La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

TIROCINIO FORMATIVO ATTIVO Classe A013 Università degli Studi di Firenze Anno Accademico 2011-2012 Lavoisier fino alla scoperta dellossigeno Candidata:

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "TIROCINIO FORMATIVO ATTIVO Classe A013 Università degli Studi di Firenze Anno Accademico 2011-2012 Lavoisier fino alla scoperta dellossigeno Candidata:"— Transcript della presentazione:

1 TIROCINIO FORMATIVO ATTIVO Classe A013 Università degli Studi di Firenze Anno Accademico Lavoisier fino alla scoperta dellossigeno Candidata: Serena Baglioni

2 PROGETTAZIONE PERCORSO DIDATTICO LA RIVOLUZIONE SCIENTIFICA DI LAVOISIER FINO ALLA SCOPERTA DELL OSSIGENO

3 FINALITA Il modulo si rivolge a: Classe prima ITIS G.Galilei Arezzo Scopo: Ricostruire il contesto problematico, teorico e sperimentale che ha portato prima ad ipotizzare e definire la legge di conservazione della massa e poi alla scoperta dellossigeno ponendo laccento sulle considerazioni di Lavoisier relativamente a queste scoperte.

4 IN CHE MODO? Facendo capire come alcuni nodi concettuali sono nati come problemi storico-epistemologici e come sono stati risolti. Illustrando come funziona la scienza addentrandosi nel problema scientifico in oggetto e usando i metodi che usava e che usa la scienza per risolverlo. Usando una metodologia costruttivista che implica costruzione di significati che oltre ai concetti disciplinari contempli anche la realtà psicologica degli alunni.

5 PREREQUISITI Conoscenza operativa del fenomeno della combustione e della calcinazione: concetto descrittivo Conoscenza operativa delle trasformazioni chimiche e fisiche Conoscenza del bagno pneumatico e aria fissa Saper distinguere tra metalli e non metalli e saperli collocare nella tavola periodica Saper collocare storicamente il periodo della rivoluzione francese

6 OBBIETTIVI FORMATIVI-DIDATTICI Enunciare il principio di Lavoisier di conservazione della massa e effettuare esperienze sulla invarianza della massa nelle reazioni Riconoscere che combustione e calcinazione dei metalli sono fenomeni che hanno in comune la partecipazione dellossigeno. Riconoscere che la chimica si è evoluta sullelaborazione di teorie risultanti come conseguenza logica di fatti ricavati dallesperienza. Essere consapevoli che unosservazione diventa legge quando è confermata da numerosi esperimenti.

7 COMPETENZE Essere capaci di riferire le teorie in gioco per la spiegazione del fenomeno della combustione. Individuare i punti problematici nelle teorie che spiegavano la combustione prima di Lavoisier. Cogliere i punti innovativi, le discontinuità nella teoria esplicativa di Lavoisier. Comprendere il ruolo dellipotesi e della verifica nel lavoro scientifico. Rendersi conto della complessità della risoluzione dei problemi.

8 MODALITA DI LAVORO Analisi della situazione di partenza mediante intervista diagnostica per verificare i prerequisiti Attività di laboratorio, sia dimostrativa che a gruppi di 3-4 alunni (cooperative learning), seguita da relazione individuale sullattività svolta. Lattività di laboratorio deve suscitare interrogativi. Lezione frontale e partecipata con ausilio di materiale della LIM Rielaborazione continua dei concetti acquisiti tramite discussione e riflessione Verifiche in itinere e a fine modulo

9 SPAZI E TEMPI SPAZI: Aula della classe dotata di computer e LIM Laboratorio di chimica del biennio TEMPI: Collocazione temporale: a partire dai primi di febbraio Tempo di svolgimento: 7 settimane (21 ore)

10 VERIFICHE VERIFICA DIAGNOSTICA : conversazione diagnostica consistente in unintervista agli alunni, basata su una serie di domande-stimolo o domande di chiarimento per chiarire il livello di partenza VERIFICA FORMATIVA : relazioni individuali delle esperienze di laboratorio, domande orali o scritte durante lo svolgimento del percorso. VERIFICA SOMMATIVA: verifica scritta con domande a scelta multipla, vero o falso, completamento di frasi, abbinamento tra termini e definizione, risposte aperte brevi sia riferite alla parte teorica, per valutare il grado di consapevolezza delle dinamiche storiche ed epistemologiche evidenziate nel percorso sia alla rielaborazione dellattività pratica

11 UNITA 1: Le calci metalliche e la combustione UNITA 2: Il fenomeno della combustione UNITA 3: La teoria del flogisto UNITA 4: Esperienza di Lavoisier sulla trasmutazione dellacqua in terra per distillazione. UNITA 5: 1772: La scoperta fondamentale UNITA 6: La conferma sperimentale delle ipotesi di Lavoisier: i recipientichiusi UNITA 7: Lavoisier formula unaltra ipotesi sullaria UNITA 8: La scoperta dellaria deflogisticata: Lavoisier e Priestley UNITA DIDATTICHE

12 [Esperienze: 1. La calcinazione dei metalli (Fe, Sn, Zn, Pb)] Osservazioni: formazione di una sostanza diversa sulla superficie, aumento di peso, di più nella capsula. Riflessioni: Che tipo di spiegazione può essere data di questo fenomeno? Come è possibile spiegare laumento di peso? Perché la calcinazione si verifica alla superficie dei metalli? Perché la calcinazione avviene più facilmente in recipienti aperti, quali la capsula? UNITA DIDATTICA 1 Le calci metalliche e la calcinazione

13 combustibile (innesco) luce + calore + (cenere) Che tipo di trasformazione è la combustione? Perché alcune sostanze hanno la proprietà di bruciare? Perché laria è necessaria alla combustione? Esperienza dimostrativa: combustione di carta,legno e alcool etilico. UNITA DIDATTICA 2 Il fenomeno della combustione

14 Teoria avanzata dal medico tedesco Sthal per dare una spiegazione al fenomeno della combustione: combustibile (innesco) flogisto (luce + calore) + cenere Laria è concepita come lo strumento fisico essenziale della combustione, ma laria non ha nessuna funzione chimica, non si combina con il combustibile combustibile (innesco) flogisto (luce + calore) + cenere metallo flogisto + calce metallica Secondo Stahl anche la calcinazione dei metalli può essere spiegata in modo simile alla combustione. Questultima ipotesi di Stahl, cioè che anche i metalli contengano flogisto e lo perdano durante la calcinazione, su che cosa si basa? minerale + flogisto (contenuto nel carbone) metallo UNITA DIDATTICA 3 La teoria del flogisto

15 Confronto tra esperienza 1 e teoria del flogisto IL PARADOSSO DELLA VARIAZIONE DI PESO Comè infatti possibile che un metallo perda qualcosa, il flogisto, e produca una sostanza più pesante? Questa domanda mette in evidenza, per noi, una contraddizione insanabile nella teoria del flogisto; ma tale non risultò durante il Settecento, prima dellaffermazione del principio della conservazione della massa. Se con le reazioni chimiche si creano sostanze nuove non è possibile anche un aumento o una diminuzione di peso? UNITA DIDATTICA 3 La teoria del flogisto

16 Limportanza di questa esperienza risiede sia nelle conclusioni specifiche a cui perviene Lavoisier, sia nel metodo quantitativo impiegato. In questa esperienza infatti è già operativo il principio epistemologico della conservazione del peso (massa) nelle trasformazioni chimiche e fisiche che avvengono in sistemi chiusi, cioè in dispositivi sperimentali che impediscono lentrata e luscita di materia. UNITA DIDATTICA 4 Esperienza di Lavoisier sulla trasmutazione dellacqua in terra per distillazione

17 Lo storico della chimica Guerlac ha definito il 1772 lanno cruciale della rivoluzione chimica. Lavoisier effettuò delle scoperte rivoluzionarie: Il fosforo e lo zolfo, quando bruciano trasformandosi rispettivamente in acido fosforico e solforico, assorbono aria; la calcinazione dei metalli avviene in modo simile, in quanto, anche in questo caso, abbiamo assorbimento di aria. LIM: visione di immagini che illustrano lesperienza Lettura del testo della nota inviata il 1 novembre 1772 al segretario dellAccademia delle Scienze sulla combustione dello zolfo UNITA DIDATTICA : La scoperta fondamentale

18 Sono circa otto giorni che ho scoperto che lo zolfo, bruciando, invece di perdere peso, ne acquista... avviene la stessa cosa con il fosforo: questo aumento di peso deriva da una quantità prodigiosa di aria che si fissa durante la combustione e che si combina con i vapori. Questa scoperta, che ho constatato con delle esperienze che considero decisive, mi ha fatto pensare che ciò che ho osservato nella combustione dello zolfo e del fosforo avrebbe potuto aver luogo con tutte le sostanze che acquistano peso con la combustione e la calcinazione; e mi sono persuaso che laumento di peso delle calci metalliche deriva dalla stessa causa. Lesperienza ha completamente confermato le mie congetture... UNITA DIDATTICA : La scoperta fondamentale

19 Teoria del flogisto zolfo (innesco) luce + calore + acido solforico + flogisto metallo (calcinazione) calce metallica + flogisto Teoria di Lavoisier zolfo + aria (innesco) luce + calore + acido solforico metallo + aria (calcinazione) calce metallica Secondo voi cè una qualche ragione per preferire la spiegazione di Lavoisier a quella di Stahl? UNITA DIDATTICA : La scoperta fondamentale

20 Esperienza n. 2: Combustione della candela in bagno pneumatico: Attrezzatura e materiale occorrente: cristallizzatore, candela, becher da 100 ml, beuta 250 ml, acqua Procedimento: prendere un cristallizzatore, fissare al centro una candela e riempire parzialmente con dellacqua. Accendere la candela e coprirla con una beuta da 250 ml fatta aderire al fondo affinché non ci sia comunicazione tra laria interna ed esterna UNITA DIDATTICA : La scoperta fondamentale

21 Osservazioni Esperienza n. 2: Cosa succede? Il livello dellacqua aumenta allinterno del becher La candela si spenge Come mai lacqua sale allinterno del becher? Se lesperienza viene ripetuta con recipienti di volume diverso, si può osservare che la combustione dura più a lungo in recipienti più grandi. UNITA DIDATTICA : La scoperta fondamentale

22 Esperienza n. 3: Combustione dello zolfo in bagno pneumatico con indicatore: Attrezzatura e materiale occorrente: cristallizzatore, zolfo, becher da 100 ml, becher da 500 ml, capsula, beuta 250 ml, acqua, rosso metile Procedimento: mettere un po di acqua con alcune gocce di indicatore (rosso metile) in un cristallizzatore. Mettere al centro un becher capovolto parzialmente immerso. A parte, in una capsula introdurre dello zolfo e riscaldarlo fino ad incendiarlo. Porre la capsula al centro del cristallizzatore sopra il becher capovolto. Con il becher da 500 ml coprire la capsula contenente lo zolfo in fiamme in modo che tocchi il fondo del cristallizzatore UNITA DIDATTICA : La scoperta fondamentale

23 Osservazioni Esperienza n. 3: Cosa succede? Il livello dellacqua aumenta allinterno del becher Lo zolfo si spenge Lindicatore, cambiando colore, rivela che lambiente è acido Riflessioni finali: Come mai lacqua diventa acida? Fornire una spiegazione della variazione del livello di acqua allinterno dei recipienti sovrastanti lo zolfo e la candela, che tenga conto della variazione cromatica dellindicatore UNITA DIDATTICA : La scoperta fondamentale

24 Riassumiamo le ipotesi esplicative del tempo in relazione al fenomeno della calcinazione: 1. Ipotesi delle particelle ignee: metallo + particelle ignee (calcinazione) calce metallica 2. Ipotesi del flogisto: metallo (calcinazione) calce metallica + flogisto 3. Ipotesi di Lavoisier: metallo + aria (calcinazione) calce metallica UNITA DIDATTICA 6 La conferma sperimentale delle ipotesi di Lavoisier: i recipientichiusi

25 La calcinazione dello stagno in recipienti chiusi Lavoisier dopo aver introdotto in una storta di vetro una quantità nota di stagno richiude ermeticamente lestremità del collo del recipiente ed inizia il riscaldamento. Dopo pochi minuti si forma una pellicola nera (ha inizio la calcinazione); dopo mezzora la quantità di polvere nera non aumenta più; dopo unora la storta viene lasciata raffreddare e ripesata: Lavoisier constata che il peso del recipiente chiuso, nel quale aveva introdotto il metallo, rimane sostanzialmente inalterato, mentre il peso del solo metallo calcinato aumenta. Osservazioni: Comè possibile spiegare il fatto che mentre il peso totale rimane invariato, il peso del metallo calcinato aumenta ? (peso storta + peso metallo = peso storta + peso calce metallica )? Riflessioni : Discussione sulle tre ipotesi proposte UNITA DIDATTICA 6 La conferma sperimentale delle ipotesi di Lavoisier: i recipientichiusi

26 Lavoisier era già in grado, a questo punto dellesperimento, di trarre tre fondamentali conclusioni: 1.I fatti sperimentali smentiscono lipotesi di Boyle: la trasformazione del metallo e leventuale aumento di peso non sono dovuti alle particelle ignee del fuoco, in quanto non si è verificata nessuna modificazione della quantità di materia contenuta nel recipiente; 2.La trasformazione è avvenuta con la conservazione del peso, cioè il peso totale delle sostanze prima della calcinazione (reagenti) è uguale al peso totale delle sostanze dopo la calcinazione (prodotti). Lavoisier ha infatti constatato sperimentalmente che il peso del recipiente chiuso prima della calcinazione è uguale al peso del recipiente chiuso dopo la calcinazione; 3.Lavoisier, essendo la trasformazione avvenuta con la conservazione del peso, avanza la ovvia previsione, confermata dalla conclusione dellesperimento, che leventuale aumento di peso del metallo non possa che essere attribuito alla combinazione del metallo con una parte di aria contenuta nel recipiente. UNITA DIDATTICA 6 La conferma sperimentale delle ipotesi di Lavoisier: i recipientichiusi

27 Riflessioni È possibile fare questa ulteriore verifica dellipotesi prospettata da Lavoisier, cioè pesare la quantità di aria contenuta nella storta prima della calcinazione e controllare se questa coincide con laumento di peso del metallo dopo la calcinazione? Che cosa dovrebbe succedere allapertura della storta dopo la calcinazione? Ripesando la storta aperta dopo la calcinazione, si ha un aumento di peso in quanto entra dellaria. Se lipotesi di Lavoisier è corretta, che relazione vi è fra il peso dellaria entrata nella storta e il peso del metallo calcinato? Lavoisier al momento dellapertura della storta sente un sibilo della durata di 5/6 secondi, dovuto allaria che entra nel recipiente. Il peso dellaria che entra per rimpiazzare laria che si è combinata con lo stagno corrisponde esattamente allaumento del peso dello stagno. UNITA DIDATTICA 6 La conferma sperimentale delle ipotesi di Lavoisier: i recipientichiusi

28 CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE È con esperimenti di questo tipo, condotti in recipienti chiusi che Lavoisier fu in grado di confermare due dei principi basilari della chimica: 1) Il principio di conservazione della massa 2) La combustione e la calcinazione dei metalli sono due fenomeni che avvengono per combinazione con laria …la realtà è diversa dallapparenza!! UNITA DIDATTICA 6 La conferma sperimentale delle ipotesi di Lavoisier: i recipientichiusi

29 Grazie a Lavoisier il peso, che fino ad allora era stato considerato una proprietà della materia di scarsa rilevanza teorica per la chimica, diventò la variabile più importante della scienza chimica e la bilancia lo strumento fondamentale. Dopo Lavoisier la chimica si configura quale scienza quantitativa modernamente intesa, in cui esperienza e teoria - cardini basilari della ricerca scientifica - procedono di pari passo. UNITA DIDATTICA 6 La conferma sperimentale delle ipotesi di Lavoisier: i recipientichiusi

30 Esperienza 4: Reazione acido cloridrico+zinco in beuta chiusa ed aperta Esperienza 5: Reazione acido cloridrico+calcare in beuta chiusa ed aperta Attrezzatura e Materiali: zinco in polvere, carbonato di calcio in polvere, acido cloridrico diluito, 4 provette, 4 beute, parafilm, bilancia tecnica Procedimento: Introdurre nella beuta lo zinco e una provetta con lacido cloridrico, facendo attenzione a non fare fuoriuscire lacido. Pesare tutto, inclinare la beuta contenente la provetta in modo da versare lacido e, a reazione terminata, ripesare la beuta. Ripetere il procedimento con la beuta tappata. Procedendo nello stesso modo, utilizzare il carbonato di calcio al posto dello zinco Fare le riflessioni opportune su quanto osservato UNITA DIDATTICA 6 La conferma sperimentale delle ipotesi di Lavoisier: i recipientichiusi

31 Lavoisier in alcuni esperimenti di combustione del fosforo, posto sotto una campana di vetro capovolta nellacqua, osservò che non tutto il fosforo bruciava e che soltanto una parte dellaria, circa 1/5 era in grado di mantenere la combustione. Quale spiegazione a ciò? Se si accetta che il fenomeno sia dovuto alla combinazione con laria... soltanto una frazione dellaria è attiva nel mantenere la calcinazione e la combustione! (intuizione geniale che laria non è una sostanza elementare ma una miscela di gas) UNITA DIDATTICA 7 Lavoisier formula unaltra ipotesi sullaria

32 UNITA DIDATTICA 8 La scoperta dellaria deflogisticata: Priestley e Lavoisier

33 ……ipotizzò che il gas ricavato non era altro che un componente dellaria atmosferica, quello attivo chimicamente nella calcinazione, nella combustione e nella respirazione a cui nel 1779 attribui il nome di ……. OSSIGENO!!!! Riflessioni: Ritornare sullesperimento della candela e dello zolfo relativamente allaumento del livello dellacqua e al viraggio dellindicatore UNITA DIDATTICA 8 La scoperta dellaria deflogisticata: Priestley e Lavoisier

34 Larte deduttiva data dallesperienza e dallosservazione consiste nel valutare le probabilità, nello stimare se queste sono consistenti e corrette al fine di costituire una prova Antoine Laurent Lavoisier CONCLUSIONI


Scaricare ppt "TIROCINIO FORMATIVO ATTIVO Classe A013 Università degli Studi di Firenze Anno Accademico 2011-2012 Lavoisier fino alla scoperta dellossigeno Candidata:"

Presentazioni simili


Annunci Google