Programma svolto di Scienze
Anno scolastico 2014/15
Classe 2^ F
Docente: prof.ssa Eliana Bertocchi
Libri di testo in adozione:
“ Invito alla Biologia ” - Curtis _ Barnes _ Schnek - Flores - Ed. Zanichelli
“ Le soluzioni della Chimica ” – Celestino – Ed. Linx
“Il calcolo stechiometrico” – Passeri – Ed. Linx
Ripasso dei prerequisiti di chimica:
Classificazione della materia in sostanze pure e miscugli; proprietà dei metalli e non metalli. Leggi quantitative (
Lavoisier, Proust e Dalton ) e teoria atomica di Dalton; bilanciamento delle reazioni chimiche
Attività di approfondimento: Visita alla miniera di Schilpario: proprietà dei metalli, attività estrattiva e
sfruttamento da parte dell’uomo delle risorse minerarie
Proprietà dell’atomo, stechiometria:
Dalla Teoria atomica al concetto di molecola. Limiti della Teoria atomica. Scoperta della natura elettrica della materia e
delle particelle subatomiche. Numero atomico. Massa atomica assoluta e relativa, unità di massa atomica. Isotopi e
numero di massa. Massa molecolare, concetto di mole, numero di Avogadro. Esercizi.
Stechiometria delle reazioni chimiche. Significato dei coefficienti stechiometrici nelle reazioni chimiche. Reagente
limitante. Esercizi.
Formula minima e molecolare di un composto. Volume molare dei gas a c.n.
Attività di laboratorio: reazioni con metalli alcalini ( Li, Na, K ) e metalli alcalino terrosi ( Mg )
Attività di laboratorio: elettrolisi dell’acqua
Attività di approfondimento: Lettura ( “La nascita della Chimica moderna e la scoperta dei gas” )
Soluzioni:
Concentrazione delle soluzioni: molarità, % m/m e v/v. Esercizi.
Proprietà colligative ( innalzamento ebullioscopico e abbassamento crioscopico ); curve di solubilità. Solubilità di sali e
di gas
Attività di laboratorio: preparazione di soluzioni a concentrazione definita
Attività di laboratorio: diluizione di soluzioni a concentrazione definita e calcolo della densità
Struttura dell’atomo e legami chimici:
Rappresentazione secondo Lewis, significato di configurazione elettronica; legami chimici tra atomi
( covalente puro e polare, ionico ). Significato di reticolo cristallino nei composti ionici.
1
Legame idrogeno. Proprietà dell’acqua e importanza nel mondo vivente
Macromolecole biologiche:
Atomo di carbonio e tetravalenza; Composti inorganici e organici. Gruppi funzionali delle molecole organiche. Formula
bruta e di struttura di un composto organico.
Reazioni di condensazione e idrolisi: definizione di polimero e monomero.
Glucidi: descrizione strutturale ( monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi ) e funzionale; Fotosintesi e nutrizione
autotrofa ed eterotrofa. Respirazione cellulare. Proteine: struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria;
eterogeneità di funzione e strutturale delle proteine. Lipidi: struttura e funzione ( trigliceridi e fosfolipidi ). Acidi
nucleici: struttura del nucleotide.
Cellula:
Dall’osservazione di Hooke alla Teoria cellulare. Struttura della cellula eucariote e procariote. Forma e
dimensioni della cellula.
Descrizione strutturale e funzionale della cellula procariote
Descrizione strutturale e funzionale della cellula eucariote ( organuli e strutture )
Descrizione strutturale della membrana cellulare.
Attività di laboratorio: uso del microscopio
Attività di laboratorio: osservazione di cellule vegetali ( epidermide di foglia )
06 giugno ’15
Firma insegnante
Firma studenti
2
Lavoro estivo – classe 2^ F
Anno scolastico 2014-15
Tutti gli studenti devono svolgere per settembre il seguente lavoro:
Lettura del libro “ I grandi della medicina – Le scoperte che hanno cambiato la vita ” di L. Sterpellone
– Ed. Donzelli
Leggere i seguenti capitoli, di ognuno fare una sintesi, anche utilizzando i punti proposti:
1.
E. Jenner – Il vaccino contro il vaiolo.
Causa del vaiolo
Significato di vaccino – Etimologia del termine
Come si arriva alla scoperta e alla preparazione del vaccino
Risposta della comunità scientifica rispetto a questa scoperta
2.
I. Semmelweis – La febbre puerperale
Come si arriva a stabilire la causa della malattia
Significato di asepsi
Prove sperimentali eseguite per arrivare ad una conclusione
Risposta della comunità scientifica rispetto a questa scoperta
3.
J. Lister – Asepsi in chirurgia
Osservazioni iniziali
Significato di asespsi e conseguenze positive nella pratica chirurgica
Metodi disinfettanti: pregi e difetti
Breve ricerca su Internet riguardo ai contributi di Pasteur nella microbiologia
4.
P. Ehrlich – Approccio all’immunità
Studi sulle cellule dell’organismo e in particolare sui globuli bianchi
Significato di immunologia, di tossine e antitossine
Meccanismi di difesa del sistema immunitario
5.
R. Koch – Nasce la batteriologia
Ipotesi da cui parte
Malattia del carbonchio: causa, modalità di trasmissione e cura
Tubercolosi: causa, modalità di trasmissione e cura
Osservazioni sperimentali
Conclusioni a cui arriva ( i postulati di Koch )
6.
A. Fleming – La scoperta della penicillina
Importanza dell’osservazione iniziale
Verifica sperimentale e osservazioni
Sperimentazione animale
Difficoltà incontrate e come si arrivava al superamento
Sperimentazione sull’uomo
Il caso Tiberio
3
7.
S. Waksman – La vittoria sul bacillo di Koch
Breve ricerca su Internet sul significato di batteri Gram –positivi e Gram-negativi
Come si arriva alla scoperta del primo antibiotico e sua applicazione
Significato di “terapia di sostituzione”
Relazione tra Guerra mondiale diffusione della malattia
Per gli studenti con sospensione di giudizio in Scienze:
1.
Ripassare tutti gli argomenti affrontati durante l’anno
2.
Rivedere le attività di laboratorio eseguite e gli esercizi svolti ( comprese le numerose schede di
esercitazione fornite nel corso dell’anno )
3.
Risolvere gli esercizi allegati ( ad integrazione delle schede e degli esercizi svolti durante l’anno )
in preparazione alla verifica scritta del 29/08/15 e orale successivo.
Gli esercizi andranno consegnati in occasione dell’orale.
Prerequisiti di Chimica: leggi ponderali e teoria atomica
1. Attraverso esperimenti di laboratorio 15,5 g di rame si combinano esattamente con 8 g di zolfo per dare luogo
ad un composto chiamato solfuro di rame ( CuS ). Stabilisci:
Quanto solfuro di rame si è formato.
Quanti g di rame e di zolfo occorrono per preparare 500g di solfuro di rame
Quanto solfuro di rame si formerà se si mettono a reagire 15,5 g di rame con 15,5 di zolfo
2. Nel triossido di zolfo SO3 il rapporto di combinazione tra Zolfo e Ossigeno è di 1:1,5. Calcola quanti grammi
di zolfo si combinano con 200 gr di O.
3. Nella reazione tra fosforo e ossigeno si ottiene il composto anidride fosforica P 2O5. Sapendo che si ottengono
2,29g di composto per ogni grammo di fosforo reagito, calcola da quanto ossigeno si è partiti se si ottengono
300g di composto.
4. Riprendi la reazione dell’es.3: la reazione chimica che la descrive è:
P4 + 5 O2 → 2P2O5
Quali sostanze sono elementi e quali composti?
Rifletti sul significato dei coefficienti stechiometrici e “leggi” la reazione chimica sia in termini microscopici
( atomi e molecole ) che macroscopici ( moli )
Se si ottengono 142g di P2O5 a partire da 80g di ossigeno, trova la massa di fosforo dalla quale si è partiti.
Trova il rapporto in massa con cui fosforo e ossigeno reagiscono per formare il composto.
Questa esperienza è stata svolta in laboratorio: descrivi le osservazioni fatte
5. Cosa afferma la teoria atomica in riferimento al comportamento degli atomi durante una reazione chimica?
Perché è in grado di spiegare la legge di Lavoisier?
4
6. L’immagine proposta rappresenta un concetto che viene enunciato nella Teoria atomica: descrivi. ( immagine
sullo schermo )
Atomo Hg
Atomo S
Proprietà dell’atomo, stechiometria:
1. Completa le tabelle.
2.
3.
Calcola la massa molare dei seguenti composti: ( utilizza correttamente l’unità di misura )
Na3PO4
CuCl2
Ag2CO3
Cambiava qualcosa se ti fosse stato richiesto di calcolare la massa molecolare?
4.
Un composto contiene 52,2% di C, il 13,0% di H, il 34,8% di O. Calcola la formula minima del composto.
5.
Un refrigerante utilizzato nei motori delle automobili contiene il 38,7% di C, il 9,7% di H e il 51,6% di O. La sua
massa molare è 62,0 g/mol. Quale è la formula del composto?
6.
Quante molecole sono contenute in 5 moli di metano CH4?
Quanti atomi di idrogeno sono contenuti in tale quantità? E quanti atomi di carbonio?
7.
A quale massa corrispondono 1025 atomi di ferro? E se fossero di oro, la massa è maggiore, minore oppure
uguale?
8.
Ha una massa maggiore una quantità di sostanza pari a 2,5 moli di acqua oppure di alcol etilico ( CH3CH2OH )?
Contengono un numero maggiore, minore o uguale di molecole? Motiva.
5
9.
Un composto contiene 25,24% in massa di zolfo e 74,76% di fluoro. Quale è la sua formula minima? La massa
molare di questo composto è 254,1g/mol. Trova la formula molecolare.
10. Il butano ha formula minima C2H5 e massa molare 58,12g/mol. Quale è la formula molecolare del butano?
11. Quante molecole sono contenute in un gas idrogeno che occupa un volume di 10L a c.n.? Cambia qualcosa se si
considerasse ossigeno anziché idrogeno? Come ti spieghi?
12. E’ data la reazione seguente da bilanciare:
Al2O3 + C → Al + CO2
Quante moli di carbonio occorrono per fare reagire 1,5 moli di Al2O3?
Quante moli di Al si ottengono facendo reagire 3,5 mol di Al2O3?
A quante moli corrispondono 200 g di Al2O3?
Quante sono le moli di alluminio che si ottengono da 350 g di Al2O3?
Quanti grammi di alluminio si ottengono da 75 g di Al2O3?
Quante moli di CO2 si ottengono da 350 g di Al2O3?
13. Parti dalla reazione:
2KClO3 → 2KCl + 3 O2
Quanti grammi di clorato di potassio KClO 3 occorre decomporre per ottenere 0,5L di ossigeno misurato in condizioni c.n.?
14. L’equazione della fotosintesi clorofilliana è la seguente.
luce
6H2O + 6 CO2
C6H12O6 + 6 O2
Calcola di quanti grammi di CO2 necessita una pianta per produrre 1000 g di glucosio C6H12O6.
15. E’ data la reazione
Mg + O2 → MgO
Dopo aver effettuato il bilanciamento, calcola quanti grammi di ossido di magnesio si formano se si fanno bruciare 15g
di magnesio.
Quanti grammi di ossigeno sono necessari?
A quante molecole di ossigeno corrispondono?
A quanti atomi di magnesio corrispondono?
Soluzioni:
1. Una bottiglia contiene una soluzione al 15%m/m di soluto. Calcola la quantità di soluto presente in 150g di soluzione.
2. Calcola quanti grammi di CuSO4 occorrono per preparare 2,5L di soluzione al 15%massa/volume. Converti in molarità.
3. Una soluzione contiene 48g di soluto in 550g di solvente e ha una densità d = 1,08g/cm3. Calcola la concentrazione
percentuale massa/volume della soluzione.
4. Prepari 300mL di una soluzione sciogliendo 22g di KCl: trova la molarità.
Indica, passaggio per passaggio, come procedi in laboratorio.
Trova la % m/v
6
5. Calcola la quantità di grammi di NaCl contenuti in 450mL di una soluzione 1,2M.
Quante molecole di soluto si trovano in questo quantitativo di soluzione?
6. Una soluzione si ottiene sciogliendo 2,5 moli di NaCl in 0,5Kg di acqua. Calcola la % m/m della soluzione.
7. Data la reazione chimica da bilanciare:
Zn + HCl → ZnCl2 + H2
Trovare quanto zinco è necessario per reagire completamente con 200 mL di una soluzione 0,58M.
Trovare quanto dicloruro di zinco si ottiene.
Trovare quanti L di H2 si ottengono se si opera in condizioni STP.
8. Data la reazione
H2SO4 + BaCl2 → 2HCl + BaSO4
Trovare il reagente in eccesso se si hanno a disposizione 95g di H2SO4 e 240g di BaCl2.
9. Riprendi la reazione dell’es. 15: se si consumano 40g di ossigeno, vengono bruciati completamente 50g di magnesio?
10. Trovare quanti grammi di solfato di sodio Na2SO4 occorrono per preparare 750mL di una soluzione 2,5M.
Se alla soluzione ottenuta viene aggiunta una quantità di acqua pari a 150mL, trovare la concentrazione finale.
11. Una soluzione con concentrazione 0,7M il cui volume è di 1,5L, viene sottoposta a riscaldamento che provoca
l’evaporazione di 250mL di acqua. Esprimi la nuova molarità della soluzione.
12. Ti viene chiesto in laboratorio di preparare una soluzione al 3% m/m di saccarosio: indica il procedimento, fase per
fase, che seguiresti, specificando i materiali e gli strumenti che utilizzeresti.
Struttura dell’atomo e legami chimici:
1. Rappresenta 3 molecole di acqua e indica i legami covalenti polari e legami idrogeno.
2. Rappresenta secondo il modello dei livelli energetici la configurazione dell’atomo di zolfo. Come si presenta rispetto a
quella dell’atomo di ossigeno? Motiva.
3. Rappresenta secondo il modello dei livelli energetici la configurazione dell’atomo di magnesio. Come si presenta
rispetto a quella dell’atomo di sodio? Motiva.
4. Considera la formula NaCl e HCl: quali legami si hanno? Motiva e descrivi il significato delle due formule.
5. Calore specifico dell’acqua: dopo aver definito il termine, spiega cosa significa che l’acqua ha un calore specifico
elevato. Specifica poi l’importanza per gli esseri viventi di vivere in un ambiente acquatico.
6. Descrivi cosa accade a livello di legami tra molecole di acqua quando avviene il passaggio di stato della fusione.
Macromolecole biologiche:
1. Spiega quello che accade all’interno dell’organismo quando si introduce con l’alimentazione una proteina
( arriva nella descrizione fino alle cellule ).
2. Individua analogie tra amido, cellulosa e glicogeno; individua le differenze.
7
3.
Analizza la fig. 2 a pag. A23del libro: descrivi quello che accade e individua una situazione nella cellula in cui
questo processo avviene.
Quando e dove avviene il processo inverso della fig.? Descrivi.
4.
Organizza una risposta completa che consideri i seguenti punti relativi alla figura sotto riportata
Riconoscimento della struttura rappresentata
Descrizione dei legami che portano a tale struttura
Classificazione delle proteine con questa struttura e funzione svolta
Fai un esempio di proteina con questa struttura.
Componi una sola frase utilizzando i termini indicati ( puoi utilizzarli nell’ordine che preferisci ma fai in modo
che vengano stabilite delle relazioni corrette ):
nucleotidi / reazioni di condensazione / monomeri / acidi nucleici
5.
fosfolipidi / code / teste / molecole di acqua
lattosio / monosaccaridi / disaccaride
6.
Facendo riferimento all’immagine a pag. A37 dimostra come la struttura primaria di una proteina sia
fondamentale per garantirne la sua funzione.
7.
Scrivi la formula di struttura di un amminoacido.
8.
Descrivi l’immagine 27 a pag. A36. E’ possibile che la reazione descritta avvenga nell’organismo umano?
Se sì, indica in quale situazione; se no, fornisci una motivazione.
Cellula:
1. Descrivi in un max. di 5 righe l’ipotesi endosimbiotica.
2. Descrivere i processi della fotosintesi e respirazione cellulare) e associarli agli organuli della cellula eucariote in cui
avvengono specificando se si tratta di cellula animale, vegetale oppure entrambe.
3. Produrre una tabella di sintesi degli organuli della cellula eucariote che preveda i seguenti parametri:
nome organulo
Descrizione strutturale
Descrizione funzionale
Indicare in quale cellula è presente
( animale, vegetale oppure entrambe )
4. Descrivi una situazione studiata in cui si ha un elevato rapporto superficie / volume e spiega l’importanza di tale
adattamento.
5. Utilizza il disegno della membrana cellulare a pag. A65 e indica per ogni molecola rappresentata la funzione svolta (
strutturale, di trasporto, … )
6. La membrana cellulare è detta semipermeabile perché :
solo l’ acqua può entrare liberamente
nessuna molecola organica può entrare liberamente
solo alcune molecole possono entrare liberamente
8
le molecole idrofobiche non passano liberamente per diffusione perché sono insolubili nei lipidi solubili
permette il passaggio verso gradiente di qualsiasi molecola
7.
Gli enzimi:
sono molecole organiche qualsiasi che aumentano la velocità di una reazione
sono molecole proteiche che aumentano la velocità di una reazione
sono proteine che aumentano la energia di attivazione di una reazione chimica
sono molecole inorganiche che aumentano la energia di attivazione di una reazione chimica
agiscono sul substrato favorendo il velocizzarsi di una reazione chimica e sono specifici
8.
La forma delle cellule è mantenuta
dal citoscheletro
dalla membrana cellulare
dalla fluidità della membrana cellulare
dalla concentrazione dei soluti
9.
Tutte le cellule possiedono la membrana cellulare: è vero?
no, le cellule vegetali possiedono solo la parete cellulare
no, la possiedono soltanto le cellule eucariote
no, certi procarioti non hanno la membrana
sì, tutte la possiedono
10. Osservi al microscopio ottico delle cellule: cosa vai ad osservare per stabilire che si tratta di cellule procariote?
Motiva la risposta.
11. Scrivi tre affermazioni che siano vere sia per la cellula procariote che eucariote.
12. Scrivi tre affermazioni che siano vere per la cellula vegetale e non per quella animale.
13. Descrivi in 5 righe l’esperienza di Hooke, evidenziando l’importanza che essa ha avuto nella storia della Biologia.
14. Definisci i seguenti termini:
potere di risoluzione
lisosoma
nucleolo
15. Descrivi l’immagine 22 a pag. A72, evidenziando le funzioni svolte dal reticolo endoplasmatico rugoso e
dall’apparato di Golgi.
16. Es. 3-4-5-6-7-8- 9-10-11-12-pag. A80.
9
