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CAOTICA CHIMICA… IN CUCINA! Università degli studi di LAquila Tirocinio Formativo Attivo (TFA) – Anno accademico 2011-2012 Classi di concorso A013 e A060.

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1 CAOTICA CHIMICA… IN CUCINA! Università degli studi di LAquila Tirocinio Formativo Attivo (TFA) – Anno accademico Classi di concorso A013 e A060. Docente: Dottoressa Reale Samantha -Classe A060 Damario Maria Loreta Di Pietro Nino Gallese Anatolia Pezzi Melania. -Classe A013 dOrazio Angela Manzone Marco Torelli Emanuela TIROCINANTI

2 L A CHIMICA IN CUCINA La cucina è il primo laboratorio di chimica e non è un caso che spesso i chimici siano ottimi cuochi! Una gelatina, una schiuma soffice, la giusta scelta della temperatura o del recipiente di cottura si basano su fenomeni chimico-fisici che, se osservati con consapevolezza, rendono migliori i cibi e scientificamente competente chi li cucina.

3 M ISCONCEZIONE misconcezioni Le misconcezioni sono idee, concetti, punti di vista, modi di ragionare che sono in conflitto con il sapere scientifico socialmente condiviso e la cui origine è da ricercare di norma, in un intreccio micidiale di sapere comune e conoscenze scientifiche male intese e peggio interpretate (Società chimica italiana, 1999).

4 M ISCONCEZIONE Quando uno studente affronta nuovi argomenti lo fa utilizzando le concezioni di cui dispone ed elabora di conseguenza un sapere distorto. Questo è un vero e proprio processo a cascata che può fuorviare lo studente in due modi diversi: può dare risposte esatte seguendo un ragionamento errato; può arrivare a conclusioni distorte ricorrendo a modi di ragionare esatti.

5 M ISCONCEZIONE Quando uno studente affronta nuovi argomenti lo fa utilizzando le concezioni di cui dispone ed elabora di conseguenza un sapere distorto. Questo è un vero e proprio processo a cascata che può fuorviare lo studente in due modi diversi: può dare risposte esatte seguendo un ragionamento errato; può arrivare a conclusioni distorte ricorrendo a modi di ragionare esatti. APPRENDIMENTO DIFFORME DI NUOVI CONCETTI!

6 OBIETTIVI individuare alcune misconcezioni comuni tra gli studenti; indicare alcuni percorsi o attività di laboratorio che siano in grado di sradicarle.

7 OBIETTIVI individuare alcune misconcezioni comuni tra gli studenti; indicare alcuni percorsi o attività di laboratorio che siano in grado di sradicarle.

8 OBIETTIVI individuare alcune misconcezioni comuni tra gli studenti; indicare alcuni percorsi o attività di laboratorio che siano in grado di sradicarle. Lobiettivo trasversale presentare la disciplina come bella e buona, amica, indispensabile per luomo. E sempre troppo diffusa infatti la misconcezione peggiore fra tutte, secondo la quale la chimica fa male, inquina, è dannosa, noiosa, e non è utile studiarla…!

9 OBIETTIVI Caotica chimica…in cucina! Partendo da questa premessa abbiamo cercato di riflettere su alcune delle più frequenti misconcezioni riguardanti concetti di base della chimica e abbiamo fatto sempre riferimento alla cucina.

10 2.ACQUA E OLIO Misconcezione densità - miscibilità 1.VISCOSITA IN TUTTE LE SALSE Misconcezione Densità-viscosità CAOTICA CHIMICA... IN CUCINA!!! CAOTICA CHIMICA... IN CUCINA!!! 3.UNA MOLE DACQUA…. DUE CUCCHIAINI!! Misconcezione Quantità di sostanza- quantità di materia 4.ACIDA COCACOLA…BUONA! Misconcezione Acidità-tossicit à 5.ACQUA E SALE Misconcezione Sostanza pura- miscela omogenea 6.LATTE SCREMATO Misconcezione Miscuglio omogeneo- miscuglio eterogeneo 7.OCCHIO DI BUE Misconcezione Trasformazioni fisiche- trasformazioni chimiche

11 A TTIVITÀ DI LABORATORIO Le esperienze di laboratorio nella didattica chimica seguono il metodo scientifico; infatti esse vengono eseguite allo scopo di ottenere informazioni e dati sullargomento oggetto di studio dopo averlo presentato e discusso con i ragazzi.

12 M ETODO SCIENTIFICO

13 A TTIVITÀ DI LABORATORIO Le esperienze di laboratorio nella didattica chimica seguono il metodo scientifico; infatti esse vengono eseguite allo scopo di ottenere informazioni e dati sullargomento oggetto di studio dopo averlo presentato e discusso con i ragazzi. Il laboratorio è dunque il luogo migliore dove lo studente può costruire lapprendimento, e far svanire le convinzioni errate.

14 Un liquido che ha difficoltà a scorrere è definito: a)denso b)viscoso c)fluido d)volatile 1.V ISCOSITÀ IN TUTTE LE SALSE ! Misconcezione: densità e viscosità.

15 Un liquido che ha difficoltà a scorrere è definito: a)denso b)viscoso c)fluido d)volatile 1.V ISCOSITÀ IN TUTTE LE SALSE ! Misconcezione: densità e viscosità.

16 Il miele è più denso dellacqua! 1.V ISCOSITÀ IN TUTTE LE SALSE ! Lacqua fluisce rapidamente da un bicchiere inclinato, mentre il miele tende a essere frenato da una forma di attrito interno!

17 Il miele è più denso dellacqua! 1.V ISCOSITÀ IN TUTTE LE SALSE ! Lacqua fluisce rapidamente da un bicchiere inclinato, mentre il miele tende a essere frenato da una forma di attrito interno!

18 Per sfatare questa misconcezione è bene richiamare le definizioni di densità e viscosità. Densità: rapporto tra la massa di un corpo e il suo volume (g/cm 3 ) d= massa/volume 1.V ISCOSITÀ IN TUTTE LE SALSE !

19 Per sfatare questa misconcezione è bene richiamare le definizioni di densità e viscosità. Densità: rapporto tra la massa di un corpo e il suo volume (g/cm 3 ) d= massa/volume Viscosità: è una grandezza fisica che quantifica la resistenza dei fluidi allo scorrimento (mPa s) 1.V ISCOSITÀ IN TUTTE LE SALSE !

20 Nei fluidi con viscosità maggiore gli strati scorrono luno rispetto allaltro con più difficoltà, cioè sono frenati da una forza di intensità maggiore, a parità di condizioni. Fluido con viscosità maggioreFluido con viscosità minore

21 1.V ISCOSITÀ IN TUTTE LE SALSE ! Se il contenitore della salsa ketchup è lasciato fermo la salsa ha un aspetto semisolido. Quando invece il contenitore viene agitato, la salsa diventa fluida al punto di fuoriuscire facilmente Quando agitiamo il contenitore della salsa ketchup la densità non cambia infatti non cambiano né la massa né il volume!

22 Quale proprietà devono possedere in comune il soluto ed il solvente perché sia valida lespressione il simile scioglie il simile? a)Massa molare b)Densità c)Polarità d)Struttura spaziale Misconcezione: densità e miscibilità. 2.ACQUA E OLIO.

23 Quale proprietà devono possedere in comune il soluto ed il solvente perché sia valida lespressione il simile scioglie il simile? a)Massa molare b)Densità c)Polarità d)Struttura spaziale Misconcezione: densità e miscibilità. 2.ACQUA E OLIO

24 Lolio galleggia sullacqua, perché meno denso, e dunque... non si scioglie! 2.ACQUA E OLIO

25 Attività di laboratorio 2.ACQUA E OLIO verificare che conoscere il valore di densità di due liquidi diversi non consente di fare previsioni sulla miscibilità/solubilità reciproca.

26 Materiali : Acetone, acqua distillata, olio di paraffina, alcol etilico, acido acetico. Imbuto separatore, pipette, beute. Procedimento Si mescolano in un imbuto separatore quantità uguali di due liquidi scelti in base ai valori di densità, affrontando tutti i casi possibili. 2.ACQUA E OLIO

27 Primo caso. Due liquidi con densità uguale, immiscibili. 2.ACQUA E OLIO Sostanza Densità a 20°C Olio di paraffina0,81 g/mL Alcol etilico0,81 g/mL

28 Primo caso. Due liquidi con densità uguale, immiscibili. 2.ACQUA E OLIO Sostanza Densità a 20°C Olio di paraffina0,81 g/mL Alcol etilico0,81 g/mL Secondo caso. Due liquidi con densità diverse, completamente miscibili. Sostanza Densità a 20°C Acetone0,79 g/mL Acqua1,00 g/mL

29 Primo caso. Due liquidi con densità uguale, immiscibili. 2.ACQUA E OLIO Sostanza Densità a 20°C Olio di paraffina0,81 g/mL Alcol etilico0,81 g/mL Secondo caso. Due liquidi con densità diverse, completamente miscibili. Sostanza Densità a 20°C Acetone0,79 g/mL Acqua1,00 g/mL Terzo caso. Due liquidi con densità uguale miscibili. Sostanza Densità a 20°C Acido acetico1,05 g/mL Acqua1,00 g/mL

30 Primo caso. Due liquidi con densità uguale, immiscibili. 2.ACQUA E OLIO Sostanza Densità a 20°C Olio di paraffina0,81 g/mL Alcol etilico0,81 g/mL Secondo caso. Due liquidi con densità diverse, completamente miscibili. Sostanza Densità a 20°C Acetone0,79 g/mL Acqua1,00 g/mL Terzo caso. Due liquidi con densità uguale, miscibili. Quarto caso. Due liquidi con densità diversa, immiscibili. Sostanza Densità a 20°C Acido acetico1,05 g/mL Acqua1,00 g/mL Sostanza Densità a 20°C Acqua1,00 g/mL Olio di paraffina0,81 g/mL

31 Conclusioni: sapere che due liquidi hanno densità uguale non ci permette di affermare che saranno miscibili (solubili luno nellaltro); due liquidi con densità diverse possono essere completamente miscibili, come lacqua e lacetone. 2.ACQUA E OLIO

32 Conclusioni: sapere che due liquidi hanno densità uguale non ci permette di affermare che saranno miscibili (solubili luno nellaltro); due liquidi con densità diverse possono essere completamente miscibili, come lacqua e lacetone. 2.ACQUA E OLIO Il principio il simile scioglie il simile evidentemente non fa riferimento alla densità!

33 3.U NA MOLE DI ACQUA … DUE CUCCHIAINI !

34 Un uguale numero di moli di composti differenti: a)contiene lo stesso numero di molecole b)occupa lo stesso volume c)ha la stessa massa d)contiene lo stesso numero di atomi Misconcezione: Quantità di sostanza e quantità di materia.

35 Un uguale numero di moli di composti differenti: a)contiene lo stesso numero di molecole b)occupa lo stesso volume c)ha la stessa massa d)contiene lo stesso numero di atomi Misconcezione: Quantità di sostanza e quantità di materia.

36 Lo studente che mostra difficoltà nel rispondere a questa domanda non ha chiaro il concetto di mole 3.U NA MOLE DI ACQUA … DUE CUCCHIAINI !

37 «… ma allora una mole di acqua o di sale o di zucchero hanno la stessa massa e lo stesso volume?!?...» Lalunno che pensa questo ha acquisito un concetto difforme di MOLE

38 L A CONNESSIONE TRA IL MONDO MACROSCOPICO E QUELLO DELLE MOLECOLE NON È QUINDI SEMPLICE DA COMPRENDERE SOPRATTUTTO PERCHÉ LA NOZIONE DI MOLE NON È SPENDIBILE DAGLI STUDENTI NELLA LORO QUOTIDIANITÀ

39 Un modo semplice per «sradicare» questa misconcezione sulla mole è lattività laboratoriale

40 Si determinano i pesi molecolari di alcune sostanze da esaminare:

41 Si dispongono le sostanze sui vetrini e si effettuano le pesate alla bilancia; si ottiene che: 1 MOLE di sostanze diverse corrisponde a MASSE DIVERSE

42 Acqua (L) He (g) Glucosio (s) Confrontando anche i volumi si osserva che: 1 MOLE di sostanze diverse occupa VOLUMI DIVERSI

43 «Un ugual numero di moli di composti differenti contiene lo stesso numero di molecole pur non avendo la stessa massa o lo stesso volume» GLI STUDENTI CONCLUDERANNO CHE:

44 4.A CIDA COCA COLA … BUONA ! Che cos'è un acido? a)una sostanza che contiene idrogeno e produce ioni H + in soluzione acquosa b)uno ione positivo c)una sostanza dannosa per la salute d)una sostanza di esclusivo uso in laboratorio Misconcezione: Acidità e tossicità.

45 4.A CIDA COCA COLA … BUONA ! Che cos'è un acido? a)una sostanza che contiene idrogeno e produce ioni H + in soluzione acquosa b)uno ione positivo c)una sostanza dannosa per la salute d)una sostanza di esclusivo uso in laboratorio Misconcezione: Acidità e tossicità.

46 4.A CIDA COCA COLA … BUONA !

47 Attività di laboratorio Misurare il pH di sette sostanze di uso quotidiano con le cartine al tornasole.

48 4.A CIDA COCA COLA … BUONA ! Attività di laboratorio Misurare il pH di sette sostanze di uso quotidiano con le cartine al tornasole. Non sempre riusciamo a percepire gli acidi al gusto ed è per questo che non ci accorgiamo che gli alimenti sono quasi tutti acidi!

49 Numero provetta REAGENTE RISULTATO: cartina al tornasole 1Coca-cola6giallo chiaro 2Vino 4 giallo scuro 3Banana 5 giallo 4Fragole 3 arancione 5Maionese 4 giallo scuro 6Acqua minerale naturale 7 verde 7Bicarbonato di sodio9 blu chiaro 4.A CIDA COCA COLA … BUONA !

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51 5.A CQUA E SALE. Definiamo sostanza pura: a)una qualsiasi porzione di materia b)la materia quando non presenta impurità c)un tipo di materia che presenta proprietà fisiche e chimiche caratteristiche d)la materia di origine naturale Misconcezione: sostanza pura e miscela omogenea.

52 5.A CQUA E SALE. Definiamo sostanza pura: a)una qualsiasi porzione di materia b)la materia quando non presenta impurità c)un tipo di materia che presenta proprietà fisiche e chimiche caratteristiche d)la materia di origine naturale Misconcezione: sostanza pura e miscela omogenea.

53 5.A CQUA E SALE. Molti alunni confondono le sostanze pure con le soluzioni omogenee, in quanto ad occhio nudo non è possibile distinguere i componenti della miscela.

54 5.A CQUA E SALE. È impossibile distinguere il sale dopo che esso si è solubilizzato in acqua!

55 5.A CQUA E SALE. esperienze di laboratorio Attraverso alcune esperienze di laboratorio aventi come oggetto soluzioni composte da acqua e sale cercheremo di eradicare tale misconcezione

56 1. Bollire fino a completa evaporazione dellacqua. 2. Alla fine del processo sul fondo del recipiente di ebollizione resterà solo il sale. 5.A CQUA E SALE. esperienze di laboratorio Attraverso alcune esperienze di laboratorio aventi come oggetto soluzioni composte da acqua e sale cercheremo di eradicare tale misconcezione

57 5.A CQUA E SALE. acqua sale La sostanza è costituita da due componenti: lacqua che è evaporata ed il sale rimasto sul fondo. In un miscuglio omogeneo molecole diverse partecipano alla formazione della sostanza!

58 Inoltre se aggiungiamo ad un recipiente di acqua in ebollizione del sale lacqua smetterà di bollire. Si è formata una nuova specie chimica con proprietà fisiche (in questo caso la temperatura di ebollizione) diverse dallacqua pura! 5.A CQUA E SALE.

59 6.L ATTE SCREMATO. Il latte è : a)un miscuglio omogeneo b)un miscuglio eterogeneo c)una sostanza pura d)un elemento Misconcezione: miscuglio omogeneo e miscuglio eterogeneo.

60 6.L ATTE SCREMATO Il latte è : a)un miscuglio omogeneo b)un miscuglio eterogeneo c)una sostanza pura d)un elemento Misconcezione: miscuglio omogeneo e miscuglio eterogeneo.

61 All osservazione macroscopica il latte sembra rispondere ai requisiti di omogeneità, non essendo possibile distinguere i singoli componente. 6.L ATTE SCREMATO

62 87% acqua 87% acqua zuccheri, sali, vitamine idrosolubili, sostanze azotate non proteiche (in soluzione vera) zuccheri, sali, vitamine idrosolubili, sostanze azotate non proteiche (in soluzione vera) proteine, parte dei fosfati e citrati di calcio (in dispersione colloidale) proteine, parte dei fosfati e citrati di calcio (in dispersione colloidale) lipidi, vitamine liposolubili (in emulsione) lipidi, vitamine liposolubili (in emulsione) 6.L ATTE SCREMATO

63 1. losservazione al microscopio mostra distintamente i globuli di grasso immersi nel liquido. 6.L ATTE SCREMATO Attività di laboratorio.

64 1. losservazione al microscopio mostra distintamente i globuli di grasso immersi nel liquido. 6.L ATTE SCREMATO Attività di laboratorio.

65 2. Nel latte appena munto i globuli di grasso sono molto più grandi e tendono a raccogliersi in superficie formando la panna. 6.L ATTE SCREMATO Attività di laboratorio.

66 2. Nel latte appena munto i globuli di grasso sono molto più grandi e tendono a raccogliersi in superficie formando la panna. 6.L ATTE SCREMATO Attività di laboratorio. Latte scremato!

67 6.L ATTE SCREMATO I globuli di grasso hanno un diametro medio di 3 micrometri per il latte vaccino e di 1 micrometro per il latte ovino. Pertanto la scrematura del latte, che può essere fatta in laboratorio attraverso la centrifugazione, può allontanare qualsiasi dubbio sulle reali caratteristiche di questo miscuglio

68 3. La scrematura del latte, che può essere fatta in laboratorio attraverso la centrifugazione, può allontanare qualsiasi dubbio sulle reali caratteristiche di questo miscuglio. 6.L ATTE SCREMATO Attività di laboratorio.

69 3. La scrematura del latte, che può essere fatta in laboratorio attraverso la centrifugazione, può allontanare qualsiasi dubbio sulle reali caratteristiche di questo miscuglio. 6.L ATTE SCREMATO Attività di laboratorio. Preparazione del campione.

70 3. La scrematura del latte, che può essere fatta in laboratorio attraverso la centrifugazione, può allontanare qualsiasi dubbio sulle reali caratteristiche di questo miscuglio. 6.L ATTE SCREMATO Attività di laboratorio. Preparazione del campione. Centrifugazione.

71 3. La scrematura del latte, che può essere fatta in laboratorio attraverso la centrifugazione, può allontanare qualsiasi dubbio sulle reali caratteristiche di questo miscuglio. 6.L ATTE SCREMATO Attività di laboratorio. Sul fondo delle provette restano i globuli di grasso. Preparazione del campione. Centrifugazione.

72 7.O CCHIO DI BUE La cottura delluovo è un: a)fenomeno fisico b)fenomeno chimico c)cambiamento di volume d)semplice fenomeno di variazione della forma Misconcezione: trasformazioni chimiche e trasformazioni fisiche.

73 7.O CCHIO DI BUE La cottura delluovo è un: a)fenomeno fisico b)fenomeno chimico c)cambiamento di volume d)semplice fenomeno di variazione della forma Misconcezione: trasformazioni chimiche e trasformazioni fisiche.

74 Le trasformazioni possono essere chimiche o fisiche 7.O CCHIO DI BUE

75 Le trasformazioni possono essere chimiche o fisiche 7.O CCHIO DI BUE Cambia la natura delle sostanze (combustione, precipitazione composto insolubile, ossidazione di un metallo)

76 Le trasformazioni possono essere chimiche o fisiche 7.O CCHIO DI BUE NON cambia la natura delle sostanze è sempre acqua Il ghiaccio che si scioglie e diventa acqua cambia lo stato di aggregazione, infatti da solido diventa liquido, ma la materia non cambia, è sempre acqua!

77 7.O CCHIO DI BUE TRASFORMAZIONE CHIMICA O FISICA

78 denaturazione delle proteine. Nella cottura dei cibi spesso si assiste al processo di denaturazione delle proteine. amminoacidi. Le proteine sono costituite da un insieme di amminoacidi. 7.O CCHIO DI BUE

79 denaturazione delle proteine. Nella cottura dei cibi spesso si assiste al processo di denaturazione delle proteine. amminoacidi. Le proteine sono costituite da un insieme di amminoacidi. 7.O CCHIO DI BUE amminoacidi Gli amminoacidi si legano tra loro formando delle catene che si ripiegano come delle eliche oppure come un gomitolo (proteine globulari).

80 L e proteine sono immerse in acqua e avvolte su sé stesse secondo un disegno ben preciso (STATO NATIVO): questa è la situazione nellalbume di un uovo crudo. 7.O CCHIO DI BUE

81 L e proteine sono immerse in acqua e avvolte su sé stesse secondo un disegno ben preciso (STATO NATIVO): questa è la situazione nellalbume di un uovo crudo. 7.O CCHIO DI BUE Quando lo scaldiamo o ci versiamo alcol etilico, le molecole cominciano ad agitarsi il gomitolo si disfa, la proteina perde il suo stato nativo e si DENATURA!

82 I gomitoli, una volta srotolati, diventano fili che si legano tra loro intrecciandosi e formando una rete di maglie in cui lacqua resta intrappolata e conferisce un consistenza solida ma soffice. 7.O CCHIO DI BUE

83 I gomitoli, una volta srotolati, diventano fili che si legano tra loro intrecciandosi e formando una rete di maglie in cui lacqua resta intrappolata e conferisce un consistenza solida ma soffice. La cottura delluovo provoca la denaturazione termica dellalbumina (proteina globulare), che si trasforma in una sostanza solida e bianca. 7.O CCHIO DI BUE


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