccia cade poi sul pavimento e lì
deposita
la
calcite
residua,
formando la stalagmite. Co l tempo
stalattite e stalagmite si potranno
anche
unire
dando
luogo
ad
un’unica colonna.
Altri fenomeni, come le correnti d’aria, la diversa composizione chimica
dell’acqua e le forme di cristallizzazione del carbonato di calcio, permettono
lo sviluppo di una grande varietà di concrezioni.
Tornando
indietro, al
momento della
presentazione della
cartina
dell’Italia, la maestra formula nuovamente la domanda: “Come mai,
allora, le grotte si formano solo in certi posti e non in altri? Si formano solo
là dove c’è la roccia calcarea e in Italia non è dappertutto!”. E aggiunge:
“Come si sono formate le rocce calcaree?”. Così passa a raccontare: “
Circa 250 milioni di anni fa l’Italia ancora non esisteva e al suo posto
c’erano vasti mari abitati da tanti esserini ed il clima era tropicale.
In queste acque calde e
ricche
di
carbonato
di
calcio
si
comincio’
a
formare
calcarea.
la
roccia
I minuscoli esseri viventi che abitavano in questi mari utilizzavano il
carbonato di calcio contenuto nell’acqua per costruire il loro scheletri e i loro
gusci. Quando questi piccoli esseri morivano, i loro resti si sono depositati sul
fondo del mare per milioni e milioni di anni fino ai giorni nostri.
Questo processo è chiamato sedimentazione. Essa ha formato sul fondo
marino una roccia compatta dello spessore di centinaia di metri: la roccia
calcarea.
Continenti come l’Africa e l’Asia si muovevano, e continuano a muoversi
tuttora, sulla superficie terrestre, tendendo ad avvicinarsi uno sull’altro fino
a scontrarsi.
Nei punti di collisione le grandi spinte hanno deformato e fratturato le rocce
calcaree, facendole emergere dal mare, circa 5 0 milioni di anni fa, fino a
creare anche l’Italia.”.
A questo punto la maestra chiede ai Bambini di costruire una mappa
concettuale che riassuma tutti i concetti finora illustrati oppure puo’
presentare un cartellone di confronto preparato da lei.
Dopo di che presenta un plastico che rappresenta
un blocco di montagna che si apre a libro e
all’interno custodisce una grotta. Il plastico è
fornito di cartellini con i principali elementi carsici
che i Bambini possono sistemare nei posti giusti
compiendo, così, un appaiamento.
Contemporaneamente al plastico presenta un cartellone di confronto.