Miscugli omogenei ed eterogenei Laboratorio del sapere scientifico L'acqua Miscugli omogenei ed eterogenei Scuola secondaria di primo grado Classi 2ªA e 2ªB

Collocazione del percorso effettuato nel curricolo verticale: Fase conclusiva del ciclo di istruzione relativo ad un Istituto Comprensivo

Obiettivi essenziali di apprendimento: Sapere osservare, cogliere uguaglianze e differenze; Saper formulare ipotesi e predisporre semplici esperimenti per verificarle; Sapere descrivere ciò che si osserva utilizzando un linguaggio scientifico; Saper utilizzare le proprie conoscenze matematiche in contesti diversi.

Elementi salienti dell'approccio metodologico: Didattica laboratoriale: sono state proposte situazioni di apprendimento stimolanti e problematiche, nelle quali gli alunni sono stati chiamati a fare osservazioni, porsi domande e formulare ipotesi, per arrivare, infine a condividere, attraverso la mediazione dell'insegnante, modelli e spiegazioni dei fenomeni naturali. Lezione frontale interattiva, all'interno della quale il docente agisce da facilitatore del confronto e delle discussioni con e tra gli alunni.

Materiali: acqua, sabbia, terriccio, olio, coloranti, sale, zucchero. Apparecchi: LIM, ipad (apparecchi forniti dalla scuola ad ogni singolo alunno, grazie al progetto "senza libri nello zaino"). Strumenti: vetreria presente nel laboratorio di scienze della scuola, bilance, fornellini ad alcool, fornelli elettrici, termometri.

Ambienti in cui è stato sviluppato il percorso: Aula; Laboratorio scientifico.

Tempo impiegato: A1. Formazione degli insegnanti per la preparazione di esperienze pratiche costruttive (prof. Franco Rapetti, 18 giugno e prof.sa Silvia Nannizzi, 25 giugno); A2. Incontri di raccordo per concordare le tematiche da affrontare nei diversi ordini di scuola secondo un curricolo verticale a spirale (settembre/ottobre); B. Novembre/dicembre= 10 ore; C. Attività di laboratorio= 9 ore; Attività di rielaborazione digitale dell'esperienze= 15ore; Attività di presentazione delle esperienze effettuate dai vari gruppi mediante lezioni interattive= 9 ore. Per un totale di 33 ore.Periodo: gennaio/aprile E. 4 ore

Miscugli eterogenei Esperimento n.1 Mescoliamo l'acqua con del terriccio all'interno di un becher e di una provetta e agitiamo:

Osservazioni: Il colore dell'acqua cambia, molto torbida sul fondo, più chiara in superficie. Via via che passa il tempo le particelle di terriccio più grandi si depositano sul fondo e l'acqua diventa più chiara. Le particelle più leggere galleggiano.

Come possiamo separare l'acqua dal terriccio? Abbiamo fatto diverse proposte: 1) Filtrare l'acqua con una spugna 2) Far evaporare l'acqua 3) Travasare lentamente l'acqua 4) Filtrare l'acqua con le carte da filtro presente nel laboratorio Dopo diverse discussioni abbiamo deciso di procedere in 2 modi: filtrazione e travaso. Con molta pazienza abbiamo filtrato l'acqua presente nel becher.

Osservazioni: Il filtro è molto sporco di terra. L'acqua filtrata è color paglierino, un po' torbida. Osservazioni:

Perché l'acqua non è limpida? Ipotizziamo che affinché l'acqua ritorni limpida ci sia necessità di filtrare più volte il miscuglio. Procediamo ora con l'altro metodo proposto, la professoressa ci dice che tale metodo si chiama decantazione.

Osservazioni: Un po' di terriccio si è mescolato con l'acqua, forse bisogna lasciare riposare più a lungo il miscuglio. Secondo noi è riuscita meglio la tecnica della filtrazione.

Mescoliamo in acqua un po' di sabbia Esperimento n.2 Osservazioni L'acqua è meno torbida La sabbia non si scioglie nell'acqua

Come possiamo separare la sabbia dall'acqua? Tutti d'accordo! Abbiamo deciso di procedere con le stesse tecniche del primo esperimento: filtrazione e decantazione.

Osservazioni L'acqua filtrata è molto più chiara di quella dell'esperimento 1 Perché? Forse la sabbia non contiene sostanze che si sciolgono in acqua. I granuli di sabbia sono tutti uguali a differenza di quelli del terriccio.

Mescoliamo in acqua un po' di olio Esperimento n.3 Abbiamo messo acqua e olio sia in una provetta sia in un vasetto chiuso con coperchio e li abbiamo agitati forte e poi li abbiamo fatti riposare.

Osservazioni L'olio si mescola con l'acqua formando tante bollicine Sulle pareti della provetta ci sono gocce di olio L'acqua non è chiara Passato un po' di tempo, osserviamo che l'olio si separa dall'acqua e vi galleggia sopra. Questo accade perché il peso specifico (P/V) dell'olio è minore di quello dell'acqua

Come possiamo separare l'acqua dall'olio? Abbiamo fatto diverse proposte Con una pipetta "succhiamo" l'olio Con il metodo della decantazione Con un cucchiaio raccogliamo l'olio

Miscugli omogenei Esperimento n.4 Acqua e zucchero Abbiamo messo dell'acqua in una provetta e un cucchiaino di zucchero, abbiamo mescolato e osservato il nuovo miscuglio

Osservazioni: Lo zucchero si è sciolto (non si vede più) Anche se lasciamo a riposo il miscuglio lo zucchero non si deposita sul fondo come faceva il terriccio. Il miscuglio è limpido La professoressa ci dice che una miscela omogenea di due o più componenti si chiama soluzione.Il componente più abbondante si chiama solvente e il componente meno abbondante si chiama soluto.

Osservazioni: Dopo aver aggiunto di nuovo un cucchiaino di zucchero, abbiamo notato che anche mescolando, un po' non si scioglie, ma si deposita sul fondo La soluzione è satura cioè contiene la massima quantità possibile di soluto.

Come possiamo aumentare la solubilità di un soluto in soluzione? Esperimento n.5 Come possiamo aumentare la solubilità di un soluto in soluzione? Acqua e sale Abbiamo preso due provette con la stessa quantità d'acqua e abbiamo sciolto nella prima 2 gr. di sale fino e nella seconda 2 gr. di sale grosso.

Osservazioni: Il sale fino si è sciolto facilmente dopo averlo mescolato Il sale grosso richiede molto più tempo, e anche dopo un energico mescolamento, una parte si deposita ancora sul fondo

Perché? Abbiamo fatto diverse ipotesi, pensando che anche lo zucchero in polvere si scioglie più velocemente di una zolletta di zucchero L'acqua riesce ad attaccare più facilmente il solido quando esso è finemente suddiviso Tantissime piccole particelle hanno un'estensione di superficie maggiore di quella di poche particelle grandi

Come possiamo sciogliere il sale rimasto sul fondo? Tutti d'accordo: riscaldandolo! Mettiamo la soluzione a riscaldare

Appena la temperatura della soluzione aumenta il sale comincia a sciogliersi completamente Osservazioni: Se aumentiamo la temperatura le particelle di acqua hanno più energia per attaccare le particelle del sale Perché?

Conclusioni La velocità con cui il sale si è sciolto nell'acqua aumenta con: L'estensione della superficie di contatto Con il mescolamento Con la temperatura

Esperimento n.6 Come separare il soluto dal solvente Abbiamo preparato due soluzioni di acqua e sale, abbiamo deciso di separarli attraverso l'evaporazione del solvente. Per vedere l'evaporazione a velocità diverse decidiamo di usare un fornellino elettrico e un fornellino ad alcool.

Mentre la soluzione si riscalda cerchiamo di misure anche la temperatura di ebollizione.

Mentre aspettiamo facciamo delle ipotesi: secondo noi la soluzione bollirà ad una temperatura maggiore di 100ºC (temperatura di ebollizione dell'acqua) perché con il sale sciolto, la soluzione è "più pesante" quindi le molecole per passare allo stato di vapore hanno bisogno di energia maggiore (circa 110ºC)

Nella soluzione riscaldata con il fornellino elettrico l'acqua evapora velocemente e possiamo così rivedere il sale con un aspetto un po' diverso (sembra neve!)

Nella soluzione riscaldata sul fornellino ad alcool l'evaporazione avviene lentamente. Cerchiamo di raccogliere l'acqua che evapora con un contenitore freddo (condensazione) e assaggiandola notiamo che non è più salata.

L'aspetto del sale raccolto è diverso da quello precedente, i cristalli sono leggermente più grandi.

Abbiamo poi lasciato ad evaporare per una settimana una soluzione acqua + sale inserendo nel recipiente anche dei cartoncini per facilitare il processo. Questo è il risultato:

OSSERVAZIONI: - I cristalli di sale sono ancora diversi da quelli ottenuti con l'ebollizione dell'acqua. -I cristalli sono più grandi, a forma di parallelepipedo, concentrati sulle pareti e lungo i cartoncini. -Il Cloruro di sodio può cristallizzare in molte forme diverse.

PERCHÉ IL SALE SI SCIOGLIE NELL'ACQUA? Oggi abbiamo studiato! Siamo andati a ricercare sui libri com'è la struttura delle molecole dell'acqua e del sale. Con la plastilina abbiamo poi provato a riprodurre ciò che accade quando si forma una soluzione. Ogni granellino di sale è costituito da molte molecole di cloruro di sodio legate fra loro da forti legami.

Le molecole di acqua (H2O) hanno il compito di indebolire, fino a spezzare questi legami

APPROFONDIMENTO: L'Acqua, formata da 2 atomi di idrogeno e uno di ossigeno, è una molecola polare cioè possiede una parziale carica negativa nella zona dell'ossigeno, e una parziale carica positiva nella zona dell'idrogeno.

Anche ogni cristallo di sale è costituito da una struttura regolare di atomi dotati di carica: ioni di e ioni di

Quando il sale viene a contatto con l'acqua gli ioni attraggono la parte positiva delle molecole dell'acqua

La stessa cosa accade per gli ioni e la parte negativa dell'acqua.

Gli ioni posti sulla superficie del cristallo si staccano, esponendo all'azione dell'acqua altri ioni che subiscono la stessa sorte; il sale piano piano si scioglie. L'acqua è un ottimo solvente, ma non è in grado di sciogliere tutte le sostanze. Simile scioglie simile! Cioè le sostanze polari si sciolgono nei solventi polari.

Esperimento n. 7 Prendiamo 2 provette con lo stesso volume di H2O e aggiungiamo quantità diverse di soluto (colorante blu solubile in acqua)

Perché? Osserviamo: Le soluzioni hanno un'intensità di colore diverso La colorazione dipende dalla quantità del soluto. Le soluzioni hanno una diversa concentrazione.

Poiché i volumi delle soluzioni sono uguali, l'aumento della concentrazione dipende dall'aumento della massa del soluto. Se dimezziamo il volume del solvente come possiamo avere sempre la stessa concentrazione (cioè lo stesso colore)? Subito abbiamo ipotizzato che anche la quantità di soluto dovrà essere dimezzata.

Alcuni modi per esprimere la concentrazione di una soluzione Massa del soluto (g) C= x100 % Massa-volume Volume della soluzione (ml) Oppure Massa del soluto (g) C= Grammi per litro Volume della soluzione (l)

Esperimento n.8 La concentrazione

Riflessioni: Dall'esperimento n.7 abbiamo capito che la concentrazione della soluzione è indipendente dal volume che si considera, poiché è funzione solo del rapporto quantitativo fra soluto e solvente.È diversa invece la quantità di soluto presente nella soluzione, la quale dipende ovviamente dal volume che si considera. Le soluzioni che abbiamo preparato risultano ugualmente concentrate pur contenendo quantità differenti di soluto.

Esperimento n.9 Preparazione di 50 ml di una soluzione acquosa di sale ad una determinata concentrazione (20 gr./l)

Sfruttiamo le nostre conoscenze matematiche: le proporzioni! 20 g : 1000 ml=X:50 ml. X=1 g Quindi dopo aver pesato con precisione1 g di sale lo abbiamo sciolto in acqua fino a raggiungere 50 ml. Ecco preparata una soluzione con C= 20 g./l

Esperimento n. 10 Preparazione di 250 ml di una soluzione di zucchero al 20% in massa-volume

Ci siamo impegnati per cercare di capire quanto soluto dovevamo pesare: 20 : 100 = x : 250 X=50g Dopo aver pesato 50g di zucchero lo abbiamo sciolto in acqua fino a raggiungere il volume totale di 250 ml. Importante: Abbiamo capito che ogni volta che si effettua una misura è possibile compiere degli errori che possono dipendere dalle condizioni in cui viene fatta la misurazione oppure da un'imperfezione dello strumento usato.In ogni caso,qualunque sia la causa dell'errore, si può affermare che ogni misurazione ha una sua incertezza, e che pertanto è impossibile eliminare del tutto gli errori. Per trovare la misura più esatta possibile, durante le nostre esperienze abbiamo ripetuto più volte la misurazione e poi calcolato la media delle misure effettuate.

Ciao!

Verifica degli apprendimenti Osservazione sistematica durante l'esecuzione delle attività Valutazione della verbalizzazione delle esperienze Griglie di verifica Lezione frontale interattiva da parte di ciascun gruppo di alunni agli altri

Lezione frontale interattiva. Ogni gruppo ha esposto alla classe l'esperienza effettuata. La valutazione ha tenuto conto della capacità di comunicare quanto compreso con un linguaggio appropriato.

Griglia di valutazione riassuntiva Area Scientifica Osserva e descrive oggetti, materiali e procedure, attraverso l’uso di opportuni strumenti. 1 2 3 4 5 Esegue esperienze di laboratorio Documenta le proprie esperienze anche con tabelle e grafici Verbalizza sulle esperienze condotte Produce testi scritti sulle esperienze condotte Riconosce e descrive le relazioni causa-effetto nelle esperienze concrete Riconosce, individua e descrive le relazioni causa-effetto nei fenomeni naturali Conosce le principali problematiche scientifiche trattate Prevede la conseguenza logica di semplici azioni di vita quotidiana Fa supposizioni in situazioni concrete Fa deduzioni in situazioni di vita quotidiana Trova possibili soluzioni o sviluppi di eventi Individua l’elemento mancante per poter risolvere un’azione Risolve un problema quotidiano ricercando una successione di azioni che conducono allo scopo finale Giustifica le scelte effettuate Legenda: 1=Non sufficiente 2=Sufficiente 3=Buono 4=Distinto 5=Ottimo

Risultati ottenuti Grazie alla pratica laboratoriale è migliorato l'aspetto relazionale di ogni singolo alunno. Tutti gli alunni hanno interagito, cooperato, riflettuto, progettato e rispettato accordi comuni e impegni presi.

Ogni alunno ha dato il proprio contributo come protagonista in un processo in cui si sono acquisite competenze. Il contesto realizzato è stato favorevole all'apprendimento, gli alunni hanno appreso divertendosi. Lo studente in prima persona ha costruito le sue conoscenze, appropriandosi dei concetti e imparando ad applicarli in situazioni nuove

Apprendimenti specifici: Sa distinguere un miscuglio omogeneo da uno eterogeneo Sa riconoscere ed effettuare i principali metodi di separazione Ha compreso quali sono i fattori che influenzano la solubilità di un soluto in un solvente Ha compreso il processo chimico di solubilità di soluti polari in acqua Ha compreso il concetto di concentrazione e sa applicare le conoscenze matematiche in contesti diversi

Valutazione dell'efficacia del percorso didattico sperimentato Sicuramente è stato positivo progettare, sperimentare e valutare piccoli interventi didattici con la collaborazione di insegnanti di ordine diverso (verticalizzazione del curricolo)

La partecipazione dei vari ordini di scuola al lavoro ha creato progressiva coerenza, omogeneità, confronto e condivisione di buone pratiche da parte di tutti i docenti coinvolti. Le esperienze verranno disseminate attraverso la realizzazione di relazioni in formato ptt, che verranno pubblicate e integrate nel tempo sul sito della scuola