secondo biennio e quinto anno

ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE
“SILVIO DE PRETTO”
DIPARTIMENTO DI CHIMICA, FISICA E SCIENZE
PROGRAMMAZIONE DISCIPLINE CHIMICHE
anno scolastico 2016 / 2017
CLASSI PRIME E SECONDE
Disciplina: SCIENZE INTEGRATE: CHIMICA..............................................................pag. 2
CLASSI TERZE , QUARTE E QUINTE
INDIRIZZO: CHIMICA, MATERIALI, BIOTECNOLOGIE
PARTE GENERALE..............................................................................................................pag. 11
ARTICOLAZIONE:
BIOTECNOLOGIE AMBIENTALI
CHIMICA ANALITICA E STRUMENTALE...........................................................................pag. 14
CHIMICA ORGANICA E BIOCHIMICA.........................................................................pag. 22
ARTICOLAZIONE:
BIOTECNOLOGIE SANITARIE
CHIMICA ANALITICA E STRUMENTALE............................................................................pag. 30
CHIMICA ORGANICA E BIOCHIMICA..........................................................................pag. 36
Griglie di valutazione.............................................................................................................pag. 50
1
DISCIPLINA: SCIENZE INTEGRATE: CHIMICA
PROGRAMMAZIONE GENERALE
Con la materia “Scienze Integrate: Chimica” si concorre a far conseguire allo studente, al termine del
percorso quinquennale, risultati di apprendimento che lo mettono in grado di: utilizzare modelli appropriati
per investigare su fenomeni e interpretare dati sperimentali; riconoscere, nei diversi campi disciplinari
studiati, i criteri scientifici di affidabilità delle conoscenze e delle conclusioni che vi afferiscono; utilizzare le
reti e gli strumenti informatici nelle attività di studio, ricerca e approfondimento disciplinare; padroneggiare
l'uso di strumenti tecnologici con particolare attenzione alla sicurezza nei luoghi di vita e di lavoro, alla
tutela della persona, dell'ambiente e del territorio; utilizzare, in contesti di ricerca applicata, procedure e
tecniche per trovare soluzioni innovative e migliorative, in relazione ai campi di propria competenza;
utilizzare gli strumenti culturali e metodologici acquisiti per porsi con atteggiamento razionale, critico e
responsabile di fronte alla realtà, ai suoi fenomeni e ai suoi problemi, anche ai fini dell'apprendimento
permanente; collocare le scoperte scientifiche e le innovazioni tecnologiche in una dimensione storicoculturale ed etica, nella consapevolezza della storicità dei saperi.
METODOLOGIE
Base del metodo d'insegnamento della materia saranno la lezione frontale e partecipata, supportate da lavori
di gruppo ed esercitazioni individuali svolte sia in classe sia come lavoro domestico. In laboratorio verranno
proposte sia esperienze tese alla verifica di conoscenze acquisite in teoria, sia problemi di carattere pratico, la
cui soluzione permette di applicare quanto appreso o di estendere le conoscenze ad aspetti non affrontati
prima. Il lavoro sarà guidato negli aspetti pratici da procedure formulate nel rispetto delle problematiche
relative alla sicurezza. I ragazzi lavoreranno in gruppi di 4 o 5 e redigeranno singolarmente il quaderno di
lavoro.
I docenti saranno compresenti in laboratorio sia per le spiegazioni teoriche sia per l’assistenza alle prove
pratiche.
Il libro di testo, supportato da appunti di lezione sarà lo strumento base per lo studio della materia.
TIPOLOGIE DELLE PROVE DI VERIFICA E LORO SCANSIONE
Saranno utilizzate quali prove di verifica:
 interrogazioni orali;
 prove o test di varia tipologia;
 prove o test specifici per valutare abilità e conoscenze nell’ambito della attività sperimentale di
laboratorio.
La valutazione delle prove orali e scritte sarà effettuata verificando gli obiettivi di conoscenza e abilità
specifici relativi alle unità didattiche, non trascurando la capacità di esprimersi utilizzando il linguaggio
appropriato. Gli alunni saranno sempre tenuti informati sui criteri di valutazione. La scansione delle prove è
quella prevista dal PTOF.
2
GESTIONE DELLA COMPRESENZA
La compresenza viene attuata nell’ora di laboratorio: i lavori proposti alle classi faranno riferimento, come
scansione temporanea, agli argomenti di teoria del momento. Per quanto riguarda il voto a fine di ogni
quadrimestre si riporta quanto deliberato in sede di Dipartimento. “Il voto unico risulterà da una media di
tipo ponderato che terrà conto anche dell’incidenza temporale di presenza, per la materia, delle ore di
laboratorio rispetto a quelle di teoria. Se i due voti separati non risultano particolarmente distanziati, un
eventuale arrotondamento sarà deciso dagli insegnanti anche sulla base dell’atteggiamento che l’alunno ha
tenuto nei riguardi della materia. Nel caso in cui uno dei due voti risulti particolarmente negativo, mentre
l’altro sia positivo, su decisione degli insegnanti può essere previsto il recupero del debito formativo solo per
la parte insufficiente della materia (solo laboratorio o solo parte teorica)”.
GRIGLIA DI VALUTAZIONE (vedi fine documento)
3
OBIETTIVI IN TERMINI DI COMPETENZE, CONOSCENZE, ABILITA’
COMPETENZE
Ai fini del raggiungimento dei risultati di apprendimento sopra riportati in esito al percorso quinquennale,
nel primo biennio si persegue, con la propria azione didattica ed educativa, l'obiettivo prioritario di far
acquisire allo studente le competenze di base attese a conclusione dell'obbligo di istruzione, di seguito
richiamate:
 osservare, descrivere ed analizzare fenomeni appartenenti alla realtà naturale e artificiale e
riconoscere nelle varie forme i concetti di sistema e di complessità
 analizzare qualitativamente e quantitativamente fenomeni legati alle trasformazioni di energia a
partire dall'esperienza
 essere consapevole delle potenzialità e dei limiti delle tecnologie nel contesto culturale e sociale in
cui vengono applicate.
CONOSCENZE E ABILITA’
I.T.I.S. “SILVIO DE PRETTO”
DIPARTIMENTO DI CHIMICA, FISICA E SCIENZE
CLASSI PRIME
SCIENZE INTEGRATE: CHIMICA
MODULI
1
Grandezze
fisiche, unità di
misura
Settembre/Ottobre
2
Le proprietà
della materia
Ottobre/Novembre
CONOSCENZE
ABILITA’
Obiettivi minimi:
Grandezze fisiche fondamentali e derivate,
intensive ed estensive, unità di misura e
prefissi del SI. Notazione scientifica.
Cifre significative. Descrizione di alcune
grandezze e loro relazioni: lunghezza,
volume, massa, densità, temperatura in
scala K e °C.
Altri Obiettivi:
Descrizione delle grandezze: energia
cinetica e potenziale, energia termica,
lavoro, calore, calore specifico.
Obiettivi minimi:
Sapere utilizzare le unità di misura del
Sistema Internazionale ed i multipli e
sottomultipli. Saper svolgere le equivalenze.
Saper utilizzare la densità di un materiale per
calcolare la massa o il volume del campione.
Saper convertire la temperatura in K e in °C.
Altri Obiettivi:
Saper esprimere misure usando la notazione
scientifica ed il corretto numero di cifre
significative. Risolvere problemi contenenti il
calore specifico
Obiettivi minimi:
Stati fisici della materia, caratteristiche
macroscopiche.
Aspetti
particellari.
Passaggi di stato. Classificazione delle
sostanze in base alla composizione: definire
miscugli omogenei ed eterogenei e sostanze
pure. Descrivere le principali tecniche di
separazione dei miscugli. Descrivere curve
di riscaldamento e raffreddamento di una
sostanza pura.
Obiettivi minimi:
Sapere classificare la materia in base agli stati
di aggregazione ed in base alla composizione.
Altri obiettivi:
Sapere interpretare le curve di riscaldamento e
raffreddamento di sostanze pure sulla base
della teoria cinetico-molecolare.
Sapere individuare la più adatta tecnica di
separazione di un miscuglio.
4
3
Le
trasformazioni
della materia
Novembre
4
Descrizione
microscopica
della struttura
della materia
Dicembre
5
Struttura
atomica
Obiettivi minimi:
Definire trasformazioni fisiche e chimiche.
Definire elementi e composti.
Tavola degli elementi e suddivisione degli
elementi in metalli, non metalli e
semimetalli. Conoscere i simboli degli
elementi chimici più comuni.
Altri Obiettivi:
Descrivere
fenomeni
legati
alle
trasformazioni fisiche e chimiche.
Obiettivi minimi:
Illustrare le leggi ponderali di Lavoisier e
Proust. Presentare la teoria atomica di
Dalton. Definire l’atomo come unità
fondamentale che costituisce la materia.
Definire la molecola.
Altri Obiettivi:
illustrare la legge ponderale di Dalton
Interpretare microscopicamente i fenomeni
osservati sperimentalmente.
Obiettivi minimi:
Descrivere le particelle subatomiche.
Descrivere l’ipotesi atomica di Thomson.
Descrivere l’esperimento di Rutherford e la
conseguente ipotesi della struttura atomica.
Descrivere la struttura del nucleo. Definire
il numero atomico, il numero di massa, gli
isotopi.
Gennaio
6
La mole
Febbraio
7
Le reazioni
chimiche ed i
calcoli
stechiometrici
Febbraio/Marzo
Obiettivi Minimi:
Definire la massa atomica in u.m.a. e come
massa assoluta. Definire il significato di
mole e massa molare di una sostanza pura.
Conoscere la relazione tra massa e numero
di moli. Conoscere il numero di Avogadro.
Conoscere la relazione tra numero di moli e
numero di particelle.
Conoscere la simbologia della formula
chimica di un composto.
Altri Obiettivi:
Conoscere il volume molare di un gas STP.
Conoscere la relazione tra numero di moli e
volume di un gas STP.
Composizione percentuale di un composto
Obiettivi Minimi:
Conoscere la simbologia della reazione
chimica. Conoscere il significato di
equazione chimica bilanciata e di
coefficienti stechiometrici.
Obiettivi minimi:
Sapere individuare le differenze fra una
trasformazione fisica ed una chimica.
Sapere distinguere gli elementi dai composti e
dai miscugli.
Altri obiettivi:
Sapere individuare la posizione di un
elemento nella tavola periodica e classificarlo.
Obiettivi minimi:
Sapere descrivere in modo appropriato le leggi
ponderali della chimica. eseguire semplici
esercizi applicando le leggi di Lavoisier e di
Proust
Altri Obiettivi:
Sapere individuare i concetti più significativi
delle ipotesi di Dalton. Sapere interpretare le
leggi ponderali sulla base della teoria atomica
di Dalton.
Obiettivi minimi:
Spiegare le proprietà delle particelle
subatomiche. Sapere identificare un elemento
a partire dal numero atomico.
Saper rappresentare un nuclide e ricavare il
numero di particelle.
Altri Obiettivi:
Sapere confrontare i modelli atomici di
Dalton, Thomson e Rutherford, collegandoli
con i fatti sperimentali.
Saper rappresentare uno ione, ricavandone il
numero di particelle.
Obiettivi Minimi:
Sapere calcolare la massa molare di sostanze
pure.
Saper calcolare il numero di moli/la massa di
un composto.
Altri Obiettivi:
Saper calcolare il numero di moli/di particelle
di una sostanza.
Saper calcolare la formula minima e la
formula molecolare di un composto da dati
ponderali.
Saper calcolare la composizione percentuale
di un composto
Obiettivi Minimi:
Sapere bilanciare un’equazione chimica.
Sapere descrivere un’equazione chimica in
termini microscopici e in termini di moli
coinvolte nella trasformazione. Sapere
calcolare le quantità di una sostanza
necessaria a fare reagire un’altra sostanza
coinvolta nella reazione in esame. Calcolare la
quantità di un prodotto
5
8
Le soluzioni
Marzo
9
Atomo secondo
Bohr e secondo la
teoria degli
orbitali
Aprile
10
Tavola periodica
Aprile/Maggio
11
La nomenclatura
dei composti
inorganici
Maggio
Obiettivi minimi:
Classificare la soluzione e i suoi
componenti. Definire la concentrazione ed
esprimerla in termini di molarità,
percentuale m/m, percentuale m/V,
percentuale V/V, molalità. Conoscere le
modalità di preparazione di una soluzione
per pesata e per diluizione.
Obiettivi minimi:
Saper descrivere la formazione di soluzioni.
Saper calcolare le quantità di soluto necessarie
per preparare soluzioni a concentrazione nota.
Obiettivi minimi:
Descrizione dell’atomo come una struttura
composta da un nucleo centrale e da
elettroni la cui energia è quantizzata.
Assorbimento di luce e transizioni
elettroniche. Conoscere i diversi orbitali
permessi agli elettroni atomici e le regole di
riempimento, per costruire le configurazioni
elettroniche di atomi neutri e ioni
monoatomici.
Altri obiettivi:
Conoscere l’ enunciato del principio di
indeterminazione di Heisenberg. Utilizzare
la visuale di Heisenberg per descrivere lo
stato degli elettroni in termini probabilistici.
Obiettivi minimi:
Descrizione della Tavola periodica,
suddivisa in gruppi e periodi.
Definire il potenziale di ionizzazione,
l’affinità elettronica, l’elettronegatività, il
volume atomico e descrivere il loro
andamento nei gruppi e periodi.
Indicare le proprietà dei metalli, dei non
metalli e dei semimetalli.
Obiettivi minimi:
Sapere costruire le configurazioni elettroniche
degli elementi, identificando gli elettroni
esterni o di valenza. Sapere riconoscere gli
elettroni di valenza di ioni.
Altri obiettivi:
Saper applicare la teoria degli orbitali per
descrivere la struttura atomica. Saper
descrivere i criteri di riempimento degli
orbitali.
Obiettivi minimi:
Definire il numero di ossidazione e la
valenza. Trovare il numero di ossidazione
degli elementi in un composto. Conoscere i
principali tipi di composti inorganici ed il
modo in cui scrivere una formula bruta
corretta utilizzando i numeri di ossidazione.
Obiettivi minimi:
Sapere spiegare la relazione fra configurazioni
elettroniche e posizione degli elementi nella
Tavola periodica.
Altri Obiettivi:
Sapere
interpretare
l’andamento
delle
proprietà periodiche nei gruppi e nei periodi.
Saper individuare le principali caratteristiche
dei metalli, dei non metalli e dei semimetalli,
in base alla loro configurazione elettronica.
Obiettivi minimi:
Sapere riconoscere le differenti classi di
composti inorganici. Sapere scrivere la
formula di un composto, individuandone
nome tradizionale ed ufficiale.
Altri obiettivi:
Sapere scrivere le equazioni chimiche corrette
per alcuni tipi di reazioni di formazione di
composti inorganici.
6
I.T.I.S. “SILVIO DE PRETTO”
DIPARTIMENTO DI CHIMICA, FISICA E SCIENZE
CLASSI SECONDE
SCIENZE INTEGRATE: CHIMICA
MODULI
1
Ripasso
Atomo secondo
Bohr e secondo
la teoria degli
orbitali
Settembre
2
Tavola periodica
Ottobre
3
La nomenclatura
dei composti
inorganici
Ottobre/
Novembre
4
Legami chimici
Tra atomi
Novembre/
Dicembre
CONOSCENZE
ABILITA’
Obiettivi minimi:
Descrizione dell’atomo come una struttura
composta da un nucleo centrale e da
elettroni la cui energia è quantizzata.
Assorbimento di luce e transizioni
elettroniche. Conoscere i diversi orbitali
permessi agli elettroni atomici e le regole
di riempimento, per costruire le
configurazioni elettroniche di atomi neutri
e ioni monoatomici.
Altri obiettivi:
Conoscere l’ enunciato del principio di
indeterminazione di Heisenberg. Utilizzare
la visuale di Heisenberg per descrivere lo
stato
degli
elettroni
in
termini
probabilistici.
Obiettivi minimi:
Descrizione della Tavola periodica,
suddivisa in gruppi e periodi.
Definire il potenziale di ionizzazione,
l’affinità elettronica, l’elettronegatività, il
volume atomico e descrivere il loro
andamento nei gruppi e periodi.
Indicare le proprietà dei metalli, dei non
metalli e dei semimetalli.
Obiettivi minimi:
Sapere costruire le configurazioni elettroniche
degli elementi, identificando gli elettroni esterni o
di valenza. Sapere riconoscere gli elettroni di
valenza di ioni.
Altri obiettivi:
Saper applicare la teoria degli orbitali per
descrivere la struttura atomica. Saper descrivere i
criteri di riempimento degli orbitali.
Obiettivi minimi:
Definire il numero di ossidazione e la
valenza. Trovare il numero di ossidazione
degli elementi in un composto. Conoscere
i principali tipi di composti inorganici ed il
modo in cui scrivere una formula bruta
corretta utilizzando i
numeri di
ossidazione.
Obiettivi minimi:
La stabilità dei gas nobili. Ioni
monoatomici. Il legame ionico. I solidi
ionici. Il legame covalente e le sostanze
molecolari. Legami covalenti polari e non
polari. Elettronegatività.
I legami multipli. Il legame dativo.
Le formule di Lewis delle molecole.
Obiettivi minimi:
Sapere spiegare la relazione fra configurazioni
elettroniche e posizione degli elementi nella
Tavola periodica.
Altri Obiettivi:
Sapere interpretare l’andamento delle proprietà
periodiche nei gruppi e nei periodi.
Saper individuare le principali caratteristiche dei
metalli, dei non metalli e dei semimetalli, in base
alla loro configurazione elettronica.
Obiettivi minimi:
Sapere riconoscere le differenti classi di composti
inorganici. Sapere scrivere la formula di un
composto, individuandone nome tradizionale ed
ufficiale.
Altri obiettivi:
Sapere scrivere le equazioni chimiche corrette per
alcuni tipi di reazioni di formazione di composti
inorganici.
Obiettivi Minimi:
Sapere confrontare le caratteristiche dei vari tipi
di legame. Saper utilizzare la posizione sulla
tavola periodica e la differenza di elettronegatività
per individuare il tipo di legame. Saper
determinare la polarità dei legami.
Altri obiettivi:
Saper scrivere le formule di Lewis di semplici
7
Il legame metallico.
5
Geometria delle
molecole e
interazioni
attrattive tra
molecole
Gennaio/Febbraio
6
Cinetica chimica
ed equilibrio
chimico
Marzo
7
Acidi e basi
pH
Aprile
8
Reazioni redox
Maggio
Obiettivi minimi:
Teoria VSEPR e principali geometrie delle
molecole. Polarità delle molecole.
Riconoscere alcune semplici molecole
polari e non polari. Interazioni attrattive
fra le molecole: forze di Van der Waals,
legame ione-dipolo, dipolo-dipolo, dipolodipolo indotto.
Il legame a idrogeno.
Altri obiettivi:
Cenni ad ibridazione e orbitali ibridi.
Solidi cristallini e solidi amorfi.
Obiettivi minimi:
Conoscere la definizione di velocità di
reazione e di legge cinetica.
Descrivere una trasformazione chimica in
termini di teoria degli urti e teoria dello
stato attivato.
Conoscere i parametri che modificano la
velocità di una reazione: concentrazione e
stato di suddivisione dei reagenti,
temperatura, catalizzatori.
Conoscere il significato di equilibrio
chimico, esprimere la legge dell’azione di
massa e la costante di equilibrio.
Esprimere il principio di le Chatelier.
Altri obiettivi:
Conoscere il profilo energetico per
reazioni elementari e per reazioni a più
stadi.
Obiettivi minimi:
Conoscere i processi di dissoluzione,
dissociazione, ionizzazione dei soluti in
soluzione acquosa.
Conoscenza delle definizioni di acido e
base secondo Arrhenius, Broensted Loewry e Lewis.
Descrizione di una reazione di equilibrio
acido base secondo Broensted e Lowry.
Identificare
le
coppie
acido-base
coniugate.
Conoscere l’equazione di ionizzazione
dell’acqua ed il prodotto ionico dell’acqua.
Conoscere la scala del pH.
Obiettivi minimi:
Conoscere le reazioni ossidoriduttive ed i
criteri per il loro bilanciamento.
molecole. Sapere spiegare, in base alle interazioni
esistenti fra le unità, le proprietà fisiche di solidi
ionici e metallici.
Obiettivi minimi:
Saper prevedere la geometria di semplici
molecole.
Altri obiettivi:
Saper prevedere la polarità di semplici molecole.
Prevedere l’interazione che può instaurarsi tra
specifiche molecole.
Saper spiegare le proprietà di solidi molecolari.
Obiettivi minimi:
Sapere spiegare il meccanismo con cui
concentrazione, stato di suddivisione dei reagenti
e temperatura modificano la velocità di reazione.
Sapere descrivere un sistema all’equilibrio.
Sapere calcolare la costante di equilibrio dai
valori delle concentrazioni.
Sapere prevedere l’effetto di perturbazioni sulla
situazione di equilibrio di un sistema.
Altri obiettivi:
Sapere spiegare come una legge cinetica correla i
parametri che modificano la velocità di reazione.
Sapere descrivere, mediante l’uso di diagrammi, il
comportamento di una reazione attraverso la
teoria dello stato attivato, per reazioni elementari
ed a più stadi. Sapere valutare il grado di
completezza di una reazione attraverso il valore
della costante di equilibrio e sapere prevedere il
modo in cui il sistema chimico si comporta per
arrivare all’ equilibrio.
Obiettivi minimi:
Sapere individuare gli acidi e le basi secondo
Arrhenius, Broensted - Lowry e Lewis.
Sapere calcolare il pH di soluzioni acquose di
acidi e basi forti.
Altri obiettivi:
Sapere calcolare il pH di soluzioni acquose di
acidi e basi deboli.
Obiettivi minimi:
Bilanciare semplici reazioni redox.
Altri obiettivi:
Sperimentare che specie diverse hanno una
diversa tendenza alla riduzione
Costruire una scala della tendenza alla riduzione.
8
9
Termodinamica
Maggio
Obiettivi minimi:
Conoscenza
del
significato
di
trasformazione
esoergonica
ed
endoergonica e dei criteri per determinare
la spontaneità di una trasformazione.
Obiettivi minimi:
Sapere prevedere se un processo può avvenire
spontaneamente.
I.T.I.S. “SILVIO DE PRETTO”
DIPARTIMENTO DI CHIMICA, FISICA E SCIENZE
CLASSI SECONDE
STA
La disciplina ha carattere orientante, pertanto nel primo periodo si propongono due moduli che permettono di
dare uno sguardo ad alcuni contenuti e pratiche sperimentali del triennio di biotecnologie ambientali e
sanitarie. Le lezioni in classe saranno svolte con l’utilizzo di materiali audiovisivi, mentre la parte
laboratoriale prevede lavoro di gruppo nei laboratori di chimica.
Nel secondo periodo si intende proporre con un approccio laboratoriale alcuni moduli che completano la
preparazione chimica di base.
MODULI
1
Acqua
Primo periodo
2
Terreno
Primo periodo
CONOSCENZE
ABILITA’
Lezioni in classe
Lezioni in laboratorio
L’acqua:
generalità,
fonti
di
approvvigionamento ed utilizzi. Ciclo
dell’acqua.
Alcuni parametri importanti (temperatura,
colore, torbidità, pH, durezza, ossigeno
disciolto, residuo fisso, COD e BOD) e
potenziali inquinanti (nitriti e nitrati, fosfati,
cloruri, solfati e metalli pesanti).
Trattamenti dell’acqua: potabilizzazione di
acque per usi civili e depurazione di acque
reflue industriali (3 ore)
Eseguire una titolazione acido forte / base forte.
Determinare la durezza e l’alcalinità di acque
potabili di diversa provenienza (6 ore)
Lezioni in classe
Lezioni in laboratorio
Il suolo: generalità.
Alcune proprietà: tessitura, struttura,
porosità,
permeabilità,
pH,
frazione
minerale, frazione organica, presenza di
nutrienti
Cenni all’inquinamento dei suoli e agli
interventi di risanamento (3 ore)
Determinare alcune proprietà su un campione di
terreno: frazione granulometrica, tessitura,
umidità, pH, humus (4 ore)
Esecuzione di un problem solving (2 ore)
9
Lezioni in classe
Lezioni in laboratorio
Reazioni di ossidoriduzione: specie ossidata,
specie ridotta, ossidazione e riduzione.
3
Ossidoriduzioni
Proprietà delle
soluzioni
Trasferimento
elettronico
bilanciamenti
con
semireazioni.
Celle
il
e
semplici
metodo
galvaniche,
delle
anodo,
Redox: determinazione del potere ossidante di
alcuni cationi metallici per reazione con metalli
puri; preparazione della pila Daniell e verifica del
potenziale
di
cella;
titolazione
redox
(iodio/tiosolfato) (6 ore)
catodo e determinazione della reazione
spontanea di cella sulla base della serie
Secondo periodo
elettrochimica (3 ore)
Accenno
alle
abbassamento
proprietà
crioscopico,
Proprietà
colligative:
colligative:
determinazione
della
costante ebullioscopica dell’acqua (2 ore)
innalzamento
ebullioscopico e pressione osmotica (1 ora)
Lezioni in classe
4
Acidi e basi: definizioni, reazione di
Acidi e basi
scambio protonico. Equilibrio acidoTermodinamica base. Forza di acidi e basi. Autoprotolisi
dell’acqua; definizione e scala di pH.
Secondo periodo Idrolisi di sali e tamponi (3 ore)
Lezioni in laboratorio
Acidità di alcuni prodotti di uso comune e di
alcuni alimenti
Costruzione di un indicatore di pH dal succo
di cavolo rosso e suo utilizzo (6 ore)
Misura di un calore di reazione o di soluzione
(2 ore)
10
INDIRIZZO: CHIMICA, MATERIALI, BIOTECNOLOGIE
ARTICOLAZIONI: BIOTECNOLOGIE SANITARIE
BIOTECNOLOGIE AMBIENTALI
DISCIPLINE: CHIMICA ANALITICA E LABORATORIO
CHIMICA ORGANICA, BIOCHIMICA E LABORATORIO
PROGRAMMAZIONE GENERALE
Con le discipline dell’ambito chimico si concorre a far conseguire allo studente, al termine del percorso
quinquennale, risultati di apprendimento che lo mettono in grado di: utilizzare modelli appropriati per
investigare su fenomeni e interpretare dati sperimentali; riconoscere, nei diversi campi disciplinari studiati, i
criteri scientifici di affidabilità delle conoscenze e delle conclusioni che vi afferiscono; utilizzare le reti e gli
strumenti informatici nelle attività di studio, ricerca e approfondimento disciplinare; padroneggiare l'uso di
strumenti tecnologici con particolare attenzione alla sicurezza nei luoghi di vita e di lavoro, alla tutela della
persona, dell'ambiente e del territorio; utilizzare, in contesti di ricerca applicata, procedure e tecniche per
trovare soluzioni innovative e migliorative, in relazione ai campi di propria competenza; utilizzare gli
strumenti culturali e metodologici acquisiti per porsi con atteggiamento razionale, critico e responsabile di
fronte alla realtà, ai suoi fenomeni e ai suoi problemi, anche ai fini dell'apprendimento permanente; collocare
le scoperte scientifiche e le innovazioni tecnologiche in una dimensione storico-culturale ed etica, nella
consapevolezza della storicità dei saperi.
SECONDO BIENNIO E QUINTO ANNO
L’indirizzo “Chimica, Materiali e Biotecnologie” è finalizzato all’acquisizione di un complesso di
competenze riguardanti: i materiali, le analisi strumentali chimico-biologiche, i processi produttivi, in
relazione alle esigenze delle realtà territoriali, nel pieno rispetto della salute e dell’ambiente. Il percorso di
studi prevede una formazione, a partire da solide basi di chimica, fisica, biologia e matematica, che ponga il
diplomato in grado di utilizzare le tecnologie del settore per realizzare prodotti negli ambiti chimico,
merceologico, biologico, farmaceutico.
Il percorso, pur strutturato con una logica unitaria, prevede tre articolazioni e un’opzione: Biotecnologie
ambientali, Biotecnologie sanitarie. L’unitarietà è garantita dalla coesistenza di discipline tecniche comuni,
approfondite nelle tre articolazioni e nell’opzione, in cui acquisiscono connotazioni professionali specifiche.
Il secondo biennio punta al consolidamento delle basi scientifiche ed alla comprensione dei principi tecnici e
teorici necessari per l'interpretazione di problemi ambientali e dei processi produttivi integrati.
Nell’articolazione “Biotecnologie ambientali”, vengono identificate, acquisite e approfondite le competenze
relative alle metodiche per la caratterizzazione dei sistemi biochimici e microbiologici, allo studio
dell’ambiente, degli ecosistemi, della genetica e delle biotecnologie, nel rispetto delle normative sulla
11
protezione ambientale e sulla sicurezza degli ambienti di vita e di lavoro, e allo studio delle interazioni fra
sistemi energetici e ambiente, specialmente riferite all’impatto ambientale degli impianti e alle relative
emissioni inquinanti.
Nell’articolazione “Biotecnologie sanitarie”, vengono identificate, acquisite e approfondite le competenze
relative alle metodiche per la caratterizzazione dei sistemi biochimici, biologici, microbiologici e anatomici e
all’uso delle principali tecnologie sanitarie nel campo biomedicale, farmaceutico e alimentare, al fine di
identificare i fattori di rischio e causali di patologie e applicare studi epidemiologici, contribuendo alla
promozione della salute personale e collettiva; vengono infine analizzate le normative sanitarie italiane ed
europee per la tutela della persona.
METODOLOGIE
Base del metodo d'insegnamento della materia saranno la lezione frontale e partecipata, supportate da lavori
di gruppo ed esercitazioni individuali svolte sia in classe sia come lavoro domestico.
In laboratorio verranno proposte sia esperienze tese alla verifica di conoscenze acquisite in teoria, sia
problemi di carattere pratico, la cui soluzione permette di applicare quanto appreso o di estendere le
conoscenze ad aspetti non affrontati prima. Il lavoro sarà guidato negli aspetti pratici da procedure formulate
nel rispetto delle problematiche relative alla sicurezza. I ragazzi lavoreranno in gruppi di 2 o 3 e redigeranno
singolarmente il quaderno di lavoro.
I docenti saranno compresenti in laboratorio sia per le spiegazioni teoriche sia per l’assistenza alle prove
pratiche.
Il libro di testo, supportato da appunti, sarà lo strumento base per lo studio della materia.
TIPOLOGIE DELLE PROVE DI VERIFICA E LORO SCANSIONE
Saranno utilizzate quali prove di verifica:
 interrogazioni orali;
 prove o test di varia tipologia;
 prove o test specifici per valutare abilità e conoscenze nell’ambito della attività sperimentale di
laboratorio.
La valutazione delle prove orali e scritte sarà effettuata verificando gli obiettivi di conoscenza e abilità
specifici relativi alle unità didattiche, non trascurando la capacità di esprimersi utilizzando il linguaggio
appropriato.
Gli alunni saranno sempre tenuti informati sui criteri di valutazione. La scansione delle prove è quella
prevista dal POF.
12
GESTIONE DELLA COMPRESENZA
La compresenza viene attuata nelle ore di laboratorio: i lavori proposti alle classi faranno
riferimento, come scansione temporanea, agli argomenti di teoria del momento. Per quanto riguarda
il voto a fine di ogni quadrimestre si riporta quanto deliberato in sede di Dipartimento. “Il voto
unico risulterà da una media di tipo ponderato che terrà conto anche dell’incidenza temporale di
presenza, per la materia, delle ore di laboratorio rispetto a quelle di teoria. Se i due voti separati non
risultano particolarmente distanziati, un eventuale arrotondamento sarà deciso dagli insegnanti
anche sulla base dell’atteggiamento che l’alunno ha tenuto nei riguardi della materia. Nel caso in
cui uno dei due voti risulti particolarmente negativo, mentre l’altro sia positivo, su decisione degli
insegnanti può essere previsto il recupero del debito formativo solo per la parte insufficiente della
materia (solo laboratorio o solo parte teorica)”.
13
ARTICOLAZIONE:
BIOTECNOLOGIE AMBIENTALI
OBIETTIVI IN TERMINI DI COMPETENZE, CONOSCENZE, ABILITA’
CHIMICA ANALITICA E STRUMENTALE
COMPETENZE
La materia “Chimica analitica e strumentale” concorre a far conseguire allo studente, al termine del percorso
quinquennale, i seguenti risultati di apprendimento relativi al profilo educativo, culturale e professionale:
utilizzare modelli appropriati per investigare su fenomeni e interpretare dati sperimentali; utilizzare, in contesti di
ricerca applicata, procedure e tecniche per trovare soluzioni innovative e migliorative, in relazione ai campi di
propria competenza; orientarsi nelle dinamiche dello sviluppo scientifico e tecnologico, anche con l’utilizzo di
appropriate tecniche di indagine; orientarsi nella normativa che disciplina i processi produttivi del settore di
riferimento, con particolare attenzione sia alla sicurezza sui luoghi di vita e di lavoro sia alla tutela dell’ambiente e
del territorio.
CONOSCENZE E ABILITA’ figurano nei quadri seguenti
I.T.I.S. “SILVIO DE PRETTO”
DIPARTIMENTO DI CHIMICA, FISICA E SCIENZE
CLASSI TERZE
ARTICOLAZIONE :BIOTECNOLOGIE AMBIENTALI
MATERIA: CHIMICA ANALITICA E STRUMENTALE
MODULI
1
La misura
Settembre
2
Ripasso
Nomenclatura
Ottobre
3
Le soluzioni
Ottobre/
Novembre
CONOSCENZE
ABILITA’
Obiettivi minimi
Definizione di misura e di errore.
Errori sistematici e casuali.
Precisione e accuratezza.
Errore da associare alla singola misura e alla
serie di misure.
Cifre significative.
Obiettivi minimi
Definire il numero di ossidazione.
Trovare il numero di ossidazione degli
elementi in un composto.
Conoscere i principali tipi di composti
inorganici ed il modo in cui scrivere una
formula bruta corretta utilizzando i numeri di
ossidazione
Obiettivi minimi
Le soluzioni: definizioni
Concentrazioni C(g/L); %m/m, %v/v; %m/v;
Molarità, molalità, ppm.
Conversioni tra modi di esprimere la
concentrazione
Obiettivi minimi
Riconoscere cause di errore sistematico e casuale
Svolgere i calcoli col corretto numero di cifre
significative.
Altri obiettivi
Determinare precisione e accuratezza (es. in
misure di volume).
Obiettivi minimi
Sapere riconoscere le differenti classi di
composti inorganici
Sapere scrivere la formula di un composto dato il
nome e viceversa.
Obiettivi minimi
Svolgere calcoli implicanti la concentrazione di
soluzioni
Sapere preparare soluzioni a concentrazione nota,
anche per diluizione, svolgendo i relativi calcoli
Altri obiettivi
14
4
Le reazioni
chimiche ed i
calcoli
stechiometrici
Definizione di equivalente chimico e di
normalità
Diluizione e mescolamento di soluzioni
Altri obiettivi
Fenomeni di solvatazione
Obiettivi minimi
Conoscere il significato di equazione chimica
bilanciata, di coefficienti stechiometrici, di
reagente limitante e di reagente in eccesso
Significato di resa di reazione
Novembre
5
Le reazioni
redox
Dicembre/
Gennaio
Obiettivi minimi
Classificazione delle reazioni: reazioni di
precipitazione, acido-base, di complessamento,
di ossido-riduzione.
Definizioni, rappresentazione e bilanciamento
di una reazione redox.
Altri obiettivi
Calcoli stechiometrici nelle reazioni redox con
l’uso degli equivalenti.
Altri obiettivi
Descrivere lo stato di equilibrio termodinamico
e le funzioni di stato energia interna, entalpia,
entropia.
Enunciare i principi della temodinamica
Obiettivi minimi
Applicazione alla reazione chimica: Entalpia ed
entropia di reazione e spontaneità
Energia libera
Obiettivi minimi
Esprimere il concetto di reazione all’equilibrio
e formulare la legge dell’azione di massa
7
Il quoziente di reazione
L’equilibrio
Schema di calcolo della composizione di
chimico: aspetti
equilibrio
stechiometrici Perturbazioni dell’equilibrio: il principio di Le
Chatelier
Febbraio/ Marzo Altri obiettivi
Conoscere la relazione tra costante di equilibrio
ed energia libera all’equilibrio
Obiettivi minimi
8
Definire solubilità e prodotto di solubilità
Equilibri di
Conoscere le condizioni di inizio precipitazione
solubilità
di un sale
Altri obiettivi
Conoscere le condizioni di separazione
Marzo/
quantitativa di due composti poco solubili
Aprile
Equilibri di solubilità simultanei
Obiettivi minimi
9
Cenni sugli equilibri di complessa mento:
Equilibri di
complessamento reazioni e costanti di equilibrio.
6
L’equilibrio
chimico: aspetti
termodinamici
Gennaio/
Febbraio
Aprile
Sapere individuare i fattori che permettono la
formazione di soluzioni fra un dato soluto ed un
solvente.
Preparare soluzioni per miscelazione, svolgendo i
relativi calcoli
Obiettivi minimi
Sapere bilanciare un’equazione chimica
Sapere descrivere un’equazione chimica in
termini microscopici e in termini di moli
coinvolte nella trasformazione
Sapere calcolare le quantità di una sostanza
necessaria
a fare reagire un’altra sostanza
coinvolta nella reazione in esame
Sapere riconoscere un reagente presente in
eccesso rispetto alle quantità stechiometriche
Calcolare la resa di reazione
Obiettivi minimi
Saper classificare una reazione nelle categorie
indicate.
Saper bilanciare le reazioni redox.
Altri obiettivi
Saper eseguire i calcoli stechiometrici
utilizzando gli equivalenti chimici nelle reazioni
redox.
Saper bilanciare reazioni redox in ambiente acido
e basico introducendo ioni/molecole mancanti
Obiettivi minimi
Calcolare ΔH° e ΔS° di reazione da tabelle.
Calcolare ΔG° per valutare la spontaneità della
reazione
Obiettivi minimi
Impostare lo schema I-Δ-F e calcolare
composizioni di equilibrio
Valutare lo spostamento dell’equilibrio dal punto
di vista qualitativo
Altri obiettivi
Valutare lo spostamento dell’equilibrio dal punto
di vista quantitativo applicando lo schema I-Δ-F
Obiettivi minimi
Calcolare solubilità in acqua pura e in presenza
di ione comune
Calcolare le condizioni di inizio precipitazione
Conoscere le applicazioni sperimentali
Altri obiettivi
Calcolare le condizione per la separazione
quantitativa di due ioni per precipitazione.
Obiettivi minimi
Saper impostare un equilibrio di complessa
mento riconoscendo il ruolo dei partecipanti.
Conoscere le applicazioni sperimentali
15
Obiettivi minimi
Definizioni di acidi e basi secondo Arrhenius,
Lewis, Broensted-Lowry
Reazione di scambio protonico e coppie
10
acido/base coniugate
Equilibri acido- Forza di acidi e basi
Reazione di un acido con l’acqua e Ka
base
Reazione di una base con l’acqua e Kb
Autoprotolisi dell’acqua e definizione di pH
Maggio
Schema di calcolo del pH di acidi e basi forti
Curva di titolazione di acidi forti/basi forti
Obiettivi minimi
Scrivere reazioni di scambio protonico
Riconoscere coppie acido-base coniugate
Valutare l’acidità/basicità di una soluzione dalla
misura del pH
Calcolare il pH di acidi/basi forti
Calcolare per punti la curva di titolazione acido
forte/base forte e riconoscerne l’andamento
Altri obiettivi
Discriminare la forza degli acidi sulla base della
Ka
Valutare lo spostamento dell’equilibrio sulla base
della Ka dei due acidi coinvolti
LABORATORIO
Sicurezza in laboratorio: Uso corretto della vetreria e dei materiali, schede di sicurezza ed etichette delle
sostanze. Norme di sicurezza e di comportamento in laboratorio.
Precisione e accuratezza nelle misure di volume
Preparazione di soluzioni per pesata e diluizione. Titolazioni e standardizzazioni
Analisi qualitativa di vari anioni nel miscuglio iniziale e nella soluzione alcalina; analisi di cationi mediante
saggio alla fiamma e applicazione di una analisi sistematica semplificata per il primo gruppo (argento e
piombo come cloruri), secondo gruppo (calcio, stronzio, bario come solfati), terzo gruppo (alluminio e ferro
come idrossidi).
Analisi volumetrica: generalità, caratteristiche della reazione e della sostanza madre, titolazioni,
standardizzazioni.
Argentometria: generalità, preparazione e standardizzazione di una soluzione di AgNO3 (metodo Fajans),
analisi dei cloruri con i metodi di Fajans e Vohlard
Complessometria: generalità, standardizzazione dell’EDTA. Durezza totale, temporanea, permanente.
I.T.I.S. “SILVIO DE PRETTO”
DIPARTIMENTO DI CHIMICA, FISICA E SCIENZE
CLASSI QUARTE
ARTICOLAZIONE :BIOTECNOLOGIE AMBIENTALI
MATERIA: CHIMICA ANALITICA E STRUMENTALE
MODULI
1
Trattamento dei
dati
CONOSCENZE
ABILITA’
Distribuzione della frequenza degli errori Da una serie di dati costruire l’istogramma delle
casuali: (curva di Gauss); t di student e Q- deviazioni dalla media. Mettere in relazione la
test.
deviazione standard con i limiti di attendibilità
dei dati.
Settembre
Obiettivi minimi
Definizioni di acidi e basi secondo Arrhenius,
Lewis, Broensted-Lowry
Reazione di scambio protonico e coppie
acido/base coniugate
Settembre/Ottobre Forza di acidi e basi
2
Equilibri
acido-base
Obiettivi minimi
Scrivere reazioni di scambio protonico
Riconoscere coppie acido-base coniugate
Valutare l’acidità/basicità di una soluzione dalla
misura del pH
Calcolare il pH di acidi/basi forti
16
Novembre
Reazione di un acido con l’acqua e Ka
Reazione di una base con l’acqua e Kb
Autoprotolisi dell’acqua e definizione di pH
Schema di calcolo del pH di acidi e basi forti
Curva di titolazione di acidi forti/basi forti
Equilibri acido-base per acidi e basi deboli e
relativo schema di calcolo I-Δ-F
Equilibri di idrolisi di un sale e relativo
schema di calcolo I-Δ-F
Definire un sistema tampone e conoscere lo
schema di calcolo del pH
Curva di titolazione acido forte/base forte
Curva di titolazione acido debole/base forte
Altri obiettivi
Curva di titolazione di un acido poliprotico
3
Equilibri
Redox
Obiettivi minimi
Obiettivi minimi
Definizioni di ossidanti e riducenti
Eseguire titolazioni redox classiche
Reazione di scambio elettronico e coppie Altri obiettivi
redox coniugate
Calcolare il potenziale nei punti significativi di
Potenziali redox
una curva di titolazione
Novembre
Obiettivi minimi
Descrivere elettrodi di 1^, 2^, 3^ specie e
relativi potenziali
Descrivere il funzionamento di una pila ed
4
esprimerne la f.e.m.
Metodi
Tabella dei potenziali nomali
elettrochimici: Legge di Nernst degli elettrodi
Potenziometria Elettrodi di misura e di riferimento
Elettrodo a vetro
Dicembre/Gennaio Taratura del pHmetro
Titolazioni.
Altri obiettivi
Elaborazioni: curve in derivata 1^ e 2^ (uso
di Excell)
Obiettivi minimi
5
Conducibilità di elettroliti e sua dipendenza;
Metodi
conducibilità equivalente a diluizione infinita:
elettrochimici:
confronto tra ioni.
Conduttimetria Costante di cella e sua misura.
Misure di conducibilità specifica.
Gennaio/Febbraio Titolazioni
Obiettivi minimi
6
Fondamenti delle interazioni materia –
Metodi ottici:
energia
Calcolare per punti la curva di titolazione acido
forte/base forte e riconoscerne l’andamento
Calcolare il pH di acidi deboli/basi deboli
mediante lo schema I-Δ-F
Calcolare il pH nel caso di idrolisi di un sale
mediante lo schema I-Δ-F
Calcolare il pH di un tampone
Eseguire misure di pH
Costruire un tampone
Eseguire titolazioni pHmetriche classiche e
potenziometriche
Altri obiettivi
Discriminare la forza degli acidi sulla base della
Ka
Valutare lo spostamento dell’equilibrio sulla base
della Ka dei due acidi coinvolti
Calcolare il pH nei punti significativi delle curve
di titolazione
Risolvere esercizi di maggior complessità
rispetto a quelli di applicazione dello schema IΔ-F
Obiettivi minimi
Calcolare il potenziale di elettrodi e la f.e.m. di
una pila.
Distinguere in un contesto elettrodi di misura e di
riferimento e saperne descrivere le parti e il
funzionamento
Eseguire titolazioni potenziometriche
Altri obiettivi
Descrivere il funzionamento dell’elettrodo a
vetro
Titolazioni: svolgere elaborazione in derivata 1^
e 2^ per la rilevazione del punto di fine
Obiettivi minimi
Eseguire misure di conducibilità
Interpretare l’andamento di una titolazione
conduttometrica in base ai cambiamenti della
composizione ionica
Obiettivi minimi
Rappresentare i fenomeni
17
generalità
Fenomeni di assorbimento ed emissione di
radiazioni, fluorescenza e fosforescenza
Febbraio
Obiettivi minimi
Transizioni attive in UV VIS.
7
Trasmittanza e Assorbanza
Metodi ottici:
Legge di Beer dell’assorbimento
Spettrofotometria
Schema a blocchi degli spettrofotometri
UV VIS
mono e doppio raggio
Principali componenti della strumentazione
Marzo/Aprile
(lampade, monocromatori, rivelatori)
Obiettivi minimi
Rilevare lo spettro di assorbimento di una
sostanza in soluzione
Scegliere la λ per l’analisi quantitativa
Costruire rette di taratura
Illustrare il funzionamento dei componenti della
strumentazione
Obiettivi minimi
Principali tipi di vibrazioni e assorbimento IR
8
Schema a blocchi di uno spettrofotometro IR
Metodi ottici:
ottico
Spettrofotometria Altri obiettivi
Interpretazione dell’assorbimento IR secondo
IR
il modello della fisica classica e quello della
meccanica quantistica
Aprile/Maggio
Cenni al funzionamento di uno strumento a
interferenza
Obiettivi minimi
Esaminare vibrazioni e relativi assorbimenti IR
(mappe e IR-Tutor)
Data la formula bruta, elaborare ipotesi di
formule di struttura e ricercare assorbimenti
caratteristici
Rilevare spettri di assorbimento IR
LABORATORIO
Sicurezza in laboratorio: principali norme.
Da una serie di dati costruire l’istogramma delle deviazioni dalla media e Calcolare la deviazione standard
stimata (Excell)
Acidimetria: standardizzazione di acidi e basi forti
Determinazione di bicarbonato e carbonato mediante uso di doppio indicatore
Curve di titolazione pH-metriche di acidi/basi forti e deboli e di acido poliprotico
Uso di Excell per la costruzione delle curve in derivata prima e seconda
Determinazione potenziometrica di acido fosforico nella coca-cola e di bicarbonato nelle acque potabili.
Costruzione di tamponi concentrati e diluiti e determinazione pH-metrica della capacità tamponante
Misure di conducibilità specifica
Titolazione conduttometrica
Spettrofotometria UV-Vis: rilevazione dello spettro del permanganato e costruzione della retta di taratura;
costruzione della retta di taratura dello ione ammonio col metodo di Nessler.
Rilevazione di spettri di assorbimento IR e ricerca di assorbimenti caratteristici.
18
I.T.I.S. “SILVIO DE PRETTO”
DIPARTIMENTO DI CHIMICA, FISICA E SCIENZE
CLASSI QUINTE
ARTICOLAZIONE :BIOTECNOLOGIE AMBIENTALI
MATERIA: CHIMICA ANALITICA E STRUMENTALE
Si intendono sviluppare contemporaneamente moduli relativi alle tecniche analitiche e moduli relativi alle
matrici ambientali. In laboratorio i vari gruppi di lavoro eseguono (a rotazione) determinazioni diverse sullo
stesso campione, contribuendo all’analisi dello stesso.
TECNICHE ANALITICHE
MODULI
CONOSCENZE
Obiettivi minimi
Principi teorici della spettrofotometria di
1
assorbimento atomico
Metodi ottici
Schemi a blocchi degli spettrofotometri mono
Spettrofotometria
e doppio raggio, lampade, atomizzatori,
AA
monocromatori, rivelatori.
Altri obiettivi
Settembre/Ottobre Alcune interferenze analitiche e relative
correzioni
Obiettivi minimi
2
Conoscere l’equilibrio di distribuzione di una
Metodi
specie tra due fasi e i meccanismi della
cromatografici:
distribuzione stessa
generalità
Descrivere la separazione sulla base di
selettività ed efficienza; risoluzione, capacità.
Novembre
Il cromatogramma
Obiettivi minimi
Tracciare lo schema a blocchi dello
strumento, indicando iniettori, colonne,
3
rivelatori.
Metodi
Conoscere il funzionamento e l’applicazione
cromatografici:
dei rivelatori a conduttività termica, a
gascromatografia
ionizzazione di fiamma, NPD, a cattura di
elettroni, MS.
Novembre/
Altri obiettivi
Dicembre
Conoscere la regolazione dei parametri
operativi al fine di migliorare una
separazione. Analisi con programma termico
Obiettivi minimi
4
Indicare i principali tipi di fasi stazionarie e
Metodi
fasi mobili e conoscere i criteri utili a
cromatografici:
prevedere l’ordine di eluizione
TLC
TLC: Conoscere la tecnica operativa; Rf e
HPLC
riconoscimento delle sostanze separate
Tracciare lo schema a blocchi del
Gennaio/Febbraio cromatografo HPLC, indicando le funzioni e
ABILITA’
Obiettivi minimi
Determinazione quantitativa di un analita previa
costruzione di retta di taratura e mediante il
metodo delle aggiunte
Altri obiettivi
Ottimizzazione delle condizioni operative
Obiettivi minimi
Data una serie di cromatogrammi, calcolare le
concentrazioni degli analiti mediante i metodi
dello standard esterno e dello standard interno.
Altri obiettivi
Proporre la variazione dei parametri operativi
adatta al miglioramento di una separazione
Obiettivi minimi
Data una serie di cromatogrammi, calcolare le
concentrazioni degli analiti mediante i metodi
dello standard esterno e dello standard interno
Altri obiettivi
TLC e HPLC:
Proporre la variazione dei parametri operativi
adatta al miglioramento di una separazione
19
5
Metodi
cromatografici:
cromatografia
ionica
Marzo
6
Il processo
analitico
le principali caratteristiche dei componenti
(sistemi di iniezione, colonne, rivelatori)
Conoscere i principi di funzionamento dei
rivelatori UV-Vis classici e a serie di diodi
Altri obiettivi
Conoscere la regolazione dei parametri
operativi al fine di migliorare una
separazione.
Conoscere la tecnica dell’analisi in gradiente
Obiettivi minimi
Conoscere lo schema a blocchi del
cromatografo per cromatografia ionica,
indicandone i componenti (sistemi di
iniezione, colonne, rivelatore a conducibilità)
Altri obiettivi
Conoscere la regolazione dei parametri
operativi al fine di migliorare una
separazione.
Sequenza delle fasi del processo analitico
Tecniche di campionamento ed elaborazione
dei dati
Controllo dei dati analitici
Obiettivi minimi
Data una serie di cromatogrammi, calcolare le
concentrazioni degli analiti.
Individuare le tecniche di analisi e purificazione
di un campione
Analizzare i risultati di casi reali e proporre
miglioramenti alla procedura analitica
Aprile/Maggio
MATRICI AMBIENTALI: LORO STUDIO E APPLICAZIONI ANALITICHE
MODULI
1
Matrici
ambientali:
ACQUA
CONOSCENZE
APPLICAZIONI SPERIMENTALI
Obiettivi minimi
Acque naturali: classificazioni in base agli
usi, classificazione idrologica e chimica.
Inquinamento
e
principali
sostanze
inquinanti.
Cenni alla normativa vigente.
Campionamento,
conservazione
del
campione, determinazioni fisiche e chimicofisiche, determinazioni chimiche
Obiettivi minimi
Saper descrivere e, se possibile, eseguire le
determinazioni di:
pH e conducibilità
O.D.,B.O.D., C.O.D.
Determinazioni
volumetriche
(anche
potenziometriche): alcalinità, durezza, cloruri,
Kubel
Turbidimetria: solfati
Spettrofotometria UV-Vis: nitrati, ammonio,
nitriti, fosfati
Spettrofotometria AA: metalli pesanti
Altri obiettivi
Confrontare i risultati analitici ottenuti con
tecniche diverse
(Analisi dell’aria realizzate presso laboratori
esterni)
Eseguire calcoli relativi alla concentrazione degli
analiti nel campione reale
Ottobre
2
Matrici
ambientali:
ARIA
Gennaio/Febbraio
Obiettivi minimi
Altri obiettivi
Aria esterna – inquinanti atmosferici
Aria interna – inquinanti indoor
Cenni alla normativa specifica di settore
Campionamenti
attivi
e
passivi
Desorbimento termico – analisi GC
Estrazione – concentrazione – analisi
20
3
Matrici
ambientali:
TERRENO
Marzo/Aprile
4
RIFIUTI
mediante varie tecniche strumentali
Obiettivi minimi
Composizione e caratteristiche del suolo:
tessitura, struttura, porosità, permeabilità,
umidità, quantità di aria, pH, capacità di
scambio cationico, frazione minerale,
frazione organica, macro e micronutrienti.
Cenni alla normativa specifica di settore
Inquinamento del suolo da metalli e da
sostanze organiche.
Campionamenti e analisi
In collaborazione con il
microbiologia: Classificazione
Campionamento e analisi
corso
Obiettivi minimi
Alcune determinazioni delle caratteristiche del
suolo
Spettrofotometria AA: metalli assimilabili
Altri obiettivi
Eseguire calcoli relativi alla concentrazione degli
analiti nel campione reale
Confrontare i risultati analitici ottenuti con
tecniche diverse
di
Aprile/Maggio
LABORATORIO
Verranno svolte esperienze applicative delle tecniche strumentali studiate.
Si esamineranno e quando possibile si applicheranno metodi di campionamento, purificazione e analisi dei
campioni ambientali.
Con la collaborazione di Università e strutture private verranno esaminate alcune tecniche strumentali ed
analisi ambientali.
21
OBIETTIVI IN TERMINI DI COMPETENZE, CONOSCENZE, ABILITA’
CHIMICA ORGANICA E BIOCHIMICA
COMPETENZE
La materia “Chimica organica e biochimica” concorre a far conseguire allo studente, al termine del percorso
quinquennale, i seguenti risultati di apprendimento relativi al profilo educativo, culturale e
professionale:utilizzare modelli appropriati per investigare su fenomeni e interpretare dati sperimentali;
utilizzare, in contesti di ricerca applicata, procedure e tecniche per trovare soluzioni innovative e
migliorative, in relazione ai campi di propria competenza; orientarsi nelle dinamiche dello sviluppo
scientifico e tecnologico, anche con l’utilizzo di appropriate tecniche di indagine; orientarsi nella normativa
che disciplina i processi produttivi del settore di riferimento, con particolare attenzione sia alla sicurezza sui
luoghi di vita e di lavoro sia alla tutela dell’ambiente e del territorio
CONOSCENZE E ABILITA’ figurano nei quadri seguenti
I.T.I.S. “SILVIO DE PRETTO”
DIPARTIMENTO DI CHIMICA, FISICA E SCIENZE
CLASSI TERZE
ARTICOLAZIONE :BIOTECNOLOGIE AMBIENTALI
MATERIA: CHIMICA ORGANICA E BIOBHIMICA
(* obiettivi irrinunciabili)
MODULI
1
Ripasso
legame
chimico e
introduzione
alla chimica
organica
settembre
ottobre
2
Alcani e ciclo
alcani
CONOSCENZE
COMPETENZE
Il legame covalente e le formule di Lewis delle
molecole.*
Polarità del legame covalente*
Geometria molecolare e teoria VSEPR; polarità
delle molecole.*
Legami secondari*
Ambito di studio della chimica organica
Configurazione elettronica del carbonio e le
diverse ibridazioni sp3,sp2,sp*
Legame σ e π*
Formule in forma estesa ,condensata e
scheletrica*.
Carica formale*
Concetto di gruppo funzionale*
Scrivere la formula di struttura di una molecola*
Stabilire la forma di molecole semplici mediante
la teoria VSEPR e individuare il carattere polare
o non polare.*
Individuare la polarità nei legami covalenti*
Riconoscere le interazioni intermolecolari, la
geometria delle molecole e le proprietà fisiche
delle sostanze.*
Descrivere le diverse ibridazioni del carbonio*
Riconoscere legami σ e π*
Saper identificare formule in forma estesa
condensata e scheletrica di una molecola
organica*
Riconoscere il gruppo funzionale e la relativa
classe di appartenenza di un composto*.
Struttura e nomenclatura degli alcani*
Isomeria di struttura*; isomeria di conformazione
Nomenclatura* e conformazioni dei cicloalcani
Proprietà fisiche e chimiche di alcani e ciclo
alcani*
Passare dalla formula al nome IUPAC ( e
tradizionale in alcuni casi) e viceversa per alcani
e ciclo alcani*
Rappresentare e denominare una specie chimica
organica mediante formule di struttura,*
22
Ottobre
novembre
3
Alcheni e
alchini
dicembre
4
Composti
aromatici
Gennaio
febbraio
5
Alogenuri
alchilici
Reazioni
degli
alogenazione*
alcani:
combustione*
e condensate,* scheletriche* e
prospettiche.
Riconoscere l’isomeria di struttura e scrivere
possibili isomeri di una molecola*
Collegare le proprietà macroscopiche degli alcani
alle relative caratteristiche strutturali*
Descrivere le reazioni di combustione e di
alogenazione*
Struttura e nomenclatura degli alcheni*
Ibridazione sp2 e legame π*
Isomeria geometrica*
Nucleofili ed elettrofili*
Reazioni di addizione al doppio legame* e relativi
meccanismi, regola di Markovnikov*.
Stabilità relativa dei carbocationi,
Intermedi
di
reazione
e
stati
di
transizione:significato e profilo energetico di
reazione
Approfondimento: Dieni e reazioni di Diels _Alder
Struttura e nomenclatura degli alchini*
Ibridazione sp*
Reazioni di addizione al triplo legame*
Cenni alle reazioni di polimerizzazione
Approfondimento: Distillazione del petrolio e
principali classi di prodotti
Approfondimento: Impatto ambientale di alcuni
idrocarburi: benzina, gas naturale e GPL
Passare dalla formula al nome IUPAC ( e
tradizionale in alcuni casi) e viceversa per
alcheni e alchini*
Collegare le proprietà macroscopiche degli
alcheni e degli alchini alle relative caratteristiche
strutturali*
Saper riconoscere i vari isomeri geometrici*
Saper riconoscere una specie elettrofila e
nucleofila*
Spiegare il meccanismo generale di addizione
elettrofila al doppio legame
Prevedere i prodotti delle reazioni degli alcheni e
degli alchini*
Teoria della risonanza*
Struttura di risonanza del benzene*
Nomenclature e proprietà dei composti aromatici*
Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica*
(meccanismo della alogenazione, della
nitrazione, della solfonazione, dell'alchilazione
e dell'acilazione di Friedel-Crafts),
Reattività e orientamento su benzeni sostituiti,
effetto induttivo e di risonanza, gruppi attivanti
e disattivanti
Approfondimento: IPA ,IPHA e relativo impatto
ambientale
Passare dalla formula al nome IUPAC ( e
tradizionale in alcuni casi) e viceversa per i
composti aromatici*
Descrivere il fenomeno della risonanza
relazionandola anche alle
proprietà chimiche di tale classe di composti*
In base alla formula di struttura prevedere le
proprietà fisiche e
chimiche caratterizzanti la classe di composti*
Prevedere i prodotti delle reazioni dei composti
aromatici sulla base della sostituzione elettrofila
aromatica* e del relativo meccanismo di reazione
Struttura e nomenclatura degli alogenuri alchilici*
Il carbonio asimmetrico: chiralità ed isomeri ottici
Sostituzione nucleofila al carbonio saturo:
meccanismi SN1 e SN2*
Reazioni di eliminazione
Approfondimento: CFC e strato di ozono,
Cicloesano esaclorurato
Passare dalla formula al nome IUPAC ( e
tradizionale in alcuni casi) e viceversa per gli
alogenuri alchilici*
In base alla formula di struttura prevedere le
proprietà fisiche e chimiche caratterizzanti la
classe di composti*
Spiegare il significato di carbonio asimmetrico*
Descrivere la stereo chimica dei due meccanismi
SN
Prevedere i prodotti delle reazioni degli alogenuri
alchilici*
Struttura e nomenclatura di alcoli, fenoli ed eteri*
Classificazione degli alcoli; legame idrogeno e
proprietà fisiche degli alcoli*
Acidità di alcoli e fenoli*
Numero di ossidazione nei composti organici dalle
Passare dalla formula al nome IUPAC ( e
tradizionale in alcuni casi) e viceversa per alcoli,
fenoli ed eteri*
Spiegare la differente acidità di alcoli e fenoli
Assegnare il numero di ossidazione in base alle
marzo
6
Alcoli fenoli
eteri
23
Marzo aprile
formule di struttura*
formule di struttura*
Reazioni di eliminazione e sostituzione nucleofile Prevedere i prodotti delle reazioni di alcoli fenoli
negli alcoli*; ossidazione di alcoli e fenoli*
ed eteri*
Proprietà degli eteri
Reattivi di Grignarde e formazione degli eteri
Gruppo carbonilico e relative caratteristiche:
struttura elettronica e polarità*
Struttura e nomenclatura di aldeidi e chetoni*
Addizione nucleofila al carbonile: meccanismo
generale*
Esempi di addizioni*
Ossidazioni e riduzioni dei composti carbonilici*
Aprile maggio Tautomeria chetoenolica*
7
Composti
carbonilici
Passare dalla formula al nome IUPAC ( e
tradizionale in alcuni casi) e viceversa per aldeidi
e chetoni*
In base alla formula di struttura prevedere le
proprietà fisiche e chimiche caratterizzanti
aldeidi e chetoni*
Prevedere i prodotti delle reazioni di aldeidi e
chetoni*
I.T.I.S. “SILVIO DE PRETTO”
DIPARTIMENTO DI CHIMICA, FISICA E SCIENZE
CLASSI QUARTE
ARTICOLAZIONE :BIOTECNOLOGIE AMBIENTALI
MATERIA: CHIMICA ORGANICA E BIOCHIMICA
(* obiettivi irrinunciabili)
MODULI
1
Alcoli fenoli
eteri
Settembre
ottobre
2
Composti
carbonilici
ottobre
3
Ammine ed
CONOSCENZE
COMPETENZE
Struttura e nomenclatura di alcoli, fenoli ed eteri*
Classificazione degli alcoli; legame idrogeno e
proprietà fisiche degli alcoli*
Acidità di alcoli e fenoli*
Numero di ossidazione nei composti organici dalle
formule di struttura*
Reazioni di eliminazione e sostituzione nucleofile
negli alcoli*; ossidazione di alcoli e fenoli*
Proprietà degli eteri
Cenni alle proprietà di tioli e solfuri
sintesi degli eteri
Passare dalla formula al nome IUPAC ( e
tradizionale in alcuni casi) e viceversa per alcoli,
fenoli ed eteri*
Spiegare la differente acidità di alcoli e fenoli
Assegnare il numero di ossidazione in base alle
formule di struttura*
Prevedere i prodotti delle principali reazioni di
alcoli fenoli ed eteri*
Gruppo carbonilico e relative caratteristiche:
struttura elettronica e polarità*
Struttura e nomenclatura di aldeidi e chetoni*
Addizione nucleofila al carbonile: meccanismo
generale*
Esempi di addizioni: di alcoli, acqua, HCN, NH3,
ammine*
Ossidazioni e riduzioni dei composti carbonilici*
Tautomeria chetoenolica*
Passare dalla formula al nome IUPAC ( e
tradizionale in alcuni casi) e viceversa per aldeidi
e chetoni*
In base alla formula di struttura prevedere le
proprietà fisiche e chimiche caratterizzanti
aldeidi e chetoni*
Prevedere i prodotti delle reazioni di aldeidi e
chetoni*
Nomenclatura delle ammine*
Scrivere la formula, dato il nome e viceversa*
Struttura, classificazione e proprietà fisiche delle Spiegare la diversa basicità delle varie ammine
24
eterocicli
azotati
novembre
4
Acidi
carbossilici e
derivati
Dicembre
gennaio
5
Polimeri
gennaio
ammine*
basicità delle ammine*
caratteristiche di alcuni eterocicli azotati naturali
Nomenclatura, struttura, classificazione di acidi Scrivere la formula, dato il nome e viceversa*
carbossilici, cloruri acilici, esteri, anidridi, Prevedere i prodotti delle fondamentali reazioni
ammidi*
di acidi carbossilici e derivati*
proprietà fisiche*
la reazione di sostituzione nucleofila acilica*
monomeri e polimeri
struttura primaria e secondaria dei polimeri*
reazioni di poliaddizione e policondensazione*
Rappresentare reazioni di polimerizzazione*
chiralità e attività ottica*
Applicare le regole per l’attribuzione della
configurazione R,S*
Scrivere formule di Fischer, dato il nome e
viceversa*
6
il polarimetro
Stereochimica enantiomeri e diastereoisomeri*
febbraio
formula di Fischer e configurazioni assolute R, S*
risoluzione degli antipodi ottici
Classificazione dei carboidrati*
gliceraldeide e diidrossiacetone*
Struttura e chiralità dei monosaccaridi, loro
formule di Fischer*
serie steriche D ed L*
Proprietà dei principali monosaccaridi*
Strutture emiacetaliche cicliche*, anomeria e muta
7
Carboidrati rotazione*; formule di Haworth*
Conformazioni stabili dei monosaccaridi. Derivati
di riduzione e di ossidazione dei monosaccaridi.
febbraio marzo Disaccaridi: la natura del legame acetalico*;
struttura e proprietà dei principali disaccaridi*.
Polisaccaridi*: struttura e proprietà caratteristiche
di amido, glicogeno e cellulosa.
Cenni su altri derivati dei monosaccaridi: zuccheri
fosfati, deossizuccheri, amminozuccheri
Conoscere le caratteristiche strutturali principali
dei più importanti monosaccaridi, disaccaridi e
polisaccaridi*
Saper correlare tali caratteristiche alle principali
funzioni biologiche di tali molecole.*
Saper rappresentare mediante formule di struttura
di Fischer e Haworth tali molecole
(*monosaccaridi principali).
Interpretare dal punto di vista chimico la
formazione delle strutture emiacetaliche e del
legame glicosidico
Triacilgliceroli*:
struttura
generale,
classificazione, proprietà fisiche, funzione
biologica.
Idrogenazione degli oli vegetali
8
La reazione di saponificazione e le proprietà dei
Lipidi
saponi*
I detergenti sintetici: struttura chimica e azione
Aprile maggio Glicerofosfolipidi*: struttura e funzione biologica.
Terpeni: unità isoprenica*, esempi di terpeni e
terpenoidi; struttura del colesterolo*; esempi di
composti steroidei.
Conoscere le caratteristiche strutturali delle
principali classi di lipidi*
Correlare le strutture dei lipidi alle loro principali
funzioni biologiche*
Correlare la struttura di saponi e detergenti alla
loro attività.*
25
I.T.I.S. “SILVIO DE PRETTO”
DIPARTIMENTO DI CHIMICA, FISICA E SCIENZE
CLASSI QUINTE
ARTICOLAZIONE :BIOTECNOLOGIE AMBIENTALI
MATERIA: CHIMICA ORGANICA E BIOCHIMICA
Moduli
Proprietà chimico fisiche dell’
acqua. Reazioni acido base in
acqua.
Termodinamica.
Principali gruppi di
biomolecole e relativi gruppi
funzionali.
Settembre / ottobre
Glucidi
Ottobre
Contenuti/ conoscenze
Obiettivi
Struttura dell’ acqua e suo ruolo come
solvente. Acidi e basi secondo
Arrhenius, Broensted e Loewry e Lewis.
Reazione acido base secondo Broensted
e Loewry.
Capacità termica dei sistemi acquosi,
alto calore di vaporizzazione dell’ acqua
e conseguenze sui sistemi viventi.
Principi della Termodinamica e funzioni
di stato energia interna, entalpia,
entropia ed energia libera di Gibbs.
Trasformazioni endo ed esotermiche.
Trasformazioni eso ed endoergoniche.
Spontaneità di una trasformazione.
Reazioni accoppiate e variazione dell’
energia libera di Gibbs.
Condizioni standard in biochimica.
Principali gruppi di macromolecole di
interesse biologico: aminoacidi (α-L
aminoacidi e formula in proiezione di
Fischer) e peptidi, legame peptidico e
relativa struttura.
Nucleosidi e nucleotidi, struttura dell’
AMP, dell’ ADP ed ATP, legame
fosfoestereo e fosfoanidridico e stabilità
di tali legami. Struttura del CMP.
Struttura dello scheletro degli acidi
nucleici.
Lipidi e loro funzione. Triacilgliceroli,
glicerofosfolipidi, sfingolipidi, steroli
(colesterolo)
Monosaccaridi struttura e configurazione
D e L, R ed S
Nomenclatura della struttura a catena
aperta, formazione di semiacetali ciclici,
anomeri α e β
struttura del glucosio secondo la
proiezione di Fisher, di Haworth e
conformazionale, nomenclatura dei
carboidrati nella forma ciclica
mutarotazione del glucosio
glucosidi, acetali e chetali.
Ossidazione acida ad acido gliconico,
Obiettivi minimi
Conoscenza delle definizioni di
acido e base secondo Arrhenius,
Broensted e Loewry e Lewis e
della descrizione di una reazione
acido base secondo Broensted e
Loewry.
Conoscere gli equilibri acido base
che si stabiliscono in soluzioni
acquose.
Sapere descrivere i principi della
Termodinamica e le funzioni di
stato termodinamiche. Sapere
individuare le condizioni in cui
una trasformazione è spontanea.
Conoscere i gruppi funzionali più
significativi delle biomolecole,
sapere scrivere e commentare le
formule di struttura generali di
aminoacidi ed oligopeptidi, dei
nucleosidi dei nucleotidi, e dello
scheletro degli acidi nucleici, dei
lipidi.
Obiettivi minimi
Sapere gestire le definizioni, la
costruzione delle formule e la
nomenclatura dei monosaccaridi,
di
alcuni
disaccaridi
e
polisaccaridi e di alcuni derivati
dei carboidrati (acidi, polialcoli,
fosfati
degli
zuccheri,
deossizuccheri
ed
26
AMMINO ACIDI
Ottobre/novembre
glicarico e glucarico.
riduzione a glicitoli.
Disaccaridi, struttura, nomenclatura e
proprietà di saccarosio, maltosio,
cellobiosio, lattosio.
Polisaccaridi, struttura di amilosio,
amilopectina e cellulosa.
Amminozuccheri, struttura di Nacetilglucosammina
e
Nacetilgalattosammina, chitina, acido
ialuronico
amminozuccheri).
Amminoacidi naturali,
struttura e nomenclatura, classificazione
degli aminoacidi in base alla loro
struttura, proprietà acido-base, pKa
caratteristici,
punto
isoelettrico,
diagrammi carica netta contro pH.
Obiettivi minimi
Conoscere
la
struttura
e
nomenclatura, la classificazione
degli aminoacidi in base alla loro
struttura e le loro proprietà acidobase.
Sapere
descrivere
il
loro
comportamento acido base in
funzione del pH del sistema.
Titolazione
aminoacido.
acido
base
di
un
ALTRE COMPETENZE
Sapere prevedere le proprietà dei
polisaccaridi in base alla loro
struttura molecolare.
ALTRE COMPETENZE
Legami e interazioni intramolecolari
nelle proteine.
Struttura primaria e diagrammi di
Ramanchandran. Struttura secondaria ad
alfa elica, a foglietti beta piegati,
disordinata.
Struttura terziaria, motivi e domini.
Struttura quaternaria.
PEPTIDI E PROTEINE
novembre
Diagramma di idrofobicità
polipeptide e conseguenze.
di
un
Classificazione delle proteine in base
alla struttura (globulari e fibrose) ed alla
funzione.
Sapere costruire le strutture
molecolari degli aminoacidi e
sapere prevedere la loro natura
idrofobica od idrofilica in
funzione
della
struttura
molecolare.
Obiettivi minimi
Sapere descrivere la struttura
primaria, secondaria, terziaria e
quaternaria di polipeptidi e
proteine. Sapere individuare il
ruolo delle proteine nelle cellule.
ALTRE COMPETENZE
Saper
prevedere
la
natura
idrofilica o idrofobica delle catene
peptidiche in base alla loro
struttura e composizione in
aminoacidi.
Denaturazione delle proteine.
Analisi della struttura primaria (idrolisi
acida e basica,
frammentazione chimica ed enzimatica,
degradazione
di
Edman
e
determinazione della sequenza di AA.)
Analisi della struttura secondaria con la
tecnica del dicroismo circolare e della
struttura terziaria/quaternaria con la
diffrazione a raggi X ed NMR (cenni)
27
LIPIDI
Novembre / dicembre
MEMBRANE BIOLOGICHE
e trasporto di membrana
Dicembre
ENZIMI
Gennaio
VIE METABOLICHE
Febbraio
GLICOLISI E
CATABOLISMO DEGLI
ESOSI. FERMENTAZIONI.
VIA DEI PENTOSO
FOSFATI.
GLUCONEOGENESI.
Febbraio
IL CICLO DELL’ ACIDO
CITRICO
marzo
Classificazione, struttura e nomenclatura
degli acidi grassi. Triacilgliceroli:
struttura e funzione biologica. Punto di
fusione di oli e grassi e grado di
insaturazione;
glicerofosfolipidi:
struttura, proprietà e funzione biologica;
sfingolipidi, terpeni. Steroidi: colesterolo
ll doppio strato lipidico. Modelli di
membrana e composizione delle diverse
membrane cellulari. Le proteine di
membrana e loro funzione. Meccanismi
di trasporto attivo e passivo, per
diffusione, trasporto trans membrana di
acqua e molecole di piccola massa.
Canali e pompe, canali ionici, pompa
Na-K.
Obiettivi minimi
Sapere descrivere i lipidi in base
alla struttura molecolare. Sapere
individuare il ruolo dei diversi tipi
di lipidi all' interno della cellula.
Classificazioni e nomenclatura
confronto tra catalisi enzimatica ed
inorganica. Teoria della chiave-serratura
e dell'adattamento indotto;
dipendenza della velocità da pH,
temperatura,
concentrazione
del
substrato.
Cinetica enzimatica: equazione di
Michaelis Menten, inibitori competitivi,
incompetitivi, misti
equazione dei doppi reciproci
enzimi
allosterici;
regolazione
enzimatica.
Caratteristiche generali delle reazioni
metaboliche,
accoppiamento
delle
reazioni, catabolismo ed anabolismo, Il
trasferimento di gruppi fosforici e l’ATP
come
trasportatore
di
energia,
trasportatori attivati, . Le ossidoriduzioni
di
interesse
biologico.
Trasportatori di elettroni. Regolazione
dei processi metabolici, ruolo degli
enzimi.
Significato, reazioni chimiche, enzimi,
coenzimi, regolazione metabolica della
glicolisi. I destini del piruvato in
condizione aerobiche e anaerobiche
fermentazioni
alcolica
e
lattica.
Reazioni chimiche, enzimi nella via dei
pentoso fosfati.
Obiettivi minimi
Sapere illustrare le caratteristiche
ed i meccanismi di azione dei
diversi tipi di enzimi.
Significato, reazioni chimiche, enzimi,
coenzimi coinvolti nel ciclo dei TCA.
Obiettivi minimi
Sapere descrivere in modo
sintetico
le reazioni e gli
intermedi prodotti nel ciclo dei
TCA.
Obiettivi minimi
Sapere
descrivere
la
struttura dei diversi tipi di
membrane presenti all' interno
delle cellule eucariote e nelle
cellule
procariote.
Sapere
illustrare i meccanismi di trasporto
di ioni, acqua e molecole
attraverso la membrana.
Obiettivi minimi
Sapere descrivere in modo
essenziale
le caratteristiche
fondamentali
delle
reazioni
metaboliche.
Obiettivi minimi
Sapere descrivere in modo
essenziale
le reazioni che si
hanno nella glicolisi, nelle
fermentazioni, nella via dei
pentoso
fosfati
e
nella
gluconeogenesi.
28
FOSFORILAZIONE
OSSIDATIVA. LA CATENA
RESPIRATORIO ED I SUOI
COMPONENTI
Marzo / aprile
METABOLISMO DEI LIPIDI
Aprile / maggio
METABOLISMO DEGLI
AMINOACIDI cenni
Maggio
SINTESI PROTEICA
Maggio
CRESCITA MICROBICA
Maggio
Significato, reazioni chimiche, enzimi
coenzimi, regolazione metabolica nella
catena respiratoria. Ruolo dei mitocondri
negli eucarioti.
Obiettivi minimi
Sapere descrivere in modo
essenziale
le reazioni più
significative della fosforilazione
ossidativa.
Acidi grassi saturi con catena pari e
dispari e insaturi: beta-ossidazione.
Formazione e destino di AcetilCoA e
propionilCoA. Biosintesi di acidi grassi
e di triacilgliceroli
Degradazione delle proteine della dieta.
Trasferimento dei gruppi amminici:
ruolo del PLP. Deaminazione e
formazione dell’ammoniaca. Escrezione
dell’azoto e ciclo dell’urea.
Analisi della sequenza a cinque stadi
della sintesi proteica
Obiettivi minimi
Sapere descrivere in modo
essenziale le reazioni presenti nel
metabolismo dei lipidi.
Analisi dei fattori che influenzano la
crescita microbica, nell’ utilizzo a livello
produttivo.
Obiettivi minimi
Sapere descrivere in modo
sintetico
le trasformazioni
presenti nel metabolismo degli
aminoacidi.
Obiettivi minimi
Sapere descrivere in modo
essenziale gli stadi della sintesi
proteica.
Obiettivi minimi
Sapere descrivere i parametri che
modificano la crescita dei
microrganismi.
29
ARTICOLAZIONE:
BIOTECNOLOGIE SANITARIE
OBIETTIVI IN TERMINI DI COMPETENZE, CONOSCENZE, ABILITA’
CHIMICA ANALITICA E STRUMENTALE
COMPETENZE
La materia “Chimica analitica e strumentale” concorre a far conseguire allo studente, al termine del percorso
quinquennale, i seguenti risultati di apprendimento relativi al profilo educativo, culturale e professionale:
utilizzare modelli appropriati per investigare su fenomeni e interpretare dati sperimentali; utilizzare, in contesti di
ricerca applicata, procedure e tecniche per trovare soluzioni innovative e migliorative, in relazione ai campi di
propria competenza; orientarsi nelle dinamiche dello sviluppo scientifico e tecnologico, anche con l’utilizzo di
appropriate tecniche di indagine; orientarsi nella normativa che disciplina i processi produttivi del settore di
riferimento, con particolare attenzione sia alla sicurezza sui luoghi di vita e di lavoro sia alla tutela dell’ambiente e
del territorio.
CONOSCENZE E ABILITA’ figurano nei quadri seguenti
I.T.I.S. “SILVIO DE PRETTO”
DIPARTIMENTO DI CHIMICA, FISICA E SCIENZE
CLASSI TERZE
ARTICOLAZIONE :BIOTECNOLOGIE SANITARIE
MATERIA: CHIMICA ANALITICA E STRUMENTALE
MODULI
1
Ripasso
nomenclatura dei
composti inorganici e
legami chimici.
Settembre/Ottobre
CONOSCENZE
ABILITA’
Obiettivi minimi:
Nomenclatura comune e IUPAC di composti
binari inorganici: anidridi, ossidi basici,
idracidi, idruri metallici, sali binari.
Nomenclatura comune e IUPAC di idrossidi.
Nomenclatura comune di acidi ossigenati,
anioni di idracidi e acidi ossigenati.
Nomenclatura comune di sali ternari.
Legame ionico. Legame metallico. Legame
covalente polare e non polare, legame
covalente dativo. Scala di elettronegatività e
tipo di legami. Legami covalenti multipli e
valenza. Legame a idrogeno. Interazioni
attrattive fra le molecole: forze di Van der
Waals, il legame ione – dipolo, dipolo –
dipolo, dipolo – dipolo – dipolo indotto.
Obiettivi minimi:
Data una formula saper ricavare il
nome comune e IUPAC e viceversa.
Descrivere le differenti tipologie di
legame chimico. Saper prevedere il
tipo di legame chimico presente in
base alla scala di elettronegatività.
Altri obiettivi:
sapere scrivere le equazioni chimiche
corrette per alcuni tipi di reazioni di
formazione di composti inorganici.
Determinare la polarità dei legami.
Sapere spiegare, in base alle
interazioni esistenti fra le unità, e
differenze tra le proprietà fisiche delle
30
sostanze.
2
Le soluzioni
Ottobre/Novembre
3
Le reazioni chimiche
ed i calcoli
stechiometrici
Obiettivi minimi:
Le soluzioni: definizioni. Fenomeni di
solvatazione. Concentrazioni espresse in
unità fisiche e in unità chimiche.
Conversioni tra modi di esprimere la
concentrazione. Definizione di equivalente
chimico e di normalità.
Diluizione e mescolamento di soluzioni.
Obiettivi minimi:
Conoscere il significato di equazione
chimica
bilanciata,
dei
coefficienti
stechiometrici e di reagente limitante.
Conoscere il significato di reagente in
eccesso.
Dicembre
4
Le reazioni redox
Gennaio
5
La velocità di
reazione
Obiettivi minimi:
Numeri
di
ossidazione.
Definizioni,
rappresentazione e bilanciamento di una
reazione redox.
Calcoli stechiometrici nelle reazioni redox
con l’uso degli equivalenti
Obiettivi minimi:
La velocità di reazione. Teoria delle
collisioni. Barriera di attivazione.
Effetto di temperatura, concentrazione,
catalizzatori e superficie di contatto tra i
reagenti sulla velocità di reazione.
Altri obiettivi:
Conoscere le proprietà dei catalizzatori.
Febbraio
6
L’equilibrio chimico:
Obiettivi minimi:
Descrivere
lo
stato
di
equilibrio
termodinamico e le funzioni di stato energia
Obiettivi minimi:
Sapere
preparare
soluzioni
a
concentrazione nota, anche per
diluizione, svolgendo i relativi calcoli.
Sapere individuare i fattori che
permettono la formazione di soluzioni
fra un dato soluto ed un solvente.
Svolgere
calcoli
implicanti
la
concentrazione di soluzioni.
Preparare soluzioni per miscelazione,
svolgendo i relativi calcoli.
Obiettivi minimi:
Sapere
bilanciare
un’equazione
chimica.
Sapere
descrivere
un’equazione chimica in termini
microscopici e in termini di moli
coinvolte nella trasformazione.
Sapere calcolare le quantità di una
sostanza necessaria a fare reagire
un’altra sostanza coinvolta nella
reazione in esame.
Sapere riconoscere un reagente
presente in eccesso rispetto alle
quantità stechiometriche.
Obiettivi minimi:
Saper bilanciare le reazioni redox.
Saper eseguire i calcoli stechiometrici
utilizzando gli equivalenti chimici
nelle reazioni redox.
Obiettivi minimi:
Saper definire la velocità di reazione.
Saper motivare le condizioni affinché
un urto sia efficace. Saper riportare il
diagramma energetico di reazione e
individuare l’energia di attivazione, il
complesso attivato, la variazione
complessiva di energia. Definire
l’energia
di
attivazione.
Saper
descrivere i fattori che modificano la
velocità di reazione e il loro effetto
sulla velocità di reazione. Saper
riportare sul grafico del profilo
energetico di reazione l’effetto del
catalizzatore.
Obiettivi minimi:
Calcolare ΔH° e ΔS° di reazione da
tabelle.
31
aspetti
termodinamici
Febbraio/Marzo
7
L’equilibrio chimico:
aspetti stechiometrici
interna, entalpia, entropia.
Enunciare i principi della termodinamica.
Applicazione alla reazione chimica: Entalpia
ed entropia di reazione e spontaneità della
reazione. Energia libera.
Obiettivi minimi:
Esprimere il concetto di reazione
all’equilibrio e formulare la legge
dell’azione di massa. Conoscere la relazione
tra costante di equilibrio ed energia libera
all’equilibrio. Schema di calcolo della
composizione di equilibrio. Perturbazioni
dell’equilibrio: il principio di Le Chatelier*
Marzo/Aprile
8
Equilibri di solubilità
Aprile/Maggio
Obiettivi minimi:
Definire solubilità e prodotto di solubilità.
Effetto ione in comune sulla solubilità.
Conoscere le condizioni di inizio
precipitazione di un sale e di separazione
completa di due composti poco solubili.
Equilibri di solubilità simultanei
Eseguire lo studio del segno o
calcolare ΔG° per valutare la
spontaneità della reazione.
Obiettivi minimi:
Saper
descrivere
un
sistema
all’equilibrio. Sapere calcolare la
costante di equilibrio dai valori di
concentrazione.
Saper
prevedere
l’effetto
di
perturbazioni
sulla
situazione di equilibrio di un sistema.
Saper calcolare l’energia libera in
condizioni di equilibrio.
Altri obiettivi:
saper valutare il grado di completezza
di una reazione attraverso la costante
di equilibrio e sapere prevedere il
modo in cui il sistema chimico si
comporta per arrivare all’equilibrio.
Obiettivi minimi:
Saper calcolare solubilità di un sale
poco solubile dal Kps. Prevedere se un
sale precipita. Saper calcolare la
solubilità di un sale in presenza di ione
comune.
Altri obiettivi:
Calcolare le condizioni di inizio
precipitazione e le condizione per la
separazione quantitativa di due
composti poco solubili.
ESPERIENZE DI LABORATORIO
 Norme di sicurezza in laboratorio
 Misure di volume di precisione
 Punti di fusione ed ebollizione
 Calcolo della percentuale e delle moli di acqua di cristallizzazione di un sale idrato incognito.
 Preparazione di una soluzione a molarità e normalità nota e relativa diluizione.
 Reagente limitante tra FeCl3 e NaOH.
 Preparazione di una soluzione di Fe(OH)3 in seguito ad ossidazione di FeSO4 con HNO3. Calcolo della
massa con gli equivalenti.
 Ricerca dei cationi alla fiamma e in soluzione ; 1° gruppo (Ag (I), Pb(II)), e 3° gruppo (Fe(III),
Al(III)).
 Ricerca degli anioni; Cl-, NO3-, CO32-, SO42- di sali solubili e insolubili.
 Ricerca dei cloruri, bromuri e ioduri
 Standardizzazione dell’idrossido di sodio con ftalato acido di potassio. Determinazione della
concentrazione incognita dell’acido cloridrico con idrossido di sodio standardizzato.
 Standardizzazione dell’acido cloridrico con Na2CO3. Determinazione della concentrazione incognita
dell’idrossido di sodio con HCl standardizzato.
 Titolazione incognita acido solforico-idrossido di sodio
 Determinazione dell’acidità dell’aceto, del latte dell’olio, del vino, di una bibita.
32
I.T.I.S. “SILVIO DE PRETTO”
DIPARTIMENTO DI CHIMICA, FISICA E SCIENZE
CLASSI QUARTE
ARTICOLAZIONE :BIOTECNOLOGIE SANITARIE
MATERIA: CHIMICA ANALITICA E STRUMENTALE
MODULI
Reazioni acido
base forti
Settembre-ottobre
Reazioni acido
base deboli
Novembredicembre-gennaio
CONTENUTI
OBIETTIVI
Acidi e basi secondo
Arrhenius, Broensted e
Lowry e Lewis.
Reazione
acido
base
secondo Broensted e Lowry.
Acido e base coniugata.
Forza di un acido e della sua
base coniugata.
Reazione di ionizzazione
dell’ acqua, prodotto ionico
dell’ acqua.
Scala di pH per soluzioni
acquose.
Indicatori di pH.
Reazioni
di
neutralizzazione.
Titolazioni acido forte- base
forte con indicatore.
Titolazioni pHmetriche
acidi e basi forti.
Conoscenze
Conoscenza delle definizioni di acido e base secondo
Arrhenius, Broensted e Lowry e Lewis e della descrizione di
una reazione acido base secondo Broensted e Lowry.
Conoscere gli equilibri che si stabiliscono in soluzioni
acquose.
Conoscere l’ equazione di ionizzazione dell’ acqua ed il
prodotto ionico dell’ acqua.
Conoscere il significato di coppia acido e base coniugata e di
forza di un acido e di una base.
Conoscere la scala di pH.
Conoscere le reazioni di neutralizzazione.
Acidi e basi deboli.
Reazione tra acidi deboli e
basi forti e viceversa.
Titolazioni pHmetriche
acidi forti-basi deboli e
viceversa.
Curve
di
titolazione.
Soluzioni tampone.
Idrolisi dei sali
Abilità
Sapere individuare gli acidi e le basi secondo Arrhenius,
Broensted e Lowry e Lewis.
Calcolare il pH di soluzioni acquose.
Sapere descrivere gli equilibri acido base in acqua.
Obiettivi minimi
Conoscenza delle definizioni di acido e base secondo
Arrhenius, Broensted e Lowry e Lewis e della descrizione di
una reazione acido base secondo Broensted e Lowry.
Conoscere gli equilibri che si stabiliscono in soluzioni
acquose.
Conoscere l’ equazione di ionizzazione dell’ acqua ed il
prodotto ionico dell’ acqua.
Conoscere il significato di coppia acido e base coniugata e di
forza di un acido e di una base.
Conoscere la scala di pH.
Conoscere le reazioni di neutralizzazione.
Calcolare il pH di soluzioni acquose di acidi, basi forti.
Saper costruire una curva di titolazione pHmetrica.
Conoscenze
Conoscere il significato e l’ uso delle soluzioni tampone.
Conoscere il comportamento di Sali in acqua.
Abilità
Sapere individuare gli acidi e le basi deboli
Calcolare il pH di acidi e basi deboli, dei Sali e delle soluzioni
tampone.
33
Potenziometriaelettrogravimetria
Febbraio-marzo
Spettrofotometria
IR
Il pH degli acidi deboli
poliprotici e reazione tra
acidi deboli poliprotici e
basi forti.
Numeri di ossidazione e
reazioni ossidoriduttive.
Coppia ossidoriduttiva.
Bilanciamento
delle
reazioni ossidoriduttive.
Potenziali di elettrodo e
equazione di Nerst.
Criteri per stabilire la
spontaneità di una reazione
ossidoriduttiva.
Celle galvaniche. La forza
elettromotrice di una pila.
Tensione pratica e teorica di
una pila. Pila Daniell e pile
a concentrazione. Elettrodi
di riferimento. Elettrodi di
misura. L’elettrodo a vetro.
Principi sull’elettrolisi.
Elettrolisi di una soluzione
contenente
più
ioni
elettroattivi.
Assorbimento
nell’infrarosso.
Gli spettri IR e loro
interpretazione.
Gli spettrofotometri IR.
Analisi
qualitative
e
quantitative.
Marzo
Spettrofotometria
UV/VIS
Riflessione,rifrazione,
diffusione,
diffrazione,
fluorescenza. Assorbimento
ed emissione.
Obiettivi minimi
Calcolare il pH di soluzioni acquose di acidi, basi deboli, di
soluzioni tampone e di idrolisi di Sali.
Saper costruire una curva di titolazione pHmetrica
Conoscenze
Conoscere le reazioni ossidoriduttive ed i criteri per bilanciare
le equazioni ossidoriduttive.
Conoscere la definizione di coppia ossidoriduttiva, di
potenziale di elettrodo ed equazione di Nerst.
Conoscere la struttura di una cella galvanica
Conoscere i principali tipi di pile, i principali elettrodi di
riferimento e quelli di misura.
Conoscere la struttura di una cella elettrolitica.
Conoscere i principi dell’elettrolisi. Leggi di faraday.
Sapere calcolare la quantità si sostanza che si forma agli
elettrodi, a partire dalla quantità di corrente che attraversa una
cella.
Sapere calcolare la specie che si scarica da una soluzione
contenente più ioni elettroattivi
Abilità
Utilizzare la serie elettrochimica per fare previsioni sulla
specie chimica che si ossida o che si riduce.
Sapere calcolare la differenza di potenziale ai capi di una cella
galvanica.
Sapere descrivere i fenomeni che avvengono in celle
galvaniche.
Utilizzare la serie elettrochimica per fare previsioni sulla
specie chimica che si scarica per elettrolisi.
Obiettivi minimi
Conoscere le reazioni ossidoriduttive ed i criteri per bilanciare
le equazioni ossidoriduttive.
Conoscere la definizione di coppia ossidoriduttiva, di
potenziale di elettrodo ed equazione di Nerst.
Conoscere la struttura di una cella galvanica.
Conoscere le leggi di Faraday.
Conoscere la struttura di una cella elettrolitica e il suo
funzionamento.
Conoscenze
Conoscere la teoria dell’assorbimento nell’IR.
Conoscere il funzionamento del spettrofotometro IR e dei suoi
componenti.
Riconoscere i principali composti organici dal relativo spettro.
Abilità
Saper scegliere lo strumento più opportuno in base alla misura
da effettuare.
Saper interpretare uno spettro IR in base ad analisi sia
qualitative che quantitative.
Obiettivi minimi
Conoscere la legge dell’assorbimento di Lambert Beer.
Saper interpretare gli spettri di assorbimento IR dei principali
composti organici.
Conoscere il funzionamento degli spettrofotometri IR.
Conoscenze
Conoscere le principali tecniche ottiche di analisi.
Conoscere la legge dell’assorbimento.
Conoscere il funzionamento dello spettrofotometro UV/VIS e
34
Aprile-maggio
I metodi
cromatograficigascromatografia
e HPLC
Maggio
Legge dell’assorbimento.
Strumentazione.
Gli spettri UV/VIS e loro
interpretazione.
Analisi
qualitative
e
quantitative
Cenni
ai
meccanismi
chimico-fisici
della
separazione cromatografica.
Tecniche cromatografiche
Il cromatogramma
Cenni
alle
tecniche
gascromatografiche
e
HPLC.
Analisi
qualitativa
e
quantitativa.
dei suoi componenti.
Riconoscere i principali composti organici dal relativo spettro.
Abilità
Saper effettuare una misura UV/VIS.
Saper scegliere lo strumento più opportuno in base alla misura
da effettuare.
Saper interpretare uno spettro UV/VIS in base ad analisi sia
qualitative che quantitative.
Obiettivi minimi
Conoscere la legge dell’assorbimento di Lambert Beer.
Saper interpretare gli spettri di assorbimento UV/VIS.
Conoscere il funzionamento dello spettrofotometro UV/VIS.
Conoscenze
Conoscere i fondamenti della separazione cromatografica.
Conoscere gli schemi strumentali del gascromatografo e
dell’HPLC e i loro componenti.
Conoscere le basi dell’analisi qualitativa e quantitativa
ESPERIENZE DI LABORATORIO
 Standardizzazione dell’idrossido di sodio con ftalato acido di potassio. Determinazione della
concentrazione incognita dell’acido cloridrico con idrossido di sodio standardizzato.
 Standardizzazione dell’acido cloridrico con Na2CO3. Determinazione della concentrazione incognita
dell’idrossido di sodio con HCl standardizzato.
 Permanganatometria
 Iodometria
 Titolazione incognita acido solforico-idrossido di sodio
 Titolazione miscela carbonati-bicarbonati.
 Titolazione pHmetrica. Curve di titolazione.
 Curva di titolazione acido debole-base forte, acido forte-base debole.
 Titolazione dell’acido malonico.
 Interpolazione grafica delle curve di titolazione. Determinazione del PE.
 Soluzioni tampone; verifica del potere tamponante con il pHmetro
 Pila Daniell. Elettrodeposizione su moneta di rame
35
OBIETTIVI IN TERMINI DI COMPETENZE, CONOSCENZE, ABILITA’
CHIMICA ORGANICA E BIOCHIMICA
COMPETENZE
La materia “Chimica organica e biochimica” concorre a far conseguire allo studente, al termine del percorso
quinquennale, i seguenti risultati di apprendimento relativi al profilo educativo, culturale e
professionale:utilizzare modelli appropriati per investigare su fenomeni e interpretare dati sperimentali;
utilizzare, in contesti di ricerca applicata, procedure e tecniche per trovare soluzioni innovative e
migliorative, in relazione ai campi di propria competenza; orientarsi nelle dinamiche dello sviluppo
scientifico e tecnologico, anche con l’utilizzo di appropriate tecniche di indagine; orientarsi nella normativa
che disciplina i processi produttivi del settore di riferimento, con particolare attenzione sia alla sicurezza sui
luoghi di vita e di lavoro sia alla tutela dell’ambiente e del territorio
CONOSCENZE E ABILITA’ figurano nei quadri seguenti
I.T.I.S. “SILVIO DE PRETTO”
DIPARTIMENTO DI CHIMICA, FISICA E SCIENZE
CLASSI TERZE
ARTICOLAZIONE :BIOTECNOLOGIE SANITARIE
MATERIA: CHIMICA ORGANICA E BIOCHIMICA
MODULI
1
La chimica del
carbonio
Settembre/Ottobre
CONOSCENZE
ABILITA’
Obiettivi minimi:
Legami chimici intramolecolari e proprietà
periodiche.
Forze
di
attrazione
intermolecolari. Orbitali s e p.
Orbitali molecolari leganti di tipo σ e π
Geometria molecolare del metano ed
ibridazione sp3.
Obiettivi minimi:
Saper ricavare dal numero atomico,
utilizzando il diagramma di Auf Bau, la
configurazione elettronica del carbonio, il
numero di elettroni di valenza, il gruppo e
riportare il simbolo di Lewis. Motivare il
numero dei legami che il C forma utilizzando
la regola dell’ottetto.
Saper rappresentare le molecole che
coinvolgono il C con le Formule di Lewis.
Saper individuare il tipo di legame tra C e un
altro elemento sulla base della differenza di
elettronegatività.
Saper
rappresentare
opportunamente la polarità dei legami.
Definire gli isomeri di struttura.
Riportare formule di struttura complete e
semplificate.
Descrivere la geometria degli orbitali atomici
s e p. Motivare la diversa energia di legame.
Descrivere la geometria tetraedrica del
metano.
Descrivere step to step come si arriva
all’ibridazione sp3. Descrivere la forma e la
Altri obiettivi:
geometria molecolare: teoria VSEPR;
36
2
Alcani e cicloalcani
Ottobre/Novembre
3
Alcheni e alchini.
Novembre/Dicembre
Obiettivi minimi:
Idrocarburi saturi, formula generale. Serie
omologa degli alcani lineari, formule di
struttura di Lewis e formule di struttura
(variamente)
condensate.
Formule
scheletriche.
Nomenclatura
IUPAC.
Proprietà fisiche. Libera rotazione intorno al
legame C-C. Conformeri dell’etano e
rappresentazione con proiezioni di Newman.
Cicloalcani.
Nomenclatura
IUPAC.
Classificazione degli atomi di carbonio negli
idrocarburi saturi (primari, secondari,
terziari
e
quaternari).
Isomeri
conformazionali del cicloesano. Isomeri
configurazionali (cis-trans) dei cicloalcani.
Reattività: alogenazione e combustione.
Meccanismo di alogenazione.
Obiettivi minimi:
Idrocarburi insaturi. Nomenclatura IUPAC.
Proprietà fisiche. Carbonio ad ibridazione
sp2 e sp. Geometria del doppio e del triplo
legame. Isomeria cis-trans. Reazioni di
addizione (alogeni, acqua, acidi e idrogeno).
Elettrofili e nucleofili. Meccanismo di
addizione elettrofila.
Ossidazione
degli
alcheni
(con
permanganato). La combustione.
Conoscere l’ordine di stabilità dei
carbocationi.
Altri obiettivi:
Polieni. Reazione di polimerizzazione.
Cenni alle reazioni di addizione agli alchini.
disposizione spaziale degli orbitali ibridi sp3.
Altri obiettivi:
Prevedere la polarità di semplici molecole
organiche utilizzando la teoria VSEPR.
Saper individuare il tipo di interazione
intermolecolare e fare previsioni sulla Teb.
Disegnare l’orbitale molecolare legante di tipo
σ, che si forma per sovrapposizione di orbitali
s+s,
s+p, p+p, e disegnare l’orbitale
molecolare legante di tipo π.
Obiettivi minimi:
Saper classificare un idrocarburo come saturo
sulla base della formula di struttura. Saper
passare dalla formula di struttura di Lewis a
quella condensata scheletrica e viceversa.
Saper classificare gli atomi di C nelle formule
di struttura di Lewis. Assegnare il nome
IUPAC ad un alcano conoscendo la formula di
struttura e viceversa.
Disegnare le proiezioni di Newman e le
formule
prospettiche
dell’etano
nella
conformazione eclissata e in quella sfalsata.
Disegnare e descrivere la conformazione a
sedia del cicloesano, classificare gli atomi di
idrogeno in assiali ed equatoriali.
Scrivere la reazione generale di mono(di, tri e
tetra) alogenazione del metano.
Riportare il meccanismo di alogenazione del
metano.
Scrivere e bilanciare le reazioni di
combustione complete di metano, etano,
propano e butano.
Altri Obiettivi:
Saper correlare le dimensioni delle molecole
degli alcani con l’intensità delle forze di Van
der Waals e quindi con la Teb.
Obiettivi minimi:
Saper passare dalla formula di struttura al
nome IUPAC e viceversa. Descrivere step to
step come si arriva all’ibridazione sp2 e sp.
Descrivere la forma e la disposizione spaziale
degli orbitali ibridi sp2 e sp. Saper classificare
i reagenti in nucleofili ed elettrofili sulla base
della struttura.
Saper individuare l’ibridazione del carbonio
nelle formule di struttura.
Motivare l’elevata reattività degli elettroni π
nei confronti degli elettrofili.
Riportare il meccanismo di reazione di
addizione elettrofila al doppio legame.
Individuare il prodotto di reazione tra un
alchene asimmetrico e un reagente polare
asimmetrico applicando la regola di
Markovnikov e tenendo conto della stabilità
del carbocatione intermedio.
Altri obiettivi:
Motivare le diverse proprietà fisiche degli
isomeri cis-trans sulla base della diversa
disposizione spaziale degli atomi.
37
4
I composti
aromatici.
Gennaio/Febbraio
5
Stereoisomeria
Febbraio/Marzo
6
Cenni sugli
alogenuri alchilici
Marzo
7
Alcoli, fenoli, e
composti dello zolfo
Aprile/Maggio
Obiettivi minimi:
Struttura e reattività del benzene. Teoria
della risonanza e degli orbitali molecolari.
Nomenclatura dei più comuni composti
aromatici. Proprietà fisiche. Sostituzione
elettrofila aromatica. Meccanismo di
reazione di S.E.A. generale (con E+) e
diagramma energetico. S.E.A. nei derivati
del
benzene
monosostituiti:
gruppi
disattivanti e attivanti, gruppi o- e porientanti e gruppi m- orientanti.
Altri obiettivi:
Aromaticità e regola di Hückel.
Obiettivi minimi:
Chiralità ed enantiomeria. L’atomo di
carbonio come
centro stereogenico.
Configurazione di un atomo di carbonio
asimmetrico e nomenclatura R,S.
L’attività ottica degli enantiomeri.
Proiezioni di Fischer.
Diastereoisomeria.
Altri obiettivi:
Nomenclatura
E,Z
per
l’isomeria
geometrica. Il polarimetro e la misura della
rotazione specifica.
Composti meso.
Obiettivi minimi:
Nomenclatura IUPAC. Meccanismo di
sostituzione
nucleofila
SN1
eSN2.
Meccanismo di eliminazione E1 ed E2.
Reazioni di preparazione.
Obiettivi minimi:
Nomenclatura e classificazione degli alcoli.
Nomenclatura dei fenoli. Proprietà fisiche.
Comportamento acido e basico degli alcoli.
Disidratazione degli alcoli. Ossidazione
degli alcoli. Ossidazione e riduzione del
carbonio nei composti organici. Eteri.
Nomenclatura. Proprietà fisiche. Eteri
ciclici: ossido di etilene. Tioli, solfuri,
disolfuri. Proprietà fisiche. Reattività: redox.
Altri obiettivi:
L’effetto della struttura sull’acidità degli
alcoli. Acidità dei fenoli. Reazioni dei
fenoli: S.E.A. Ossidazione e reazione con
NaOH dei tioli. Reattività degli eteri
Motivare l’ordine di stabilità dei carbocationi
alchilici sulla base degli effetti induttivi.
Prevedere i prodotti di reazione di addizione
per reazioni fondamentali.
Obiettivi minimi:
Saper confrontare la reattività del benzene con
quella degli alcheni. Saper scrivere le forme
limite di risonanza e giustificare la struttura
del benzene con la risonanza.
Motivare la stabilità e la struttura del benzene
attraverso la risonanza.
Riportare il meccanismo di reazione della
S.E.A generale.
Saper classificare un gruppo come attivante o
disattivante sulla base dei possibili effetti
elettrondonatori o elettronattrattori sull’anello
aromatico.
Altri obiettivi:
Prevedere l’aromaticità di strutture cicliche
applicando la regola di Hückel. Prevedere il
prodotto della S.E.A di un derivato del
benzene monosostituito sulla base dell’analisi
delle forme limiti di risonanza del
carbocatione intermedio.
Obiettivi minimi:
Saper riconoscere la presenza di centri
stereogenici in una molecola organica.
Disegnare la proiezione di Fischer di semplici
molecole.
Altri obiettivi:
Saper passare dal nome alla formula nella
nomenclatura R,S e E,Z.
Ricavare la rotazione specifica di una
molecola da misure sperimentali.
Obiettivi minimi:
Riportare il meccanismo della sostituzione
nucleofila generale. Riportare il meccanismo
della eliminazione generale. Saper distinguere
un processo di sostituzione da uno di
eliminazione.
Obiettivi minimi:
Saper passare dal nome IUPAC alla struttura e
viceversa. Saper individuare il tipo di
interazione intermolecolare sulla base della
struttura molecolare. Saper
mettere in relazione le proprietà fisiche con
l’intensità delle interazioni intermolecolari.
Riportare l’equazione chimica che evidenzia il
comportamento acido degli alcoli e
l’equazione chimica che evidenzia il
comportamento basico degli alcoli.
Riportare l’equazione chimica che evidenzia il
comportamento acido dei fenoli.
Riportare la reazione di disidratazione degli
alcoli. Calcolare il numero di ossidazione del
carbonio nei composti organici. Riportare il/i
38
prodotto/i di ossidazione degli alcoli.
Altri obiettivi:
Mettere a confronto l’acidità degli alcoli con
quella dei fenoli e motivare le differenze.
Cenni sulla reattività degli eteri
ESPERIENZE DI LABORATORIO
 Determinazione del punto di fusione e di ebollizione di alcune sostanze
 Distillazione in corrente di vapore per estrarre sostanze naturali; eugenolo dai chiodi di garofano ,
anetolo dall’anice stellato, della cuminaldeide dai semi di cumino
 Estrazione del solfato di rame in acqua da iodio in etere di petrolio.
 Estrazione della caffeina dalle foglie di tè.
 Estrazione della caffeina dal caffè liofilizzato.
 Uso dei modellini molecolari per la struttura tridimensionale di alcani, alcheni, chetoni, alcoli, eteri
 Saggi per la verifica della presenza di carboni insaturi con acqua di bromo e permanganato di potassio.
 Uso dell’ebulliometro di Malligan. Distillazione frazionata del vino con determinazione del grado
alcolico
 Cristallizzazione dell’acido benzoico e punto di fusione.
 Purificazione dello zucchero di canna.
 Cristallizzazione dell’acetanilide e punto di fusione.
I.T.I.S. “SILVIO DE PRETTO”
DIPARTIMENTO DI CHIMICA, FISICA E SCIENZE
CLASSI QUARTE
ARTICOLAZIONE :BIOTECNOLOGIE SANITARIE
MATERIA: CHIMICA ORGANICA E BIOCHIMICA
MODULI
1
Ripasso degli
alogenuri
alchilici
Settembre
2
Alcoli, fenoli e
tioli
CONTENUTI
I composti organici
alogenati e loro reazioni.
OBIETTIVI
Conoscenze
La nomenclatura IUPAC. Nucleofili ed elettrofili.
Reazioni di sostituzione nucleofila SN1, SN2 con
relativi meccanismi.
Reazioni di eliminazione E1, E2.
Metodi di preparazione degli alogenuri alchilici.
Abilità
Sapere riconoscere nucleofili da elettrofili.
Sapere riportare il meccanismo delle reazioni di
sostituzione nucleofila e delle reazioni di eliminazione.
Obiettivi minimi
Saper distinguere un processo di sostituzione nucleofila
da uno di eliminazione.
Nomenclatura,
proprietà Conoscenze
fisiche-chimiche e reazioni La nomenclatura IUPAC. Alcoli primari, secondari e
relative. Metodi di sintesi
terziari. Acidità e basicità degli alcoli e dei fenoli.
Reazioni degli alcoli, dei fenoli e dei tioli.
39
Ottobre
3
Eteri, Epossidi
Ottobre /
Novembre
4
Aldeidi e
Chetoni
Dicembre /
gennaio
5
Gli acidi
carbossilici e
loro derivati
Febbraio/marzo
6
Ammine e
composti
Abilità
Sapere riconoscere un alcol, un fenolo e un tiolo.
Sapere le principali reazioni degli alcoli: disidratazione,
ossidazione e reazione con gli acidi alogenidrici.
Obiettivi minimi
Saper distinguere e dare il nome ai principali composti
alcolici. Sapere le principali reazioni degli alcoli.
Nomenclatura, proprietà
Conoscenze
fisiche-chimiche e reazioni La nomenclatura IUPAC. Le reazioni di preparazione
relative. Metodi di sintesi
degli eteri.
Le reazioni degli epossidi.
Eteri ciclici nelle sintesi organiche.
Abilità
Sapere riconoscere e preparare gli eteri. Saper la
produzione di polialcoli per reazione degli epossidi con
acqua.
Sapere distinguere i principali eteri ciclici.
Obiettivi minimi
Saper distinguere e dare il nome ai principali composti
eterei. Sapere le principali reazioni di preparazione degli
eteri.
Nomenclatura, proprietà
Conoscenze
fisiche-chimiche e reazioni La nomenclatura IUPAC. Ibridazione del carbonio
relative. Metodi di sintesi
carbonilico e geometria del carbonile. Polarità del
carbonile. Reattività del carbonile. Reazione di
addizione nucleofila. Ossidazione dei composti
carbonilici. Condensazione aldolica.
Abilità
Sapere riconoscere e preparare le aldeidi e i chetoni.
Saper individuare il numero di ossidazione degli atomi
di carbonio in una formula di struttura. Saper riportare e
descrivere il meccanismo della reazione di addizione
nucleofila.
Obiettivi minimi
Saper distinguere e dare il nome alle aldeidi e ai chetoni.
Sapere riportare il meccanismo generale delle reazioni di
addizione nucleofila.
Nomenclatura,
proprietà Conoscenze
fisiche-chimiche e reazioni La nomenclatura IUPAC. Proprietà del gruppo
relative. Metodi di sintesi
carbossile. Reazione di preparazione degli acidi
carbossilici.
Gli esteri e l’esterificazione di Fischer. Esteri fosforici.
Gli alogenuri acilici. Le anidridi. Le ammidi.
Abilità
Sapere riconoscere e preparare gli acidi carbossilici e i
loro derivati.
Obiettivi minimi
Saper distinguere e dare il nome ai principali acidi
carbossilici e ai loro derivati.
Conoscere le principali reazioni di formazione.
Nomenclatura, proprietà
Conoscenze
fisiche-chimiche e reazioni La nomenclatura IUPAC. Proprietà del gruppo
relative. Metodi di sintesi
amminico. Reazione di preparazione delle ammine. La
40
eterociclici
Marzo
Proprietà fisiche-chimiche
7
I Lipidi
Aprile
Proprietà fisiche-chimiche
8
I carboidrati
Maggio
piridina. Il furano e il pirano.
Abilità
Sapere riconoscere e preparare le ammine.
Obiettivi minimi
Saper distinguere e dare il nome alle ammine. Saper
distinguere i principali composti eterociclici.
Conoscere le principali reazioni di formazione delle
ammine.
Conoscenze
Proprietà. I grassi e gli oli. Trigliceridi. I saponi. I
fosfolipidi e gli steroidi. Conoscere l’effetto idrofobico
dei lipidi.
Abilità
Sapere riconoscere e preparare i trigliceridi e i saponi.
Obiettivi minimi
Saper distinguere i vari lipidi.
Conoscere le reazioni di formazione dei trigliceridi e dei
saponi.
Conoscenze
I monosaccaridi. Proiezioni di Fischer e di Haworth.
Strutture emiacetaliche. Anomeri. Strutture piranosiche e
furanosiche.
Riduzione
ed
ossidazione
dei
monosaccaridi. I disaccaridi: maltosio, cellobiosio,
lattosio e saccarosio. I polisaccaridi: amido e cellulosa. I
fosfati degli zuccheri, i deossi zuccheri e gli ammino
zuccheri.
Abilità
Sapere riconoscere e rappresentare i vari monosaccaridi
e polisaccaridi con i particolari legami glicosidici.
Obiettivi minimi
Saper distinguere i vari carboidrati e saperli
rappresentare nel piano.
Sapere le principali reazioni di formazione e il tipo di
legame che li contraddistingue.
ESPERIENZE DI LABORATORIO








Classi di solubilità dei composti organici
Preparazione del cloruro di ter-butile
Saggi per il riconoscimentio degli alcoli primari, secondari e terziari
Saggi di Tolens, Benedict e Fehling
Spettroscopia IR: interpretazione spettri e prove pratiche con la strumentazione.
Sintesi dell’aspirina e sua purificazione
Saponificazione dei grassi.
Esterificazione: sintesi di esteri profumati.
41
I.T.I.S. “SILVIO DE PRETTO”
DIPARTIMENTO DI CHIMICA, FISICA E SCIENZE
CLASSI QUINTE
ARTICOLAZIONE: BIOTECNOLOGIE SANITARIE
MATERIA: CHIMICA ORGANICA E BIOCHIMICA
*obiettivi minimi
Capitoli
Conoscenze
Abilità/Capacità
BIOMOLECOLE
I monosaccaridi
Classificare un carboidrato in aldoso o
chetoso
.
Costruisce
l’albero
genealogico degli aldosi. Classificare un
carboidrato come D o come L .
La struttura ciclica dei
monosaccaridi
1. CARBOIDRATI
Derivati dei monosaccaridi
Disaccaridi e il legame
glicosidico
Conoscere l’origine e le
principali caratteristiche di
disaccaridi rappresentativi.
Polisaccaridi
Conoscere la distribuzione in
natura e la funzione di amido,
glicogeno e cellulosa.
2. LIPIDI
Lipidi semplici: acidi grassi ,
Rappresentare l’equilibrio chimico del
glucosio e del fruttosio con la
formazione delle strutture cicliche sia
mediante formule di Fischer-Tollens sia
con le proiezioni di Haworth.
Riportare le loro formule di Haworth dei
principali disaccaridi. Classificare un
disaccaride in riducente in base alla
struttura chimica.
Individuare il tipo di legame con cui
sono uniti nel polimero le unità
glucidiche . Associare le proprietà
fisiche dei polisaccaridi con la struttura
molecolare.
Sapere prevedere, a partire dalla formula
di struttura, se un lipide è saponificabile.
Riportare la formula di struttura di acidi
grassi saturi e insaturi. Descrivere come
varia Tf degli acidi grassi saturi
all’aumentare del n° di atomi di C .
Motivare la differenza in Tf tra un acido
grasso saturo e uno insaturo con lo
stesso n° di C . Riportare le formule di
struttura di mono, di e triacilgliceroli .
42
molecole isoprenoidi, vitamine
liposolubili, steroidi .
Lipidi complessi: lipidi di riserva
e di protezione, lipidi di
membrana
Sapere che proprietà fisiche dei
triacilgliceroli
dipendono
dalla
composizione in acidi grassi . Riportare
la reazione di saponificazione dei
triacilgliceroli . Definire un sapone e
descrivere la struttura di una micella di
sapone . Mettere in relazione la struttura
della micella con le interazioni
intermolecolari che la stabilizzano .
Riportare la formula di struttura di un
fosfogliceride e individuare i tipi di
legami che uniscono le varie parti della
molecola . Riportare i prodotti di
saponificazione di un fosfogliceride .
Individuare le porzioni polari e quelle
apolari sapendo motivare le scelte .
Descrivere la struttura di una micella e
di un doppio strato .
Conoscere,le
funzioni
dei
lipidi
saponificabili. Riportare la struttura base
che caratterizza tutti gli steroidi
Riportare la formula di struttura di un Lα-amminoacido generico. Riportare la
formula di struttura degli AA più
semplici. Identificare dalla formula di
struttura la classe di appartenenza
dell’AA . Calcolare il punto isoelettrico
di un AA . Prevedere la specie
prevalente di un AA al variare del pH.
Spiegare il parziale carattere di doppio
legame del legame peptidico .
3. AMMINOACIDI E
PROTEINE
Classificare le proteine in base alla
composizione, alla conformazione e alla
funzione .
Spiegare la stabilità dell’ α-elica e del
foglietto β
43
4.NUCLEOTIDI E ACIDI
NUCLEICI
L e D amminoacidi.
Classificazione degli
amminoacidi. Comportamento
acido-base degli amminoacidi.
Ioni dipolari . Il punto
isoelettrico. Il legame peptidico.
Peptidi e polipeptidi. Proteine.
Classificazione delle proteine.
Struttura primaria, secondaria e
terziaria dei polipeptidi. Struttura
quaternaria delle proteine.
Denaturazione delle proteine.
Proteine globulari e fibrose.
Riportare le formule di struttura dei
carboidrati che formano i nucleotidi.
Riportare la formula di struttura della
pirimidina e della purina. Classificare le
basi come puriniche e pirimidiniche.
Descrivere la struttura molecolare dei
nucleosidi e dei nucleotidi. Sapere quali
basi sono presenti nel DNA e nell’RNA.
Riportare un filamento di DNA (forma
sintetica) con la corretta polarità. Saper
descrivere la doppia elica. Sapere quali
basi si appaiano nel doppio filamento e
saper motivare.
Sapere che il DNA si impacchetta
assieme a proteine specifiche a formare
la cromatina.
Saper descrivere le strutture dell’mRNA e del t-RNA. Correlare struttura e
funzione dei principali tipi di RNA.
Struttura di nucleosidi e
nucleotidi. Oligonucleotidi e
polinucleotidi. Struttura del
DNA. Gli RNA e la loro
struttura. Denaturazione e
rinaturazione del DNA .
Altre funzioni dei nucleotidi:
trasporto di energia (ATP)
cofattori (NAD, NADP, FAD,
FMN)
messaggeri intracellulari (cAMP,
cGMP)
GLI ENZIMI
Caratteristiche generali.
Nomenclatura e classificazione .
Identificare nella catalisi enzimatica il
44
Natura chimica. Siti attivi e siti
allosterici . Interazione enzima
substrato secondi i principali
modelli . Energia di attivazione .
Cinetica enzimatica, equazione di
M.M., effetto della
concentrazione del substrato e
dell’enzima sulla velocità di
reazione . Effetto degli inibitori
enzimatici, temperatura e, pH .
Regolazione dell’attività
enzimatica: modificazioni nella
produzione, modificazioni posttraduzionali,
compartimentazione, regolazione
allosterica, proteolisi .
cardine delle trasformazioni biochimiche
intracellulari
Individuare nella sequenzialità degli
enzimi l’elemento costitutivo delle vie
metaboliche.
Riportare l’equazione di M.M. ,
riportare il grafico V/[S] , individuare
graficamente vmax, Vmax/2 e Km .
Classificare gli inibitori in reversibili e
irrevesibili salla base del tipo di legame
tra inibitore ed enzima . Classificare gli
inibitori sulla base del meccanismo
d’azione . Descrivere il meccanismo
dell'inibizione competitiva
dell'inibizione incompetitiva e non
competitiva .
Descrivere la struttura di un enzima
allosterico . Riportare e descrivere il
diagramma vi/[S], individuare
graficamente vimax, vimax/2 e K0,5 ..
Descrivere i meccanismi di regolazione
enzimatica.
LA MEMBRANA
CELLULARE
Composizione chimica: proteine
e lipidi di membrana. Struttura:
modello a mosaico fluido.
Passaggio di soluti attraverso la
membrana: diffusione semplice,
facilitata e trasporto attivo.
Endocitosi.
BIOENERGETICA E
METABOLISMO
ΔH, ΔS, ΔG. Reazioni spontanee,
di equilibrio e non spontanee .
ΔG° e ΔG°’. Relazione tra ΔG°’
e Keq. Le molecole ad alto
contenuto energetico: molecole
Correlare struttura e funzione dei
principali componenti della membrana
cellulare. Classificare le proteine di
membrana. Descrivere la struttura delle
membrane cellulari. Descrivere il
modello a mosaico fluido delle
membrane cellulari. Le funzioni della
membrana cellulare. Classificare la
diffusione in semplice e facilitata e
descrivere le condizioni chimico-fisiche
per la loro realizzazione. Il trasporto
attivo. Classificare il trasporto attivo
sulla base della forma di energia
utilizzata.
Definire il criterio di spontaneità delle
reazioni chimiche.
Descrivere la struttura dell’ATP e
motivare l’elevato ΔG°’ di idrolisi.
45
fosforilate (ATP,
fosfoenolpiruvato, 1,3difosfoglicerato, fosfocreatina) e
non fosforilate (acil-CoA).
L’ATP come trasportatore
universale di energia. Additività
del ΔG di reazioni consecutive.
Reazioni accoppiate . Redox
biologiche . Il potenziale di
riduzione standard . Relazione tra
ΔG e ΔE. L’ossidazione della
sostanza biologica . Le ossido
reduttasi e i loro coenzimi: NAD,
NADP, FAD, FMN .
Metabolismo, catabolismo e
anabolismo. Convergenza delle
vie cataboliche. Divergenza delle
vie anaboliche . Metabolismo
energetico .
Associare l’elevato ΔG°’ di
fosfoenolpiruvato, 1,3-difosfoglicerato,
fosfocreatina a particolari strutture
chimiche.
Definire il ruolo delle reazioni
accoppiate nel metabolismo .
Riconoscere il ruolo dell’ATP come
intermediario energetico tra catabolismo
e anabolismo.
Spiegare come l’ATP fornisce energia
alla cellula
Riportare le diverse modalità con cui gli
elettroni vengono trasferiti nelle redox.
Descrivere la struttura del coenzimaA.
Descrivere la struttura dei coenzima
NAD, NADP, FAD e FMN e spiegare
come funzionano i principali coenzimi
come trasportatori di elettroni.
Descrivere in termini generali le vie
cataboliche e le vie anaboliche
Spiegare le correlazioni energetiche tra
catabolismo e anabolismo. Conoscere i
donatori e gli accettori di elettroni nei
principali processi bioenergetici.
METABOLISMO
GLUCIDICO
La glicolisi. I processi
fermentativi di interesse
industriale. La fermentazione
lattica nel muscolo . Regolazione
enzimatica della glicolisi
.Regolazione ormonale della
glicolisi. Glicogeno.
Glicogenosintesi e glicogeno lisi .
Regolazione ormonale di
glicogenosintesi e glicogenolisi.
Shunt dell’esosomonofostato.
Gluconeogenesi.
Il ciclo di Krebs . La regolazione
del Ciclo . Resa energetica del
Descrizione dettagliata dei passaggi
della glicolisi con riferimento a formule
di struttura ed enzimi coinvolti.
Individuare e motivare l’irreversibilità di
alcune tappe. Spiegare il bilancio
energetico della glicolisi.
Gluconeogenesi: tappe comuni e non
con la glicolisi. Descrivere la sintesi del
glicogeno e la sua demolizione e la
regolazione ormonale di entrambe le vie.
Comprendere il significato biologico
della via dei pentoso fosfati.
Comprendere il significato biochimica
46
catabolismo glucidico.
dei processi fermentativi
Riportare lo schema del ciclo di Krebs:
descrizione dettagliata dei passaggi con
riferimento a formule di struttura ed
enzimi coinvolti.
METABOLISMO DEGLI
ACIDI GRASSI E
DEGLI
AMMINOACIDI
Digestione e assorbimento dei
lipidi. Utilizzazione dei
trigliceridi. La beta ossidazione .
Le reazioni della ossidazione. La
resa energetica della beta
ossidazione . Digestione e
assorbimento delle proteine .
L’impiego degli amminoacidi. La
transamminazione e la
deamminazione ossidativa degli
amminoacidi . Il ciclo dell’urea.
La degradazione degli
amminoacidi.
Descrivere il ruolo degli ormoni nella
mobilizzazione dei trigliceridi negli
adipociti. Descrivere le modalità di
passaggio dell’Acil-CoA attraverso la
membrana mitocondriale interna.
La biosintesi degli amminoacidi.
Saper riportare esempi di reazioni di
transamminazione e deamminazione
ossidativa. Mettere in relazione la
modalità di eliminazione dell’azoto in
funzione della disponibilità di acqua.
Riportare la formula di struttura
dell’urea e dedurre caratteristiche
chimico-fisiche della molecola.
Conoscere le modalità di trasporto
dell’azoto nel sangue. Descrivere a
grandi linee il ciclo dell’urea e
l’equazione chimica complessiva con il
relativo bilancio energetico.
La biosintesi degli acidi grassi. Il
trasporto dell’acetilCoA dalla
matrice mitocondriale al citosol.
Biosintesi dei triacilgliceroli.
Cenni alla biosintesi del
colesterolo. Trasporto dei lipidi
nel sangue
Saper spiegare la β-ossidazione degli
acidi grassi con descrizione dettagliata
dei passaggi.
Conoscenza delle formule di struttura
dei corpi chetonici .
Spiegare la funzione dei corpi chetonici.
Classificare gli amminoacidi in cheto
genetici e glucogenetici in base al
destino metabolico. Fare esempi di
precursori di amminoacidi non
essenziali.
Descrivere il trasporto dell’acetil-CoA
dalla matrice mitocondriale al citosol
utilizzando lo schema. Comprendere le
condizioni metaboliche che determinano
la biosintesi degli acidi grassi.
Descrivere a grandi linee il processo
biosintetico. Affrontare il bilancio
47
energetico della biosintesi dell’acido
palmitico.
I MITOCONDRI E LA
FOSFORILAZIONE
OSSIDATIVA
Struttura del mitocondrio.
Principali processi biochimici dei
mitocondri
Spiegare il meccanismo generale di
funzionamento dell’accoppiamento
chemiosmotico.
Principali componenti della
catena respiratoria e loro funzioni
nel trasporto di elettroni e protoni
; la formazione del gradiente
elettrochimico ; il complesso
dell’ATP-sintasi e l’utilizzo del
gradiente protonico .
Saper descrivere il bilancio energetico
totale del catabolismo aerobico del
glucosio .
Bilancio energetico finale del
catabolismo aerobico dei
carboidrati . Le traslocasi della
membrana mitocondriale.
Regolazione della fosforilazione
ossidativa.
12. SINTESI PROTEICA
Dogma della biologia
molecolare.
Spiegare il significato e le eccezioni del
dogma della biologia molecolare.
Il codice genetico .
Descrivere dettagliatamente le vari fasi
della biosintesi proteica con riferimento
ai meccanismi specifici e fattori
coinvolti.
10 ore
La struttura dei ribosomi di
procarioti , eucarioti , mitocondri
e cloroplasti
Attivazione degli AA e
formazione di AA-tRNA . Gli
stadi centrali della sintesi
proteica : formazione del
complesso d’inizio, allungamento
della catena peptidica, termine
della sintesi.
Modifiche post-traduzionali
I seguenti temi, vengono trattati dagli studenti in classe terza e quarta nella materia Microbiologia.
LE ESIGENZE
MICROBICHE
Le esigenze dei microorganismi: principi nutrizionali e fonti di
approvvigionamento; parametri chimico/fisici importanti per la crescita
48
microbica.
Classificazione dei terreni di coltura e principali componenti
Struttura della curva di crescita microbica
Controllo della crescita microbica: metodi di sterilizzazione chimici e fisici.
METODI FISICI E
CHIMICI DELLA
STERILIZZAZIONE
Agenti antimicrobici fisici: alte temperature, basse temperature, radiazioni
elettromagnetiche.
Agenti antimicrobici chimici: disinfettanti e antimicrobici, farmaci
antimicrobici. La resistenza agli antibiotici.
MICROORGANISMI DI
INTERESSE
BIOTECNOLOGICO
Lieviti. Batteri. Virus
RISCHIO CHIMICO E
BIOLOGICO NELL’USO
DI MICROORGANISMI
Fattori di rischio nel laboratorio microbiologico. Il rischio biologico.
Classificazione degli agenti biologici.
CRESCITA MICROBICA
Determinazione del numero: conta microbica fisica e conta biologica.
La curva di crescita. Aspetti matematici.
LABORATORIO
Si prevede lo svolgimento di esperienze connesse con i contenuti teorici sviluppati nei moduli suindicati.
L’attività di laboratorio si propone in questa disciplina il raggiungimento dei seguenti obiettivi:
(contenuti e abilità da conseguire per il livello base)
1. Conoscere e applicare le norme di sicurezza nel laboratorio chimico;
2. Conoscere e saper utilizzare strumenti di laboratorio e vetreria;
3. Individuare e gestire le informazioni per organizzare le attività sperimentali;
4. Effettuare l’elaborazione dati delle esperienze proposte;
5. Utilizzo dei software di editor molecolare;
6. Interpretare dati e risultati sperimentali in relazione a semplici modelli teorici di riferimento;
7. Redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo relative a situazioni
professionali;
8. Controllare progetti e attività, applicando le normative sulla protezione ambientale e sulla sicurezza.
49
GRIGLIE DI VALUTAZIONE
LIVELLO E VOTO
DESCRITTORE DEL LIVELLO DI APPRENDIMENTO
RIFIUTO
Voto: 1
Non si evidenziano elementi accertabili per il sostanziale rifiuto, da parte dell’allievo, di ogni
preparazione nella disciplina e per la mancata partecipazione alle verifiche.
PREPARAZIONE
NULLA
Dispone di conoscenze/competenze tali da non consentirgli di dare alcun tipo di contributo al
lavoro in classe né di svolgere alcun tipo di consegna domestica.
È incapace di eseguire compiti anche semplici; ha gravissime lacune di base, non fa progressi.
Nulla è la capacità di applicazione delle scarse conoscenze.
La rielaborazione dei contenuti è assente
Non riesce a produrre un testo comprensibile
Dispone di conoscenze/competenze tali da non consentirgli di dare alcun contributo
significativo al lavoro in classe né di svolgere le consegne domestiche
Ha conoscenze assai limitate e disorganiche, fatica ad eseguire compiti anche semplici
Applica le scarse conoscenze commettendo gravi e frequenti errori
Non sa presentare nemmeno in modo ripetitivo le proprie scarse conoscenze
Commette numerosi e gravi errori con scarsa padronanza dei termini specifici
Dispone di conoscenze/competenze tali da consentirgli di dare solo sporadicamente un
contributo significativo al lavoro in classe e di svolgere le consegne domestiche in modo
incompleto e scorretto
Ha conoscenze frammentarie e superficiali, commette errori nell’esecuzione di compiti anche
semplici
Applica le sue conoscenze commettendo gravi errori e non riesce a condurre analisi in modo
autonomo
Non sa sintetizzare le proprie conoscenze; è in difficoltà nel compiere collegamenti.
Utilizza una terminologia specifica della disciplina in modo povero ed inadeguato
Dispone di conoscenze/competenze tali da consentirgli di dare sporadicamente un contributo
limitato, ma pertinente al lavoro in classe e di svolgere le consegne domestiche in modo
incompleto e non sempre corretto
Ha conoscenze non approfondite o frammentarie degli argomenti fondamentali e commette
errori nella comprensione
Commette errori non gravi, ma frequenti sia nell’applicazione che nell’analisi
Non è autonomo nella rielaborazione delle conoscenze e sintetizza in modo frammentario; sa
compiere collegamenti solo se guidato
Usa un linguaggio parzialmente improprio ed espone con argomentazione limitata e non ben
strutturata
Dispone di conoscenze/competenze tali da consentirgli di dare un contributo pertinente, anche
se limitato al lavoro in classe e di svolgere le consegne domestiche in modo essenziale e
corretto negli aspetti fondamentali
Ha conoscenze non molto approfondite e comprende contenuti, principi e regole almeno nei
loro tratti essenziali e fondamentali
Sa applicare generalmente le sue conoscenze ed è in grado di effettuare analisi parziali con
qualche errore
È impreciso nell’effettuare sintesi, ma evidenzia qualche spunto di autonomia nella
rielaborazione delle conoscenze
Possiede una terminologia accettabile ma l’esposizione appare ancora non bene organizzata
Dispone di conoscenze/competenze tali da consentirgli di dare un contributo generalmente
pertinente al lavoro in classe e di svolgere le consegne domestiche in modo accettabile
Conosce con sufficiente precisione gli elementi fondamentali delle problematiche affrontate.
Sa applicare le sue conoscenze e sa effettuare analisi sufficientemente complete
Elabora in modo autonomo le conoscenze e sa effettuare sintesi con accettabile autonomia
Espone con chiarezza e terminologia appropriata testi normalmente ben organizzati
Voto: 2
NETTA
IMPREPARAZIONE
Voto: 3
GRAVEMENTE
INSUFFICIENTE
Voto: 4
INSUFFICIENTE
Voto: 5
SUFFICIENTE
Voto: 6
BUONO
Voto: 7
50
DISTINTO
Voto: 8
OTTIMO
Voto: 9
ECCELLENTE
Voto: 10
Dispone di conoscenze/competenze tali da consentirgli di dare un contributo pertinente al
lavoro in classe e di svolgere le consegne domestiche in modo preciso e puntuale
Ha una conoscenza completa e precisa delle tematiche affrontate.
Utilizza in maniera appropriata le informazioni in suo possesso; non commette errori
nell’esecuzione dei compiti complessi, ma incorre in qualche imprecisione.
Sa effettuare analisi e sintesi complete e approfondite e con qualche aiuto; è in grado di
effettuare valutazioni autonome coerenti. Sa applicare i contenuti e le procedure in compiti
complessi incorrendo solo in qualche lieve imprecisione.
Utilizza la terminologia specifica della disciplina in modo lineare ed adeguato
Dispone di conoscenze/competenze tali da consentirgli di dare un contributo ricco e pertinente
al lavoro in classe e di svolgere le consegne domestiche in modo autonomo ed originale
Conosce con sicurezza la materia e la inquadra in una visione organica.
Non commette errori né imprecisioni nell’esecuzione di compiti; applica le procedure e le
conoscenze in situazioni nuove senza errori.
Coglie gli elementi di un insieme e sa stabilire relazioni tra di essi; sa organizzare in modo
autonomo le conoscenze e le procedure acquisite; è capace di valutazioni indipendenti e
complete, introducendo pertinenti considerazioni personali.
La terminologia specifica della disciplina è completa e precisa.
Dispone di conoscenze/competenze tali da consentirgli di dare un contributo costante, ricco e
stimolante al lavoro in classe e di svolgere le consegne domestiche in modo autonomo ed
originale, arricchendole con percorsi di ricerca personale
Conosce e comprende contenuti anche complessi, principi e regole padroneggiandoli con
sicurezza e razionalità
Sa applicare le conoscenze ed effettuare analisi complete ed approfondite operando
collegamenti efficaci anche a carattere multidisciplinare
Applica le conoscenze con facilità, trovando soluzioni originali e non già strutturate ai
problemi. Sa compiere con sicurezza procedimenti di analisi e sintesi
Si esprime con proprietà di linguaggio e sicura argomentazione compiendo valutazioni
critiche; utilizza eccellentemente la terminologia della disciplina.
51
VALUTAZIONE ATTIVITA’ DI LABORATORIO
Nei moduli didattici previsti nella programmazione si intende far acquisire una serie di abilità che per quanto
riguarda l’attività di laboratorio si concretizzano nelle seguenti obiettivi:
1. Conoscere e applicare il regolamento del Laboratorio
2. Seguire le indicazioni sulla sicurezza che i docenti forniscono in occasione delle esperienze
3. Interagire positivamente con i compagni e con i docenti durante le attività, collaborando e
partecipando al lavoro di gruppo
4. Raccogliere dati, eseguire misure
5. Ordinare e rappresentare i dati raccolti, costruire grafici
6. Utilizzare gli strumenti matematici noti per risolvere semplici problemi connessi all’attività
sperimentale
7. Trarre deduzioni sull’andamento atteso per un fenomeno e confrontarle con l’osservazione
sperimentale
8. Criticare i risultati ottenuti e proporre correttivi
9. Stilare una relazione sul lavoro svolto
Per valutare il livello di raggiungimento dei precedenti obiettivi si usano 3 griglie:
-
abilità comportamentali: obiettivi 1. 2. 3. (prima griglia)
abilità cognitive: obiettivi 4. 5. 6. 7. 8. (seconda griglia)
qualità dei risultati sperimentali/relazione (terza griglia)
52
GRIGLIA VALUTAZIONE ABILITA’ COMPORTAMENTALI
1.
2.
3.
Conoscere e applicare il regolamento del Laboratorio
Seguire le indicazioni sulla sicurezza che i docenti forniscono in occasione delle esperienze
Interagire positivamente con i compagni e con i docenti durante le attività, collaborando e partecipando al
lavoro di gruppo
Livelli di
raggiungimento
degli obiettivi
Comportamento
scorretto
Comportamento
talvolta scorretto
Partecipazione
nulla al lavoro di
gruppo
Partecipazione
assai modesta
(voto 1-2)
(voto 3-4)
Comportamento
non sempre
corretto
Comportamento
sufficientemente
corretto
Partecipazione
saltuaria
Partecipazione
sufficiente
(voto 5)
(voto 6)
Comportamento
corretto
Comportamento
sempre corretto
Comportamento
sempre corretto
Partecipazione
continua
Partecipazione
assidua e
propositiva
Partecipazione
come precedente,
con l’aggiunta di
proposte
autonome,
apporti creativi
(voto 7)
(voto 8)
(voto 9-10)
GRIGLIA VALUTAZIONE ABILITA’ COGNITIVE
4.
5.
6.
7.
8.
Raccogliere dati, eseguire misure
Ordinare e rappresentare i dati raccolti, costruire grafici
Utilizzare gli strumenti matematici noti per risolvere semplici problemi connessi all’attività sperimentale
Trarre deduzioni sull’andamento atteso per un fenomeno e confrontarle con l’osservazione sperimentale
Criticare i risultati ottenuti e proporre correttivi
non contribuisce
alle operazioni
sperimentali
opera in modo
inconsapevole
opera in modo
superficiale e non
sempre
consapevole
opera in modo
abbastanza
corretto, con
qualche aiuto
opera in modo
sostanzialmente
corretto
opera in modo
corretto
(voto 1-2)
(voto 3-4)
(voto 5)
(voto 6)
(voto 7)
(voto 8)
Livelli di
raggiungimento
degli obiettivi
Come
precedente, con
l’aggiunta di
proposte
autonome,
approfon-dimenti
personali, apporti
creativi
(voto 9-10)
GRIGLIA VALUTAZIONE DELLA QUALITA’ DEI RISULTATI SPERIMENTALI / RELAZIONE
Livelli di
raggiungimento
degli obiettivi
prova/relazione prova/relazione prova/relazione prova/relazione prova/relazione prova/relazione
Come
non consegnata incompleta e/o
con errori
superficiale,
pertinente e
completa e
precedente, con
con gravi errori
presenti solo
con pochi
senza errori
l’aggiunta di
gli elementi
errori
proposte
essenziali
autonome,
approfondimenti
personali,
apporti creativi
(voto 1-2)
(voto 3-4)
(voto 5)
(voto 6)
(voto 7)
(voto 8)
(voto 9-10)
53
TRIENNIO
VALUTAZIONE DI ALCUNE COMPETENZE di BASE (ovvero COMPETENZE DI ASSE) E DI
ALCUNE COMPETENZE EQF, declinate per SOTTOCOMPETENZE e LIVELLI
Griglia di valutazione del lavoro sperimentale
Indicatore
livello
1-4
Conoscenze poco organizzate ed incomplete,
spesso ottenute in modo mnemonico, insufficienti
per esaminare in modo anche solo qualitativo gli
eventi osservati
7-12
13-18
C
Conoscenze minime indispensabili per affrontare
un’ analisi dei fenomeni osservati, con qualche
lacuna o incertezza.
19-24
D
Conoscenze bene organizzate e sedimentate, le
quali permettono di condurre analisi adeguate
qualitative e quantitative dei fenomeni esaminati.
25-30
E
Conoscenze approfondite, che portano ad un esame
degli eventi osservati condotto in modo personale e
ben impostato .
Il lavoro appare strutturato in modo non organico,
mancano alcune parti, le argomentazioni sono
scarse, con errori formali. Gli strumenti informatici
non sono utilizzati.
1-7
Alcune parti del lavoro non sono comprensibili,
appaiono lacune ed imperfezioni. Gli strumenti
informatici sono usati nelle funzionalità più
elementari.
8-15
La procedura seguita è corretta e descritta in modo
comprensibile, sebbene siano presenti imperfezioni
e lacune. Gli strumenti digitali sono utilizzati per la
stesura di un documento di testo, mentre la raccolta
di informazioni è limitata e non selezionata in
16-23
A
AREA SCIENTIFICA,
B
AREA LINGUISTICA
Organizzazione e
presentazione del lavoro,
utilizzo degli strumenti
informatici.
Competenze legate alla
comunicazione in
Lingua madre, alla all’
uso dell’ Informatica.
AREA LOGICO
voto
Gravissime lacune riguardo agli argomenti
necessari alla costruzione del lavoro, con
conoscenze frammentarie ed insufficienti per
utilizzare le rappresentazioni, le descrizioni e gli
schemi propri delle Scienze, necessari per
affrontare il tema posto
Conoscenza dei temi,
competenze nell’
utilizzare e correlare
conoscenze ricavate da
testi, competenze nel
sapere individuare le
caratteristiche essenziali
di un fenomeno fisico
osservato e nel
realizzare il progetto
deciso.
descrittore
A
B
C
54
ARGOMENTATIVA E
SCIENTIFICA
modo critico.
D
E
A
Manualità, operatività,
comportamento
competenze sociali,
competenze legate alla
progettualità ed alla
efficienza
B
La procedura è seguita in modo adeguato,
compaiono imprecisioni in qualche parte del
lavoro. Dati e conoscenze sono approfonditi
raccogliendo informazioni con strumenti digitali, in
modo essenziale.
24-30
Il lavoro è presentato in modo ben strutturato,
chiaro, ordinato e completo La stesura del testo con
eventuali mezzi digitali è ben costruita e la
acquisizione di nozioni e dati avviene in modo
selettivo.
31-38
Non imposta il compito assegnato, né esegue
almeno qualche parte del lavoro sperimentale. Non
interagisce con i compagni e con gli adulti
facilitatori. Utilizza i dispositivi e le attrezzature
commettendo errori. Non è in grado di pianificare
le attività nei tempi stabiliti
1-5
Il lavoro sperimentale è eseguito in modo
approssimativo, con errori nella scelta del metodo
e/o degli strumenti, collabora con i compagni in
modo discontinuo ed acritico, lavora con lentezza.
6-11
Esegue la procedura con qualche incertezza, deve
essere assistito, talvolta, dal docente. Contribuisce
al lavoro del gruppo discretamente.
12-19
C
AREA
METODOLOGICA
D
E
Esegue le procedure sperimentali in modo corretto,
senza indecisioni, contribuisce al lavoro del gruppo
in modo significativo, dimostra senso di
responsabilità e pianifica il lavoro adeguatamente.
20-25
Affronta il problema sperimentale senza esitazioni,
dimostrando di avere acquisito il controllo del
processo, nelle parti di impostazione, esecuzione ed
interpretazione dei dati. Si confronta con i
compagni e sa ascoltare le opinioni degli altri,
pianifica il lavoro in modo autonomo.
26-32
I valori numerici ottenuti per ciascun indicatore sono sommati ed il totale, in centesimi, è ricondotto alla
valutazione in decimali.
55