GIUSEPPE SICHERI PAOLO VOLPI ELISABETTA BALZANO Corso di Chimica Modular e VOLUME VOLUME 1 2 - GENERALE E INORGANICA - CHIMICA DEL CARBONIO L’Indice generale e di collegamento ai due Volumi è proposto a pagina 5 Direzione editoriale: Domenico Ugulini Redazione: Reda Edizioni, Gianni D’Arco Caterina Marcucci Grafica, impaginazione e controllo, copertina: Caterina Marcucci Disegni, formule e illustrazioni: Caterina Marcucci Ricerca iconografica: Reda Edizioni, G. Sicheri, P. Volpi, E. Balzano Referenze iconografiche dell’opera: Fototeche e archivi iconografici – Reda Edizioni, Gruppo Editoriale Il Capitello Realizzazione lastre CTP: Fotoincisa EFFEGI, Savigliano (CN) Stampa: Reda Edizioni Torino PROPRIETÀ LETTERARIA E ARTISTICA RISERVATA L’Editore, nell’ambito delle leggi internazionali sul copyright, è a disposizione degli aventi diritto non potuti rintracciare I diritti di traduzione, di riproduzione e di adattamento, totale o parziale, con qualsiasi mezzo compresi microfilm e copie fotostatiche, sono riservati per tutti i paesi 1a edizione: febbraio 2006 Ristampa: 5 4 2010 2009 3 2008 2 2007 © Reda Edizioni Via Sansovino, 243/22/R - 10151 Torino Telefono 011/4513611 fax 011/4513612 internet: www.redaedizioni.it E-mail: [email protected] 1 2006 Presentazione Questa Guida didattica è proposta, in abbinata al corso sviluppato in due Volumi, sia per facilitare l’utilizzo degli stessi, sia per fornire al docente uno strumento di lavoro idoneo, in modo da rendere più lineari i diversi aspetti della didattica. Nell’ambito globale dei contenuti, vanno comunque anticipati alcuni concetti che definiscono gli ambiti operativi e che richiamano: 1. diversi aspetti curricolari dell’insegnamento chimico inquadrato secondo le proprie finalità e proiettato al raggiungimento di definiti obiettivi, mediante lo sviluppo di opportuni metodi; 2. i relativi obiettivi perseguiti dai rispettivi Moduli sviluppati; 3. la sintesi concettuale dell’argomento circoscritta dalla mappa concettuale dello stesso. A seguire potranno essere proposte, e qui lo sono, le relative prove identificabili e sviluppate in sequenza come di seguito: A) i test di ingresso al Modulo, che anticipano la definizione dei prerequisiti necessari alla comprensione dello stesso, degli argomenti trattati; B) i test di verifica finale delle rispettive Unità didattiche contenute nel Modulo stesso e dei singoli temi definiti; C) i test di verifica finale dell’intero Modulo per definire l’organizzazione mentale degli argomenti trattati. L’insegnamento chimico Nel linguaggio corrente con il termine curricolo s’intende l’insieme degli obiettivi, dei contenuti, dei metodi e delle relative verifiche che comunemente caratterizzano l’insegnamento di una certa disciplina. Nel nostro caso, trattando dell’insegnamento della CHIMICA, ci sembra logico proporre di seguito lo schema operativo dello sviluppo curricolare secondo Halliwell. Determinazione degli scopi dell’insegnamento Schema - Scopi e obiettivi nella elaborazione di una programmazione curricolare. Questi si traducono attraverso Azione in classe OBIETTIVI Messa a punto di un dispositivo per adattare gli scopi dell’azione e della valutazione SPECIFICI Le finalità Ricerca di procedimenti per la valutazione dei risultati ottenuti dagli allievi 1 Finalità Le finalità spesso variano nel tempo e da una situazione all’altra; c’è, tuttavia, da rilevare che gli allievi devono: 1. acquisire e conservare nel tempo attitudini comportamentali sia in relazione a se stessi e sia in relazione all’ambiente in cui vivono e operano; 2. acquisire, mantenere e sviluppare abilità manuali e mentali per considerare, elaborare e risolvere problemi pratici. Non vogliamo entrare nel merito delle considerazioni di chi, a torto o a ragione, ritiene che un’ulteriore finalità sia rappresentata dalla necessità di influenzare il carattere e l’attitudine dello studente, anche se è evidente che l’apprendimento e l’organizzazione consequenziale e mentale dei metodi comportano una crescita continua anche dal punto di vista caratteriale dell’individuo. Obiettivi Molteplici sono gli obiettivi, definiti e riconosciuti, che nell’ambito della letteratura di settore vengono riferiti all’insegnamento della chimica. Fra i tanti esempi, lo schema riepilogativo proposto da Bloom, proposto di seguito, ci sembra quello più definito e allo stesso tempo più completo e adatto alla disciplina in questione. Schema - Obiettivi dell’insegnamento scientifico a livello elementare. Valutare modelli e relazioni Sviluppo di interessi, atteggiamenti e sensibilità estetica Acquisizione di una mentalità aperta alla ricerca e all’indagine; sviluppo di un atteggiamento scientifico nel capire e approvare i problemi Interpretare con senso critico le scoperte Saper correttamente comunicare l’esito delle proprie conclusioni 2 Acquisire e saper applicare le conoscenze e le capacità manipolative Osservare, esplorare e ordinare le osservazioni Sviluppare e fare propri i concetti fondamentali Proporre problematiche fornendo adeguati strumenti d’indagine Nell’ambito degli insegnamenti chimici, così come per tante altre discipline, sono riconosciuti due tipi di obiettivi: quelli generali e quelli specifici. Gli obiettivi generali possono essere ritenuti validi per tutte le discipline scientifiche, mentre quelli propriamente specifici della chimica sono classificabili nei tre settori: CONOSCITIVO EMOTIVO PSICOMOTORIO O MANUALE Gli obiettivi conoscitivi sono i più importanti e sono ulteriormente classificabili in: CONOSCENZA COMPRENSIONE APPLICAZIONE SINTESI ANALISI E VALUTAZIONE Organizzandoci secondo la sequenza indicata, possiamo circoscrivere i seguenti obiettivi che possono e devono essere raggiunti con un corretto studio dei contenuti chimici: LA CONOSCENZA: - conoscenza della terminologia chimica; - conoscenza di contenuti specifici, ad esempio delle proprietà chimiche degli elementi; - conoscenza della metodologia di classificazione e relative categorie, ad esempio la nomenclatura degli elementi chimici; - conoscenza della metodologia d’indagine, ad esempio delle tecniche di laboratorio; - conoscenza delle teorie chimiche e delle strutture dei composti chimici; - conoscenza delle applicazioni quotidiane delle esperienze chimiche. LA COMPRENSIONE: - la comprensione rappresenta già un livello più elevato dell’apprendimento: in base alle conoscenze acquisite, l’allievo deve poter eseguire personalmente osservazioni precise dei fenomeni chimici, utilizzando un linguaggio tecnico-chimico appropriato. L’APPLICAZIONE: - questo stadio ancora superiore comporta la capacità di saper applicare i principi e le teorie fondamentali. L’allievo deve saper trarre logiche conclusioni derivandole dagli argomenti studiati. LA SINTESI: - si tratta di riunire coerentemente “pezzi” e “frammenti” di tutte le conoscenze apprese in un tutt’uno, ordinandoli in modo da formare uno schema organico e sintetico che all’inizio non c’era. L’ANALISI E LA VALUTAZIONE: - sono i livelli più elevati dell’apprendimento, tanto che vengono indicati anche come “mentalità atta alla risoluzione dei problemi”. Si tratta di riunire in logica sequenza tutti i tasselli di un mosaico conoscitivo applicando, all’intero insieme, adeguati procedimenti logici per derivarne gli enunciati (le soluzioni) di base. 3 Metodi Per quanto riguarda i metodi dell’insegnamento, ancor più se applicato alle materie scientifiche, si è più volte affermato che il metodo migliore deve puntare sulla centralità dell’allievo e, nella visone più ampia, dell’insieme classe. L’insegnante deve agire come una guida che accompagna la classe alla scoperta dei concetti, quale sintesi dei processi fondamentali della materia indagata. In questo senso il percorso fondamentale deve basare le sue fondamenta sul metodo operativo e sperimentale, accompagnato da una successiva fase relazionale, abbandonando il classico percorso conoscitivo e mnemonico fine a se stesso. Per il conseguimento degli obiettivi sopra esposti, i due Volumi sono sviluppati con una struttura modulare, a sua volta suddivisa in Unità didattiche; utilizzando un linguaggio essenziale, ma allo stesso tempo rigoroso, si propone ai ragazzi lo sviluppo e l’apprendimento di una corretta terminologia. I contenuti e i relativi concetti portanti della disciplina sono trattati in un quadro discretamente ampio e dettagliato che favorisce, comunque, uno sviluppo concreto ed in tempi relativamente brevi. La struttura operativa dei due Volumi è proposta per adattare la trattazione dei relativi contenuti e favorisce comunque il raggiungimento dei seguenti obiettivi disciplinari: 1. illustrare e fissare in breve i concetti fondamentali che regolano le scienze chimiche e le relative trasformazioni; 2. sviluppare e acquisire le nozioni di base che sono determinanti per introdurre gli allievi ad un corretto apprendimento dei fenomeni chimici; 3. scoprire ed evidenziare il ruolo della chimica nel mondo che ci circonda e nella vita di tutti i giorni; 4. apprendere e mantenere un corretto atteggiamento critico d’indagine verso la scienza e la relativa ricerca scientifica; 5. definire e risaltare il ruolo fondamentale della sperimentazione scientifica in tutti i suoi ambiti operativi, sia semplicemente didattici o più propriamente applicativi, per definire la comprensione degli aspetti teorici ed approfondire il livello conoscitivo dei fenomeni naturali. P.S. Per agevolare l’utilizzo della presente Guida, così come dei Volumi da essa serviti, rendiamo noto ai Signori Docenti che, qualora non ne siano ancora venuti in possesso, sono disponibili le Errata Corrige alla prima edizione dei Volumi pubblicati. 4 Indice Presentazione 1 GUIDA AL Corso di Chimica Modulare VOLUME 1. Generale e inorganica 9 Guida al Modulo A Obiettivi Prova d’ingresso al Modulo A Test di verifica dell’Unità didattica 1 Test di verifica dell’Unità didattica 2 Test di verifica del Modulo A GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NELLA GUIDA GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NEL VOLUME 9 9 10 11 12 13 14 14 Guida al Modulo B Obiettivi Prova d’ingresso al Modulo B Test di verifica dell’Unità didattica 3 Test di verifica dell’Unità didattica 4 Test di verifica dell’Unità didattica 5 Test di verifica del Modulo B GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NELLA GUIDA GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NEL VOLUME 15 15 16 17 18 19 20 21 21 Guida al Modulo C Obiettivi Prova d’ingresso al Modulo C Test di verifica dell’Unità didattica 6 Test di verifica dell’Unità didattica 7 Test di verifica dell’Unità didattica 8 Test di verifica del Modulo C GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NELLA GUIDA GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NEL VOLUME 22 22 24 25 26 27 28 29 30 Guida al Modulo D Obiettivi Prova d’ingresso al Modulo D Test di verifica dell’Unità didattica 9 A) Passaggi di stato 31 31 32 33 5 Test di verifica dell’Unità didattica 9 B) Stato solido Test di verifica dell’Unità didattica 9 C) Stato liquido Test di verifica dell’Unità didattica 9 D) Stato aeriforme Test di verifica dell’Unità didattica 10 Test di verifica del Modulo D GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE 34 35 VOLUME 36 37 38 39 39 Guida al Modulo E Obiettivi Prova d’ingresso al Modulo E Test di verifica dell’Unità didattica 11 Test di verifica dell’Unità didattica 12 Test di verifica dell’Unità didattica 13 Test di verifica dell’Unità didattica 14 Test di verifica del Modulo E GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NELLA GUIDA GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NEL VOLUME 40 40 41 42 43 44 45 46 47 47 Guida al Modulo F Obiettivi Prova d’ingresso al Modulo F Test di verifica del Modulo F GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NELLA GUIDA GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NEL VOLUME 48 48 49 50 51 51 Guida al Modulo G Obiettivi Prova d’ingresso al Modulo G Test di verifica del Modulo G GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NELLA GUIDA GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NEL VOLUME 52 52 53 54 55 55 Guida al Modulo Speciale Obiettivi Prova d’ingresso al Modulo Speciale GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NELLA GUIDA GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NEL VOLUME 56 56 57 58 58 6 NELLA NEL GUIDA GUIDA AL Corso di Chimica Modulare VOLUME 2. Chimica del Carbonio 59 Guida al Modulo H Obiettivi Prova d’ingresso al Modulo H Test di verifica dell’Unità didattica 18 - Prova A Test di verifica dell’Unità didattica 18 - Prova B Test di verifica dell’Unità didattica 19 - Prova A Test di verifica dell’Unità didattica 19 - Prova B Test di verifica dell’Unità didattica 20 - Prova A Test di verifica dell’Unità didattica 20 - Prova B Test di verifica dell’Unità didattica 21 - Prova A Test di verifica dell’Unità didattica 21 - Prova B GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NELLA GUIDA GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NEL VOLUME 59 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 69 Guida al Modulo I Obiettivi Prova d’ingresso al Modulo I Test di verifica dell’Unità didattica 22 - Prova A Test di verifica dell’Unità didattica 22 - Prova B Test di verifica dell’Unità didattica 23 - Prova A Test di verifica dell’Unità didattica 23 - Prova B Test di verifica dell’Unità didattica 24 - Prova A Test di verifica dell’Unità didattica 24 - Prova B GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NELLA GUIDA GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NEL VOLUME 70 70 71 72 73 74 75 76 77 78 78 Guida al Modulo L Obiettivi Prova d’ingresso al Modulo L Test di verifica dell’Unità didattica 25 - Prova A Test di verifica dell’Unità didattica 25 - Prova B Test di verifica dell’Unità didattica 26 - Prova A Test di verifica dell’Unità didattica 26 - Prova B GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NELLA GUIDA GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NEL VOLUME 79 79 80 81 82 83 84 85 85 7 Guida al Modulo Speciale Obiettivi Prova d’ingresso al Modulo Speciale Test di verifica dell’Unità didattica 27 - Prova A Test di verifica dell’Unità didattica 27 - Prova B GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NELLA GUIDA GRIGLIE DI CORREZIONE DELLE VERIFICHE PROPOSTE NEL VOLUME 86 86 87 88 89 90 90 Compendio di esercitazioni di laboratorio per la comprensione della Chimica del carbonio 91 Lab 1 - Comparazione tra molecole polari e molecole apolari, dimostrazione che gli alcani sono molecole apolari Lab 2 - Comparazione tra due sostanze (alcano e alogenuro alchlico), per quanto riguarda la polarità Lab 3 - Solubilità dei composti organici Lab 4 - Solubilità degli Alcoli Lab 5 - Reazioni degli aldeidi e dei chetoni con il reattivo di Tollens Lab 6 - Acidi carbossilici: solubilità in H2O e in acetone Lab 7 - Acido organico più una base (preparazione dei sali) Lab 8 - Preparazione degli esteri Lab 9 - Determinazione dell’acidità dei fenoli Lab 10 - Reazioni del fenolo con l’acqua di Bromo Lab 11 - Reazioni del fenolo con il cloruro ferrico 93 94 95 96 97 98 100 101 103 104 Glossario chimico 105 8 92 Corso di Chimica Modulare 1. Generale e inorganica 1 GUIDA AL VOLUME Q Guida al Modulo A Obiettivi Questo Modulo si prefigge l’intento di far conoscere quali sono gli obiettivi di studio della chimica utilizzando il metodo scientifico. È quindi necessario conoscere quali sono le unità di misura maggiormente utilizzate e si richiede anche la conoscenza della definizione delle misure, la differenza tra massa e peso, calore e temperatura. Inoltre, occorre sapere quale strumento è più utile usare per effettuare le misurazioni, valutando portata e sensibilità. Infine, è necessario saper utilizzare i dati numerici rilevati. OBIETTIVI DELLA CHIMICA Metodo sperimentale Dati sperimentali Raccolta dati Grandezze fondamentali Espressione numerica Unità di misura 9 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Prova d’ingresso al Modulo A 1. La bilancia misura a) il peso dei corpi b) la massa dei corpi c) la densità dei corpi d) il volume dei corpi 6. Indica le operazioni errate Ë Ë Ë Ë 2. L’acqua può bollire a 80 °C? a) No, mai b) Sì se aumenta di pressione c) Sì se diminuiscono la pressione d) Sì se ne prendo una piccola quantità 7. Indica la reazione chimica Ë Ë Ë Ë 3. L’acqua distillata è a) un elemento chimico raro b) un elemento chimico molto diffuso c) un composto d) nessuna risposta è esatta Ë Ë Ë Ë 4. La densità di un corpo si calcola conoscendo massa e volume. La relazione esatta è a) densità = massa . volume Ë b) densità = massa/volume c) densità = massa + volume d) densità = massa - volume Ë Ë Ë Ë a) 10-3 - 10-3 = 0 b) 105 : 102 = 103 c) 103 . 103 = 106 d) 102 + 103 = 105 Ë Ë Ë a) sciogliere sale in acqua b) far bollire l’acqua c) far congelare l’acqua d) lasciare arrugginire una ringhiera in ferro Ë Ë Ë Ë 8. Esegui le equivalenze a) 0,750 kg = b) 0,580 l = c) 150 mm = d) 60 min = Ë Ë Ë Ë g ml m h 9. Individua l’equivalenza corretta: 85 dm2 corrispondono a Ë Ë Ë Ë a) 8,5 m2 b) 85 m2 c) 0,85 m2 d) 850 m2 5. Il termometro misura a) la temperatura dei corpi b) il calore dei corpi c) la massa dei corpi d) nessuna risposta è esatta Ë Ë Ë Ë 10. Individua l’equivalenza errata: 30 dm corrispondo a a) 30 cm b) 300 mm Ë Ë c) 0,3 m d) 0,003 km Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 10 Ë Ë 1 Test di verifica dell’Unità didattica 1 1. Quale definizione è corretta per un uomo sulla Luna? a) La sua massa aumenta b) La sua massa diminuisce c) Il suo peso aumenta d) Il suo peso diminuisce 6. 1 Kg di ferro rispetto a 1 Kg di piume ha massa Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë a) uguale b) maggiore c) minore d) nulla 7. La densità di 1 Kg di oro rispetto a 1 g di oro è 2. Quale forma di energia è secondaria? a) Termica b) Chimica c) Elettrica d) Meccanica Ë Ë Ë Ë 3. Quale fonte energetica è esauribile? a) Maree b) Vento c) Cascate d) Gas naturale Ë Ë Ë Ë 4. La materia può essere a) distrutta b) creata c) annullata d) nessuna delle risposte è esatta Ë Ë Ë Ë 5. L’energia può essere a) distrutta b) creata c) conservata d) nessuna risposta è esatta Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë a) maggiore b) minore c) uguale d) nulla 8. Il valore più piccolo che uno strumento può apprezzare dipende Ë Ë Ë Ë a) dalla portata b) dalla sensibilità c) dalla temperatura dell’aria d) nessuna risposta è esatta 9. Il valore più alto che uno strumento può apprezzare dipende Ë Ë Ë Ë a) dalla portata b) dalla sensibilità c) dalla temperatura dell’aria d) nessuna risposta è esatta 10. L’equazione di Einstein è a) E = m . c2 Ë Ë Ë Ë b) E = m/c2 c c) E = m . c d) E = m/c Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 11 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica dell’Unità didattica 2 1. Quando si verifica un fenomeno fisico a) si ha trasformazione della materia b) non si ha trasformazione della materia c) si ha una perdita della quantità di materia d) si ha una perdita di energia 6. Perché un atomo è elettricamente neutro? Ë Ë Ë Ë 2. Un elemento chimico è costituito a) da un unico costituente ed è rappresentato da un simbolo Ë b) da più costituenti Ë c) da un insieme di molecole Ë d) da un insieme di ioni Ë 3. In un composto gli elementi chimici sono legati a) da una interazione tra protoni ed elettroni b) da legami chimici (cioè dall’interazione degli elettroni di valenza) c) da una interazione tra protoni e neutroni d) da forze di coesione Ë Ë Ë Ë Ë b) Falso Ë 5. 1879 Thomson dimostrò che i raggi catodici erano formati da Ë Ë 7. Una mole di ioni corrisponde a) a un grammo-ione b) a 6,23 . 1011 ioni c) a una molecola ionica d) a 1 dalton di ioni Ë Ë Ë Ë 8. Una molecola biatomica è formata da due atomi. a) Vero b) Falso a) Vero b) Falso a) al tipo di molecola del soluto b) al numero di moli del soluto c) alle dimensioni delle molecole del soluto d) alla polarità del soluto Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 12 Ë Ë Ë Ë Ë 10. La molarità in una soluzione corrisponde Ë Ë Ë Ë a) protoni b) neutroni c) elettroni d) ioni Ë 9. Talvolta il simbolo di un elemento deriva dal nome latino dell’elemento. 4. Atomi di differenti elementi hanno differenti proprietà chimiche. a) Vero a) Perché è formato da neutroni b) Perché il numero di protoni è uguale al numero di elettroni c) Perché i neutroni neutralizzano le cariche negative d) Perché i neutroni sono subparticelle in maggiore quantità nell’atomo Ë Ë Ë Ë 1 Test di verifica del Modulo A 1. Misuriamo massa e peso di un corpo sulla Terra. Cosa avviene sulla luna? a) La massa e il peso non cambiano b) La massa diminuisce e il peso aumenta c) La massa aumenta e il peso diminuisce d) La massa non cambia e il peso diminuisce Ë Ë Ë Ë 2. 1 Angstrom corrisponde a a) 10-9 metri b) 10-6 metri c) 10-10 metri d) nessuna delle risposte precedenti è esatta Ë Ë Ë Ë 3. Massa e peso sono legati dalla relazione a) p = m/g b) p = m . g c) p = m + p d) p = m - p GUIDA AL VOLUME 6. Due isotopi hanno Ë Ë Ë Ë a) uguale numero atomico, ugual numero di massa b) uguale numero atomico, diverso numero di massa c) diverso numero atomico, ugual numero di massa d) diverso numero atomico, diverso numero di massa Ë Ë Ë Ë 7. Il numero di massa indica a) numero di elettroni + numero di protoni b) numero di elettroni + numero di neutroni c) numero di neutroni + numero di protoni d) nessuna delle risposte precedenti Ë Ë Ë Ë 8. Il numero atomico indica a) numero di protoni b) numero di neutroni c) numero di protoni + numero di neutroni d) nessuna delle risposte precedenti Ë Ë Ë Ë 4. Grandezza intensiva significa che a) dipende dalla quantità di materia b) non dipende dalla quantità di materia c) dipende dalla pressione d) nessuna delle risposte precedenti è esatta Ë Ë Ë Ë 5. Grandezza estensiva significa che a) dipende dalla quantità di materia b) non dipende dalla quantità di materia c) dipende dalla pressione d) nessuna delle risposte precedenti è esatta Ë Ë Ë Ë 9. Una mole di H2SO4 (PM = 98 uma) a) corrisponde a 49 grammi b) corrisponde a 98 grammi c) corrisponde a 74 grammi d) corrisponde a 54 grammi 10. 1 mole di sostanza contiene a) 6,23 . 1023 particelle b) 6,023 . 1023 particelle c) 623 . 1023 particelle d) 60,23 . 1023 particelle Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 13 Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Q Griglie di correzione delle verifiche proposte nella Guida Prova d’ingresso al Modulo A 1a 2c 3c 4b 5a 6 a-d 7d 8 a = 750; b = 580; c = 0,15 9c 10 d Prova di verifica dell’Unità didattica 1 Prova di verifica dell’Unità didattica 2 Prova di verifica del Modulo A 1d 1b 2c 2a 3d 3b 4d 4 Vero 5c 5c 5a 6a 6b 6b 7c 7a 7c 8b 8 Vero 8a 9a 9 Vero 9b 10a 10 b 1d 2c 3b 4b 10 b Q Griglie di correzione delle verifiche proposte nel Volume Unità 1, pag. 38 1a 2a 3b 4a 5a 6b 7a 8c 9a 10 b 14 Q Guida al Modulo B 1 Obiettivi Questo Modulo si prefigge la presentazione degli elementi chimici e l’analisi approfondita degli atomi, GUIDA AL analizzando le tre particelle subatomiche più importanti. Si analizza quindi la disposizione nella Tavola periodica dei diversi atomi in base alle caratteristiche chimiche che li contraddistinguono. Infine si VOLUME puntualizzano le periodicità che consentono la definizione di TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI. TAVOLA PERIODICA Atomo Elettroni Protoni Periodicità Neutroni Elettronegatività Affinità elettronica 15 Energia di ionizzazione Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Prova d’ingresso al Modulo B 1. Un elemento è a) una sostanza formata da atomi dello stesso tipo b) una sostanza formata da atomi di tipo diverso c) una sostanza formata da molecole d) un atomo appartenente alla tavola periodica 6. Il fattore di conservazione tra massa in grammi e quantità di sostanza in moli è Ë Ë Ë Ë 2. Quanti protoni, elettroni, neutroni sono presenti nell’atomo 146C? Ë Ë Ë Ë a) 6, 6, 8 b) 6, 8, 6 c) 14, 14, 6 d) 6, 6, 2 3. Le proprietà chimiche di un elemento dipendono da a) numero atomico b) numero di massa c) massa atomica d) nessuna delle risposte precedenti è esatta Ë Ë Ë Ë 4. In un atomo neutro il numero di elettroni coincide con a) numero di neutroni b) numero di protoni c) numero di neutroni - numero di protoni d) numero di protoni - numero di neuroni Ë Ë Ë Ë 7. Quanti protoni, elettroni e neutroni sono presenti nell’isotopo 188O? a) 8, 8, 10 b) 18, 8, 10 c) 8, 18, 10 d) 8, 10, 18 Ë Ë Ë Ë 8. Gli ioni Mg+2 e O-2 hanno in comune a) numero atomico b) numero di elettroni c) numero di massa d) numero di protoni Ë Ë Ë Ë 9. Gli isotopi hanno a) ugual numero di protoni e ugual numero di neutroni b) ugual numero di elettroni e ugual numero di neutroni c) ugual numero di protoni e diverso numero di elettroni d) ugual numero di protoni e diverso numero di elettroni Ë Ë Ë Ë a) numero di protoni + numero di elettroni b) numero di neutroni + numero di elettroni c) numero di neutroni + numero di protoni d) numero di protoni Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 16 Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë 10. Il numero di massa corrisponde a 5. L’unità di misura del numero di Avogadro è a) moli b) kg c) numero puro d) moli a) numero di Avogadro b) densità c) peso atomico d) massa molecolare Ë Ë Ë Ë Test di verifica dell’Unità didattica 3 1. Gli elementi furono scoperti da a) Dalton b) Goldstein c) Rutherford d) Thomson 6. I protoni sono Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë 3. Il neutrone ha a) massa 1, carica 0 b) massa 1, carica 1 c) massa 1, carica -1 d) massa 0, carica 0 Ë Ë Ë Ë 4. Il nucleo è formato da a) elettroni, protoni, neutroni b) protoni, neutroni c) elettroni, protoni d) elettroni, neutroni a) uguali per gli atomi di qualunque elemento b) uguali per gli atomi dello stesso elemento c) diversi per ogni atomo d) nessuna risposta è esatta Ë Ë Ë Ë 7. I neutroni sono 2. I raggi furono scoperti da a) Dalton b) Goldstein c) Rutherford d) Thomson 1 Ë Ë Ë Ë a) uguali per gli atomi di qualunque elemento b) uguali per gli atomi dello stesso elemento c) diversi per ogni atomo d) nessuna risposta è esatta Ë Ë Ë Ë 8. Quanti numeri quantici uguali possono avere due elettroni dello stesso orbitale? Ë Ë Ë Ë a) 2 b) 3 c) 4 d) Nessuno 9. Il numero quantico secondario relativo all’orbitale d è Ë Ë Ë Ë a) 1 = 0 b) 1 = 1 c) 1 = 2 d) 1 = 3 5. Gli elettroni sono a) uguali per gli atomi di qualunque elemento b) uguali per gli atomi dello stesso elemento c) diversi per ogni atomo d) nessuna risposta è esatta Ë Ë Ë Ë 10. La configurazione elettronica stabile è la configurazione dei gas nobili. Ë Ë a) Vero b) Falso Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 17 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica dell’Unità didattica 4 1. L’elemento chimico avente la seguente configurazione elettronica: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d1 è a) il potassio b) lo scandio c) il calcio d) il berillio 6. I gas nobili sono elementi del Ë Ë Ë Ë 2. A quale gruppo appartiene l’elemento chimico della domanda n° 1? a) 1 A Ë b) 3 A Ë c) 1 B Ë d) 3 B Ë a) primo gruppo b) secondo gruppo c) settimo gruppo d) ottavo gruppo 7. Gli elementi di transizione interna riempiono gli orbitali a) d b) 4 f c) 5 f d) p 3. A quale periodo appartiene l’elemento chimico della domanda n° 1? a) Primo Ë b) Secondo Ë c) Terzo Ë d) Quarto Ë 8. I lantanidi riempiono gli orbitali 4. Si definiscono i metalli alcalini gli elementi del a) primo gruppo Ë b) secondo gruppo Ë c) settimo gruppo Ë d) ottavo gruppo Ë 9. Gli attinidi riempiono gli orbitali 5. Si definiscono metalli alcalino terrosi gli elementi del a) primo gruppo b) secondo gruppo c) settimo gruppo d) ottavo gruppo Ë Ë Ë Ë a) d b) 4 f c) 5 f d) p a) d b) 4 f c) 5 f d) p Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë 10. Gli alogeni sono elementi del Ë Ë Ë Ë a) primo gruppo b) secondo gruppo c) settimo gruppo d) ottavo gruppo Ë Ë Ë Ë Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 18 Test di verifica dell’Unità didattica 5 1. L’energia di ionizzazione è l’energia necessaria ad un atomo per a) perdere un elettrone b) acquistare un elettrone c) perdere un protone d) acquistare un protone Ë Ë Ë Ë 2. L’affinità elettronica è l’energia liberata da un atomo per a) perdere un elettrone b) acquistare un elettrone c) perdere un protone d) acquistare un protone Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë 5. L’elettronegatività è la tendenza che ha un atomo di attrarre a sé a) gli elettroni esterni b) gli elettroni condivisi in un legame c) i protoni d) nessuna risposta è esatta a) aumenta da sinistra a destra b) diminuisce da sinistra a destra c) è costante d) nessuna riposta è esatta Ë Ë Ë Ë 7. L’elettronegatività lungo un gruppo a) aumenta dall’altro verso il basso b) diminuisce dall’alto verso il basso c) è costante d) nessuna risposta è esatta Ë Ë Ë Ë a) aumenta da sinistra a destra b) diminuisce da sinistra a destra c) è costante d) nessuna risposta è esatta Ë Ë Ë Ë 9. L’energia di ionizzazione in un gruppo 4. Il volume atomico lungo un periodo a) aumenta da sinistra a destra b) diminuisce da sinistra a destra c) è costante d) nessuna risposta è esatta 6. L’elettronegatività lungo un periodo 8. L’energia di ionizzazione in un periodo 3. In un gruppo il volume atomico a) aumenta dall’alto verso il basso b) diminuisce dall’alto verso il basso c) è costante d) nessuna risposta è esatta 1 a) aumenta dall’alto verso il basso b) diminuisce dall’alto verso il basso c) è costante d) nessuna risposta è esatta Ë Ë Ë Ë 10. L’affinità elettronica lungo un periodo Ë Ë Ë Ë a) aumenta da sinistra a destra b) diminuisce da sinistra a destra c) è costante d) nessuna risposta è esatta Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 19 Ë Ë Ë Ë GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica del Modulo B 1. Quale tra i seguenti atomi ha raggio atomico maggiore? Ë Ë Ë Ë a) Ossigeno b) Berillio c) Carbonio d) Litio 2. Quale tra i seguenti atomi ha raggio atomico minore? Ë Ë Ë Ë a) Ossigeno b) Berillio c) Carbonio d) Litio 3. Quale tra i seguenti atomi ha energia di prima ionizzazione maggiore? Ë Ë Ë Ë a) Sodio b) Alluminio c) Silicio d) Cloro 4. Quale tra i seguenti atomi ha energia di prima ionizzazione minore? Ë Ë Ë Ë a) Sodio b) Alluminio c) Silicio d) Cloro 5. Nella sua orbita stazionaria un elettrone si trova a) allo stato fondamentale di energia b) allo stato eccitato c) allo stato intermedio di energia d) allo stato instabile Ë Ë Ë Ë 6. Il numero quantico principale indica a) il livello energetico degli elettroni b) l’orbita degli elettroni c) l’orbitale degli elettroni d) nessuna risposta è esatta Ë Ë Ë Ë 7. Un elemento con configurazione elettronica esterna s2 p2 appartiene al gruppo a) 1A b) 2A c) 3A d) 4A Ë Ë Ë Ë 8. I metalli sono a) liquidi, duttili, malleabili b) gassosi, conduttori, malleabili c) solidi, duttili, malleabili d) nessuna risposta è esatta Ë Ë Ë Ë 9. Quanti orbitali può contenere il sottolivello p? a) 2 b) 3 c) 14 d) 6 Ë Ë Ë Ë 10. Quanti orbitali può contenere il sottolivello f? a) 2 b) 3 c) 14 d) 7 Ë Ë Ë Ë Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 20 Griglie di correzione delle verifiche proposte nella Guida Prova d’ingresso al Modulo B 1d 2a 3a 4a 5c 6d 7a 8b 9c 10 c Prova di verifica dell’Unità didattica 3 Prova di verifica dell’Unità didattica 4 Prova di verifica dell’Unità didattica 5 1d 1b 1a 2b 2d 2b 3a 3c 3a 4b 4a 4b 5a 5b 5b 6a 6d 6a 7a 7a 7b 8b 8b 8a 9c 9c 9b 10 Vero 10 c 10 a Griglie di correzione delle verifiche proposte nel Volume Prova di verifica del Modulo B Unità 3, pag. 70 Unità 4, pag. 77 Unità 5, pag. 86 1a 1b 1a 2a 2c 2b 2a 3c 3a 3b 3d 4b 4b 4b 4b 5a 5c 5a 5a 6b 6a 6b 6a 7c 7d 7b 8a 8b 8c 9c 9c 9c 10 b 10 b 10 a 1d 7d 8c 9b 10 d 21 1 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Guida al Modulo C Obiettivi Questo Modulo si prefigge l’intento di spiegare per quale motivo la maggior parte degli atomi non esiste in forma libera, ma tende a unirsi ad atomi della stessa specie o di specie diverse. Per spiegare i legami occorre saper indicare il numero di elettroni spaiati che ogni atomo possiede e quindi scrivere la struttura di Lewis. Inoltre, è fondamentale sapere in cosa consistono energia e lunghezza di un legame. Si passa quindi all’analisi dei singoli legami interatomici e successivamente intermolecolari, puntualizzando le caratteristiche delle molecole che si formano. puro covalente semplice apolare multiplo polare dativo LEGAMI INTERATOMICI ionico ibrido metallico dipolo-dipolo LEGAMI INTERMOLECOLARI idrogeno forze di Van der Waals 22 Classificazione dei composti 1 ossidi basici BINARI CONTENENTI OSSIGENO ossidi acidi GUIDA AL VOLUME perossidi BINARI CONTENENTI IDROGENO idruri idrossidi TERNARI acidi ossigenati sali Per ogni tipo di composto si studierà anche la reazione di sintesi che ne consente la formazione in laboratorio. Elementi Reazione di sintesi Composti Formule molecolari Nomenclatura Tradizionale IUPAC STOCK Si passa quindi ad esaminare in quali quantità gli elementi entrano a far parte di un composto analizzando le leggi ponderali. 23 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Prova d’ingresso al Modulo C 1. Un elemento è a) una sostanza appartenente alla tavola periodica b) una sostanza formata da atomi dello stesso tipo c) una sostanza formata da atomi di tipo diverso d) nessuna delle precedenti risposte è esatta 6. Le sostanze di partenza di una reazione chimica sono dette 2. La molecola Na2 CO3 è formata da a) 4 atomi b) 3 atomi c) 6 atomi d) 5 atomi 3. I metalli sono a) solo elementi di transizione b) per la maggior parte elementi di transizione c) solo raramente elementi di transizione d) nessuna delle precedenti risposte è esatta 4. I gas nobili sono (individua la risposta errata) a) elementi esistenti in minima quantità b) elementi inesistenti sulla terra c) elementi del gruppo 0 d) elementi con 8 elettroni nel livello esterno 7. Quale dei seguenti composti può essere definito binario a) NaNO3 c) Cl2 O3 b) H2 SO4 d) HClO 8. Gli ioni Na+ e F- hanno a) ugual numero di protoni b) ugual numero di elettroni c) ugual numero atomico d) ugual numero di massa 9. Per formare un composto le sostanze reagiscono tra loro in quantità a) fissa b) variabile c) variabile in relazione alla temperatura d) variabile in relazione al loro stato fisico a) H2O b) H2O2 c) HClO3 d) NaHCO3 Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 24 10. Quale dei seguenti composti può essere definito ternario 5. Elementi con buona conducibilità elettrica e termica sono a) non metalli b) metalli c) semimetalli d) gas nobili a) prodotti b) reagenti c) atomi d) molecole Test di verifica dell’Unità didattica 6 1. Il legame dativo si forma tra a) metalli e non metalli b) metalli c) non metalli d) nessuna delle risposte precedenti è esatta 4. Quale tipo di legame si instaura tra molecole apolari? a) Idrogeno b) Dipolo-dipolo c) Van Der Waals d) Dipolo-dipolo indotto a) sp1 b) sp2 c) sp3 d) nulla 9. Quali elementi sono reattivi solo a seguito di ibridazione? 5. Il legame ionico si realizza tra a) atomi simili b) atomi qualsiasi c) atomi dissimili d) atomi polari a) 2 orbitali ibridi b) 3 orbitali ibridi c) 4 orbitali ibridi d) 5 orbitali ibridi 8. Gli elementi del secondo gruppo quando reagiscono chimicamente presentano 3. Una molecola formata da legame covalente puro è a) sempre neutra b) sempre apolare c) sempre polare d) nessuna delle risposte precedenti è esatta 7. Un ibridazione sp2 è formata da 2. Un legame covalente puro si forma tra a) atomi di specie diversa b) atomi della stessa specie c) atomi dell’ottavo gruppo a d) nessuna delle risposte precedenti è esatta 6. La valenza di un atomo dipende da a) numero elettroni esterni b) numero elettroni esterni spaiati c) numero atomico d) numero di massa 1 a) Quelli del primo gruppo b) Quelli del secondo gruppo c) Quelli del quarto gruppo d) Quelli dell’ottavo gruppo 10. L’atomo quando instaura legami a) diminuisce l’energia interna b) aumenta l’energia interna c) mantiene invariata l’energia interna d) nessuna delle risposte precedenti è esatta Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 25 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica dell’Unità didattica 7 1. Qual è la formula esatta dell’idrossido di alluminio? 6. Un idruro metallico si scinde in a) H3AlO3 b) AlO3H3 c) Al(OH)3 d) AlOH 2. Quale di queste reazioni è errata a) K2O + H2O Æ KOH b) Cl2O + H2O Æ 2 HClO c) Cl2O + H2O Æ 2 ClOH d) 4 K + O2 Æ 2 K2O 3. Quale dei seguenti acidi può fornire solo sali neutri? a) H2CO3 b) HNO2 c) H3PO4 d) H2SO4 4. Con quale metodo di salificazione non si ottiene acqua nei prodotti di reazione? a) Metallo + acido b) Ossido + acido c) Idrossido + acido d) Nessuna delle risposte precedenti è esatta 5. Con quale metodo di salificazione non si possono ottenere sali acidi? a) Metallo + acido b) Ossido + acido c) Idrossido + anidride d) Nessuna delle risposte precedenti è esatta a) H+ + Meb) H- + Me+ c) non si scinde d) nessuna delle risposte precedenti è esatta 7. Quale scomposizione è esatta per lo ione NaHCO3? a) NaHCO3 Æ NaH+ + CO3-- b) NaHCO3 Æ NaH++ c) NaHCO3 Æ Na+ + + CO3-HCO3- d) È un composto stabile e non si scompone 8. Scrivi la formula dei sali ottenuti sostituendo completamente gli idrogeni degli acidi con i cationi a fianco indicati a) HNO2 con Na+, Mg++, Al+++ b) H2CO3 con Na+, Mg++, Al+++ c) H3PO4 con Na+, Mg++, Al+++ 9. Indica la formula e il nome dei 5 acidi che il cloro forma utilizzando tutti i suoi numeri di ossidazione. 10. Qual è la reazione errata? a) 2 NaCl + H2CO3 Æ Na2CO3 + 2 HCl b) H2SO4 + Ca Æ CaSO4 + H2 c) HNO3 + NaOH Æ NaNO3 + H2O d) NaOH + H2CO3 Æ NaCO3 + H2O Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 26 Test di verifica dell’Unità didattica 8 1. Enuncia la legge di Dalton. 7. 147 grammi di H2SO4 (PM 98) corrispondono a 3. Enuncia la legge di Proust. 8. Quanto zolfo è necessario per produrre 160 grammi di SO3 (PM 80)? 4. A quanti grammi corrispondono una mole di calcio? 5. Cosa indica il numero di Avogadro? a) Il numero di elettroni esterni b) Il numero di particelle presenti in una mole c) Il numero di protoni presenti nel nucleo d) Nessuna delle risposte precedenti è esatta 6. Il numero di Avogadro è a) 6,23 . 1023 b) 60,23 . 1023 c) 623 . 1023 d) 6,023 . 1023 a) 1 mole b) 2 moli c) 1,5 moli d) 0,5 moli 2. Enuncia la legge di Lavoisier. a) 80 b) 40 c) 20 d) 60 1 a) 32 grammi b) 16 grammi c) 48 grammi d) 64 grammi 9. 80 grammi di calcio reagiscono con 32 grammi di ossigeno, quante moli di ossido di calcio (PM 56) si ottengono? a) 1 mole b) 2 moli c) 1,5 moli d) 0,5 moli 10. Quante moli di acido carbonico (PM 62) sono contenute in 310 grammi di acido? a) 3 c) 8 b) 5 d) 2,5 Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 27 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica del Modulo C 1. Due atomi di azoto si legano tra loro con legame covalente puro. Si ottiene una molecola a) liquida b) solida c) gassosa d) metallica 2. Un atomo di idrogeno si lega ad un atomo di cloro con legame a) covalente puro b) covalente polare c) ionico d) dativo 3. Quale dei seguenti elementi ha il maggior numero di elettroni di valenza? a) Cesio b) Cloro c) Silicio d) Berillio 4. La formula dell’ossido ferroso è a) Fe2 O2 c) Fe O b) Fe3 O4 d) Fe O2 5. Scrivi le formule relative ai seguenti composti a) acido ipocloroso b) ossido ferrico c) idruro di potassio d) perossido di bario 6. Scrivi le formule dei seguenti sali a) solfato di sodio b) nitrito di calcio c) bicarbonato di potassio d) cloruro di alluminio a) AuNO3 b) NaClO3 c) HgSO4 d) (NH4)2 CO3 8. Enuncia la legge di Lavoisier. 10. Enuncia la legge di Dalton. Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 28 7. Scrivi il nome dei seguenti sali 9. Enuncia la legge di Proust. Griglie di correzione delle verifiche proposte nella Guida Prova d’ingresso al Modulo C Prova di verifica dell’Unità didattica 6 1a 2c 3b 4b 5b 1d 2b 3b 4c 5c 6b 6a 7c 7b 8b 8a 9a 9b 10 c 10 a Prova di verifica dell’Unità didattica 7 1c 2c 3b 4a 5c 6b 7c 8 a) Na NO2; Mg (NO2)2; Al (NO2)3 b) Na2 CO3; Mg CO3; Al2 (CO3)3 c) Na3 PO4; Mg3 (PO4)2; Al PO4 9 a) nitrato di sodio; nitrato di magnesio; nitrato di alluminio. b) carbonato di sodio; carbonato di magnesio; carbonato di alluminio. c) ortofosfato di sodio; ortofosfato di magnesio; ortofosfato di alluminio. 10 d Prova di verifica dell’Unità didattica 8 Prova di verifica del Modulo C 4b 1c 5b 2b 3b 6d 4c 7c 5 a) HClO; 8a 9d 10 b c) KOH; 6 a) Na2SO4; c) KHCO3; b) Fe2 O3; d) BaO2 b) Ca (NO2)2; d) AlCl3 7 a) nitrato d’oro; b) clorato di sodio; c) solfato mercuroso; d) carbonato di ammonio. 29 1 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Griglie di correzione delle verifiche proposte nel Volume Unità 6, pag. 99 Unità 7, pag. 110 Unità 8, pag. 116 1d 1b 1c 2c 2b 2c 3b 3b 3a 4c 4c 4a 5b 5b 6a 6c 7b 7b 8b 8a 9b 9b 10 c 30 Guida al Modulo D 1 Obiettivi Questo Modulo si prefigge lo scopo di osservare macroscopicamente la materia che ci circonda GUIDA attraverso l’immediatezza dei nostri sensi o attraverso semplici analisi. AL Tutto ciò che ci circonda è costituito da materia e questo è evidente se la stessa si presenta allo stato VOLUME solido o liquido, molto meno immediata è la sua percezione se si presenta allo stato aeriforme. Pertanto, si può partire dall’osservazione della liquefazione del ghiaccio, assistere all’ebollizione dell’acqua e valutare la formazione di condensa sui vetri delle finestre. Occorre sottolineare che la condensazione sui vetri avviene solo quando questi sono freddi, quindi nel periodo invernale, mentre non avviene nel periodo estivo. Gli allievi potranno così rendersi conto della presenza dei tre stati di aggregazione e dei passaggi di stato cui la materia può essere sottoposta. È opportuno evidenziare che il passaggio di stato non comporta modificazione da un punto di vista chimico, ma solo da un punto di vista fisico. Successivamente si passerà ad analizzare le caratteristiche dei diversi stati di aggregazione, puntualizzando come lo stato gassoso sia particolarmente influenzato dalla pressione e dalla variazione di pressione, mentre questo non avviene in modo così evidente per solidi e liquidi. A questo punto si passerà alle soluzioni intese come unione di due stati di aggregazione, identici o non identici, tra loro. Si mostreranno esempi di soluzioni omogenee ed eterogenee di sostanze che ci circondano e di cui facciamo uso quotidiano (acqua di mare, anello d’oro o d’argento). Si potrà sottolineare che la pressione parziale di un gas si identifica con la concentrazione, cioè con la quantità di soluto disciolta nel solvente. Attraverso semplici esperienze riportate nel testo sarà possibile valutare la conducibilità di una soluzione, sottolineando che il concetto di “solubilità” non coincide necessariamente con il concetto di “conducibilità”. Schematizzando, il percorso consigliato da seguire è il seguente: solido Aspetti macroscopici liquido gas LA MATERIA stato solido cristalli liquidi Comportamento della materia gas leggi gas eterogenee concentrazioni soluzioni omogenee proprietà colligative 31 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Prova d’ingresso al Modulo D 1. Durante il riscaldamento l’aria diventa a) più leggera b) più pesante c) mantiene costante la densità d) condensa 6. Il brinamento è un passaggio di stato 2. L’acqua può bollire a 89 °C? a) No, bolle solo a 100 °C b) Sì, sotto vuoto c) Sì, se aumento la pressione d) Sì, se diminuisco la pressione a) da solido a liquido b) da liquido a aeriforme c) da solido a aeriforme d) da aeriforme a solido 7. Durante un cambiamento di stato una sostanza modifica a) le proprietà chimiche b) le proprietà fisiche c) lo stato di aggregazione d) il colore 3. L’acqua di mare è a) un miscuglio omogeneo b) un miscuglio eterogeneo c) un composto d) un elemento 4. Quale delle seguenti sistemi è una sostanza pura? a) Acqua di mare b) Aceto c) Maionese d) Acqua distillata a) volume proprio e forma propria b) volume proprio e forma del contenitore c) volume del contenitore e forma propria d) volume e forma del contenitore a) volume proprio e forma propria b) volume proprio e forma del contenitore c) volume del contenitore e forma propria d) volume e forma del contenitore 10. Le caratteristiche dello stato aeriforme sono a) volume proprio e forma propria b) volume proprio e forma del contenitore c) volume del contenitore e forma propria d) volume e forma del contenitore Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 32 9. Le caratteristiche di un liquido sono 5. La sublimazione è un passaggio di stato a) da solido a liquido b) da liquido a aeriforme c) da solido a aeriforme d) da aeriforme a solido 8. Le caratteristiche di un solido sono Test di verifica dell’Unità didattica 9 A) PASSAGGI DI STATO 5. Definisci in cosa consiste una trasformazione fisica. 1. Assegna il nome alle seguenti trasformazioni. a) b) c) d) solido solido aeriforme liquido Æ Æ Æ Æ liquido aeriforme solido aeriforme 6. Definisci in cosa consiste una trasformazione chimica. 2. L’acqua può bollire a 57 °C? a) No, bolle solo a 100 °C b) Sì, se aumenta la pressione c) Sì, se diminuisce la pressione d) Sì, se si utilizza solo una piccola quantità 3. Completa le seguenti frasi. La temperatura di ................. di una sostanza coincide con la temperatura di solidificazione. Il brinamento è il passaggio dello stato .................. allo stato .................... La sublimazione è la trasformazione dallo stato ..................... allo stato ....................... 4. Indica quale delle seguenti trasformazioni è fisica e quale chimica. a) Fusione del ghiaccio b) Fusione del vetro c) Bruciare un fiammifero d) Accensione di una lampadina e) Accensione di una candela 1 7. Definisci la sosta termica. 8. Indica il punto di ebollizione dell’alcol etilico. a) 100 °C b) 95 °C c) 78 °C d) 110 °C 9. Indica il punto di fusione del cloruro di sodio (NaCl). a) 705 °C b) 930 °C c) 801 °C d) 1465 °C 10. Il passaggio dallo stato solido a quello di vapore viene detto sublimazione, mentre il processo inverso è definito ............................ Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 33 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica dell’Unità didattica 9 B) STATO SOLIDO 1. Gli elementi di simmetria di un cristallo sono a) grado, piano e centro di simmetria b) piano, asse e grado di simmetria c) piano, asse e centro di simmetria d) grado, piano e asse di simmetria 6. Il termine isomorfismo indica 2. I solidi con punto di fusione più alto sono a) metallici b) molecolari c) covalenti d) ionici 3. I solidi con punto di fusione più basso sono a) metallici b) molecolari c) covalenti d) ionici 4. Il grado di simmetria di un cristallo di cloruro di sodio è a) 9 b) 16 c) 23 d) 32 5. Il termine polimorfismo indica a) stesse sostanze con diversa struttura cristallina b) stesse sostanze con uguale struttura cristallina c) diverse sostanze con diversa struttura cristallina d) diverse sostanze con uguale struttura cristallina a) stesse sostanze con diversa struttura cristallina b) stesse sostanze con uguale struttura cristallina c) diverse sostanze con diversa struttura cristallina d) diverse sostanze con uguale struttura cristallina 7. Le forze che tengono uniti i solidi molecolari sono a) legami covalenti b) legami idrogeno c) forze di Van der Waals d) legami ionici 8. Un cristallo è organizzato in modo che gli atomi che compongono la sostanza siano organizzati in una struttura ........................... detta reticolo cristallino. 9. Il piano di simmetria divide il cristallo in due parti speculari. a) Vero b) Falso 10. In base al tipo di legame che tiene unite le ........................ del reticolo cristallino, i solidi si possono classificare in: solidi ....................., solidi ......................, solidi ..................... e solidi ...................... Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 34 Test di verifica dell’Unità didattica 9 C) STATO LIQUIDO 1. Al punto di ebollizione la pressione di vapore uguaglia a) la pressione atmosferica b) la pressione critica c) la temperatura critica d) la temperatura esterna 2. L’etere è una sostanza a) volatile b) non volatile c) polare d) fluida 3. Un liquido volatile a) evapora con difficoltà b) evapora facilmente c) è viscoso d) è polare 4. Perché l’acqua - H2O - bolle a temperatura superiore rispetto H2S? 5. Il passaggio da stato solido a liquido si verifica al punto di ................. che coincide con il punto di ................... 6. Il passaggio da aeriforme a liquido è detto ........................ 1 GUIDA AL VOLUME 7. La tensione di vapore è specifica per ogni liquido e dipende dalla temperatura. a) Vero b) Falso 8. L’H2O bolle a 100 °C a livello .................. e alla pressione di ....................., in alta montagna bolle a temperatura ..................... in quanto la ................. è minore. 9. Il metano alla pressione di 1000 atm (a temperatura ambiente) è liquido perché le sue forze di coesione sono a) molto forti b) molto deboli c) non sono presenti forze di coesione d) nessuna delle risposte precedenti è esatta 10. Il passaggio dalla scala centigrada alla scala Kelvin si ottiene aggiungendo al valore in gradi centigradi a) 293 b) 102,5 c) 273,15 d) 373,5 Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 35 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica dell’Unità didattica 9 D) STATO AERIFORME 1. La legge di Boyle mantiene costante a) temperatura b) pressione c) volume d) numero di moli 5. Con P = cost, T e V sono 2. La legge di Charles mantiene costante a) temperatura b) pressione c) volume d) numero di moli 6. Scrivi la legge di Boyle. 7. Scrivi la legge di Charles. 8. Scrivi la legge di Gay Lussac. 3. La legge di Gay Lussac mantiene costante a) temperatura b) pressione c) volume d) numero di moli a) direttamente proporzionali b) inversamente proporzionali c) costanti d) uguali 9. Una ........................ di gas ideale a temperatura ............. e alla pressione di .................. atm occupa un volume di ........... litri. 4. Quale formula è l’equazione di stato dei gas? a) PV = nRT b) PV = cost c) PV = RT d) P/V = nRT 10. Avogrado formulò che volumi uguali di gas diversi nelle stesse condizioni di ................... e pressione contengono lo stesso numero di .................. Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 36 Test di verifica dell’Unità didattica 10 1. La sostanza che in acqua si scioglie con più difficoltà è a) naftalina b) coluro di sodio c) zolfo d) iodio 4. Olio e acqua sono tra loro a) apolari b) non miscibili c) parzialmente miscibili d) completamente miscibili 7. La dispersione della luce attuata dalle particelle colloidali è detta a) elettroforesi b) moto browniano c) adsorbimento d) effetto Tyndall a) impermeabili b) permeabili al soluto c) permeabili al solvente d) permeabili alla soluzione 9. In una soluzione il solvente è a) il liquido in cui si scioglie una sostanza b) la sostanza presente in maggiore quantità c) la sostanza presente in minore quantità d) nessuna delle risposte precedenti è quella esatta 10. Una soluzione è definita isotonica rispetto ad un’altra, in questo caso la sua pressione osmotica rispetto la soluzione di riferimento è 5. Per evidenziare la carica delle particelle colloidali si usa a) la distillazione frazionata b) l’elettroforesi c) l’effetto Tyndall d) il moto browniano a) minori di 1 nm b) maggiori di 100 nm c) uguale 1 nm d) comprese tra 1 e 100 nm 8. Per un processo osmotico si usano membrane 3. Si mette un soluto non volatile in soluzione. Il punto di congelamento a) rimane invariato b) dipende dal solvente c) dipende dal soluto d) nessuna delle risposte precedenti è esatta GUIDA AL VOLUME 6. Per ottenere una sospensione le particelle devono avere dimensioni 2. In un solvente polare si scioglie con più facilità una sostanza a) covalente b) metallica c) apolare d) ionica 1 a) uguale b) minore c) maggiore d) dipendente dalla temperatura Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 37 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica del Modulo D 1. Il vetro può essere definito una sostanza a) cristallina b) amorfa c) isotropa d) anisotropa 2. Ai vertici del reticolo cristallino di un solido metallico troviamo 3. L’evaporazione di un liquido avviene a) a qualsiasi temperatura b) avviene solo durante l’ebollizione c) avviene solo in estate d) avviene solo in inverno 4. La temperatura di ebollizione dipende a) dalla quantità di sostanza b) dalla pressione c) dalla forma del recipiente d) dalla temperatura esterna a) PV = nRT b) PV = cost c) PV = RT d) P/V = nRT 8. In un solvente polare si scioglie con più facilità una sostanza a) covalente b) metallica c) apolare d) ionica a) impermeabili b) permeabili al soluto c) permeabili al solvente d) permeabili alla soluzione 10. I solido ionici sono a) solubili in acqua e buoni conduttori b) solubili in acqua e cattivi conduttori c) insolubili in acqua e buoni conduttori d) insolubili in acqua e cattivi conduttori Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 38 9. Per un processo osmotico si usano membrane 5. Durante l’ebollizione dell’acqua si rompono a) legami covalenti b) legami idrogeno c) legami ionici d) legami metallici a) temperatura b) pressione c) volume d) numero di moli 7. Quale formula è l’equazione di stato dei gas? a) atomi b) elettroni c) protoni d) molecole 6. L’energia cinetica media posseduta dalle particelle di un gas dipende da Griglie di correzione delle verifiche proposte nella Guida Prova d’ingress o al Modulo D 1a 2d 3a 4d 5c 6d 7b 8a 9b 10 d Prova di verifica dell’Unità didattica 10 1a 2d 3c Prova di verifica dell’Unità didattica 9 A PASSAGGI DI STATO 1 a = fusione b = sublimazione c = brinamento d = ebollizione 2c 3 fusione, vapore, solido, solido, gassoso 4 a = fisica; b = fisica; c = chimica; d = fisica; e = chimica. 8c 9c 10 brinamento Prova di verifica del Modulo D Prova di verifica dell’Unità didattica 9 B STATO SOLIDO 1c 2d 3b 4c 5a 6d 7c 8 ordinata 9 Vero 10 particelle, ionici, covalenti, metallici, molecolari LIQUIDO STATO 1a 2a 3b 5 fusione, congelamento 6 liquefazione 7 Vero 8 mare, 1 atm, inferiore, pressione 9b 10 c AERIFORME 1a 2b 3c 4a 5a 9 mole, assoluta, 1 atm, 22, 4 10 temperatura, molecole verifiche proposte nel Volume 1b 2a 3b 4b Unità 9, pag. 132 5b 6a 5b 5b 6a 6b 7a 10 a 7d 8d 11 a 8c 9c 12 a 10 a STATO Prova di verifica dell’Unità didattica 9 D Griglie di correzione delle 4b 9a Prova di verifica dell’Unità didattica 9 C 10 a 7b 9a 13 a 14 b 15 c 16 a Unità 10, pag. 145 1 2 3 4 5 6 7 8 9 c c c b b c b c a = 5,88 g; b = 4,32 g; c = 257,1 g; d = 0,369 g; e = 0,365 g; f = 117,6 g; g = 58,8 g. 10 a = 0,6 M; b = 0,36 M; c = 2,2 M; d = 1,179 M; e = 0,37 M; f = 0,3 M; g = 0,93 M. 39 1 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Guida al Modulo E Obiettivi Questo Modulo si propone l’analisi delle reazioni chimiche in modo da riuscire a intervenire modificandone la velocità in base alle esigenze economiche o di laboratorio. Si passa poi all’analisi di processi di ionizzazione e dissociazione che consentono la formazione di ioni in soluzione. La ionizzazione dell’acqua e la presenza di ioni H+ e OH- ci portano alla definizione di pH. Successivamente si analizza la spontaneità delle reazioni chimiche in base alla variazione di energia posseduta dalle molecole. Infine, si studiano le reazioni che avvengono con spostamento di elettroni da una specie chimica ad un’altra e si propongono le applicazioni pratiche di queste reazioni (pile ed elettrolisi). Reazione chimica Velocità di reazione Dissociazione e ionizzazione Parametri che influiscono sulla velocità pH Movimento spontaneo di elettroni pila Movimento guidato di elettroni elettrolisi Reazioni con spostamento di elettroni Termodinamica Tendenza disordine Tendenza stabilità S entropia H entropia Aspetto probabilistico Aspetto energetico Energia libera 40 Prova d’ingresso al Modulo E 1. Il composto che si forma tra piombo (n ox = 4) e ossigeno è a) O Pb2 b) Pb O c) Pb O2 d) Pb2 O 2. Nel composto H Cl O4 il numero di ossidazione del cloro è a) 1 b) -1 c) 5 d) 7 7. Completa la seguente reazione: Pb (OH)2 + H2 SO4 Æ Pb (SO4) + ... a) H2O2 b) 2 H2 + O2 c) H2O d) 2 H2O a) 2, 1, 2, 1 b) 1, 1, 2, 2 c) 1, 2, 2, 1 d) 2, 2, 1, 1 reazione di 5. Assegna i coefficienti corretti alla seguente reazione: H3PO4 + Ca (OH)2 Æ Ca3 (PO4)2 + H2O a) 6, 1, 3, 2 b) 2, 3, 1, 6 c) 3, 2, 1, 6 d) 1, 2, 6, 3 a) genera corrente elettrica b) conduce corrente elettrica c) viene decomposta dalla corrente elettrica d) provoca elettrolisi 9. La reazione 2 KOH + H2S Æ K2S + 2 H2O è una 4. La reazione S + O2 Æ SO2 si classifica come reazione di a) sostituzione b) sintesi c) doppio scambio d) decomposizione 6. Un elettrolita è una sostanza che in acqua 8. Assegna i coefficienti corretti alla seguente reazione: Na2O + H ClO3 Æ Na ClO3 + H2O 3. Quali sono le formule che corrispondono a composti definiti sali: 1) Mg CO3 2) Au NO3 3) H ClO 4) Al (OH)3 a) 1, 2 b) 1, 2, 4 c) 1, 2, 3 1 a) sintesi b) decomposizione c) salificazione d) doppio scambio 10. Per la reazione precedente calcola quanti grammi di H2S reagiscono con 28 g di KOH a) 34 b) 68 c) 17 d) 8.5 Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 41 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica dell’Unità didattica 11 1. La velocità di reazione aumenta all’aumentare della temperatura perché a) aumenta il numero degli urti utili b) aumenta l’energia cinetica delle particelle c) diminuisce l’energia di attivazione d) nessuna risposta è esatta 2. Un catalizzatore a) diminuisce la temperatura b) diminuisce l’energia di attivazione c) aumenta l’energia cinetica delle particelle d) nessuna risposta è esatta 3. Il principio di Le Chatelier afferma che, con T = costante all’equilibrio, se si modifica un parametro a) K diminuisce b) K aumenta c) l’equilibrio si sposta per ripristinare le condizioni iniziali d) l’equilibrio si sposta per creare un nuovo equilibrio 5. Per la reazione Fe + 2 H Cl Æ Fe Cl2 + H2 la velocità è maggiore quando il ferro si presenta sotto forma di a) filo b) sbarra c) lamina d) polvere velocità è minore quando il ferro si presenta sotto forma di a) filo b) sbarra c) lamina d) polvere 7. La velocità di una reazione è influenzata dalla concentrazione dei reagenti a) Vero b) Falso 8. Quale valore di Keq indica una reazione spostata prevalentemente verso i reagenti? a) Keq = 2,5 Æ 1022 b) Keq = 9 Æ 109 c) Keq = 3,2 Æ 10-9 d) Keq = 8,7 Æ 4. In un sistema all’equilibrio si aggiunge un catalizzatore; come si comporta Keq? a) Diminuisce b) Aumenta c) Non varia d) Nessuna risposta è esatta 6. Per la reazione Fe + 2 H Cl2 Æ Fe Cl2 + H2 la 10-31 9. Quale valore di Keq indica una reazione spostata prevalentemente verso i prodotti? a) Keq = 2,5 Æ 1022 b) Keq = 9 Æ 109 c) Keq = 3,2 Æ 10-9 d) Keq = 8,7 Æ 10-31 10. Scrivi la costante di equilibrio per la seguente reazione: Ca CO3 + 2 H Cl Ca Cl2 + CO2 + H2O Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 42 Test di verifica dell’Unità didattica 12 1. Se [H+] = 1 . 10-5 a) pH = 1 b) pH = 5 c) pH = -5 d) ph = 7 1 GUIDA AL VOLUME 6. Se l’acqua si comporta da base, il suo acido coniugato è a) H3O+ b) OHc) H+ d) H2O2 2. pH + pOH = a) 7 b) 14 c) 1 d) 10 7. Secondo la teoria di Lewis si definisce acida una sostanza che 8. Secondo la teoria di Lewis si definisce base una sostanza che 3. Secondo Arrherius, si definisce acida una sostanza che a) in acqua libera ioni H+ b) in acqua libera ioni OHc) libera ioni H+ d) libera ioni OH- 4. Secondo Arrherius, si definisce base una sostanza che a) in acqua libera ioni H+ b) in acqua libera ioni OHc) libera ioni H+ d) libera ioni OH- 5. Se l’acqua si comporta da acido, la sua base coniugata è a) H3O+ b) OHc) H+ d) H2O2 a) accetta una coppia di elettroni b) cede una coppia di elettroni c) accetta ioni H+ d) cede ioni H+ a) accetta una coppia di elettroni b) cede una coppia di elettroni c) accetta ioni H+ d) cede ioni H+ 9. Lo ione idrogeno ha a) nessun protone, un elettrone b) un protone, nessun elettrone c) due protoni, un elettrone d) un protone, due elettroni 10. Lo ione ossidrile ha a) 9 protoni, 10 elettroni b) 10 protoni, 9 elettroni c) 10 protoni, 10 elettroni d) 11 protoni, 10 elettroni Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 43 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica dell’Unità didattica 13 1. Una reazione esotermica a) assorbe calore b) produce calore c) forma H2O d) forma C O2 6. In una reazione endotermica D H è 2. Una reazione endotermica a) assorbe calore b) produce calore c) forma H2O d) forma C O2 3. In una reazione esotermica D H è a) maggiore di 0 b) minore di 0 c) uguale a 0 d) nessuna è esatta a) direttamente proporzionale ai reagenti b) inversamente proporzionale ai reagenti c) inversamente proporzionale ai prodotti d) nessuna risposta è esatta 7. Enuncia la seconda legge termochimica. ............................................................................ ............................................................................ ............................................................................ 8. Enuncia la legge di Hess. ............................................................................ ............................................................................ ............................................................................ 9. L’entropia è 4. In una reazione endotermica D H è a) maggiore di 0 b) minore di 0 c) uguale a 0 d) nessuna è esatta a) il calore prodotto b) il calore assorbito c) il disordine d) l’ordine 10. Spontaneamente tutti i sistemi tendono a 5. In una reazione esotermica D H è a) direttamente proporzionale ai reagenti b) inversamente proporzionale ai reagenti c) inversamente proporzionale ai prodotti d) nessuna risposta è esatta a) maggior disordine, maggiore energia interna b) maggior disordine, minor energia interna c) minor disordine, maggiore energia interna d) minor disordine, minor energia Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 44 Test di verifica dell’Unità didattica 14 1. Calcola qual è il numero di ossidazione del manganese nello ione Mn O4-1. 6. Nell’elettrolisi il catodo è a) 1 b) 3 c) 5 d) 7 2. La forza elettromotrice si misura in a) watt c) cal b) volt d) ioule 3. Nella pila l’anodo è a) il polo positivo b) il polo negativo c) neutro d) nessuna risposta è esatta 4. Nella pila il catodo è a) il polo positivo b) il polo negativo c) neutro d) nessuna risposta è esatta 1 a) il polo positivo b) il polo negativo c) neutro d) nessuna risposta è esatta 7. Un coulomb è a) 1 ampere . secondo b) 1 ampere / secondo c) 1 ampere . secondo2 d) 1 ampere / secondo2 8. Un Faraday corrisponde a a) 69.500 coulomb b) 96.500 coulomb c) 95.600 coulomb d) 59.600 coulomb 9. Quanti Faraday sono necessari per far depositare una mole di alluminio (Al+3 Æ Al°)? a) 1 c) 3 b) 2 d) 4 5. Nell’elettrolisi l’anodo è a) il polo positivo b) il polo negativo c) neutro d) nessuna risposta è esatta 10. Quanti Faraday sono necessari per far depositare una mole di piombo (Pb+4 Æ Pb°)? a) 1 c) 3 b) 2 d) 4 Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 45 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica del Modulo E 1. La presenza di un catalizzatore aumenta la velocità di reazione perché a) aumenta il numero di urti b) aumenta il numero di urti efficaci c) diminuisce l’energia di attivazione d) aumenta l’energia cinetica delle particelle 2. Si definisce velocità di reazione a) il tempo per completare la reazione b) la quantità di reagente consumato nell’unità di tempo c) la quantità di reagente consumato d) la quantità di prodotto che si forma 6. Quanti faraday sono necessari per ridurre 3 moli di ioni Cu+2 a Cu+1 (la carica di un elettrone è -1.602 . 10-19 C)? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 7. Una specie ossidata è una sostanza che a) ha acquistato elettroni da un ossidante b) ha ceduto elettroni da un ossidante c) ha acquistato elettroni da un riducente d) ha ceduto elettroni ad un riducente 3. Quando D H < 0 la reazione è a) esotermica b) endotermica c) spontanea d) non spontanea 4. Quando D S < 0 la reazione è a) esotermica b) endotermica c) spontanea d) non spontanea 5. Per quale reazione si può scrivere la seguente costante di equilibrio K = Æ Æ Æ Æ a) 2 A + 2 B Æ 2 AB b) A2 + 2 B Æ AB2 c) A2 + 2 B2 Æ 2 AB2 d) 2 A + 2 B2 Æ AB2 8. Una specie ridotta è una sostanza che a) ha acquistato elettroni da un ossidante b) ha ceduto elettroni da un ossidante c) ha acquistato elettroni da un riducente d) ha ceduto elettroni ad un riducente 9. Se pH = 3, quanto vale [H+]? a) 10-3 b) 10-4 c) 10-5 d) Nessuna risposta è esatta [AB]2 10. Se pH = 5, quanto vale [OH-]? [A]2 . [B]2 a) 10-5 b) 10-14 c) 10-9 d) 10-4 Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 46 Griglie di correzione delle verifiche proposte nella Guida Prova d’ingresso al Modulo E Prova di verifica dell’Unità didattica 11 1c 1b 2d 2b 3a 3c 4b 4c 5b 5d 6b 6b 7d 7 Vero 8c 8d 9c 9a Prova di verifica dell’Unità didattica 12 Prova di verifica dell’Unità didattica 13 Prova di verifica dell’Unità didattica 14 1b 2b 3a 4b 5b 6a 7a 8b 9b 10 a 2a 1d 3b 2b 4a 3b 5a 4a 6b 5a 9c 6b 10 b 7a 1b 8b 9c 10 d 10 d Prova di verifica del Modulo E 1c Griglie di correzione delle verifiche proposte nel Volume 2b Unità 11, pag. 156 Unità 12, pag. 173 Unità 13, pag. 179 Unità 14, pag. 190 3a 1c 1b 1c 4d 2c 2a 5a 3c 3b 6c 4c 4c 7d 5b 5c 8a 6b 1b 2a 3a 4a 5c 6a 7c 8a 9a 10 Vero 11 Vero 12 Vero 13 Vero 9a 10 c 7 Vero 6a 7c 8b 9b 10 d 2b 3d 4c 5c 6c 7c 8b 9d 10 c 47 1 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Guida al Modulo F Obiettivi La sola Unità didattica presente all’interno del Modulo si propone l’intento di presentare l’energia nucleare e le applicazioni del suo impiego analizzandone vantaggi e svantaggi. ATOMO ELETTRONI PROTONI NEUTRONI ISOTOPI ISOTOPI STABILI ISOTOPI INSTABILI ENERGIA NUCLEARE UTILIZZI PRATICI 48 Prova d’ingresso al Modulo F 1. La massa relativa di un neutrone è 6. Gli elettroni occupano Ë Ë Ë Ë a) 1 b) -1 c) 1 g d) 0.0034 2. La massa relativa di un protone è 3. La massa relativa di un elettrone è Ë Ë Ë Ë a) +1 b) -1 c) 1 g d) 0.0034 4. Gli isotopi per 16 O 8 e 18 O 8 differiscono tra loro a) 2 elettroni b) 2 protoni c) 2 neutroni d) 1 elettrone 1 protone 5. Gli isotopi 12 C 6 e 14 C 6 Ë Ë Ë Ë a) sempre un numero intero b) a volte un numero intero c) un numero frazionario d) un logaritmo 8. Il deuterio 21H ha a) 1 protone 1 elettrone 2 neutroni b) 1 protone 2 elettroni 1 neutrone c) 1 protone 1 elettrone 1 neutrone d) 2 protoni 1 elettrone 1 neutrone Ë Ë Ë Ë 9. Quanti neutroni ha l’isotopo 235 dell’uranio? Ë Ë Ë Ë differiscono tra loro per a) 2 elettroni b) 2 protoni c) 2 neutroni d) 1 elettrone 1 protone Ë Ë Ë Ë a) orbite circolari b) orbite ellittiche c) orbite irregolari d) orbitali 7. Il numero di massa è Ë Ë Ë Ë a) +1 b) -1 c) 1 g d) 0.0034 1 Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë a) 193 b) 173 c) 153 d) 143 10. Quanti neutroni ha l’isotopo 37 del cloro? Ë Ë Ë Ë a) 18 b) 20 c) 37 d) 15 Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 49 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica del Modulo F 1. Perché un nucleo sia stabile, il rapporto neutroni/protoni deve essere 5. A seguito di decadimento g come si modifica il nucleo atomico? Ë Ë Ë Ë a) 3 b) 2 c) 1 d) 11 2. Il fenomeno della radioattività fu scoperto da Ë Ë Ë Ë a) Curie b) Bequerel c) Rutherford d) Geiger 3. A seguito di decadimento b‚ come si modifica il nucleo atomico? a) Il numero atomico aumenta di una unità, il numero di massa non varia b) Il numero atomico non varia, il numero di massa aumenta di una unità c) Il numero atomico aumenta di una unità, il numero di massa aumenta di una unità d) Nessuna risposta è esatta Ë Ë Ë Ë 4. A seguito di decadimento a come si modifica il nucleo atomico? a) Il numero atomico aumenta di 2 unità, il numero di massa aumenta di 4 unità b) Il numero atomico aumenta di 1 unità, il numero di massa aumenta di 4 unità c) Il numero atomico diminuisce di 2 unità, il numero di massa diminuisce di 4 unità d) Il numero atomico aumenta di 2 unità, il numero di massa diminuisce di 4 unità a) Il numero atomico aumenta di 1 unità, il numero di massa non varia b) Il numero atomico aumenta di 1 unità, il numero di massa aumenta di 2 unità c) Il numero atomico diminuisce di 2 unità, il numero di massa diminuisce di 4 unità d) Nessuna risposta è esatta Ë Ë Ë 6. La reazione di fissione nucleare porta a Ë Ë Ë Ë a) nuclei più pesanti b) nuclei più leggeri c) nuclei instabili d) nessuna risposta è esatta 7. La reazione di fusione nucleare porta a Ë Ë Ë Ë a) nuclei più pesanti b) nuclei più leggeri c) nuclei instabili d) nessuna risposta è esatta 8. Il tempo di dimezzamento del a) 2750 anni c) 5720 anni Ë Ë 14 C 6 è b) 7025 anni d) 5270 anni Ë Ë 9. Il combustibile nucleare è Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë a) uranio b) uranio arricchito c) radio d) iodio arricchito 10. Come viene calcolato l’effetto all’esposizione di radiazioni? a) Numero rad c) Numero cal Ë Ë b) Numero rem d) Numero joule Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 50 Ë Ë Ë Q Griglie di correzione delle verifiche proposte nella Guida Prova d’ingresso al Modulo F Test di verifica del Modulo F 1a 1c 2a 2b 3b 3a 4c 4c 5c 5d 6d 6b 7a 7a 8b 8c 9d 9b 10 b 10 a 1 GUIDA AL VOLUME Q Griglie di correzione delle verifiche proposte nel Volume Unità 15, pag. 203 1b 2a 3d 4b 5a 6c 7b 8a 9c 51 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Q Guida al Modulo G Obiettivi Questo Modulo, formato da una sola Unità didattica, si propone di presentare in dettaglio la chimica inorganica di alcuni elementi di particolare interesse industriale, economico ed agrario. Elementi Proprietà periodiche TAVOLA Leghe PERIODICA Non metalli Metalli Siderurgia Composti Dissociazione Ioni Fertilizzanti 52 Processi fisiologici Prova d’ingresso al Modulo G 1. Nella Tavola periodica prevalgono gli atomi degli elementi a) gas nobili b) non metalli c) metalli d) nessuna risposta è esatta Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë a) s b) p c) d d) f 9. Il potassio è un elemento Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë a) elettronegativo b) di transizione c) elettropositivo d) radioattivo 10. Gli elementi di transizione del gruppo B stanno completando l’orbitale 5. La configurazione elettronica esterna p5 appartiene agli elementi del gruppo a) 1 b) 2 c) 3 d) 7 Ë Ë Ë Ë a) formano sali b) formano idracidi c) formano idrossidi d) formano ossidi 8. Lantanidi e attinidi stanno completando gli orbitali 4. La configurazione elettronica esterna s1 appartiene agli elementi del gruppo a) 1 b) 2 c) 3 d) 7 Ë Ë Ë Ë a) metalli b) non metalli c) gas nobili d) attinidi 7. Indica la risposta errata inerente agli alogeni 3. La configurazione elettronica esterna p1 appartiene agli elementi del gruppo a) 1 b) 2 c) 3 d) 7 GUIDA AL VOLUME 6. Gli atomi che non instaurano legami sono 2. La configurazione elettronica esterna s2 appartiene agli elementi del gruppo a) 1 b) 2 c) 3 d) 7 1 Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë a) s b) p c) d d) f Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 53 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica del Modulo G 1. Il silicio è il sesto elemento più abbondante nell’universo. 5. Il rame possiede gradi di ossidazione Ë Ë a) Vero b)Falso 2. La cassiterite è il minerale che contiene in grande quantità 6. Lo zinco si trova in natura sotto forma di Ë Ë Ë Ë a) Fe b) Cu c) Sn d) Ca 3. Il solfuro ferroso o pirite viene usato per preparare 4. La cuprite ha la seguente formula Ë Ë Ë Ë a) Cu2SO4 b) CuNO3 c) Cu2O d) CuCl Ë Ë Ë Ë a) blenda b) ematite c) bauxite d) galena 7. Il selenio è un minerale raro, in genere associato allo zolfo. a) Vero Ë Ë Ë Ë a) HCl b) H2SO4 c) HNO3 d) H2SO3 Ë Ë Ë Ë a) +2 +4 b) +3 +1 c) +1 +2 d) -1 -2 Ë b) Falso 8. L’isotopo 210Po (polonio) viene usato per produrre batterie per i satelliti. a) Vero Ë b) Falso Ë 9. I lattinidi vengono utilizzati come catalizzatori per fabbricare leghe aeronautiche. a) Vero Ë b) Falso Ë 10. L’eutrofizzazione è un aspetto dell’inquinamento dei mari. a) Vero Ë b) Falso Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 54 Ë Ë Q Griglie di correzione delle verifiche proposte nella Guida Prova d’ingresso al Modulo G Test di verifica del Modulo G 1c 1 Vero 2b 2c 3c 3b 4a 4c 5d 5c 6c 6a 7c 7 Vero 8d 8 Vero 9c 9 Vero 10 c 10 Vero 1 GUIDA AL VOLUME Q Griglie di correzione delle verifiche proposte nel Volume Unità 16, pag. 229 1 Vero 2 Vero 3 Falso 4b 5a 6b 55 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Q Guida al Modulo Speciale Obiettivi Questo Modulo, formato da una sola Unità didattica, si propone di presentare in modo sintetico alcuni concetti fondamentali della chimica del terreno agrario. PROCESSI PEDOGENETICI Roccia madre Regolite Vegetazione spontanea in te rv en to de ll’ uo m o Terreno naturale Terreno maturo Climax Terreno agrario Colloidi minerali colloidi organici Capacità di scambio cationico Fertilità 56 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Prova d’ingresso al Modulo Speciale 1. Se pH = 5 qual è la [OH-]? a) 10-8 b) 10-9 c) 10-11 d) 10-14 2. Nel composto Fe2 (SO4)3 il Fe ha n° di ossidazione a) +1 b) -2 c) +3 d) +2 3. L’elettronegatività di un elemento dipende dalla sua configurazione elettronica. a) Vero b) Falso 1 6. L’energia di ionizzazione in un gruppo Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë 4. Un elemento è formato da a) solo protoni b) elettroni, protoni e neutroni c) solo elettroni d) protoni ed elettroni Ë Ë Ë Ë 5. Gli alogeni sono elementi elettronegativi. a) Vero b) Falso Ë Ë a) aumenta da sinistra a destra b) diminuisce da sinistra a destra c) aumenta da destra a sinistra d) è costante Ë Ë Ë Ë 7. Il litio cede facilmente il suo elettrone di valenza e quindi è un elemento elettropositivo. Ë Ë a) Vero b) Falso 8. Uno ione positivo è un atomo che ha ceduto uno o più elettroni. Ë Ë a) Vero b) Falso 9. L’ammoniaca (NH3) è una base perché è in grado di accettare un protone (H+). Ë Ë a) Vero b) Falso 10. Gli elementi di transizione sono poco reattivi nei confronti dell’H2O. Ë Ë a) Vero b) Falso Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 57 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Q Griglie di correzione delle verifiche proposte nella Guida Prova d’ingresso al Modulo Speciale 1b 2c 3 Vero 4b 5 Vero 6a 7 Vero 8 Vero 9 Vero 10 Vero Q Griglie di correzione delle verifiche proposte nel Volume Unità 17, pagg. 248-249-250 1b 9a 17 a 25 d 33 c 2d 10 a 18 c 26 c 34 a 3b 11 c 19 a 27 b 35 b 4c 12 b 20 c 28 c 36 a 5c 13 c 21 c 29 c 37 c 6a 14 a 22 b 30 b 38 b 7a 15 a 23 a 31 c 8a 16 d 24 b 32 b 58 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Corso di Chimica Modulare 2. Chimica del carbonio GUIDA AL VOLUME Q Guida al Modulo H Obiettivi Lo sviluppo di questo Modulo ha l’intento di presentare i contenuti e di fissare gli obiettivi propri della Chimica organica che basa le proprie fondamenta sull’atomo del carbonio. In questo senso è necessario considerare e finalizzare i contenuti di base tracciati dal primo Volume come prerequisiti essenziali per acquisire la conoscenza della struttura chimica del carbonio tetraedrico, capire quali tipologie di legami chimici esso possa formare e quali tipi di catene molecolari, molecole, si possono da esso sviluppare. Carbonio tetraedrico valenza 4 Composti aromatici C-C ibridazione sp3 Alcani Composti alifatici Alcheni C=C ibridazione sp2 Alchini C=C ibridazione sp Idrocarburi re fo azio rm n az i c io on ne di ... Formula di struttura Radicali Alchilici Arilici R. Ar . 2 Isomeria Carbocationi R C+ R Carboanioni R C- R H H 59 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Prova d’ingresso al Modulo H 1. Il legame chimico coinvolge solo elettroni a) più vicini al nucleo b) più lontani dal nucleo (elettroni di valenza) c) del livello energetico intermedio d) del livello energetico più basso 5. L’orbitale 2s può contenere Ë Ë Ë Ë 6. L’energia di ionizzazione è l’energia necessaria ad un atomo per 2. Il legame che caratterizza la molecola di Na - Cl è a) ionico b) covalente polare c) dativo d) covalente puro Ë Ë Ë Ë 3. Il peso atomico indica a) il numero di elettroni + numero di protoni b) il numero di protoni + numero di neutroni c) il numero di neutroni + numero di ioni d) il numero di protoni + numero di elettroni Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë a) perdere un neutrone b) perdere un protone c) perdere un elettrone d) acquisire un protone 7. L’elettronegatività di un elemento dipende dalla sua configurazione elettronica. a) Vero 4. Le proprietà chimiche di un elemento dipendono a) dal numero di neutroni b) dal numero di massa c) dalla sua configurazione elettronica d) dal numero di Avogadro Ë Ë Ë Ë a) 5 elettroni b) 2 elettroni c) 3 elettroni d) 4 elettroni Ë b) Falso Ë 8. L’elettronegatività lungo un periodo a) aumenta da destra a sinistra b) aumenta da sinistra a destra c) non varia d) diminuisce da sinistra a destra Ë Ë Ë Ë 9. Il legame dativo si può formare tra NH3 + H+. a) Vero Ë b) Falso Ë 10. La valenza di un elemento corrisponde al numero di elettroni esterni. a) Vero Ë b) Falso Ë Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 60 Test di verifica dell’Unità didattica 18 5. Scrivere le formule di struttura delle seguenti Prova Prova A - Domande a risposta aperta 1. Scrivere le formule di struttura delle seguenti molecole: CH3 – CH2 – Cl; H2 SO4; CH4; CH2Cl2 CO2; HCl; H2S; CH3 – (CH3)3 – CH3 (CH3)2 – CHOH CH3CH2 SCH3 2. Indicare la polarità delle seguenti molecole collocando i simboli (d+ e d - ) nella giusta posizione: CH3 – Br; formule, evidenziandone tutti i legami: 6. Spiegare sinteticamente la struttura del carbonio tetraedrico. CH3 – CH2 – OH; 7. Spiegare in quale condizioni si formano i CH3 – C – CH3 radicali liberi. O 3. Scrivere le formule di struttura dei seguenti composti: C5H10 (un doppio legame) C6H14; C6H12 (un doppio legame) C2H5Cl; CH2O KOH; H2O; P2O5; carbocatione. 9. Spiegare in quale condizione si formano i composti ciclici. 4. In base alla tavola periodica, classificare le seguenti sostanze come ioniche o covalenti polari: CaCl2; 8. Spiegare in quale condizione si forma un CH3SH 10. Spiegare in quale condizione un composto chimico si comporta da reagente nucleofilo. Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 61 2 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica dell’Unità didattica 18 Prova Prova B - Domande chiuse a risposta multipla 6. Con il legame carbonio-carbonio le molecole 1. Il carbonio con configurazione Sp3 forma quattro legami a) covalenti di tipo p (p greco) b) covalenti di tipo s (sigma) c) 2 covalenti p e 2 covalenti s d) ionici organiche assumo le strutture a catene 2. Abbiamo una reazione polare quando i legami covalenti si rompono in modo a) omolitico b) eterolitico c) omogeneo d) eterogeneo 3. I reagenti che ricevono una coppia di elettroni dal substrato si dicono a) reagenti elettrofili b) reagenti neutri c) reagenti nucleofili d) reagenti radicalici 4. Gli elementi elettronegativi hanno effetto induttivo [-I]. a) Vero b) Falso 5. I carbocationi sono composti organici dove un atomo di carbonio presenta a) una carica che dipende dal pH b) una carica negativa c) una carica positiva d) nessuna carica a) aperte, ramificate, chiuse b) solo aperte c) solo chiuse e aperte d) solo ramificate 7. Il metile ha effetto induttivo [+I] perché è un radicale alchilico che cede elettroni. a) Vero b) Falso 8. I carboanioni sono composti organici nei quali un atomo di carbonio presenta una carica negativa. a) Vero b) Falso 9. Un radicale libero è più stabile quando l’iperconiugazione è maggiore. a) Vero b) Falso 10. Per iperconiugazione si intende una maggiore distribuzione delle cariche negative o positive sull’intera molecola. a) Vero b) Falso Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 62 Test di verifica dell’Unità didattica 19 2 GUIDA Prova Prova A - Domande a risposta aperta 1. Scrivere le formule di struttura dei seguenti composti e identificarne il nome in base alla nomenclatura I.U.P.A.C. CH3 - (CH2)2 - CH3 AL 2. Scrivere gli isomeri dei seguenti composti e dare loro il nome in base al nomenclatura I.U.P.A.C. VOLUME Cl CH3 - C - CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 - C - CH2 - CH3 CH3 - C - CH2 - CH3 CH2 CH3 CH3 Cl CH3 - C - CH2 - CH - CH3 3. Sviluppare per esteso la reazione di alogenazione del metano. CH3 H CH3 - C - CH2 - CH3 CH CH3 CH3 CH3 4. Scrivere le formule di struttura del ciclopentano e del cicloesano. CH3 CH3 - C - CH2 - CH - CH3 CH2 5. Scrivere la reazione di combustione di due molecole di metano. CH3 Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 63 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica dell’Unità didattica 19 Prova Prova B - Domande chiuse a risposta multipla 1. La formula generale degli alcani è a) CnH2n b) CnH2n + 2 c) CnH2n - 2 d) CnHn 5. Gli idrocarburi insaturi sono caratterizzati dalla presenza del doppio legame o del triplo legame. a) Vero b) Falso 2. L’angolo di legame nel carbonio tetraedrico è a) 109°,28’ b) 129°,28’ c) 105°,30’ d) 90°,45’ 6. Negli idrocarburi saturi non vi sono legami s (sigma). 3. Negli idrocarburi insaturi vi sono anche legami p (p greco) oltre ai legami s (sigma). 7. I radicali alchilici sono detti a) Vero b) Falso 4. Il nome degli alcani termina con la desinenza -ano, mentre i radicali terminano con la desinenza -ile. a) sostituenti b) isomeri c) reagenti nucleofili d) aromatici a) Vero b) Falso Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 64 8. Gli alcani costituiscono una serie omologa in quanto ogni formula differisce per un gruppo -CH2. a) Vero b) Falso a) Vero b) Falso Test di verifica dell’Unità didattica 20 2 GUIDA AL VOLUME Prova Prova A - Domande a risposta aperta 1. Scrivere le formule di struttura e i relativi nomi in base alla nomenclatura I.U.P.A.C. CH3 - C = C - CH2 - CH3 H CH3 CH3 - CH2 - C = CH - CH2 - CH3 CH2 CH3 2. Scrivere i possibili isomeri e i relativi nomi dei seguenti composti in base alla nomenclatura I.U.P.A.C. C4H8 (con un doppio legame) C5H6 (con due doppi legami) 3. Scrivere le formule di struttura dei seguenti composti: 2-esene ciclobutene 1,3 dicloro-2-pentene 4-metil-1-pentino 2,3 dicloro-1,3 ciclopentadiene 4. Spiegare perché i nomi attribuiti ai seguenti composti non sono corretti: 3-pentene 3-butino 1-metil-2-butene 2-etil-1-propene 3-metil-1,3-butadiene 5. Quali dei seguenti reattivi sono nucleofili e quali di essi hanno proprietà elettrofile? Br-; OH-; Ca++; HF; AlBr3 6. Scrivere il nome, in base alla nomenclatura I.U.P.A.C., dei seguenti composti: Cl CH3 CH3 - C = C - CH - CH2 - CH3 Cl CH3CH3 CH3 - CH2 - C = C - CH2 - CH3 7. Scrivere le formule di struttura e il nome in base alla nomenclatura I.U.P.A.C. dei prodotti delle seguenti rezioni: 2-butene + Br2 Æ 2,3-dimetil-2-butene + Cl2 Æ 8. Spiegare il meccanismo della seguente reazione: CH2 = CH – CH3 + HBr Æ CH3 – CH – CH3 Br 9. Spiegare la regola di Mar KorwniKov applicata alla seguente reazione: CH3 – CH2 – CH = CH2 + + H2O Æ CH3 – CH2 – CH – CH3 OH 10. Scrivere le equazioni delle seguenti reazioni: 2-pentino + H2 Æ 3-esino + 2 Cl2 Æ 3,4 dimetil-2-pentene + H2O Æ Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 65 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica dell’Unità didattica 20 Prova Prova B - Domande chiuse a risposta multipla 1. Il diene 1,5-esadiene possiede i doppi legami a) isolati b) coniugati c) cumulati d) delocalizzati 2. Gli alchini hanno ibridazione a) Sp3 b) Sp2 c) Sp d) Sf CH3 - C = C - CH2 - CH - CH - CH2 - CH3 6. Le singole molecole di un polimero sono definite a) coniugate b) idratate c) monomeri d) copolimeri a) Vero CH3 CH CH3 CH3 b) Falso a) CnH2n + 2 c) CnH2n b) CnH2n - 2 d) CnH2n - 1 9. I terpeni sono composti che contengono diversi doppi legami, sono presenti nelle uve e nei vini, vengono anche definiti polieni. a) Vero b) Falso 10. La benzina verde contiene come sostanza antidetonante a) il piombo tetraetile b) l’alcol etilico c) il benzene d) il glicole Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 66 8. La formula generale degli alchini è 4. La risonanza dei doppi legami dei dieni coniugati è definita dal parziale spostamento degli elettroni? (p greco) verso l’atomo di carbonio confinante che ha il legame semplice. a) Vero b) Falso a) un alcol b) un alcano c) un glicole d) un chetone 7. I copolimeri sono polimeri misti formati da monomeri uguali. 3. Il nome I.U.P.A.C. del seguente composto è a) 5-metil-6isopropil-2-ottino b) 3-isopropil-4metil-6-ottino c) 5-metil-6-isopropil-3-ottino d) 3-isopropil-4metil-7-ottino 5. Se un alchene reagisce con l’acqua ossigenata otteniamo Test di verifica dell’Unità didattica 21 Prova Prova A - Domande a risposta aperta 1. Spiegare perché il benzene è un composto molto stabile e poco reattivo. 8. Scrivere, in base alla nomenclatura I.U.P.A.C., il relativo nome a fianco dei seguenti alogenuri alchilici: 2. Spiegare il fenomeno della risonanza presente nell’anello benzenico. CH3 H CH3 - C - CH2 - C - CH2 - CH3 H Cl 3. Scrivere la formula di struttura dei seguenti composti: p-dimetil-benzene; Br CH3 - C - CH2 - CH3 p-cloro-fenolo; o-bromo-nitrobenzene; Br m-nitro-toluene. Cl CH3 - CH2 - C - CH - CH3 4. Scrivere la reazione di alchilazione del benzene. 5. Spiegare le ragioni per cui il benzene non è solubile in acqua. 6. Spiegare perché il fenolo è più acido rispetto agli alcoli. Br Br 9. Quale è la differenza tra un alogenuro-alchilico e un alogenuro-arilico? 10. Completare la seguente reazione di sostituzione nucleofila tra il clorobenzene e l’NaOH: - CH3) presente nel 7. Spiegare perché il metile (toluene CH3 è orto-orientante. Cl + Na OH 400 °C 300 bar Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 67 2 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica dell’Unità didattica 21 Prova Prova B - Domande chiuse a risposta multipla 1. Se misuriamo le lunghezze dei legami dell’anello benzenico queste risulteranno a) tutte diverse b) tutte uguali c) uguali a due a due d) non è possibile eseguire la misurazione 7. La stessa lunghezza dei legami benzenici è spiegabile grazie al fenomeno della 2. Gli idrocarburi aromatici polinucleari a nuclei condensati sono costituiti da a) più anelli benzenici b) un anello benzenico c) un gruppo alchilico e arilico d) un alchil-benzene 4. Quando abbiamo due sostituenti presenti nell’anello benzenico sono possibili a) 4 isomeri b) 3 isomeri c) 2 isomeri d) 5 isomeri b) Falso b) Falso 8. Indicare il nome del seguente composto: NO2 a) nitrobenzene b) 2-nitro-naftalene c) 1-nitro-naftalene d) 1-nitro-antracene 9. Il naftaline è il capostipite di una serie di idrocarburi policiclici condensati. a) Vero b) Falso 10. La seguente numerazione dei carboni dei composti naftalene ed antracene è corretta. 6 5 8 1 7 6. Quando abbiamo 2 sostituenti nell’anello benzenico, la loro posizione è indicata con i prefissi orto-, meta-, para- (abbreviati in o, m, p). a) Vero b) Falso 8 5. I benzeni monosostituiti sono considerati come derivati del benzene. a) Vero a) Vero 3. Il benzene reagisce normalmente per a) addizione b) sostituzione c) eliminazione d) ossidazione risonanza. 4 2 7 3 6 9 1 2 3 5 10 4 a) Vero b) Falso Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 68 Griglie di correzione delle verifiche proposte nella Guida Prova d’ingresso al Modulo H Prova di verifica dell’Unità didattica 18 Prova di verifica dell’Unità didattica 19 1b 1b 1b 2a 2a 2a 3b 3b 3 Vero 4a 4c 5b 6c 5 Vero 4 Vero 6c 5 Vero 7 Vero 6 Falso 7 Vero 8 Vero 8b 9 Vero 9 Vero 10 Vero 7a 8 Vero 10 Vero Griglie di correzione delle verifiche proposte nel Volume Prova di verifica dell’Unità didattica 20 Prova di verifica dell’Unità didattica 21 Prova di verifica di fine Modulo H, pag. 46 1a B 1b 2c 1b 2a 3a 2a 4 Vero 3a 5c 6c 7 Falso 8b 4b 5 Vero 6 Vero 9 Vero 7 Vero 10 c 8c 9 Vero 10 Vero 69 2 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Guida al Modulo I Obiettivi Questo Modulo si prefigge lo scopo di definire quali siano i gruppi funzionali che caratterizzano i principali composti chimici. Lo studio dei gruppi funzionali è essenziale e necessario per comprendere le proprietà chimico-fisiche dei composti organici. O R-C O2 OH R-C H O2 R - C - OH H H Aldeide Alcol 1° R H O2 O=C R R - C - OH R + l co Al Alcol 2° Chetone H H R-C-O-C-R H H Etere GRUPPO FUNZIONALE Acido O O R-C H O-C-R H Estere Il gruppo funzionale determina le caratteristiche chimiche dell’intero composto 70 Prova d’ingresso al Modulo I 1. Gli alcani sono caratterizzati da ibridazione a) Sp c) Sp2 b) Sp3 d) Spp 2. L’isomeria cis-trans è presente solo a) negli alcani b) negli alchini c) negli alcheni d) nei cloruri alchilici 3. La polimerizzazione è un reazione caratteristica degli alcheni. a) Vero b) Falso 2 GUIDA AL VOLUME 7. Gli isomeri sono composti che presentano la stessa formula molecolare ma che differiscono per la loro formula di struttura. a) Vero b) Falso 8. I carbocationi sono composti organici dove un atomo di carbonio presenta a) una carica negativa b) una carica neutra c) una carica positiva d) un elettrone spaiato 4. La formula generale dei cicloalcani è a) CnH2n + 2 b) CnH2n c) CnH2n - 2 d) CnH2n + 1 5. L’alogenazione degli alcani è una reazione radicalica a catena. a) Vero b) Falso 6. Il sostituente metile (CH3.) ha un effetto induttivo a) [+I] b) [-I] c) nessun effetto d) effetto neutro 9. Gli idrocarburi aromatici sono caratterizzati dalla delocalizzazione dei diversi doppi legami. Questo fenomeno è definito risonanza elettronica. a) Vero b) Falso 10. Un composto polare è solubile a) in solvente apolari b) in solvente polari c) in solvente neutro d) non è solubile Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 71 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica dell’Unità didattica 22 Prova Prova A - Domande a risposta aperta 1. Attribuire il relativo nome I.U.P.A.C. ai seguenti alcoli: 3. Attribuire i nomi correnti ai seguenti alcoli: CH3 - CH2 - OH CH3 - CH - CH2 - CH3 CH3 - CH - CH - CH3 OH OH CH3 CH3 CH - CH - CH2 - CH3 CH3 OH CH3 - CH - CH - CH2 - CH3 Br OH CH3 CH3 - C - OH CH3 4. CH - OH CH3 - C - OH CH3 CH3 4. Classificare gli alcoli, nominati nel quesito precedente (3), come primari, secondari, terziari. 5. Classificare gli alcoli dei quesiti precedenti in ordine crescente di solubilità in acqua motivandone il comportamento. 6. Perché la glicerina viene considerata un alcol trivalente? 7. Definire e spiegare come funziona un polarimetro. CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH CH3 - C - CH2 - CH - CH3 OH 2. Scrivere le seguenti formule di struttura dei seguenti composti: 2-dimetil-1-butanolo 2-fenil-etanolo, cicloesanolo 2-metil-2-propen-1-olo 8. Quando due composti sono definiti isomeri ottici o enantiomeri? 9. Perché gli alcoli hanno punti di ebollizione più elevati rispetto agli alcani corrispondenti? 10. Completare le seguenti reazioni e attribuire i relativi nomi ai composti che si formano: CH3 - CH2 - CH2 - OH + Na OH Æ CH3 - CH - OH + CH3 - OH Æ CH3 CH3 CH3 - C = C - C - CH3 + H2O Æ H H Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 72 Test di verifica dell’Unità didattica 22 2 GUIDA AL VOLUME Prova Prova B - Domande a risposta multipla 1. Gli alcoli sono caratterizzati dal gruppo funzionale a) carbonilico b) carbossilico c) ossidrilico d) amminico 6. Un carbonio è detto asimmetrico quando è legato a 7. Un composto è detto destrogiro se 2. Secondo le regole di nomenclatura I.U.P.A.C. va attribuita al gruppo OH - la posizione più bassa possibile. a) Vero b) Falso 4. Gli alcoli aromatici contengono il gruppo OH - legato ad un alchilbenzene. a) Vero b) Falso 5. Gli alcoli a basso peso molecolare sono solubili in acqua perché sono composti a) asimmetrici b) apolari c) ionici d) polari a) devia la luce polarizzata a destra b) devia la luce polarizzata a sinistra c) ha il gruppo OH a destra d) ha il gruppo OH a sinistra 8. Un etere viene definito misto se deriva dall’unione di 3. Un alcol prende il nome di tioalcol quando l’ossigeno del gruppo OH - è sostituito da un atomo di a) zolfo b) fluoro c) cloro d) potassio a) 4 gruppi uguali b) 4 gruppi diversi c) 2 gruppi uguali d) 2 gruppi diversi a) due alcoli uguali b) due alcoli diversi c) un alcol con un chetone d) un alcol e una base 9. Le forze di coesione presenti tra le molecole degli alcoli sono a) forze di Van der Waals b) forze ioniche c) legami idrogeno d) forze nucleari deboli 10. Quando un alcol primario è ossidato con O2 si forma a) un etere b) un chetone c) un’aldeide d) un tioalcol Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 73 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica dell’Unità didattica 23 Prova Prova A - Domande a risposta aperta 1. Esprimere l’equazione chimica per la preparazione del 2-pentanone tramite ossidazione di un alcol. 2. Scrivere l’equazione di sintesi del 2-metil-pentanale partendo da un alcol. 3. Attribuire i relativi nomi I.U.P.A.C. dei seguenti composti: CH3 O CH3 - CH - C - C H Br CH3 CH3 CH 5. Scrivere le formule di struttura dei seguenti composti: aldeide a, b-dimetil-valerianica aldeide b-bromo-butirrica etil-metil-chetone diisopropil-chetone 3-buten-2-one 6. Spiegare perché le aldeidi, con basso peso molecolare, sono abbastanza solubili in H2O. O CH3 - CH2 - CH - CH2 - C H O CH3 - CH - CH - C CH3 H Br CH3 O CH3 - C - C - CH2 - C H Br CH3 4. Attribuire i relativi nomi I.U.P.A.C. dei seguenti composti: CH3 - C - CH3 O CH3 CH 3 CH3 - CH - CH - C - CH CH3 O CH3 CH3 - C - CH2 - CH - CH - CH3 O CH3 CH3 CH3 - C - CH CH3 O 7. Cosa otteniamo quando una aldeide reagisce con due molecole di alcol? 8. Scrivere le formule di struttura, ed i relativi nomi, dei seguenti composti: Br CH3 - CH - C - CH - CH3 + Cr2 O7 Æ O CH3 CH3 - CH - CH3 + Cr2 O7 Æ OH 9. Quando un’aldeide viene ossidata con O2, cosa si ottiene? 10. Spiegare perché i chetoni sono solventi organici. Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 74 Test di verifica dell’Unità didattica 23 2 GUIDA AL VOLUME Prova Prova B - Domande a risposta multipla 1. Secondo la nomenclatura le aldeidi sostituiscono la desinenza -olo dell’alcol primario (da cui (derivano per ossidazione) con la desinenza a) one b) oico c) ale d) ile 2. Una aldeide reagisce con un alcol formando un a) estere b) semiacetale c) aldolo d) acido carbossilico 3. Le aldeidi a basso peso molecolare sono mediamente solubili in acqua poiché il gruppo carbonilico C = O è polare. a) Vero b) Falso 4. Le aldeidi e i chetoni possono esistere sotto forma chetonica o enolica: -C-C O OH Æ Æ H b) Falso a) un chetone b) un aldeide c) un acido carbossilico d) un etere 6. Quando un chetone viene ridotto tramite agente riducente oteniamo a) un alcol primaro b) un aldoso c) un alcol secondario d) un alcano 7. Il fruttosio è uno zucchero contraddistinto dal gruppo a) aldeidico b) chetonico c) amminico d) carbossilico 8. Il glucosio è uno zucchero contraddistinto dal gruppo C=C le due forme differiscono per la posizione di un protone e di un doppio legame. a) Vero 5. Quando un alcol primario reagisce con un forte ossidante, es. KMnO4, otteniamo a) chetonico b) aldeidico c) alcolico d) carbossilico Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 75 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica dell’Unità didattica 24 Prova Prova A - Domande a risposta aperta O 1. Spiegare perché il gruppo carbossilico - C OH si comporta da acido. 2. Spiegare il perché del fatto che l’acido acetico è un acido più forte rispetto all’acido butirrico. 5. Spiegare perché gli acidi a basso peso molecolare sono solubili in acqua. 6. Spiegare perché gli acidi ad elevato peso molecolare sono solidi a temperatura 3. Scrivere la reazione di sintesi del benzoato di etile. 4. Attribuire il rispettivo nome I.U.P.A.C. ai seguenti composti: CH3 7. Scrivere la reazione di sintesi del butirrato di calcio. O CH3 - C - CH2 - C CH3 8. Scrivere la formula di struttura dei seguenti OH acidi: Ac. r-bromo-benzoico CH3 CH3 Ac. o,m-dimetil-benzoico CH CH3 ambiente. O CH3 - C - CH2 - CH - CH2 - C Br OH O CH3 - CH - CH2 - CH - CH - C CH2 CH3 OH Ac. 2,2 di metil-butandioico Ac. a-metil-b-bromo-valerianico 9. Spiegare perché l’acido tartarico lo troviamo sotto due forme isomere dette enantiomeri. O 10. Spiegare perché, durante l’esercizio fisico, C OH un’eventuale carenza di ossigeno provoca affaticamento muscolare. Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 76 Test di verifica dell’Unità didattica 24 2 GUIDA AL VOLUME Prova Prova B - Domande a risposta multipla 1. Secondo le regole della nomenclatura I.U.P.A.C. per gli acidi va sostituita la lettera o dell’alcano con la desinenza a) ale b) one c) oico d) olo 2. Il gruppo acilico è un radicale dell’acido quando è privo del gruppo a) - OH b) C = O c) - CH2 d) - CH3 3. Gli acidi carbossilici sono appunto acidi in quanto il gruppo carbossilico si dissocia secondo la seguente reazione: O O Æ R-C R-C O- H+ OH Æ a) Vero b) Falso 4. Seguendo il metodo di nomenclatura con le lettere dell’alfabeto greco il Ca (alfa) corrisponde secondo la I.U.P.A.C., al carbonio numero a) 1 c) 3 b) 2 d) 4 5. A temperatura ambiente i seguenti due acidi, formico e acetico, sono a) solidi b) gassosi c) liquidi d) insolubili in H2O 6. Un acido organico reagisce con un alcol formando un a) etere b) polimero c) estere d) idrossiacido 7. La salificazione di un acido organico è una reazione di a) sostituzione elettrofila b) sostituzione nucleofila c) eliminazione d) addizione 8. Se in un composto sono presenti carboni asimmetrici non si formano isomeri ottici. a) Vero b) Falso 9. Gli acidi grassi insaturi si trovano soprattutto negli oli e svolgono, negli organismi animali, importanti funzioni dal punto di vista nutrizionale. a) Vero b) Falso 10. La saponificazione si realizza facendo reagire a) un alcol + KOH b) una aldeide + KOH c) grassi con KOH d) un etere + KOH Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 77 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Griglie di correzione delle verifiche proposte nella Guida 1b Prova di verifica dell’Unità didattica 22 2c 1c 3 Vero 2 Vero 4b 3a 5 Vero 4 Vero Prova d’ingresso al Modulo I 5d 6a 6b 7 Vero 7a 8c 8b 9 Vero 9c 10 b 10 c Griglie di correzione delle verifiche proposte nel Volume Prova di verifica dell’Unità didattica 23 Prova di verifica dell’Unità didattica 24 Prova di verifica di fine Modulo I, pagg. 77-78 1c B 1e 2b 1c 2b 2a 3b 3 Vero 4b 3 Vero 4 Vero 4b 5c 5c 5c 6b 6c 6c 7b 7b 7b 8a 8b 8 Falso 9d 9 Vero 10 d 10 c 78 Guida al Modulo L 2 Obiettivi n = ni alfabeto greco Questo Modulo ha l’obiettivo di definire e illustrare quali siano le principali sostanze organiche che GUIDA AL hanno un elevato interesse biologico e che, in questo senso, risultano indispensabili per la vita degli VOLUME esseri viventi. E = energia del fotone n = frequenza del fotone h = costante di Planck Citoplasma cellulare Glicolisi sole Adico piruvico (cheto-acido) CH3 Fotone E=n.h C6H12O6 (zucchero) Glucosio (ricco di energia) Cloroplasto Fotosintesi C=O COOH + Co - A (coenzima A) O2 CH3 CO2 + H2O (poveri di energia) C=O Mitocondrio ciclo di Krebs respirazione cellulare Co - A Acetil CoA ATP per le attività cellulari 1) biosintesi 2) cinesi 3) trasporto attivo Nel cloroplasto, all’interno delle cellule vegetali, avviene la fotosintesi (processo biochimico autotrofo). I cloroplasti captano l’energia solare e la usano per convertire H2O e CO2 in glucosio e poi in amido. La glicolisi e il ciclo di Krebs sono processi eterotrofi dove l’energia chimica dei legami del glucosio è liberata attraverso una serie di reazioni intermedie, ciascuna catalizzata da un enzima specifico, e accumulata sottoforma di ATP. 79 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Prova d’ingresso al Modulo L 1. Facendo reagire un acido organico con una base inorganica si forma a) un etere b) una estere c) un sale d) un un ciclo alchene 5. Un carbonio viene definito asimmetrico quando è legato a quattro gruppi diversi. a) Vero a) degli alcoli b) delle aldeidi c) degli acidi d) dei chetoni a) libera il gruppo b) libera protoni H+ c) non si dissocia in forma ionica d) è neutro b) Falso a) diminuisce b) aumenta c) rimane invariato d) vale zero b) Falso 9. Una sostanza viene definita anfotera quando si comporta da acido o da base a seconda del composto con cui reagisce. a) Vero b) Falso 10. Le proteine formano soluzioni colloidali poiché hanno dimensioni molecolari comprese tra a) 3 e 5 nm b) 5 e 200 nm c) 1 e 3 nm d) 200 e 400 nm Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 80 7. un elemento chimico si ossida quando il suo numero di ossidazione a) Vero 4. Il glicerolo viene definito alcol trivalente in quanto a) possiede tre gruppi OHb) possiede legami semplici c) possiede tre carboni d) possiede tre ossigeni 8. Il gruppo carbonilico C = O è presente sia nei chetoni, sia nelle aldeidi. 3. Secondo Arrhenius il gruppo funzionale carbossilico caratterizza gli acidi organici perché OH- b) Falso 6. I vegetali sono organismi autotrofi che sintetizzano sostanze organiche complesse a partire da sostanze inorganiche semplici. a) Vero 2. Nella nomenclatura I.U.P.A.C. la desinenza ale indica la presenza del gruppo funzionale Test di verifica dell’Unità didattica 25 Prova Prova A - Domande a risposta aperta 1. Spiegare quale è la differenza tra un olio e un grasso. 9. Completare la seguente reazione e nominare il prodotto ottenuto: 2. Per quale motivo i fosfolipidi complessi sono definiti lipidi in saponificabili? CH3 - CH2 - NH + CH3 - CH2 - Cl 3. Completare la seguente reazione: CH3 H2 CH3 - C = C - CH2 - CH3 CH3 10. Spiegare perché le ammine sono delle basi. CH3 4. In quale processo industriale viene utilizzata l’idrogenazione degli oli? 5. Definire come vengono classificati i glucidi. 6. Spiegare perché il reattivo di Fehling è utilizzato per la determinazione del grado zuccherino del mosto d’uva. 7. Spiegare il chimismo della glicolisi e del ciclo di Krebs. 8. Associare il relativo nome I.U.P.A.C. ai seguenti composti: CH3 CH3 CH3 - C - CH2 - CH - CH3 11. Perché gli amminoacidi sono così importanti per gli esseri viventi? 12. Che differenza passa fra un’ammina e un’ammide? 13. Spiegare la struttura primaria, secondaria e terziaria delle proteine. 14. Per quale motivo si possono formare un numero infinito di proteine diverse con solo 20 aminoacidi? NH2 CH3 - N - CH3 CH2 - CH3 CH3 CH3 - C - NH2 CH3 15. Scrivere la formula di struttura di un dipeptide evidenziandone il legame peptidico. CH3 CH3 - C - CH2 - CH - CH2 - CH3 N - CH3 CH CH3 CH3 CH 3 CH3 - CH2 - N - CH3 CH3 NH2 Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 81 2 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica dell’Unità didattica 25 Prova Prova B - Domande a risposta multipla 1. Abbiamo un trigliceride misto quando la parte idrocarburica dei tre acidi grassi a) è diversa b) è uguale c) è satura d) è insatura 2. Gli oli si ottengono dalla reazione del glicerolo con a) tre acidi grassi saturi b) tre acidi grassi insaturi c) un acido grasso saturo + 2 H3PO4 d) due acidi grassi saturi + H3PO4 3. L’enzima lipasi opera la trasformazione del trigliceride in glicerolo + 3 acidi grassi attraverso l’azione di a) solubilizzazione b) idrolisi c) ionizzazione d) omogeneizzazione 4. I fosfolipidi sono composti molto importanti per le membrane cellulari. a) Vero b) Falso 9. Il fruttosio è un chetoesoso che si trova soprattutto a) nel pane b) nel riso c) nella frutta d) nella verdura 10. Le ammine alifatiche possiamo considerarle come derivate dall’NH3 per sostituzione di uno o più H con altrettanti radicali alchilici. a) Vero b) Falso 12. La struttura quaternaria della proteina è definita dall’interazione di più unità proteiche, ad esempio l’insulina e l’emoglobina. a) Vero b) Falso 13. La sintesi proteica, sotto dettatura del DNA, avviene a livello dell’organulo subcellulare a) mitocondrio b) cloroplasto c) ribosoma d) reticolo endoplasmatico Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 82 6. I glucidi sono composti ternari formati da a) C; N; O b) C; O; P c) C; H; O d) C; H; S 8. Un aldoesoso ha quattro carboni asimmetrici: pertanto le formule di struttura isomere (i) sono a) i = 43 = 64 b) i = 62 = 36 c) i = 4 = 4 d) i = 24 = 16 11. Le proteine sono polimeri di aminoacidi e sono dette quaternarie in quanto oltre a contenere C, H e O contengono anche a) P b) N c) S d) Fe 5. Le cere sono esteri che si formano dalla reazione di un acido organico con a) alcol metilico b) un chetone c) un alcol con elevato numero di carboni d) una aldeide 7. Un aldoesoso possiede quale gruppo funzionale il gruppo aldeidico ed è costitutito da a) 5 carboni b) 3 carboni c) 6 carboni d) 4 carboni Test di verifica dell’Unità didattica 26 Prova Prova A - Domande a risposta aperta 1. Perché gli enzimi sono delle proteine? 2. Spiegare come avviene il meccanismo d’azione degli enzimi. 5. Spiegare perché il pH e la temperatura influenzano la velocità delle reazioni enzimatiche. 6. Spiegare come avviene la sintesi proteica. 3. Elencare le sei categorie a cui appartengono gli enzimi. 7. Perché una “mutazione genetica” provoca modifiche alla struttura terziaria della proteina nella fase di sintesi nel ribosoma? 4. Spiegare cosa si intende per “sito attivo” di un enzima. 8. Quali sono le funzioni esplicate dagli ormoni negli esseri viventi. Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 83 2 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica dell’Unità didattica 26 Prova Prova B - Domande a risposta multipla 1. Gli enzimi sono catalizzatori biologici che aumentano la velocità di reazione in quanto a) favoriscono gli “urti” e abbassano l’energia di attivazione b) aumentano l’energia di attivazione c) modificano il pH citoplasmatico d) modificano il substrato 6. La parte attiva dell’enzima, di interazione col substrato, si chiama Ë Ë Ë Ë 2. Il nome di un enzima è costituito da un prefisso che identifica il substrato e dalla desinenza Ë Ë Ë Ë a) olo b) one c) asi d) ico Ë Ë Ë Ë 4. Indicare il none del seguente composto eterociclico: 6 1 N 2 a) piridina c) purina 3N Ë Ë 5 N 4 N9 H 7. La specializzazione dell’enzima nel riconoscimento del proprio substrato e detta a) specificità b) reattività c) conformazione d) mutazione Ë Ë Ë Ë a) Fe, Zn, Li b) N, S, O c) Mg, Ca, F d) Cl, Na, K Ë Ë Ë Ë 9. Le vitamine sono coenzimi essenziali in minima quantità per gli organismi viventi. 7 a) Vero b) Falso 8 b) pirimidina d) pirrolidina 5. Le auxine sono ormoni che stimolano la crescita a) delle foglie b) degli apici vegetativi c) dei frutti d) e lo sviluppo dei cloroplasti Ë Ë 10. I nucleotidi sono composti sempre da a) base pirimidinica + pentoso + Ac. fosforico b) base pirimidinica o purinica + + pentoso + Ac. fosforico c) base pirimidinica + trioso + Ac. fosforico d) base pirimidinica o purinica + trioso + + Ac. fosforico Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 84 Ë Ë Ë Ë 8. I composti eterociclici hanno una struttura ciclica, contenente oltre al C e all’H anche atomi diversi (eteroatomi), ad esempio 3. L’enzima catalizzatore della rottura delle molecole di glucosio e fruttosio è a) l’enzimasi b) l’endolasi c) la saccarasi d) l’aldolasi a) punto di attacco b) sito di reazione c) sito attivo d) sito molecolare Ë Ë Ë Ë Q Griglie di correzione delle verifiche proposte nella Guida Prova d’ingresso al Modulo L 1c 2c 3b 4a Prova di verifica dell’Unità didattica 25 1a 2b 3b 4 Vero 5 Vero 5c 6 Vero 6c 7 Vero 7c 8 Vero 8d 9 Vero 9c 10 b 10 Vero 11 b 12 Vero 13 c Q Griglie di correzione delle verifiche proposte nel Volume Prova di verifica dell’Unità didattica 26 Prova di verifica di fine Modulo L, pag. 122 B 1b 1a 2b 2c 3c 3c 4b 4c 5c 5b 6c 7a 8b 9 Vero 10 b 85 2 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Q Guida al Modulo Speciale Obiettivi Lo scopo di questo Modulo è quello di definire e illustrare quali siano i collegamenti più marcati tra lo studio dei contenuti propri della chimica organica e le innumerevoli realtà operative e applicative riscontrabili nella vita di tutti i giorni, così come nel vasto settore agroindustriale. Un esempio su tutti è quello illustrato di seguito, che può sviluppare una traccia utilizzabile per rendere ancora più concreto ed evidente tale ragionamento. Il radicale fenilico, o fenile , è presente in molti composti chimici... Acidi Insetticidi Fenoli Fungicidi Polifenoli Pigmenti Alogeno derivati Antiparassitari Tannini Antociani Antibiotici Vino Penicillina e suoi derivati 86 Prova d’ingresso al Modulo Speciale 1. La reazione di un alcol primario con KMnO4 porta alla formazione di a) un’aldeide b) un chetone c) un acido d) un etere Ë Ë Ë Ë Ë Ë 3. Nella nomenclatura degli zuccheri la presenza del gruppo aldeidico viene indicata con il prefisso a) cheto b) aldo c) piro d) meta Ë Ë Ë Ë Ë Ë 7. Gli acidi grassi insaturi svolgono importanti azioni nell’organismo umano a) originano le prostaglandine, hanno azione ormonosimile b) trasportano gli ioni presso le membrane cellulari c) trasportano gli zuccheri nelle cellule d) trasportano le vitamine idrosolubili Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë Ë 8. IL doppio legame C = C è molto più reattivo rispetto al legame semplice C - C. Ë Ë 9. I Composti eterocicli sono presenti negli acidi nucleici come basi azotate. Ë Ë a) Vero b) Falso 5. Una proteina è formata da tre strutture, quella primaria è definita a) dalla sequenza lineare degli aminoacidi b) dalla sequenza dei gruppi amminici lungo la catena proteica c) dalla sequenza dei gruppi alifatici d) dalla sequenza e posizione spaziale degli amminoacidi Ë Ë Ë Ë a) esocrine b) sebacee c) endocrine d) salivari a) Vero b) Falso 4. Le ammine si possono considerare derivate dall’NH3 per sostituzione di uno o più H con gruppi R. e Ar.. a) Vero b) Falso GUIDA AL VOLUME 6. Gli ormoni sono sostanze prodotte dalle ghiandole 2. I fenoli hanno la formula generale Ar - OH. a) Vero b) Falso 2 10. Il sito attivo dell’enzima è quella parte che interagisce con Ë Ë Ë Ë a) il substrato b) il coenzima c) il DNA d) gli ioni del citoplasma Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 87 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Test di verifica dell’Unità didattica 27 Prova Prova A - Domande a risposta aperta 1. Quali sono le sostanze di elevato interesse biochimico che contengono i doppi legami? 5. Quali sono i più importanti acidi carbossilici del vino? 2. Spiegare quale è il ruolo svolto dall’urea nel settore agrario. 6. Spiegare come sono posizionati e disposti i lipidi nelle membrane cellulari. 3. Spiegare perché la vitamina C viene anche impiegata come conservante alimentare. 7. Descrivere in sintesi come è costituito un virus. 4. Come avviene la produzione di alcol etilico durante la fermentazione alcolica del mosto? 8. Spiegare perché le gibberelline stimolano la crescita dei vegetali. Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 88 Test di verifica dell’Unità didattica 27 2 GUIDA AL VOLUME Prova Prova B - Domande a risposta multipla 1. L’insieme dei gas prodotti dai batteri metanogeni nella decomposizione delle sostanze organiche è definito come a) gas naturale b) biogas c) gas organico d) gas metano Ë Ë Ë Ë 2. Durante le varie tappe della glicolisi e del ciclo di Krebs si formano diversi composti che contengono il doppio legame C = C. a) Vero b) Falso Ë Ë 3. Il geraniolo è un composto presente nell’uva che conferisce un particolare aroma ai vini... a) Barbera, Dolcetto b) Gattinara, Nebiolo c) Moscato, Malvasia d) Barolo, Gavi Ë Ë Ë Ë 4. Il colesterolo, composto responsabile dell’arteriosclerosi e della formazione dei calcoli biliari, è il più noto rappresentante degli steroli che in realtà sono a) ammine b) alcoli c) aldeidi d) chetoni Ë Ë Ë Ë 5. Il composto finale della glicolisi è un chetoacido che si chiama a) acido fumarico b) acido 2-fosfo enolpiruvico c) acido piruvico d) acido acetico Ë Ë Ë Ë 6. L’etene, presente in alcune cellule vegetali, è un fitormone che promuove a) e velocizza lo sviluppo delle radici b) la maturazione dei frutti e induce la caduta delle foglie c) la crescita degli apici vegetativi d) la germinazione dei semi Ë Ë Ë Ë 7. I polifenoli, sostanze presenti nella buccia dell’uva, conferiscono al vino Ë Ë Ë Ë a) il colore b) il grado alcolico c) l’acidità totale d) l’acidità volatile 8. Il grado alcolico di un vino deriva dalla percentuale del grado zuccherino del mosto moltiplicata per a) 0,80 c) 0,45 Ë Ë b) 0,60 d) 0,95 Ë Ë 9. La vitamina PP o nicotinamide è chimicamente l’amide dell’acido Ë Ë Ë Ë a) nicotinico b) benzoico c) p-nitro-benzoico d) acido ascorbico 10. I trigliceridi derivano per reazione di una molecola di glicerolo con a) due molecole di acidi grassi + un alcol b) tre molecole di acidi grassi c) una molecola di acido grasso con due di acido fosforico d) tre molecole di acido ortofosforico Alunno ....................................................................................................................................... Classe ........................................................... Data .................................................................... 89 Ë Ë Ë Ë Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Q Griglie di correzione delle verifiche proposte nella Guida Prova d’ingresso al Modulo Speciale Prova di verifica dell’Unità didattica 27 1c 1b 2 Vero 2 Vero 3b 3c 4 Vero 4b 5a 5c 6c 6b 7a 7a 8 Vero 8b 9 Vero 9a 10 a 10 b Q Griglie di correzione delle verifiche proposte nel Volume Prova di verifica di fine Modulo Speciale, pag. 139 1b 2b 3c 4b 6c 7a 8c 9c 10 d 11 Vero 12 Vero 90 Compendio di esercitazioni CHIMICA di laboratorio DEL CARBONIO per la comprensione della Indice dei LABORATORI Lab 1 - Comparazione tra molecole polari e molecole apolari, dimostrazione che gli alcani sono molecole apolari 92 Lab 2 - Comparazione tra due sostanze (alcano e alogenuro alchilico), per quanto riguarda la polarità 93 Lab 3 - Solubilità dei composti organici 94 Lab 4 - Solubilità degli Alcoli 95 Lab 5 - Reazioni degli aldeidi e dei chetoni con il reattivo di Tollens 96 Lab 6 - Acidi carbossilici: solubilità in H2O e in acetone 97 Lab 7 - Acido organico più una base (preparazione dei sali) 98 Lab 8 - Preparazione degli esteri 100 Lab 9 - Determinazione dell’acidità dei fenoli 101 Lab 10 - Reazioni del fenolo con l’acqua di Bromo 103 Lab 11 - Reazioni del fenolo con il cloruro ferrico 104 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Lab 1. Comparazione tra molecole polari e molecole apolari, dimostrazione che gli alcani sono molecole apolari (vedi anche Lab, Volume 1, pagina 98) Le molecole possono avere polarità diversa a seconda della differente elettronegatività degli atomi di cui sono composte. Per chiarire meglio questo concetto, esamineremo la polarità delle seguenti sostanze: a) acqua H2O b) esano CH3 - (CH2)4 - CH3 c) alcol etilico CH3 - CH2 - OH Procedimento 1. Si versano le sostanze da esaminare in 3 burette differenti. 2. Si strofina con un panno di lana la bacchetta di ebanite in modo che si carichi elettricamente (negativamente). 3. Si fa scendere l’H2O della prima buretta e si avvicina la bacchetta di ebanite carica (senza toccare l’H2O). Essendo una molecola polare, l’acqua viene attratta dalla bacchetta, subendo pertanto una notevole deviazione. 4. Si procede come al punto 3. anche per la seconda buretta contenente l’esano. Gli alcani sono sostanze apolari ed è per questo motivo che l’esano non viene attratto dalla bacchetta di ebanite. 5. Si procede per la terza buretta contenente l’alcol etilico nello stesso modo. Gli alcoli sono molecole abbastanza polari perché contengono il gruppo fusione OH; quindi l’alcol etilico è attratto dalla bachetta di ebanite. In conclusione possiamo dire che l’H2O è una molecola polare e ha cariche parziali così distribuite: dO H d+ H Anche l’alcol etilico possiede cariche parziali: sul gruppo OH c’è una carica d-, mentre sul carbonio che porta il guppo OH si forma una carica d+: H H H H d+ dH - C - C - OH L’esano non ha gruppi funzionali ed è una molecola apolare. Con questo esperimento si è voluto dimostrare che il gruppo funzionale determina le caratteristiche della molecola a cui è legato. 92 Lab 2. Comparazione tra due sostanze (alcano e alogenuro alchilico), per quanto riguarda la polarità 2 GUIDA AL VOLUME Le molecole organiche possono essere polari se sono presenti, nella loro formula, atomi con elevata elettronegatività. Procedimento Si versa in una buretta dell’esano e in una seconda buretta del dicloro metano. Successivamente si strofina con un panno di lana una bacchetta di ebanite, in modo che si carichi negativamente. 1. Si fa scendere l’esano dalla prima buretta e si avvicina la bacchetta di ebanite carica elettricamente. Si può notare che non accade nulla, cioè l’esano non viene attratto. Ciò sta ad indicare che l’esano è una sostanza apolare. 2. Contenuto: dicloro metano Ripetendo, nella seconda buretta, lo stesso esperimento con il dicloro metano H H - C - Cl Cl si può notare che esso viene attirato leggermente, nonostante sia una sostanza organica. Questo si spiega con il fatto che tale molecola non è neutra, perché in corrispondenza degli atomi di cloro, vi è un flusso di elettroni che dal C, elemento più elettropositivo, procede verso gli atomi di Cl, più elettronegativi. Æ H d+ Æ dH - C - Cl Cld In tal modo si forma una zona della molecola avente cariche parziali negative e una con carica parziale positiva. I due atomi di Cl incidono sulle caratteristiche chimiche della molecola del dicloro metano. 93 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Lab 3. Solubilità dei composti organici 1. Esano + H2O (solvente polare) Si prende una provetta nella quale vengono messi 2 ml di esano; vengono aggiunti ulteriori 2 ml di H2O. Si mescola il tutto con la bacchetta di vetro e si può notare che le due sostanze si stratificano e non entrano in soluzione. Questo accade perché l’esano è un soluto apolare, mentre l’acqua è un solvente polare. Si può osservare che è l’H2O che si dispone sul fondo della provetta, avendo p.s. superiore, mentre l’esano ha una densità inferiore esano = 1 l = 662 g acqua = 1 l = 1 Kg p.s. 0,662 p.s. 1 avendo peso specifico differente; le due sostanze si possono facilmente separare tramite un imbuto separatore. 2. Esano + acetone (solvente organico) Si procede come dal primo esperimento e si può vedere che le sostanze entrano in soluzione, perché sono entrambe apolari, dando origine ad una soluzione omogenea. Se si aggiunge l’acetone alla provetta del primo esperimento, si può vedere che l’acetone entra in soluzione con l’esano. Acetone (solvente apolare) + H2O (solvente polare) 3. Esano + benzene Il benzene ha un punto di ebollizione di 80 °C ed evapora con molta facilità. Esso stenta a sciogliere l’esano, ma se si mescolano a lungo le due sostanze, esse riescono ad entrare in soluzione. Da ciò si deduce che anche il benzene è apolare. 4. Alcol etilico + H2O Si può notare che le due sostanze entrano in soluzione e si può perciò dedurre che l’alcol è polare (un esempio pratico è rappresentato dal vino). 5. Alcol etilico + acetone Tali sostanze riescono ad entrare in soluzione. Il fenomeno accade perché una parte della molecola organica dell’alcol è simile a quella dell’acetone. 6. Alcol etilico + benzene Esse fanno fatica ad entrare in soluzione e non riescono del tutto, pur non stratificandosi come in presenza di acqua perché l’alcol è più polare del benzene. Alcoli con catena alifatica molto lunga sono solubili nel benzene perché la polarità del gruppo OH è meno influente. 7. Olio + H2O L’olio messo in acqua e mescolato si rompe in tante bolle: tale fenomeno è detto emulsione. Le due sostanze si stratificano e l’olio rimane in superficie avendo peso specifico inferiore a quello dell’H2O; l’olio è apolare. 8. Olio + benzene Entrano in soluzione, poiché entrambi sono apolari. Se all’olio e al benzene si aggiunge l’acetone e si mescola, essi entrano in soluzione, perché sono sostanze organiche solubili in acetone. Se inoltre si aggiunge l’acqua alla stessa provetta, essa si stratifica in fondo a causa del peso specifico maggiore e per la sua polarità. In conclusione la solubilità dei composti dipende dalla loro composizione molecolare, cioè se sono composti polari o apolari. 94 Lab 2 4. Solubilità degli Alcoli GUIDA AL VOLUME Gli alcoli sono molecole organiche correlative all’acqua (H - OH), in quanto negli alcoli è presente un gruppo alifatico R al posto dell’idrogeno (R - OH). Pertanto, gli alcoli hanno elevati punti di ebollizione e formano forti legami idrogeno intermolecolari: R R OH H H OH H O O H OH R OH H O R H Gli alcoli a basso peso molecolare (cioè con R corto) possono facilmente formare legami idrogeno intermolecolari con l’H2O: H O H OH R La facilità di formare questi legami idrogeno spiega perché gli alcoli a basso p.m. sono solubili in H2O. Procedimento 1. Si versano in provette separate 0,5 ml dei seguenti alcoli: etanolo, 1-butanolo, 2-butanolo, 1-esanolo. 2. Si versano in ciascuna provetta 3 ml di H2O distillata, si mescolano e si osserva la solubilità dei diversi alcoli. Osservazioni a) 1a provetta: etanolo + H2O; si ottiene una soluzione perfettamente omogenea. Ciò sta a indicare che l’etanolo o alcol etilico è totalmente solubile in acqua, perché possiede cariche parziali e ha un basso p.m. b) 2a provetta: 1-butanolo + H2O; si ottiene una soluzione non omogenea in quanto il radicale butilico (CH3 - CH2 - CH2 - CH2 -) incide sulla solubilità dell’alcol, anche se vi sono cariche parziali in corrispondenza del gruppo OH. Il peso specifico del 1-butanolo è 0,81; lasciando riposare la provetta, si potrà vedere la stratificazione di una parte dell’alcol, mentre una piccola quantità è entrata in soluzione intorbidendo la soluzione. c) 3a provetta: 2-butanolo + H2O; si ottiene una soluzione più o meno torbida, però il 2-butanolo sembra leggermente più solubile rispetto all’1-butanolo. d) 4a provetta: 1-esanolo + H2O; si ottiene una stratificazione delle due sostanze senza entrare in soluzione perché la catena alifatica apolare dell’1-esanolo prende il sopravvento rispetto al gruppo funzionale OH (polare); pertanto, l’1-esanolo sarà solubile nei solventi organici e non in acqua. Conclusioni: maggiore è il p.m. dell’alcol, minore sarà la sua solubilità in H2O. 95 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Lab 5. Reazioni degli aldeidi e dei chetoni con il reattivo di Tollens Il gruppo funzionale delle aldeidi e dei chetoni è il carbonile C = O; pertanto, queste due classi di composti reagiscono spesso in modo analogo. O Le aldeidi R - C reagiscono più velocemente dei chetoni R - C - R, perché hanno meno ingombro stereo H per la presenza dell’H al posto del radicale alchilico R. Preparazione del reattivo di Tollens Si prendono 2 ml di Ag NO3 al 5% (argento nitrato) + 0,5 ml di Na OH al 5% (idrossido di sodio) e si agita bene il tutto. Dopo di ciò si aggiunge la quantità di NH4 OH (idrossido di ammonio) al 2%, sufficiente a sciogliere completamente il precipitato. Si versa il reattivo di Tollens così formatosi in quattro provette diverse, per eseguire 4 analisi differenti (occorre mettere 2 ml di reattivo di Tollens per ogni provetta). Saggio di Tollens 1a provetta: si aggiunge 0,5 ml di acetone, si mette il tutto a bagno maria per velocizzare la reazione, al termine della quale si potrà notare che la sostanza ha assunto un colore nero per la presenza di precipitato di Ag. I chetoni con p.m. elevato generalmente non vengono ossidati dal reattivo di Tollens. 2a provetta: si aggiunge 0,5 ml di aldeide acetica. Si esegue lo stesso procedimento di prima e si nota che la sostanza ha assunto un colore giallino ed è abbastanza e si forma un precipitato nero di argento metallico. L’aldeide si ossida al corrispondente acido. 3a provetta: si aggiunge 0,5 ml di formaldeide. In seguito allo stesso procedimento, si può notare come la sostanza abbia assunto limpidezza e l’Ag sia precipitato tutto sul fondo sotto forma di una pallina nera. 4a provetta: reattivo di Tollens + una soluzione di H2O e glucosio al 20% (20 g di lucosio + 80 ml di H2O). Si esegue lo stesso procedimento di prima e si verifica che sulle pareti della provetta si forma uno specchio, a causa dell’Ag depositatosi sulle pareti. Questo accade grazie al fatto che lo zucchero è un aldoesoso, ovvero ha il gruppo aldeidico sul C 1; pertanto reagisce col reattivo di Tollens facendo depositare l’Ag sulle pareti. Infine, possiamo dire che le aldeidi sono più reattive rispetto ai chetoni con il reattivo di Tollens. 96 Lab 6. Acidi carbossilici: solubilità in H2O e in acetone 2 GUIDA AL VOLUME Gli acidi carbossilici sono i più importanti composti orgnici a reazione acida e hanno come gruppo O O funzionale il gruppo carbossilico - C legato ad un gruppo alchilico R - C (acido organico alifatico) OH O OH oppure a un gruppo arilico Ar - C (acido organico aromatico). OH O L’acido formico o metanoico H - C O è l’acido organico alifatico con minor peso molecolare seguito OH O O dall’acido acetico o etanoico CH3 - C dell’acido propionico o propanoico CH3 - CH2 - C ecc. OH OH L’acido benzoico C OH è il capostipite degli acidi organici aromatici. Procedimento 1. Si versano in provette separate 0,5 ml dei seguenti acidi organici: acido formico, acido acetico, acido n-caprilico, acido benzoico. 2. Si versano in ciascuna provetta 3 ml di H2O distillata, si mescola e si osserva la solubilità dei diversi acidi. Osservazioni a) 1a provetta: acido formico + H2O; si ottiene una soluzione omogenea. b) 2a provetta: acido acetico + H2O; si ottiene una soluzione omogenea. Questo sta ad indicare che gli acidi carbossilici sono polari e possono formare legami idrogeno sia tra loro, sia con le molecole d’acqua: H H d+ dO O HO come nell’acqua C-R R-C H H OH O d+ dO La solubilità degli acidi alifatici ricorda molto da vicino la solubilità degli alcoli. I primi tre acidi carbossilici (formico, acetico, propionico) sono completamente solubili in acqua (perché hanno il radicale R corto). L’acido butirrico (con quattro carboni) e l’acido valerianico (con cinque carboni) sono solo parzialmente solubili in acqua; gli acidi superiori sono praticamente insolubili. c) Infatti nella 3a provetta la soluzione tra l’acido n-caprilico + H2O rimane torbida e si ha la stratificazione dei due liquidi perché l’acido n-caprilico ha un radicale alchilico molto lungo apolare. d) 4a provetta: l’acido benzoico + H2O; si ottiene una soluzione eterogenea perché l’acido benzoico contiene troppi atomi di carbonio per essere solubile in acqua. Ripetere lo stesso procedimento con l’acetone come solvente e osservare annotando i risultati ottenuti. Conclusioni: maggiore è il p.m. dell’acido carbossilico, minore sarà la sua solubilità in H2O. 97 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Lab 7. Acido organico più una base (preparazione dei sali) Gli acidi carbossilici possono reagire con una base forte per essere trasformati nei corrispondenti sali secondo le seguenti reazioni: O O + Na OH H-C H-C OH acido formico formiato di sodio idrossido di sodio O CH3 - C + H2O O - Na acqua O CH3 - C + Na OH OH idrossido di sodio acido acetico + H2O O - Na acetato di sodio acqua O 2 CH3 - C OH + Ca (OH)2 Æ (CH3 - COO)2 Ca + 2 H2O acido acetico acetato di calcio idrossido di calcio O O CH3 - C 2 molecole di acido acetico + idrossido di calcio CH3 - C OH O CH3 - C acqua HO + Ca O O HO CH3 - C OH Ca formula di struttura dell’acetato di calcio O I sali degli acidi carbossilici (come tutti i sali) sono, a temperatura ambiente, solidi cristallini e si dissociano in acqua formando ioni negativi e positivi: O H2O H-C + Na+ O- O - Na O CH3 - C O H-C H2O O - Na O CH3 - C + Na+ O- O CH3 - C CH3 - C O O Ca O 98 H2O O 2 CH3 - C O + Ca++ Le forze elettrostatiche che tengono uniti gli ioni nel reticolo cristallino possono essere rotte solo per riscaldamento ad alte temperature. Procedimento 2 1. Versare in provette separate 1 ml dei seguenti acidi carbossilici: acido formico, acido acetico (controllare il pH con una cartina al tornasole). 2. Versare in ciascuna provetta 1 ml di NaOH (1 N). Agitare le provette, annotare e osservare i risultati GUIDA AL ottenuti. VOLUME 3. Controllare con una cartina al tornasole il pH delle soluzioni dei loro sali e annotare il risultato. Gli acidi organici e i loro sali con i metalli alcalini hanno un comportamento opposto riguardo alla solubilità. Un composto organico insolubile in H2O, che si scioglie in una soluzione acquosa di NaOH, deve essere con molta probabilità un acido carbossilico con R superiore a 3 C. O + Na OH R-C OH R - COONa + H2O sale solubile in H2O ac. insolubile in H2O Se si usa al posto di Na OH una soluzione acquosa di bicarbonato di sodio Na HCO3, ciò ha il vantaggio che, se il composto in esame è sconosciuto, la sua acidità si evidenzia attraverso la formazione di bollicine di CO2 secondo la seguente reazione: O R-C OH insolubile in H2O O + Na HCO3 R-C O - Na + H2O + CO2 solubile in H2O 4. Versare in una provetta 0,1 g di acido benzoico + 2 ml di H2O distillata; si può notare che il soluto non si scioglie. Aggiungere alla stessa provetta 3 ml di Na OH (1 N), annotare e osservare il risultato. 99 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Lab 8. Preparazione degli esteri Gli esteri si preparano facendo reagire un cido carbossilico con un alcol secondo le seguenti reazioni: O R-C OH acido carbossilico + HO - R1 H2 SO4 O R-C O - R1 catalizzatore alcol estere Questa reazione è quella più comunemente usata per preparare un estere; tuttavia, è più facile e veloce se si parte da un cloruro alchilico secondo la seguente reazione: O O R-C Cl cloruro alchilico + HO - R1 R-C alcol estere Preparazione dell’acetato di etile CH3 - C + HCl O - R1 acido cloridrico O O - CH2 - CH3 Procedimento 1. Si versa in una provetta 1 ml di alcol etilico (90%). O 2. Si aggiunge 1 ml di cloruro di acetile CH3 - C Cl 3. Si scalda con moderazione la provetta per circa 3 minuti (sotto cappa). 4. Si verifica se dall’imboccatura della provetta si sviluppano dei vapori. 5. Si versa il contenuto della provetta in un becher contenente 15 ml di H2O distillata. Si agita e con cautela si annusa il composto oleoso ottenuto. Gli esteri sono sostanze molto profumate. 100 Lab 2 9. Determinazione dell’acidità dei fenoli GUIDA AL VOLUME O- O-H H+ fenolo ione fenossido I fenoli sono acidi più forti degli alcoli. Il motivo principale dell’acidità dei fenoli, risiede nel fatto che vi è un anello benzenico con una densità elettronica molto elevata che rende il legame tra O e H assai debole, tanto che basta poca energia perché esso si dissoci. Il secondo motivo risiede nel fatto che la carica negativa dello ione fenossido può essere delocalizzata per risonanza. O6 1 O O 2 3 5 4 A B Mentre la carica negativa nello ione alcossido è localizzata: R - OSi prenda in considerazione il doppio legame del C2 e la carica negativa dell’ossigeno dello ione A; gli elettroni del doppio legame vanno a formare un doppio legame con l’O, mentre la carica negativa si va a posizionare nel C2 (ione B). Lo ione B è più stabile dello ione A, perché la carica negativa si distribuisce su tutta la molecola, resa più stabile dal fenomeno di risonanza. La reazione avviene facilmente perché il prodotto finale è stabile; pertanto lo ione H+ del gruppo OH si libera con facilità e si forma lo ione fenossido. Procedimento Si pongono 0,5 ml dei seguenti composti in provette separate: 1-esanolo e fenolo Si aggiunge a ciascuna provetta 1 ml di H2O distillata, si agita e si può notare che: nella provetta contenente il fenolo (p.s. 1,060), le due sostanze entrano abbastanza in soluzione, formando una soluzione leggermente opaca di colore salmone; nella provetta contenente 1-esanolo, si posiziona sopra l’H2O avendo p.s. = 0,82; pertanto la coda alifatica ha avuto il sopravvento sulla testa polare. Dopo questa considerazione, aggiungere 2 ml di una soluzione di Na OH al 15% alle due provette e agitare. Nella provetta contenente il fenolo è avvenuta la seguente reazione: OH O - Na + Na OH H2O + H2O fenato di sodio Si viene così a formare il fenato di sodio. Tale molecola, però, si presenta dissociata. 101 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante O- O - Na H2O Na+ Si formerà così uno ione fenossido ed uno ione Na+. Il sale formatosi è solubile in H2O; pertanto la soluzione finale sarà più liquida. 1-esanolo Rimane ugualmente stratificato, l’Na OH si dissocia solo con l’acqua; quindi non si verrà a formare un sale, poiché 1-esanolo non si è dissociato. Esso è un acido molto debole, anzi, la sua acidità si può dire che è quasi nulla. 102 Lab 10. Reazioni del fenolo con l’acqua di Bromo Il gruppo OH è in grado di attivare l’anello benzenico alle reazioni di sostituzione elettrofila. Questa attivazione è messa in evidenza dalla seguente reazione: OH OH Br Br + 3 Br2 + 3 HBr Br 2,4,6-tribromo fenolo Procedimento In una provetta versare 1 ml di una soluzione acquosa di fenolo al 3% + 4 ml di acqua di bromo e agitare fino alla comparsa di una colorazione gialla presistente. Annotare e osservare i risultati. Se si aggiunge Na OH, si ottiene un sale solubile; pertanto i 3 Br non hanno influenzato l’acidità del fenolo, quindi anche i suoi derivati sono acidi: Br OH Br Br O - Na Br + Na OH Br Br 103 2 GUIDA AL VOLUME Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Lab 11. Reazioni del fenolo con il cloruro ferrico I fenoli che hanno un gruppo OH legato al fenile, che ha un’elevata densità elettronica (delocalizzata per la risonanza), danno un’intensa colorazione quando vengono a contatto con il cloruro ferrico (Fe Cl3). Il colore è dovuto alla formazione di un complesso con il Fe. Gli alcoli ordinari non danno questa colorazione: ciò significa che non si formano complessi con il Fe. Il saggio può quindi essere utilizzato per differenziare i fenoli dagli alcoli (analisi qualitativa). Procedimento Versare in tre provette separate contenenti 5 ml di H2O distillata 1 ml dei seguenti composti: fenolo, resorcinolo e 2-propanolo. In una quarta provetta di confronto versare solo 5 ml di H2O distillata. Ad ogni provetta aggiungere 5 ml di Fe Cl3 in soluzione all’1% e agitare; osservare i risultati. 1a provetta: fenolo + H2O Æ prima la soluzione è biancastra e torbida; con l’aggiunta di Fe Cl3, assume un colore nero intenso. 2a provetta: resorcinolo + H2O Æ la soluzione di partenza è trasparente e limpida; con l’aggiunta di Fe Cl3 la soluzione assume un colore nero con riflessi viola. OH OH resorcinolo 3a provetta: 2-propanolo + H2O Æ la soluzione di partenza è limpida; con l’aggiunta di Fe Cl3 non cambia di colore. 4a provetta: H2O + Fe Cl3 Æ accade come per gli alcoli, cioè l’acqua non cambia colore. Conclusioni: tale prova serve per distinguere un alcol da un fenolo. 104 Glossario Chimico Acido carbossilico: composto organico caratterizzato dal gruppo COOH legato a un gruppo alchilico (R -) o arilico (Ar -). Acidi nucleici: polimeri di nucleotidi i quali sono formati da una base purinica o pirimidinica e da un pentoso (desossiriboso o riboso) e dall’acido fosforico. Acido: sostanza capace di cedere un protone (secondo Arrhenius). Acqua pesante: acqua contenente deuterio D al posto dell’idrogeno H. Affinità elettronica: energia ceduta quando un elettrone si unisce ad un atomo neutro. Alcani: nome generico degli idrocarburi saturi, le cui molecole contengono solo legami singoli, C - C, tra gli atomi di carbonio. Alcheni: nome generico degli idrocarburi insaturi, in cui una o più coppie di atomi di carbonio sono unite da un doppio legame C = C. Alchini: nome generico degli idrocarburi insaturi contenenti un legame triplo tra una o più coppie di atomi di carbonio. Alcol: composto organico, derivante da un alcano in cui almeno un atomo di idrogeno è stato sostituito da un gruppo OH. Aldeide: è un composto organico caratterizzato dalla presenza del gruppo funzionale COH legato ad un radicale alchilico (R -) oppure arilico (Ar -). Allotropo: elemento che può assumere forme cristalline diverse. Ammina: composto organico che può formalmente essere considerato derivante dall’ammoniaca, in cui uno o più atomi di idrogeno sono sostituiti da un gruppo alchilico (R -), ammine alifatiche, o arilico (Ar -), ammine aromatiche. Anodo: elettrodo positivo. Aromaticità: proprietà comune di un gruppo di composti organici derivati dal benzene, che danno reazioni di sostituzione elettrofila. Atomo: la più piccola particella di un elemento che ne conserva tutte le proprietà chimiche e fisiche. Base: sostanza esistente come molecola o ione che può accettare ioni idrogeno H+. Capillarità: fenomeno che si verifica nei tubi capillari dove la superficie libera di un liquido non risulta piana, ma concava o convessa a seconda della natura del liquido e delle pareti del tubo. Carboidrati: classe di composti organici, denominati anche idrati di carbonio, che contengono carbonio, idrogeno e ossigeno nello stesso rapporto in cui si trovano nell’acqua. Es. C6H12O6 (glucosio). Catalizzatore: sostanza che accelera la velocità di una reazione chimica. Catodo: elettrodo destinato all’emissione degli elettroni; ha potenziale negativo rispetto all’anodo (positivo). Chetone: composto organico contenente il gruppo carbonile C = 0 legato a due radicali alchilici (R) o a due radicali arilici (Ar) o a un radicale alchilico e ad un radicale arilico. Chimica organica: branca della chimica che studia i composti del carbonio. Chiralità: fenomeno presentato da un atomo di carbonio (asimmetrico) che porta legati a sé quattro atomi o gruppi atomici diversi. Cifre significative: cifre che hanno significato in quanto effettivamente registrate dallo strumento di misura compatibilmente con la sua sensibilità. Colloide: sistema di particelle di dimensioni maggiori di quelle molecolari, ma non sufficientemente grandi da poter essere osservate al microscopio. Comburente: sostanza che aiuta o mantiene la combustione: di norma, l’ossigeno. Combustibile: sostanza che in presenza di un comburente brucia con sviluppo di calore. Composto: sostanza pura che può essere scomposta in due o più sostanze più semplici. Concentrazione: quantità di soluto in rapporto alla quantità di solvente in una soluzione. Condensazione: cambiamento (passaggio di stato) di una sostanza dallo stato gassoso allo stato liquido. Configurazione elettronica: si tratta di una rappresentazione degli elettroni di un atomo nei livelli e sottolivelli di energia. Conformeri: assetti che può assumere una molecola mediante semplici rotazioni attorno ai legami C - C. Corpo: qualsiasi porzione limitata di materia. Corrosione: insieme delle reazioni che avvengono per interazione del metallo con l’ambiente e che portano al suo deterioramento. Costante di equilibrio: indica il rapporto tra il prodotto delle concentrazioni delle sostanze ottenute e il prodotto delle concentrazioni dei reagenti, ciascuna elevata a un esponente corrispondente al proprio coefficiente stechiometrico. Costante di ionizzazione: costante di equilibrio relativa ad un elettrolita debole. Crioscopia: si tratta dello studio dell’abbassamento della temperatura di congelamento di un solvente per effetto della presenza di un soluto. Cristallo: stato fisico della materia che presenta un’ordinata sistemazione interna di atomi, ioni o molecole. Curva di raffreddamento: grafico riportante i valori della temperatura in funzione del tempo di raffreddamento. Curva di riscaldamento: grafico riportante i valori della temperatura in funzione del tempo di riscaldamento. Dalton: unità di misura della massa atomica, indicata con il simbolo u uguale a 1/12 della massa atomica di 12 C. Decadimento radioattivo: è il passaggio spontaneo di un nucleo da uno stato in√stabile ad uno più stabile. Deuterio: isotopo dell’idrogeno, il cui nucleo contiene un protone e un neutrone. Diastereoisomeri: stereoisomeri che non costituiscono immagini speculari reciproche. 105 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Dissociazione ionica: formazione di ioni positivi e negativi liberi quando un composto molecolare (polare) è sciolto in acqua. Durezza: indica la resistenza che hanno i metalli alle scalfiture e all’abrasione. Duttilità: caratteristica che permette ai metalli di lasciarsi ridurre in fili sottili. Ebullioscopia: si tratta dello studio dell’innalzamento della temperatura di ebollizione di un solvente per effetto della presenza di un soluto. Effetto attivante: effetto esercitato da gruppi sostituenti che rendono il composto aromatico più reattivo del benzene nei confronti della sostituzione elettrofila. Effetto orientante: effetto esercitato da un dato gruppo presente nell’anello benzenico nei confronti della posizione che andrà ad occupare un secondo gruppo quando, attraverso una sostituzione elettrofila, si andrà a legare allo stesso anello. Elemento: sostanza pura che non può essere scomposta in sostanze semplici. Elettrizzazione: processo per effetto del quale un corpo elettricamente neutro acquista cariche elettriche positive o negative oppure, pur conservando carica totale nulla, presenta una distribuzione di cariche di segno opposto. Elettrodo: estremità di un conduttore elettrico avente lo scopo di consentire il passaggio di corrente attraverso l’elettrolita nel quale è immerso. Elettrolisi: processo nel quale una soluzione elettrolitica o un elettrolita fuso viene decomposto a opera della corrente elettrica che lo attraversa e che causa una reazione non spontanea di ossidoriduzione. Elettrolita: sostanza che, sciolta in acqua, è in grado di condurre la corrente elettrica. Elettrone: unità elementare di elettricità mobile della materia di carica negativa -1. Elettronegatività: misura della capacità di un atomo di attrarre elettroni. Enantiomeri: coppia di stereoisomeri che sono uno l’immagine speculare dell’altro, ma che non sono sovrapponibili. 106 Energia: misura dell’attitudine di un corpo a compiere un lavoro. Energia di attivazione: quantità minima di energia che un atomo o una molecola devono acquistare per essere in grado di reagire. Energia di ionizzazione: energia richiesta per allontanare l’elettrone più esterno dall’atomo che si trasforma in ione positivo. Energia di legame: quantità minima di energia richiesta per separare due atomi in una molecola, ossia l’energia necessaria per rompere il legame tra gli atomi. Energia interna: somma di tutte le energie possedute dalla totalità delle particelle di un sistema, sotto forma sia di energia cinetica (moti delle particelle) sia di energia potenziale (forze attrattive, legami, ecc.). Energia libera: grandezza termodinamica, riferita al sistema, che tiene conto della variazione di disordine sia dell’ambiente, sia del sistema. Entalpia: si tratta di grandezza termodinamica, che indica il contenuto termico di un sistema termodinamico. Entropia: si tratta di grandezza termodinamica, misura del disordine di un sistema. Enzimi: sono proteine prodotte dalle cellule, dove fungono da catalizzatori biologici nei processi metabolici. Equazione chimica: rappresenta la forma scritta di una reazione chimica in cui i reagenti e i prodotti vengono indicati con le rispettive formule precedute da numeri (coefficienti chimici) che sono utilizzati per equilibrare la reazione (legge di Lavosier). Equilibrio chimico: è lo stadio che viene raggiunto da una reazione reversibile quando la velocità a cui avviene la reazione diretta uguaglia la velocità a cui avviene la reazione inversa. Equivalente: o grammo equivalente, corrisponde al peso di una sostanza, espresso in grammi, che è chimicamente equivalente a un grammo atomo di idrogeno. Equivalente chimico (o mole di): massa in grammi che reagisce a un elettrodo al passaggio di una mole di elettroni. Equivalente elettrochimico: è la quantità di un dato ione che si libera al passaggio dell’unità di elettricità, espressa praticamente in grammi per amper-ora. Estere: composto organico derivante formalmente da un acido per sostituzione del gruppo ossidrilico, del gruppo carbossilico, con un gruppo alcossillico O – R oppure O – Ar. Etere: composto organico di formula generale R – O – R’ derivante formalmente dall’acqua per sostituzione di entrambi gli atomi di idrogeno con due gruppi alchilici R, o due gruppi arilici Ar, o un gruppo alchilico e uno arilico. Eterocicli: composti organici di natura ciclica, il cui anello è formato, oltre che da atomi di carbonio, da uno o più atomi diversi dal carbonio. Faraday: è uguale al prodotto del numero Avogadro N per la carica dell’elettrone ed è equivalente a 96487 coulomb. Fase: porzione di materia fisicamente distinguibile, qualunque sia il suo stato fisico, e che presenta le medesime proprietà in tutte le sue parti. Fenolo: composto organico aromatico contenente un gruppo ossidrilico OH legato direttamente al fenile. Fenomeno: avvenimento che può accadere spontaneamente o artificialmente, suscettibile di osservazione e di studio. Formula minima: rapporto minimo di combinazione tra gli elementi in un composto. Formula molecolare: detta anche formula vera (o bruta), è la formula corrispondente alla massa molecolare della molecola. Forza elettromotrice: differenza di potenziale agli elettrodi misurata a circuito aperto. Funzione di stato: grandezza il cui valore dipende soltanto dallo stato iniziale e finale del sistema. Gas ideali: modello di gas le cui molecole hanno un volume trascurabile e non risentono di alcuna forza di attrazione (forze di coesione, ecc.). Geometrie molecolari: assetto geometrico, spaziale, che assumono gli atomi di una molecola; dipende dal tipo di orbitali utilizzati nei legami. Grandezze fisica: qualsiasi ente suscettibile di una precisa definizione quantitativa, quindi di misurazione. Grandezza estensiva: grandezza che dipende dalla quantità di materia in esame. Grandezza intensiva: grandezza che non dipende dalla quantità di materia in esame. Grassi: sostanze organiche costituite da mescolanze di diversi gliceridi: esteri della glicerina e degli acidi grassi superiori. Gruppo funzionale: l’atomo, o più sovente il gruppo di atomi, che contraddistingue la struttura di una data classe di composti organici e ne determina le proprietà chimiche e fisiche. Idrocarburi: composti organici contenenti soltanto atomi di carbonio e di idrogeno. Idrolisi: 1) reazione acido-base tra gli ioni di un sale in soluzione acquosa e l’acqua, per cui il pH di una soluzione di un sale formalmente neutro può risultare diverso dalla neutralità; 2) reazione di alcuni composti con l’acqua. Idrossido: composto che si ottiene per addizione dell’acqua al rispettivo ossido basico. Idruro: composto binario in cui l’idrogeno è legato con tutti gli elementi (tranne i gas nobili). Indicatore: sostanza, solitamente organica, che mediante cambiamento di colore indica il verificarsi della variazione del pH di una soluzione. Inibitole: detto anche catalizzatore negativo, è una sostanza che in piccole quantità rallenta la velocità di una reazione. Ione: singolo atomo o gruppo di atomi con carica elettrica positiva o negativa. Ionizzazione: formazione di ioni positivi e negativi liberi quando un composto molecolare (polare) viene sciolto in acqua. Isomeri di struttura: composti organici che hanno la stessa formula molecolare, ma diversa formula di struttura. Isomeria di posizione: tipo di isomeri che riguarda i composti organici insaturi, che hanno formula molecolare e di struttura uguali, ma che differiscono per la posizione del doppio o del triplo legame. Isomeria geometrica: tipo di stereoisomeria secondo cui gli isomeri denominati cis- e transhanno la stessa formula bruta, ma diverse configurazioni spaziali. Isomeri ottici: stereoisomeri dotati di attività ottica; possono essere enantiomeri o diastereoisomeri. Isotopi: atomi di uno stesso elemento che hanno lo stesso numero atomico, ma che differiscono per il numero di neutroni e, quindi, per il numero di massa. Lega: materiale di consistenza metallica costituito da due o più elementi, di cui almeno uno è un metallo. Legame chimico: forza che tiene uniti due atomi in una molecola. Legame covalente: 1) -puro- legame tra atomi uguali formato da una coppia di elettroni condivisi equamente e forniti da entrambi gli elementi; 2) -polare- legame tra atomi, con diversa elettronegatvità, formato da una coppia di elettroni non condivisi equamente e forniti da entrambi gli elementi. Legame ionico: legame tra atomi che formano ioni per trasferimento degli elettroni da un atomo all’altro. Gli ioni sono tenuti insieme dall’attrazione elettrostatica. Legame metallico: legame dovuto al fatto che gli elettroni più esterni di tutti gli atomi si muovono liberamente attraverso il cristallo. Legame sigma: legame dovuto a due elettroni in un orbitale molecolare situato lungo la linea congiungente i due atomi legati. Legame pigreco: legame dovuto a due elettroni in un orbitale molecolare situato nella zona di spazio compresa tra i due atomi legati, sopra e sotto la linea che li congiunge. Livello energetico: energia potenziale che corrisponde a una determinata posizione dell’elettrone dell’atomo. Malleabilità: caratteristica che permette ai metalli di lasciarsi ridurre in lamine mediante martellatura. Massa atomica: massa relativa dell’atomo di un elemento. Massa molare: massa in grammi di una mole di sostanza. Massa molecolare o mole: massa relativa della molecola di un elemento o di un composto (peso molecolare espresso in grammi). Materia: tutto ciò di cui è costituito un colpo che ha massa e occupa uno spazio. Metabolismo: insieme delle reazioni chimiche che hanno luogo negli organismi viventi. Metallurgia: insieme di operazioni e processi tecnologici che permettono l’ottenimento di un metallo puro dai suoi minerali. Metodo scientifico: metodo attraverso il quale la scienza acquisisce informazioni mediante l’osservazione sistematica dei fenomeni. Miscuglio: mescolanza di due o più sostanze che a contatto non reagiscono tra loro. Miscuglio eterogeneo: si tratta della combinazione di due o più sostanze di composizione non uniforme in tutte le sue parti e che presenta superfici di separazione visibili anche a occhio nudo. Miscuglio omogeneo: si tratta della combinazione di due o più sostanze che presentano sempre le stesse proprietà e possono essere separate con metodi fisici. Misura: confronto tra la grandezza di cui vogliamo conoscere il valore con l’unità di misura scelta. Modello atomico: maniera intuitiva di immaginare l’atomo per cercare di interpretare in modo semplice i fenomeni a esso correlabili. Mole: quantità di sostanza che contiene tante entità elementari (atomi, molecole) quanti sono gli atomi presenti in 12 g di carbonio 12. Molecola: la più piccola particella di un elemento o composto che può esistere allo stato libero e che conserva tutte le proprietà fisiche e chimiche dell’elemento o del composto. Neutralizzazione: reazione tra un acido e una base; gli ioni idrogeno e i gruppi ossidrilici si neutralizzano con formazione anche di acqua. Nella chimica analitica queste reazioni assumono particolare importanza durante le titolazioni. Neutrone: particella elettricamente neutra contenuta insieme al protone nel nucleo di un atomo. 107 Corso di Chimica Modulare - Guida per l’insegnante Notazione scientifica: è la rappresentazione di un numero (generalmente molto grande o molto piccolo) come il prodotto tra un numero decimale, compreso tra 1 e 10, e una potenza del 10. Numeri quantici: parametri numerici che servono per descrivere in termini fisici l’orbitale atomico e ne indicano la dimensione, la forma e l’orientamento. Numero atomico: numero di protoni presenti nel nucleo di un atomo di un determinato elemento; si indica con la lettera Z. Numero di massa: numero di protoni e neutroni presenti nel nucleo di un atomo di un determinato elemento; si indica con la lettera A. Numero di ossidazione: numero di cariche formali che un dato atomo assume quando si trova allo stato elementare, allo stato ionico o quando entra a far parte di un composto. Onda: andamento periodico con il quale una perturbazione, in un dato punto di un mezzo, si propaga nello spazio ad esso circostante senza trasporto di materia. Orbitale antilegante: gli elettroni che si trovano in questo orbitale molecolare si trovano in uno stato instabile di energia e superiore a quella dei corrispondenti orbitali atomici. Orbitale atomico: regione nello spazio attorno al nucleo di un atomo nella quale vi è un’elevata probabilità (95%) di trovare l’elettrone. Orbitale ibrido: es. se un orbitale s e un orbitale p sono stati mescolati, o ibridizzati per dare nuovi orbitali, questi vengono definiti orbitali ibridi, i quali hanno diversa energia, forma e orientamento spaziale rispetto agli orbitali da cui derivano. Orbitale legante: orbitale molecolare con energia inferiore a quella degli orbitali atomici da cui deriva. Orbitale molecolare: costruito applicando alla molecola gli stessi principi della meccanica ondulatoria, utilizzati per definire gli orbitali atomici; a differenza di questi ultimi, che comprendono un solo nucleo, l’orbitale molecolare abbraccia i nuclei di tutti gli atomi della molecola. 108 Ordine di grandezza: la potenza di dieci che più si avvicina al numero dato. Ormoni: sostanze regolatrici, prodotte da ghiandole endocrine o da particolari tessuti che, immesse nel sangue, vengono trasportate negli organi “bersaglio”, dove assolvono le loro specifiche funzioni. Osmosi: fenomeno che descrive il flusso spontaneo di solvente in una soluzione, oppure da una soluzione più diluita a una più concentrata, separate da membrane impermeabili. Ossiacidi: acidi contenenti uno o più atomi di ossigeno nella loro molecola (HClO). Ossidazione: processo in cui uno o più elettroni sono stati ceduti da una specie chimica causando l’aumento del numero di ossidazione di almeno un elemento in essa contenuto. Ossido: composto binario in cui l’ossigeno è legato con tutti gli elementi (tranne i gas nobili). Possono essere ossidi basici se l’elemento in combinazione è un metallo; ossidi acidi (anidridi) se l’elemento che entra in combinazione è un non metallo. Ozono: gas bluastro dall’odore penetrante, caratteristico, costituito dall’allotropo dell’ossigeno O3. Passaggio di stato: trasformazione fìsica da uno stato fisico ad un altro. Passivazione: processo che consente di ricoprire i metalli di uno strato di ossido che li protegge da un ulteriore attacco da parte degli agenti ossidanti. Periodicità: legge secondo cui le proprietà degli elementi sono una funzione periodica dei loro numeri atomici. pH: notazione con la quale si esprime l’acidità o la basicità di una soluzione acquosa. Pila: dispositivo che consente la produzione di energia elettrica sfruttando un processo redox. Polarità di legame: distinzione tra parziale carica positiva e parziale carica negativa tra due atomi aventi diversa elettronegatività, legati da legame covalente. Polimerizzazione: tipo di reazione che porta alla formazione di molecole giganti (macromolecole o polimeri) attraverso successive reazioni tra migliaia di molecole (monomeri). Portata di uno strumento: il valore massimo della grandezza che uno strumento è in grado di misurare. Potabilità: insieme dei requisiti chimico-fisici e batteriologici che deve possedere l’acqua perché la si possa definire potabile. Potenziale standard di riduzione: potenziale di un elettrodo in cui tutte le concentrazioni sono unitarie e le specie gassose ad 1 atm, misurato rispetto ad un elettrodo normale a idrogeno. Pressione: forza che agisce sull’unità di superficie. Pressione osmotica: la pressione che si deve esercitare su una soluzione per evitare qualsiasi passaggio di solvente verso la soluzione attraverso una membrana semipermeabile. Prodotto: sostanza formatasi in seguito a una reazione chimica. Prodotto di solubilità: costante di equilibrio (K) di un elettrolita e dei suoi ioni in soluzione; esso è uguale al prodotto delle concentrazioni degli ioni, ciascuna elevata al suo coefficiente stechiometrico. Proprietà colligative: proprietà che dipendono solo dal numero delle particelle di soluto presenti in soluzione e non dalla composizione chimica. composti organici Proteine: quaternari, formati da carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto, costituiti da polimeri di amminoacidi uniti tra loro per mezzo di un legame ammidico, comunemente chiamato legame peptidico. Protio (o prozio): l’isotopo più abbondante dell’idrogeno, quello cioè, il cui nucleo è costituito dal solo protone. Protone: unità elementare di carica positiva a cui è attribuita la carica +1. Punti fissi: temperature a cui una sostanza pura bolle, fonde o sublima; sono caratteristici per identificare le sostanze. Quanto d’energia: nella teoria dei quanti è la più piccola quantità d’energia nei sistemi atomici, è uguale al prodotto della costante di Planck h per la frequenza dell’energia considerata. Racemo: si tratta di miscela equimolecolare di due enantiomeri che non presenta il fenomeno dell’attività ottica. Radicali: frammenti neutri di una molecola contenenti elettroni spaiati. Radicali degli acidi: (sono impropriamente chiamati radicali) raggruppamenti atomici ottenuti formalmente dalla molecola di un acido per sottrazione di uno o più atomi di idrogeno. Radioattività: è la proprietà, manifestata da parte di elementi costituiti da atomi con nuclei instabili, di emettere spontaneamente radiazioni. Reagente: sostanza che prende parte a una reazione chimica. Reazione: processo per il quale una o più sostanze reagiscono chimicamente per originarne di nuove. Reazione endotermica: reazione in cui i prodotti hanno più energia dei reagenti, per cui l’energia, sotto forma di calore, viene fornita dall’ambiente al sistema reazione. Reazione esotermica: reazione in cui i reagenti hanno più energia dei prodotti per cui l’energia, sotto forma di calore, viene ceduta dal sistema reazione all’ambiente. Reazione redox: processo chimico nel quale una specie viene ridotta e un’altra viene contemporaneamente ossidata. Reazione reversibile: reazione che può avvenire nei due sensi: dai reagenti ai prodotti e dai prodotti ai reagenti. Regioselettività: andamento di una reazione che, pur potendo fornire formalmente due o più isomeri, in realtà ne fornisce uno solo in maniera preponderante. Riduzione: processo nel quale uno o più elettroni sono stati acquistati da una specie chimica, facendo diminuire il numero di ossidazione di almeno un elemento in essa contenuto. Risonanza: approssimazione che serve a descrivere la struttura di una molecola attraverso più formule di struttura, dette anche strutture limite di risonanza. Sistema Internazionale (Sl): insieme delle grandezze fondamentali e delle relative unità di misura attualmente utilizzate dalla comunità scientifica. Sale: composto che si ottiene formalmente per sostituzione parziale o totale degli ioni idrogeno di una molecola di acido con uno o più ioni metallici. Semimetalli: elementi che hanno proprietà intermedie tra quelle dei metalli e dei non metalli. Sensibilità: il valore più piccolo della grandezza che uno strumento è in grado di apprezzare. Sistema: parte delimitata o campione di materia in esame. Solubilizzazione: processo con cui il soluto, sotto forma di molecole o ioni, si disperde tra le molecole del solvente. Soluzione: dispersione omogenea di due o più specie chimiche in diversi rapporti che non si possono distinguere. Soluzione tampone: soluzione in grado di mantenere costante il pH per piccole aggiunte di acidi o basi. Solvatazione: fenomeno per cui le particelle di soluto nelle soluzioni sono circondate da un certo numero di molecole di solvente. Sostanza pura: sistema omogeneo costituito da una sola sostanza e che presenta punti fissi. Sostituzione elettrofila aromatica: insieme di reazioni tipiche dell’anello benzenico e dei suoi derivati, che si comporta come una fonte di elettroni e permette l’introduzione di alcuni gruppi sostituenti. Spettro a righe: radiazioni elettromagnetiche emesse o assorbite da un atomo quando i suoi elettroni passano da un livello energetico ad un altro. Spettro atomico: immagine prodotta su di uno schermo quando delle radiazioni elettromagnetiche vengono separate nelle lunghezze d’onda che le costituiscono. Stati allotropici (o forme allotropiche): forme molecolari o cristalline diverse, sotto cui si può presentare un determinato elemento. Stato di aggregazione: modi diversi nei quali possono trovarsi associate le particelle di una sostanza. Stato fisico: appartenenza della materia allo stato gassoso, liquido o solido. Dipende dalle condizioni di tempertura, pressione e composizione. Stechiometria: branca della chimica che si occupa delle relazioni quantitative che intercorrono tra reagenti e prodotti e dei relativi calcoli per determinare le proporzioni in cui gli elementi, o i composti, reagiscono tra loro. Stereoisomeri: composti organici che hanno la stessa formula molecolare, la stessa formula di struttura, ma diversi assetti spaziali dei loro atomi o gruppi di atomi. Tavola periodica: tavola che raccoglie tutti gli elementi in ordine crescente di numero atomico. Temperatura assoluta: temperatura misurata sulla scala Kelvin. Tempo di dimezzamento: tempo necessario per il decadimento radioattivo di metà di una data quantità di nuclei radioattivi. Tenacità: resistenza alla rottura per sollecitazioni dinamiche variabili. Tensione di vapore: pressione esercitata da un vapore in equilibrio con il suo liquido. Tensione superficiale: tendenza dei liquidi ad assumere la minima superficie. Termodinamica: scienza che studia le trasformazioni delle varie forme di energia che sempre accompagnano ogni mutamento chimico e fisico di un sistema. Titolazione: forma di analisi quantitativa in cui un volume noto di un campione a concentrazione sconosciuta viene fatto reagire con un volume noto di titolante fino a quando tra essi si raggiunge il punto equivalente, rivelato solitamente dalla presenza di un indicatore. Trasformazione fisica: si tratta della trasformazione della materia che non altera le proprietà specifiche della materia. Trizio: è l’isotopo radioattivo dell’idrogeno, il cui nucleo contiene un protone e due neutroni; il suo tempo di dimezzamento è di 12,33 anni. Unità di misura: grandezza scelta come campione per poter misurare l’entità di una grandezza fisica. Valenza: numero di elettroni che un atomo di un elemento acquista, cede o mette in compartecipazione quando si lega con atomi di altri elementi. Velocità di reazione: misura la quantità di sostanza che si trasforma nell’unità di tempo. Viraggio: cambiamento di colore di un indicatore a seguito di una variazione di pH. Viscosità: resistenza al flusso; per un liquido è dovuta all’attrito tra i suoi strati. Vitamine: sostanze di diversa natura chimica che insieme agli enzimi partecipano al metabolismo come coenzimi. Volume molare: volume occupato da una mole di qualunque gas ideale che, in condizioni normali, misura 22,4 L. 109