I.I.S.S. “BOSCARDIN” – VICENZA A.S. 2016/2017 CHIMICA MATERIALI E BIOTECNOLOGIE Articolazione: BIOTECNOLOGIE AMBIENTALI Programmazione di dipartimento di CHIMICA ANALITICA E STRUMENTALE classe TERZA TEORIA * saperi di base Moduli 1. Ripasso e complementi del programma del secondo anno Settembre-Ottobre CONOSCENZE Concetto di mole e suo significato* Fenomeni di solvatazione* Concentrazioni espresse in unità fisiche e chimiche.* Conversioni fra i diversi modi di scrivere la concentrazione* Diluizioni* e mescolamento Le millimoli Nomenclatura tradizionale dei composti binari e ternari 2. Le quantità di reagenti e prodotti nelle reazioni. La quantità di reazione Quantità di reagenti e prodotti in una reazione* Reagente limitante Le reazioni redox Le reazioni redox Gli equivalenti e la Massa equivalente Ottobre 3. Cenni di termodinamica Novembre Gli equivalenti 4. Cinetica chimica Novembre Influenza della concentrazione dei reagenti. Influenza della temperatura Influenza dei catalizzatori Importanza della superficie di contatto Trasformazioni ed energia* Le leggi della termodinamica Termodinamica dell'equilibrio chimico Concetto di entalpia nelle trasformazioni chimiche Entropia e spontaneità L'energia libera ABILITA’/CAPACITA’ Calcolare la massa molare di una sostanza* Saper usare la mole come unità di misura della quantità di sostanza.* Eseguire conversioni fra massa, moli, numero di particelle* Eseguire i calcoli necessari per la preparazione delle soluzioni* Attribuire il nome nota la formula e riconoscere le principali sostanze utilizzate in laboratorio Eseguire semplici problemi riguardanti i calcoli stechiometrici nelle reazioni quantitative* Saper bilanciare una reazione redox individuandone l'ossidante e il riducente* Ricavare la Massa Equivalente e utilizzare gli equivalenti* Spiegare il concetto di equilibrio dinamico.* Descrivere graficamente il raggiungimento dell’equilibrio chimico.* Prevedere gli effetti di perturbazioni secondo il principio dell’equilibrio mobile* Spiegare gli effetti in base alle teorie di cinetica chimica Spiegare gli effetti dei vari parametri sulla velocità di reazione* 5. Equilibrio chimico e aspetti termodinamici e stechiometrici Dicembre - Gennaio Equilibri statici e dinamici. L’equilibrio chimico come equilibrio dinamico.* Il principio di Le Chatelier.* La costante di equilibrio* Effetto del calore di reazione Temperatura e costante di equilibrio L'attività chimica (cenni) Equilibri di decomposizione/dissociazione* Come si calcola la composizione di equilibrio* La “perturbazione” dell'equilibrio L'effetto di specie comuni a più reazioni Saper scrivere la costante di un equilibrio chimico* Descrivere il significato della costante di equilibrio* Prevedere l'influenza delle grandezze termodinamiche sull'equilibrio chimica 6. Equilibri di precipitazione Febbraio La costante di solubilità.* Solubilità*. Precipitazione di composti ionici poco solubili. Effetto dello ione comune sulla solubilità*. Calcolare la solubilità di un sale poco solubile dalla Ks*. Prevedere la precipitazione di un sale. Prevedere qualitativamente l’effetto dello ione comune sulla solubilità di un sale*. 7. Introduzione alla chimica analitica quantitativa. L'analisi volumetrica Marzo 8. Equilibri acidobase: Acidi e basi forti Marzo-aprile Generalità sulla chimica analitica L'analisi quantitativa volumetrica.* La tecnica della titolazione* Svolgere semplici esercizi di calcolo riguardanti la tecnica della titolazione* Le reazioni acido-base: teoria di Bronsted-Lowry* La misura della forza di acidi e basi* La forza acido-base dell'acqua Che cos'è la neutralità? Una scala di acidità conveniente* Il pH di acidi e basi forti* Il pH di miscele di acidi forti ( o basi forti) Il pH di miscele di acidi forti con basi forti 9. Equilibri acidobase: acidi e basi deboli Il pH di acidi e basi deboli: quali dati occorrono per il calcolo* Indicatori titolazioni acido/base Lo schema I-Δ-F e il calcolo del pH* Gli effetti della diluizione sulla dissociazione Neutralizzazione di acidi deboli con basi forti* Il pH delle soluzioni di sali: idrolisi acida e basica* Soluzioni di acidi (basi) poliprotici Neutralizzazione di acidi (basi) Riconoscere e rappresentare acidi e basi secondo la teoria di Bronsted/Lowry* Scrivere la specie coniugata di un acido o di una base* Riconoscere il grado di acidità/basicità di una soluzione dalla misura del pH di acidi e basi forti* Spiegare le proprietà di acidi e basi, mediante le teorie di Brønsted-Lowry, e risolvere problemi quantitativi riguardanti queste sostanze e il loro pH* Giustificare l'andamento della curva di titolazione acido forte/base forte Eseguire calcoli di pH di acidi e basi deboli* Risolvere problemi stechiometrici riguardanti titolazioni acido/base e calcoli di pH derivanti da idrolisi salina* Equilibri acido-base: il pH dei sali e i sistemi poliprotici Aprile Impostare lo schema I-Δ-F per calcolare la composizione di equilibrio* poliprotici 10. Equilibri ionici in Soluzioni tampone e loro pH* soluzione acquosa. Curve di titolazione acido forte-base forte*, curve di titolazione acido debole/base forte e pH al punto di Aprile-Maggio equivalenza: equilibrio di idrolisi* Neutralizzazione di acidi (basi) poliprotici e curve di titolazione. Idrolisi*, acidi poliprotici, sistemi tampone*. Equilibri di solubilità*. Curva di titolazione acido debole/base forte e calcoli di pH relativi*. Curva di titolazione acido poliprotico/base forte e calcoli di pH relativi. 14. Complessometria Giugno Composti di coordinazione.* Leganti monodentati e multidentati.* EDTA: struttura; proprietà acido-base e proprietà leganti dell’EDTA*. Indicatori metallocromici.* Durezza: totale, temporanea e permanente.* Determinazione della durezza totale, permanente e temporanea di un’acqua per via complessometrica con una soluzione di EDTA standardizzata.* Cenni relativi ai tipi di titolazioni complessometriche. Disegnare l e descrivere la curva corretta per un determinata titolazione acido/base* Giustificare l'andamento della curva di titolazione evidenziando le specie chimiche presenti nei vari tratti e punti caratteristici Calcolare il pH del punto equivalente di una titolazione e scegliere l'indicatore opportuno* Eseguire esercizi e problemi di base sugli argomenti indicati* Eseguire e descrivere operativamente e dal punto di vista teorico le analisi relative al modulo effettuate in laboratorio* Eseguire esercizi riguardanti la stechiometria degli argomenti trattati* LABORATORIO Si prevede lo svolgimento di esperienze connesse con i contenuti teorici sviluppati nei moduli suindicati. In particolare sono state concordate in dipartimento le seguenti esperienze: Norme di sicurezza e di comportamento in laboratorio di chimica Uso della vetreria I fattori che influenzano la velocità di reazione: concentrazione, temperatura, catalizzatori. Principio di Le Chatelier: effetto della concentrazione e della temperatura sull’equilibrio chimico. Preparazione di soluzioni a concentrazione nota partendo da soluti solidi Preparazione di soluzioni partendo da soluzioni concentrate in percentuale m/m Preparazione di soluzione per diluizioni di soluzioni a molarità nota. Titolazioni: nozioni generali Standardizzazione dall'acido cloridrico con carbonato di sodio Standardizzazione dell'idrossido di sodio con acido cloridrico a titolo noto. Standardizzazione dell’idrossido di sodio con ftalato acido di potassio (facoltativa) Titolazione volumetrica e pHmetrica (facoltativa) acido forte-base forte Titolazione volumetrica e pHmetrica (facoltativa) acido debole-base forte Esempi di titolazione volumetrica redox (facoltativa) Titolazione complessometrica (determinazione della durezza totale con EDTA e NET) Analisi sistematica 1° e 3° gruppo analitico Analisi qualitativa anioni (facoltativa) L’attività di laboratorio si propone in questa disciplina il raggiungimento dei seguenti obiettivi: (*contenuti e abilità da conseguire per il livello base) Conoscere e applicare le norme di sicurezza nel laboratorio chimico;* Conoscere e saper utilizzare strumenti di laboratorio e vetreria;* Individuare e gestire le informazioni per organizzare le attività sperimentali;* Effettuare l’elaborazione dati delle esperienze proposte;* Interpretare dati e risultati sperimentali in relazione a semplici modelli teorici di riferimento;* Redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo relative a situazioni professionali; Controllare progetti e attività, applicando le normative sulla protezione ambientale e sulla sicurezza. UTILIZZO DELLE ORE CURRICOLARI (132 ORE) Totale ore di lezione/attività di laboratorio/verifiche orali: 108 Ore previste per verifiche teoriche scritte 10 Ore previste per verifiche pratiche scritte: 6 Ore utilizzabili per attività di recupero in itinere: 8