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ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio 20101 ITIS - LST Ettore Molinari Milano Progetto Scuola 21 Educazione sostenibile nella scuola del XXI secolo Febbraio.

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1 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio ITIS - LST Ettore Molinari Milano Progetto Scuola 21 Educazione sostenibile nella scuola del XXI secolo Febbraio 2010

2 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio Sistema vivente e stato stazionario Il vivente è un sistema aperto che conservandosi attraverso una continua immissione ed emissione di materiale viene a trovarsi in uno STATO STAZIONARIO perturbamento e ristabilimentoIl vivente si conserva attraverso un costante perturbamento e ristabilimento stato stazionario di squilibrioQuesto stato può essere definito come stato stazionario di squilibrio e richiede un costante apporto di energia

3 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio Costruzione del glossario I Per comprendere alcuni aspetti del mondo occorre avere curiosità e voglia di conoscere le caratteristiche delle diverse realtà in cui viviamo Per imparare a conoscere occorre scegliere un oggetto e provare ad interagire con esso spesso provocandolo Dai risultati della provocazione si ricavano molte interessanti informazioni Se loggetto è un sistema chimico si può scambiare materia ed energia osservandone il tipo di reazione

4 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio Studio di un sistema chimico in equilibrio ( I ) Se si miscelano in soluzione nitrato ferrico (Fe(NO 3 ) e tiocianato di potassio (KSCN) si instaura un equilibrio chimico secondo la reazione: E il sistema assume subito una colorazione rosso intenso, costante nel tempo. Che cosa succede se lequilibrio viene perturbato? Fe 3+ + SCN - Fe(SCN) 2+ (giallo pallido) (rosso intenso)

5 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio Studio di un sistema chimico in equilibrioquando viene perturbato ( II ) Studio di un sistema chimico in equilibrio quando viene perturbato ( II ) = Fe 3+ SCN - NaOH Fe 3+ + SCN - Fe(SCN) 2+ (giallo pallido) (rosso intenso) Il sistema cambia colore in funzione della quantità di ione complesso Fe(SCN) 2+ (rosso) In questo esperimento si studia che cosa succede aggiungendo diversi reattivi e osservando il cambiamento di colore AggiuntaColore osservato Deduzione sullevoluzione del sistema Fe 3+ granata SCN - rubino NaOHgiallo pallido + precipitato riferimento marrone- rosso =

6 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio Il principio di Le Chatelier ( ) [Cu(H 2 O)] Br - + Q [CuBr 4 ] H 2 O azzurro verde quando si fa variare un parametro attivo su un sistema in equilibrio questo evolve nel verso in cui tende a opporsi alla variazione del parametro e ad annullarla parzialmente.

7 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio Studio di un sistema chimico in equilibrio quando viene variata la temperatura( III ) Studio di un sistema chimico in equilibrio quando viene variata la temperatura ( III ) dopo il riscaldamento dopo il raffreddamento AggiuntaColore osservato Deduzione sullevoluzione del sistema Riscaldamento (+Q) verde Raffreddamento (-Q) azzurrino

8 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio Studio di un sistema chimico in equilibrio quando viene variato il pH ( IV ) In questo esperimento si studiano le proprietà dellequilibrio di un acido e di una base debole: il sistema acido acetico/ acetato e il sistema ammoniaca/ ammonio Si va ad osservare il cambiamento nella posizione dellequilibrio dei due sistemi chimici attraverso luso dei precedenti indicatori e la loro variazione di colore (viraggio) Riferimento NH 4 + NH 3 H + Riferimento CH3COO- CH3COOH NaOH

9 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio I sistemi biologici e il pH Tutti i sistemi biologici dipendono dal pH: una piccola variazione di pH può produrre notevoli modificazioni sui processi biochimici Le cellule e gli organismi mantengono il pH a uno specifico valore costante, mediante sistemi di regolazione

10 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio Costruzione del glossario II Per capire i principi su cui si basa un semplice metodo per misurare il pH, luso di cartine imbevute di coloranti, sintetici o naturali, occorre capire come funzionano tali sostanze, denominate Indicatori Acido-Base Gli indicatori acido-base sono sostanze organiche che hanno la caratteristica di assumere colori diversi a seconda del pH. Tale proprietà è dovuta al fatto che essi si comportano da acidi o basi deboli. HInd + H 2 O H 3 O + +Ind – colore A colore B

11 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio Perché gli indicatori acido base sono colorati? Lo spettro di assorbimento di un tipico indicatore acido-base, il blu di bromo timolo, conferma che la specie molecolare, HInd, è gialla in quanto manifesta il massimo assorbimento intorno alla λ =450 nm (assorbimento della radiazione blu), invece la forma ionica Ind - assorbe a una λ = 600 nm (assorbimento della radiazione gialla) ed è pertanto blu!

12 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio Come cambia il colore con il pH? In ambiente acido la forma dominante è HInd, gialla, mentre a pH basico sarà prevalente la forma ionica Ind -, blu.Il passaggio da un colore all'altro, quando HInd = Ind- viene detto viraggio e può essere osservato dall'occhio umano in un certo intervallo di pH (intervallo di viraggio). Per il blu di bromotimolo si colloca intorno a pH 7. In ambiente acido HInd H + +Ind - gialla In ambiente basico HInd H+ + Ind - blu A pH 7 HInd = Ind - verde

13 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio La scala cromatica del pH La scala cromatica del pH Blu bromotimolo Se il pH varia gradualmente si osserveranno i diversi colori: dal giallo, al blu, passando dal verde pH 4,8 5,2 5,8 6,3 6,7 7,0 7,3 7, 8 8,2 8,7 8,8. …11

14 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio Come evidenziare le caratteristiche acido/ base di una soluzione? Nell esperimento abbiamo studiato le proprietà di tre indicatori acido/base : fenolftaleina (HPhe), metilarancio (HMo) e Blu di bromo timolo (HBb), per capire quale colore assumono i tre indicatori in ambiente acido, neutro e basico.Nell esperimento abbiamo studiato le proprietà di tre indicatori acido/base : fenolftaleina (HPhe), metilarancio (HMo) e Blu di bromo timolo (HBb), per capire quale colore assumono i tre indicatori in ambiente acido, neutro e basico. Per esempio la forma protonata (HInd) del Metilarancio è rossa, la forma deprotonata (Ind - ) è gialla, al punto di viraggio il colore è intermedio ( rosa cipolla) Per esempio la forma protonata (HInd) del Metilarancio è rossa, la forma deprotonata (Ind - ) è gialla, al punto di viraggio il colore è intermedio ( rosa cipolla)

15 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio Risultati dell esperimento Il punto di viraggio (pH in cui si trovano entrambe le specie HIn/Ind-) si può dedurre dai seguenti fatti –La forma incolore della Fenolfaleina (forma acida: HPhe) è presente a pH acido e neutro il viraggio avviene a pH basico il viraggio avviene a pH basico –La forma gialla del Metilarancio (forma basica: Mo-) è presente a pH basico e neutro il viraggio avviene a pH acido il viraggio avviene a pH acido –La forma gialla del Blu bromotimolo (forma acida: HBb) è presente a pH acido e la forma blu del Blu bromotimolo (forma basica:Bb-) è presente a pH basico il viraggio avviene a pH neutro il viraggio avviene a pH neutro

16 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio Pronti a misurare il pH Pronti a misurare il pH !! La determinazione sperimentale del pH di una soluzione acquosa presenta una grande importanza perché permette di conoscere la esatta concentrazione di acidi o di basi presenti. Si effettua principalmente: –attraverso l osservazione del colore assunto nella soluzione da un indicatore colorato, la cui zona di viraggio comprende il pH che si vuole misurare –attraverso il metodo potenziometrico, che richiede apparecchiature più complesse, i pH-metri, che permettono di misurare con precisione e accuratezza il pH di tutte le soluzioni, anche quelle colorate Cartine per il pH pH-metro

17 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio Nevicata a Milano Nevica anche a Milano! Quale sarà il pH della neve di Milano?

18 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio Prelievi in cortile Prelievo di neve "fresca Prelievo di un liquido dalla grondaia

19 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio E adesso la neve? Raccogliamo la neve in un becher e verifichiamo che durante il passaggio di stato H 2 O (s) H 2 O (l) La temperatura rimanga costante come ci ha detto la Prof ……-0,2°C !!!!

20 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio Iniziamo le analisi I passaggi di stato di una sostanza pura avvengono a temperatura costante: quando mettiamo la neve sulla piastra elettrica per favorire la fusione, la temperatura non cambia. Del resto anche il senso comune ci fa avere questa sensazione: –solo allo zero termico può nevicare, né al di sopra, né al di sotto! –quando nevica non si sente il freddo

21 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio Procediamo con le analisi del pH Misure di pH con il pHmetro Il pHmetro è uno strumento per misurare con accuratezza e precisione il pH di una soluzione. –Occorre seguire una procedura standardizzata per avere dati riproducibili –Si comincia con la taratura dello strumento, utilizzando soluzioni a pH noto –Il pHmetro è pronto e procediamo con le misure

22 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio febbraio 2010 Lambro: un fiume di gasolio! Contaminazione da idrocarburi e avvelenamento delle acque del fiume Lambro ''Un disastro ambientale senza precedenti per l'ecosistema del fiume Lambro che ne pagherà a lungo le conseguenze''

23 ITIS Molinari - Scuola 21Febbraio … continua!


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