Programma finale Chimica_Sc_Terra_2015

LICEO SCIENTIFICO “A. VOLTA” DI COLLE DI VAL D'ELSA
PROGRAMMA SVOLTO DI SCIENZE NATURALI
CLASSE: 5aD
ANNO SCOLASTICO 2015/16
DOCENTE: QUACQUARUCCIO GIANNI
CHIMICA ORGANICA
Modulo 1. Dal carbonio agli idrocarburi
Definizione di chimica organica. Il carbonio e l’ibridazione degli orbitali (sp3, sp2, sp). Legame
sigma e pi-greco. Classificazione degli idrocarburi: alifatici e aromatici. Gli idrocarburi saturi:
alcani e cicloalcani (caratteristiche generali, ibridazione e formula generale). Il cicloesano
(conformazione a barca, conformazione a sedia, idrogeni assiali ed equatoriali). L’isomeria.
Isomeria di struttura (isomeria di catena, isomeria di posizione e isomeria di gruppo funzionale).
Stereoisomeria (isomeria geometrica e isomeria ottica). L'isomeria ottica (chiralità, stereocentro,
enantiomeri, luce polarizzata e attività ottica, racemo). La nomenclatura degli idrocarburi saturi. I
radicali alchilici principali (metile, etile, n-propile, n-butile, isopropile, sec-butile, ter-butile).
Proprietà fisiche degli idrocarburi saturi (punti di ebollizione e fusione, solubilità). La reazione
generale di combustione degli alcani. La reazione di alogenazione degli alcani (la clorurazione del
metano: stadi di inizio, propagazione e terminazione. Gli idrocarburi insaturi: alcheni e alchini
(caratteristiche generali, ibridazione, formula generale). Nomenclatura degli alcheni e degli alchini
(suffisso –ene e –ino, regole generali di nomenclatura). L'isomeria geometrica degli alcheni
(isomeria cis-trans). Le reazioni di addizione elettrofila degli alcheni e degli alchini: meccanismo
generale (esempio: etene + HCl). Definizione di elettrofilo, nucleofilo e carbocatione. La regola di
Markovnikov (esempio: propene + HCl). Gli idrocarburi aromatici: definizione di aromaticità, la
struttura del benzene secondo la teoria della risonanza e degli orbitali molecolari. La regola di
Huckel per definire il carattere aromatico. Cenni di nomenclatura (sostituenti orto, meta e para). La
sostituzione elettrofila aromatica: meccanismo generale di reazione. Esempi di alogenazione con
cloro e bromo.
Modulo 2. Dai gruppi funzionali ai polimeri
I gruppi funzionali. Gli alogeno derivati: caratteristiche generali, utilizzo e tossicità (DDT, CFC e
PVC). Gli alcoli, i fenoli e gli eteri: formula generale e regole essenziali di nomenclatura. Alcoli
primari, secondari e terziari. Alcoli di particolare interesse: metanolo, etanolo, glicole etilenico,
glicerolo. Proprietà fisiche di alcoli, fenoli ed eteri (punti di ebollizione, solubilità in acqua). Acidità
di alcoli e fenoli (concetti essenziali). Le reazioni principali degli alcoli: sostituzione nucleofila
(reazione tra alcol ter-butilico e acido cloridrico) e ossidazione. Aldeidi e chetoni: caratteristiche
principali e regole essenziali di nomenclatura. Esempi di aldeidi e chetoni: formaldeide, acetaldeide
e acetone. La reazione caratteristica di aldeidi e chetoni: l’addizione nucleofila (in particolare la
formazione di emiacetale e acetale). Reazioni di ossidazione e riduzione di aldeidi e chetoni. Gli
acidi carbossilici: caratteristiche generali e nomenclatura essenziale. Le proprietà chimiche degli
acidi carbossilici (acidità e meccanismo generale della reazione di sostituzione nucleofila acilica).
Esterificazione di Fischer e idrolisi. Gli esteri: gruppo funzionale caratteristico e nomenclatura
essenziale. I trigliceridi: grassi e oli (caratteristiche principali). Acidi grassi saturi e insaturi
(concetti essenziali). I saponi (definizione e azione detergente). Le ammine: gruppo funzionale,
ammine primarie, secondarie e terziarie. Le ammidi: gruppo funzionale. I polimeri di sintesi.
Polimeri di addizione (polietilene) e polimeri di condensazione (PET e nylon 6,6).
BIOCHIMICA
Modulo 3. Le basi della biochimica
Le biomolecole. Carboidrati: principali caratteristiche e classificazione in monosaccaridi,
disaccaridi e polisaccaridi. I monosaccaridi (classificazione in aldosi e chetosi e in base al numero
di atomi di carbonio). La chiralità dei monosaccaridi. Regola generale per rappresentare i
monosaccaridi con le proiezioni di Fischer. Proiezioni di Fischer della gliceraldeide e del glucosio.
Monosaccaridi D e L. La struttura ciclica dei monosaccaridi. Le proiezioni di Haworth (aspetti
generali). Anomeri α e β. I disaccaridi (caratteristiche, reazione di condensazione e formazione del
legame glicosidico). I principali disaccaridi: lattosio, maltosio e saccarosio. I polisaccaridi (amido,
glicogeno e cellulosa).
Lipidi: caratteristiche generali. Lipidi saponificabili e insaponificabili. I trigliceridi: grassi e oli. I
fosfolipidi: struttura e funzione. Gli steroidi: il colesterolo e gli ormoni sessuali (androgeni,
estrogeni e progestinici). Le vitamine liposolubili: A, D, E, K.
Amminoacidi e proteine. Gli amminoacidi. La chiralità degli amminoacidi e gli L-amminoacidi.
Le catene laterali degli amminoacidi (caratteristiche generali). La struttura ionica dipolare degli
amminoacidi e le proprietà fisiche e chimiche. Peptidi, polipeptidi e proteine. Il legame peptidico.
Il legame disolfuro. Classificazione delle proteine (semplici/coniugate e fibrose/globulari). Le
principali funzioni biologiche delle proteine. La struttura delle proteine (struttura primaria,
secondaria, terziaria e quaternaria).
Nucleotidi e acidi nucleici. I componenti dei nucleotidi. Ribosio e 2-desossiribosio. Basi azotate
puriniche e pirimidiniche. Nucleoside e nucleotide. Legame fosfodiestere e formazione di un
polinucleotide. Il DNA e l’RNA. I nucleotidi del DNA e dell’RNA. La struttura a doppia elica del
DNA. I tre tipi principali di RNA (mRNA, rRNA, tRNA).
SCIENZE DELLA TERRA
Modulo 4. La crosta terrestre: minerali e rocce
Minerali. Definizione di minerale. Solidi cristallini e solidi amorfi. Formazione dei minerali. Cella
elementare e abito cristallino. Proprietà fisiche dei minerali (colore, lucentezza, peso specifico,
sfaldatura, durezza, temperatura di fusione). Polimorfismo e isomorfismo dei minerali. Principali
classi di minerali: elementi nativi, solfuri, solfati, aloidi, ossidi, carbonati e silicati. Composizione
dei silicati e loro struttura (nesosilicati, inosilicati, fillosilicati e tettosilicati).
Le rocce. Definizione di roccia. I processi di formazione delle rocce: processo magmatico,
processo sedimentario e processo metamorfico. Il ciclo delle rocce. Le rocce sedimentarie.
Formazione e struttura delle rocce sedimentarie. Le rocce sedimentarie clastiche, organogene e
chimiche. Principi di stratigrafia: principio di orizzontalità e principio di sovrapposizione. Le rocce
magmatiche. Struttura cristallina delle rocce magmatiche. Raffreddamento del magma e origine
delle rocce magmatiche (rocce intrusive, effusive e ipoabissali). Classificazione delle rocce
magmatiche in base al contenuto di silice (felsiche, intermedie, mafiche e ultramafiche). La
formazione dei magmi: magma primario e magma anatettico. Le rocce metamorfiche.
Metamorfismo e ricristallizzazione. Temperatura, pressione e metamorfismo. Concetti di serie
metamorfica e facies metamorfica. Struttura delle rocce metamorfiche. Tipi di metamorfismo
(regionale, di contatto e cataclastico).
Modulo 5. I fenomeni vulcanici
La risalita dei diapiri magmatici. Il meccanismo di eruzione. La struttura di un vulcano. I prodotti
dell’eruzione vulcanica (lava mafica e attività effusiva, lava felsica e attività esplosiva, piroclasti,
nube ardente). Eruzioni lineari ed eruzioni centrali. I vulcani a scudo, le caldere, gli strato-vulcani.
Attività vulcanica secondaria (acque minerali calde, geyser, fumarole, soffioni ed energia
geotermica). Il concetto di rischio in geologia. Rischio vulcanico e prevenzione delle eruzioni.
Modulo 6. I fenomeni sismici
Il terremoto. La teoria del rimbalzo elastico e la periodicità dei terremoti. Sismografo e
sismogramma. Le onde sismiche (onde P, onde S e onde superficiali). Ipocentro ed epicentro.
Calcolo della distanza dell’epicentro e sua localizzazione. L’intensità di un terremoto e la scala
Mercalli (MCS). La magnitudo di un terremoto e la scala Richter. Distribuzione dei terremoti.
Maremoti. Rischio sismico. Prevenzione dei danni sismici.
Modulo 7. L’interno della Terra e la dinamica della litosfera
Conoscenze dirette dell’interno della Terra. Conoscenze indirette dell’interno della Terra: densità,
andamento della temperatura con la profondità, campo magnetico terrestre, studio della
propagazione delle onde sismiche. Le superfici di discontinuità. Crosta, mantello, nucleo esterno e
nucleo interno. Litosfera, astenosfera e mesosfera. Il principio di isostasia. Crosta continentale e
crosta oceanica. Dorsali e fosse oceaniche. L’espansione dei fondali oceanici. Il paleomagnetismo
dei fondali oceanici. Faglie trasformi. La teoria della tettonica delle placche. Margini divergenti.
Margini convergenti e subduzione. Margini convergenti e orogenesi. Margini trascorrenti. La teoria
della deriva dei continenti. Pangea e Panthalassa. Il motore delle placche.
Libri di testo:
Valitutti G., Taddei N., Kreuzer H., Massey A., Sadava D., Hillis D.M., Craig Heller H.,
Berenbaum M.R., “Dal carbonio agli OGM PLUS Chimica organica, biochimica e biotecnologie”.
Zanichelli editore;
Fantini F., Monesi S. e Piazzini S.; “La Terra e il paesaggio”, Italo Bovolenta editore.
Colle di Val d'Elsa, 08.06.16
Il docente
F.to Gianni Quacquaruccio