Scarica - Ettore Molinari
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Istituto Tecnico Industriale Statale Liceo Scientifico opzione Scienz e Appl icate Ettore Molinari www.itis-molinari.eu — [email protected] Dipartimento di SCIENZE SPERIMENTALI Anno Scolastico 2015-2016 Piano di Lavoro Disciplinare di Chimica organica, biochimica e laboratorio Chimica delle Biotecnologie III anno Docenti del Dipartimento: Araldo Pietro Bavila Carmela Brivio Cesare Calmotti Sonia Caratto Alessandra Carroni Cristina Colavitto Marina Corradini Antonella Fanello Domenico Franzini Elena Landi Giuseppe Landriscina Enzo Londei Tiziano Lotorto Domenico Luilli Lorenzo Marzi Giuliana Mattoni Mariachiara Mazza Immacolata Moccia Ada Negri Giampaola Palmieri Ennio Piotti Antonella Raco Armentano Francesco Romano Russo Giuseppe Salici Elisa Samarelli Valeria Santoro Gemma Vignali Giovanna Vogliotti Laura Il docente di “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. Secondo biennio e quinto anno I risultati di apprendimento sopra riportati in esito al percorso quinquennale costituiscono il riferimento delle attività didattiche della disciplina nel secondo biennio e quinto anno. La disciplina, nell’ambito della programmazione del Consiglio di classe, concorre in particolare al raggiungimento dei seguenti risultati di apprendimento, relativi all’indirizzo, espressi in termini di competenza: 1. acquisire i dati ed esprimere qualitativamente e quantitativamente i risultati delle osservazioni di un fenomeno attraverso grandezze fondamentali e derivate 2. individuare e gestire le informazioni per organizzare le attività sperimentali 3. utilizzare i concetti, i principi e i modelli della chimica fisica per interpretare la struttura dei sistemi e e le loro trasformazioni ,con particolare riferimento alla reattività delle molecole organiche. 4.essere consapevole delle potenzialità e dei limiti delle tecnologie, nel contesto culturale e sociale in cui sono applicate 5 intervenire nella pianificazione di attività e controllo della qualità del lavoro nei processi chimici e biotecnologici; 6. elaborare progetti chimici e biotecnologici e gestire attività di laboratorio 7. controllare progetti e attività, applicando le normative sulla protezione ambientale e sulla sicurezza 8. redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo relative a situazioni professionali L’articolazione dell’insegnamento di “Chimica organica e biochimica” in conoscenze e abilità è di seguito indicata quale orientamento per la progettazione didattica del docente in relazione alle scelte compiute nell’ambito della programmazione collegiale PROGRAMMA DI CHIMICA ORGANICA 3 biotecnologico 4h totali di cui 2 di laboratorio Libro di testo:” Chimica Organica” Mc Murray: Ed Zanichelli Contenuti e attività didattiche del modulo Prerequisiti: Competenze specifiche Prevedere il comportamento metallico e 3 Introduzione al Modello Atomico secondo la non metallico degli elementi meccanica quantistica (senza approfondimenti matematici) Discutere l’andamento delle -numeri quantici ,livelli energetici e orbitali proprietà periodiche -numeri quantici negli atomi polielettronici e struttura Saper ricavare l’appartenenza elettronica. ad un gruppo della tavola -Correlazione di struttura elettronica e tavola periodica a partire dal numero periodica atomico e dalla struttura TEORIA MOLECOLARE elettronica Unità didattica 2: Struttura molecole in base alla Utilizzare un semplice modello teoria degli orbitali atomico (formula di Lewis) Teoria del legame in base agli orbitali per prevedere il legame molecolari : legami e chimico tra due elementi (ionico, covalente, metallico) Molecole con legami doppi e tripli (legami e Prevedere il tipo di legame ) inorganiche e organiche (alcheni alchini) (omopolare o eteropolare) e la Struttura elettronica di Lewis forma geometrica di una Struttura elettronica di Lewis molecola Legami chimici (intra,inter-molecolari): Interpretare alcune proprietà legami primari (covalente puro e polare,legame chimico-fisiche in funzione ionico e metallico) della struttura e struttura molecolare (teoria VSEPR) esempi di Rappresentare molecole molecole inorganiche e organiche semplici con modelli Competenze legami secondari (dipolo-dipolo,H,e forze idrofobiche) Struttura e geometria molecolare Acidi/basi secondo Brønsted Laboratorio Norme di sicurezza e lettura di una scheda di sicurezza. Cristallizzazione e purificazione ac. Benzoico(filtrazione a caldo) da carbone e zucchero Estrazione e riprecipitazione dell’ ac. Benzoico, da solvente organico(uso dell’imbuto separatore). Estrazione del licopene da concentrato di pomodoro Estrazione della caffeina dal tè e sua purificazione per sublimazione Tecniche di analisi cromatografica di miscele con TLC con differenti eluenti Idrocarburi alifatici Nomenclatura prorprietà chimico fisiche e struttura Reattività dei gruppi funzionali (radicaliche e addizioni elettrofile) Isomeria cis trans in alcheni e ciclo alcani, convenzione E/Z Reazione di alogenazione radicalica su alcani e stabilità dei radicali primari, secondari, terziari, allilici e benzilici Reazioni di addizione elettrofila al doppio e triplo legame, e variazioni energetiche in reagenti prodotti e intermedi carbocationici (stabilità dei carbocationi) Chiralità enantiomeri e diastereoisomeri, forme meso Classificazione R S Laboratorio Trasformazione ac maleico in fumarico (isomeria cis-trans, stabilità, solubilità e acidità)(uso del ricadere a bolle). Calcolo della resa. Sostituzioni nucleofile: Cinetica e stereochimica Competizione tra sostituzione e eliminazione Gruppi funzionali derivanti -alcoli, eteri, tioli, ammine, alchini a catena più lunga Laboratorio Sostituzione Nucleofila: da cloruro di terbutile a ter-butanolo. Saggio di Lucas. Benzene e aromatici Nomenclatura, struttura e proprietà chimico fisiche Formule di risonanza in aromatici e dieni coniugati Reattività degli aromatici alle Sost. Elettrofile (alchilazione, acilazione, nitrazione solfonazione e alogenazione) Effetto dei sostituenti sull’attivazione e l’ tridimensionali Acquisire le conoscenze teoriche minime sulla struttura e 1,2,7,8 proprietà delle molecole che consentano di affrontare il programma di organica Conoscere e comprendere i rischi associati all'attività di laboratorio anche attraverso la consultazione di manuali Imparare le operazioni di base del laboratorio di organica Impostare le relazioni relative alle esperienze eseguite Saper montare e utilizzare la vetreria necessaria alle operazioni di base (filtrazione 3 semplice e su Buchner, estrazione, distillazione punto di fusione) uso del Rotavapor. Acquisire le regole di base della nomenclatura IUPAC applicata a gli idrocarburi alifatici Comprendere la reattività degli idrocarburi alle reazioni radicaliche e di addizione elettrofila conoscendo i relativi meccanismi 1,2,7,8 Risolvere esercizi di sintesi guidate e di sintesi libere (a pochi passaggi) Applicare le tecniche affrontate nel modulo 1) in reazioni organiche relative al programma 3 teorico Comprendere alcuni aspetti cinetici e stereochimici delle reazioni organiche 1,2,7,8 Prevedere in base ad una serie di parametri l'andamento cinetico e il prodotto risultante da reazioni SN e eliminazione 3 Applicare le nozioni apprese nei moduli 1,2 e 3 alla risoluzione di sintesi più complesse Correlare nelle sue linee di base l'attività pratica agli argomenti teorici affrontati Raggiungere un grado di autonomia superiore nello orientamento nella S.E.(effetto mesomerico e induttivo) Acidità e basicità di fenoli e aniline Laboratorio Confronto di reattività tra alcani e alcheni (ossidazione con permanganato) svolgimento di esperienze pratiche 1,2,7,8 Comprendere il significato di risonanza in molecole a doppi legami coniugati e aromatiche Correlare la stabilità del benzene alla sua bassa reattività alle addizioni e la sua reattività alle sostituzioni elettrofile Prevedere l'effetto di attivazione e disattivazione dei sostituenti in base alle formule di risonanza Risolvere reazioni guidate e libere che coinvolgano sia molecole aromatiche che alifatiche METODOLOGIE DIDATTICHE -Lezione frontale -Lezione partecipata -Esercitazione peer to peer in classe -Ricerca approfondimenti online -Redazione quaderno di laboratorio -Esercizi individuali a casa -Simulazione verifiche DEFINIZIONE CRITERI DI VALUTAZIONE (vedi Tabella POF E GRIGLIE DI MISURAZIONE) DEFINIZIONE DEI LIVELLI MINIMI: Essere in grado di utilizzare la nomenclatura IUPAC dei gruppi funzionali trattati in molecole semplici Comprendere la reattività dei gruppi funzionali trattati identificando nucleofili elettrofili reazioni di sostituzione e addizione Saper completare sintesi guidate di difficoltà di base dimostrando una progressione nell’arco dell’anno Saper ideare sintesi organiche semplici (2 o 3 passaggi) Laboratorio: saper seguire una procedura scritta dopo la spiegazione dell’insegnante Riconoscere i rischi associati alle operazioni compiute e seguire scrupolosamente le indicazioni sulla sicurezza date dall’insegnante Impegnarsi con costanza a redigere una relazione di quanto svolto in laboratorio Dimostrare un progresso nell’acquisizione di manualità e nell’utilizzo della vetreria e dei materiali idonei . TIPOLOGIE DI VERIFICA Verifiche scritte: al termine dello svolgimento di ogni tema viene fatta una verifica composta da: domande a scelta multipla, domande aperte brevi, esercizi. Ogni verifica è preceduta da opportuna preparazione. Per gli studenti insufficienti viene offerta una verifica di recupero in itinere o al termine del periodo di recupero del primo quadrimestre o Verifiche orali: gli allievi sono spesso chiamati alla lavagna per risolvere esercizi e dimostrare così il loro grado di comprensione rispetto al tema in svolgimento. L’impegno di studio viene verificato e valutato controllando lo svolgimento dei compiti a casa. Verifiche di laboratorio: Gli allievi devono tenere un quaderno di laboratorio aggiornato contenente: la metodica spiegata, gli appunti presi durante l’esecuzione dell’esperienza, i dati registrati, le conclusioni. Su ogni esperienza è richiesta una relazione scritta Nelle verifiche scritte vengono introdotte domande sulle esperienze svolte, in cui gli allievi devono dimostrare di aver compreso lo scopo, i motivi per cui vengono svolte le varie operazioni, essere in grado di esporre risultati e conclusioni anche eseguendo semplici calcoli. MODALITA’ DI RECUPERO Recupero in itinere, in tutto l’anno intercalandolo all’avanzamento del programma e nei periodi previsti per il recupero.
