Chimica - E. Guala

ISTITUTO D’ISTRUZIONE SECONDARIA SUPERIORE “E. GUALA”
I.T.I.S. "A. SOBRERO" – BRA
Anno scolastico 2008-2009
PROGRAMMAZIONE DIDATTICA ANNUALE DI CHIMICA E LABORATORIO
PROSPETTO DELLA CLASSE SECONDA F
Proff. Lidia Gotta, Marco Traversa
Obiettivi formativi della disciplina
Alfabetizzazione in campo chimico, intesa come acquisizione del nucleo di conoscenze indispensabili sia per orientarsi
in un ambiente naturale e sociale sempre più segnato dal rapidissimo sviluppo scientifico e tecnologico, sia per accedere
a livelli di istruzione più avanzati.
Acquisizione di un linguaggio chimico di base, come parte del più vasto linguaggio matematico scientifico, tale da
consentire la comprensione e la comunicazione essenziali.
Comprensione dei procedimenti caratteristici dell’indagine scientifica, evidenziando che tra le caratteristiche più
significative del pensiero scientifico vi sono: l’analisi critica dei dati, la discussione sulle possibili interpretazioni,
l'esame delle evidenze portate a sostegno delle proprie idee, l'accordo intersoggetivo sulla conoscenza, le procedure di
controllo degli errori.
Comprensione, in particolare attraverso l'uso sistematico del laboratorio, di come la costruzione della propria
conoscenza dipenda da una stretta integrazione tra il “sapere" ed il "saper fare".
Capacità di organizzare e valutare il proprio lavoro, sia svolto individualmente sia attraverso la collaborazione
interpersonale e di gruppo.
Dare il proprio contributo al conseguimento dell'obiettivo più importante per la scuola: insegnare ad imparare.
BLOCCHI TEMATICI
Classe seconda
- Modulo
1 - Il governo delle trasformazioni chimiche.
3.1
L'energia nelle trasformazioni chimiche.
3.2
La velocità delle reazioni chimiche.
3.3
Reazioni reversibili ed equilibri chimici.
3.4
Gli acidi e le basi.
3.5
Reazioni di ossidoriduzione ed elettrochimica.
- Modulo 2- Principi generali di chimica del carbonio.
4.1
Il carbonio nel sistema periodico e la formazione di legami carbonio-carbonio.
4.2
Principali idrocarburi alifatici ed aromatici.
4.3
Principali categorie di composti organici sulla base dei gruppi funzionali.
1
MODULO 1: IL GOVERNO DELLE TRASFORMAZIONI CHIMICHE
TEMA 1:
I FATTORI ENERGETICI CHE GOVERNANO LE REAZIONI CHIMICHE
CONTENUTI:
Scambi di energia nelle reazioni chimiche.
Processi eso ed endotermici come modo di cedere ed immagazzinare energia chimica.
Risorse energetiche che sfruttano reazioni chimiche: carbone, derivati del petrolio, gas naturale.
Semplici aspetti termodinamici delle reazioni: spontaneità delle reazioni e criterio di minima energia; ordine, disordine
e reazioni chimiche.
OBIETTIVI
SAPERE:
Classificare le trasformazioni chimiche in base agli scambi energetici.
Conoscere alcuni tipi essenziali di reazioni eso- ed endo-energetiche.
Correlare le reazioni termochimiche a diagrammi di energia.
Comprendere il significato di fattore energetico e di fattore probabilistico, ed il ruolo che esercitano nel determinare gli
stati di aggregazione della materia i passaggi di stato e le trasformazioni chimiche.
SAPER FARE
Riconoscere in semplici reazioni gli aspetti energetici ed in particolare termici.
Determinare il calore di reazione relativo a reazioni condotte in condizioni date.
MODULO 1: IL GOVERNO DELLE TRASFORMAZIONI CHIMICHE
TEMA 2:
LA VELOCITA' DELLE REAZIONI CHIMICHE
CONTENUTI:
Reazioni chimiche nel tempo: definizione e misura della velocità di reazione.
I fattori che influenzano la velocità delle reazioni chimiche.
I catalizzatori ed i loro possibili effetti sulla velocità di reazione.
Energia di attivazione.
Aspetti fondamentali della teoria delle collisioni.
OBIETTIVI
SAPERE
Definire la velocità di reazione tramite la concentrazione
Correlare la velocità di reazione con i fattori che la influenzano.
Illustrare il ruolo dell'energia di attivazione nelle reazioni.
Utilizzare la teoria delle collisioni per interpretare i fattori da cui dipende la velocità di reazione.
Acquisire la consapevolezza che la diversa velocità con la quale decorrono differenti reazioni è fondamentale per i vari
ambiti in cui tali reazioni avvengono (biologico, industriale, ecc.).
SAPER FARE
Individuare e fornire esempi di reazioni lente e veloci.
Compiere esperienze che mettano in evidenza i fattori che determinano la dipendenza delle reazioni dal tempo, con
particolare riguardo a temperatura, stato fisico, concentrazione dei reagenti e presenza catalizzatori.
Costruire ed interpretare grafici temperatura/tempo e concentrazione/tempo.
2
MODULO 1: IL GOVERNO DELLE TRASFORMAZIONI CHIMICHE
TEMA 3:
REAZIONI REVERSIBILI ED EQUILIBRI CHIMICI
CONTENUTI:
Reazioni chimiche complete ed incomplete.
Reazioni reversibili e stato di equilibrio chimico.
Espressioni quantitative dell'equilibrio chimico; la costante di equilibrio.
Principio di Le Chatelier o dell'equilibrio mobile.
L'equilibrio chimico in natura e nel campo industriale.
OBIETTIVI
SAPERE
Riconoscere, da un punto di vista macroscopico, le situazioni di equilibrio cui pervengono i sistemi chimici.
Descrivere, ciò che avviene in un sistema all'equilibrio , sia a livello macroscopico sia a livello molecolare.
Acquisire il concetto di equilibrio dinamico.
Definire la costante di equilibrio e applicarla in casi semplici; interpretarla come misura dell'affinità chimica dei
reagenti.
Prevedere l'effetto di fattori esterni (quali variazioni di concentrazione, pressione e temperatura) sull'andamento di
processi chimici elementari, in base al principio dell'equilibrio mobile.
Comprendere l'importanza dell'equilibrio in campo biologico e naturale.
Conoscere alcune applicazioni dell'equilibrio in campo industriale.
SAPER FARE
Studiare sperimentalmente semplici equilibri omogenei ed eterogenei (es.: solido-soluzione, ione cromato e ione
dicromato in soluzione).
Ricavare la concentrazione di equilibrio di una sostanza, nota l'equazione di equilibrio, la k eq e la concentrazione di
equilibrio delle altre sostanze.
Illustrare esempi importanti di equilibri chimici in campo biologico e naturale (es.: l'equilibrio del CO 2 in natura
modificato dall'uomo) ed in campo industriale (es.: la sintesi dell'ammoniaca).
MODULO 1: IL GOVERNO DELLE TRASFORMAZIONI CHIMICHE
TEMA 4:
GLI ACIDI E LE BASI
CONTENUTI
Acidi e basi nella vita quotidiana.
La dissociazione elettrolitica e la teoria di Arrhenius; elettroliti più comuni.
Equilibri acido-base secondo la teoria di Broensted-Lowry riferita al solvente acqua.
La forza degli acidi e delle basi.
La scala del pH e gli indicatori.
I sistemi tampone.
OBIETTIVI
SAPERE
Comprendere l'importanza dell'azione solvente dell'acqua per il nostro pianeta e per le varie forme di vita.
Acquisire i concetti di dissociazione elettrolitica, di elettrolita forte e di elettrolita debole.
Acquisire conoscenze su semplici reazioni acido-base.
3
Interpretare il comportamento dei sistemi acido-base secondo la teoria di Broensted, evidenziando i limiti della teoria di
Arrhenius.
Definire una scala di valori del pH mediante l'uso di indicatori acido-base.
Acquisire il concetto di tampone.
SAPER FARE
Riconoscere le proprietà acide o basiche di varie sostanze di uso quotidiano, usando la cartina indicatrice universale.
Osservare alcuni effetti provocati da sostanze acide o basiche su materiali differenti
Realizzare sperimentalmente alcuni punti della scala di pH con varie concentrazioni di acidi e basi, mediante l’uso di
indicatori.
Eseguire una titolazione acido forte/base forte con buretta ed indicatore semplice.
Costruire una curva di titolazione acido-base mediante l'uso del piaccametro
Determinare il grado di acidità di alcuni alimenti (aceto, olio, latte, vino, ecc.) mediante titolazione.
Preparare un semplice tampone di concentrazione nota e saggiare i limiti della sua "capacità tampone" mediante
aggiunte di acidi e basi forti.
Eseguire semplici calcoli sugli equilibri acido-base.
Indicare le cause di alcune deviazioni del pH dell'acqua dai valori naturali (alcuni tipi di inquinamento) individuandone
gli effetti più gravi sull'ambiente.
MODULO 1: IL GOVERNO DELLE TRASFORMAZIONI CHIMICHE
TEMA 5:
REAZIONI DI OSSIDORIDUZIONE ED ELETTROCHIMICA
CONTENUTI:
Processi di ossidoriduzione ed aspetti energetici connessi.
La reattività sulla base delle interazioni metallo-ione.
Serie elettrochimica degli elementi.
Pile e celle elettrolitiche; accumulatori.
OBIETTIVI
SAPERE
Acquisire il concetto di ossidoriduzione in termini di scambio di elettroni.
Valutare se e in che senso avvengono reazioni di ossidoriduzione facendo uso della tabella dei potenziali redox.
Comprendere che le reazioni di ossidoriduzione possono essere impiegate per produrre energia elettrica.
Comprendere che l'energia elettrica può essere utilizzata per realizzare reazioni di ossidoriduzione non spontanee.
Illustrare l'opposto funzionamento delle pile e delle celle elettrolitiche.
Conoscere alcuni esempi di pile e di accumulatori di impiego pratico (pile Leclanchè, pile alcaline, accumulatori al
piombo).
Conoscere alcuni esempi di applicazione in campo industriale dei processi elettrolitici.
SAPER FARE
Individuare reazioni di ossidoriduzione tra reazioni date, riconoscendo ciò che si ossida e ciò che si riduce.
Costruire una scala di reattività dei metalli, sulla base delle interazioni tra alcuni metalli e ioni in soluzioni acquose
saline ed acide.
Costruire semplici pile ed effettuare la misura della differenza di potenziale tra i loro elettrodi.
Realizzare una cella elettrolitica per lo studio della elettrolisi di sostanze in soluzione (es.: soluzione acquosa di ioduro
di potassio).
4
MODULO 2: PRINCIPI GENERALI DI CHIMICA DEL CARBONIO.
TEMA 1:
IL CARBONIO NEL SISTEMA PERIODICO.
CONTENUTI:
Evoluzione del significato dell'aggettivo "organico".
Il carbonio nel sistema periodico.
I legami tra atomi di carbonio e la geometria delle molecole organiche.
Le principali situazioni di isomeria.
Nomenclatura tradizionale e nomenclatura IUPAC.
OBIETTIVI
SAPERE
Conoscere l'evoluzione del significato dell'aggettivo “organico”
Comprendere il comportamento particolare del carbonio in relazione a quello degli elementi che lo precedono e lo
seguono nella tavola periodica.
Correlare le caratteristiche dell'atomo di carbonio con la varietà ed il numero dei composti organici.
Conoscere le configurazioni assunte dal carbonio nei suoi composti (tetraedrica, trigonale e lineare) e l'attitudine a
formare catene aperte e chiuse.
Interpretare la geometria molecolare sulla base della teoria VSEPR.
Acquisire il concetto di isomeria e conoscerne i principali tipi.
Comprendere le relazioni esistenti tra le caratteristiche strutturali e geometriche delle sostanze organiche e loro
proprietà fisiche e chimiche.
Conoscere i criteri di base della nomenclatura dei composti organici.
SAPER FARE
Riconoscere alcune sostanze comuni di tipo organico con semplici reazioni ed attraverso le caratteristiche chimiche e
fisiche essenziali.
Effettuare saggi di Lassaigne per individuare la presenza di azoto, zolfo ed alogeni in sostanze organiche.
Utilizzare modelli molecolari per illustrare gli aspetti essenziali della geometria e dell'isomeria.
MODULO 2: PRINCIPI GENERALI DI CHIMICA DEL CARBONIO
TEMA 2:
PRINCIPALI IDROCARBURI ALIFATICI ED AROMATICI
CONTENUTI:
Principali classi di idrocarburi alifatici ed aromatici.
Nomenclatura tradizionale e IUPAC degli idrocarburi.
Fonti naturali degli idrocarburi.
Gli idrocarburi come sorgente di energia.
Gli idrocarburi come sostanze di partenza per importanti sintesi organiche.
OBIETTIVI
SAPERE:
Classificare gli idrocarburi e conosce me le principali serie omologhe.
Rappresentare correttamente le formule di struttura e razionali degli idrocarburi.
Rappresentare i possibili isomeri a partire dalla formula molecolare di un idrocarburo.
Conoscere le principali fonti, preparazione ed usi degli idrocarburi.
Esaminare i problemi essenziali connessi alla ricerca, estrazione, trasporto ed utilizzazione del petrolio.
Comprendere vantaggi e svantaggi della utilizzazione dei derivati del petrolio e del gas naturale nella produzione di
energia e come materie prime.
5
SAPER FARE
Rappresentare con la notazione di Lewis alcune molecole appartenenti alle varie classi di idrocarburi.
Utilizzare modelli molecolari per rappresentare la struttura delle varie classi di idrocarburi.
Riconoscere sperimentalmente la presenza di insaturazioni in una molecola organica.
Osservare la diversa reattività di un alchene e di un idrocarburo aromatico rispetto ad un reattivo specifico (es. bromo in
tetracloruro di carbonio).
Rappresentare lo schema di una torre di distillazione frazionata per la raffinazione del petrolio.
MODULO 2: PRINCIPI GENERALI Dl CHIMICA DEL CARBONIO:
TEMA 3:
PRINCIPALI CATEGORIE DI COMPOSTI ORGANICI.
CONTENUTI:
Principali classi di composti organici sulla base dei gruppi funzionali: alogenoderivati, alcoli, fenoli, composti
carbonilici, acidi, esteri, ammine, ammidi.
Nomenclatura tradizionale e nomenclatura IUPAC.
Sintesi, principali reazioni ed usi delle varie classi di composti organici.
OBIETTIVI
SAPERE
Acquisire il concetto di "gruppo funzionale".
Riconoscere e classificare le principali classi di composti organici sulla base dei gruppi funzionali presenti.
Conoscere alcuni esempi significativi per ciascuna delle classi di composti esaminate.
Conoscere gli aspetti essenziali della nomenclatura delle principali classi di composti organici (sia tradizionale sia in
base alle regole IUPAC).
Correlare le proprietà fisiche e chimiche delle principali classi di composti organici con i gruppi funzionali che le
caratterizzano.
Indicare la diversa reattività in relazione ai gruppi funzionali ed alla struttura molecolare.
Scrivere alcune reazioni caratteristiche dei gruppi funzionali più comuni.
Illustrare alcuni metodi generali per la sintesi delle principali classi di composti organici, ed illustrarne alcuni importanti
usi
SAPER FARE
Compiere esperienze di riconoscimento della reattività e delle caratteristiche dei singoli gruppi funzionali.
Eseguire semplici sintesi di composti organici (sintesi dell'aspirina, preparazione di esteri profumati, preparazione di un
sapone).
Scrivere le equazioni corrispondenti alle reazioni chimiche osservate.
6