RECUPERO E SOSTEGNO IN SCIENZE

CI PRESENTIAMO CLASSI: V A - V B - V C

E’ stato possibile avviare il progetto “RECUPERO E SOSTEGNO IN SCIENZE” perché il nostro laboratorio ha una dotazione discreta sia di vetreria che di strumenti (bilance, termometri, microscopi ottici, reagenti chimici ….) tale da permettere l’esecuzione degli esperimenti anche direttamente da parte di più gruppi di alunni. Questo ci ha consentito di condurre diversi esperimenti, dando agli alunni particolarmente interessati alle Scienze la possibilità di affrontare e approfondire il tema relativo alle proprietà e trasformazione della materia

OBIETTIVI: *Aumentare negli alunni l’interesse verso gli argomenti scientifici. *Migliorare le capacità operative attraverso l’utilizzo di attrezzature e materiali. *Far acquisire il metodo di indagine proprio delle scienze sperimentali. *Stimolare la capacità di osservazione e l’intuizione. *Rafforzare la capacità di lavorare in gruppo. *Consolidare e potenziare le conoscenze acquisite in ambito curricolare, utilizzando una terminologia specifica.

COSA ABBIAMO PROPOSTO: Esperimenti di chimica, fisica e biologia COSA ABBIAMO PROPOSTO: Esperimenti di chimica, fisica e biologia. Osservazioni al microscopio e alla lente di campioni biologici, minerali ecc; descrizione delle osservazione eseguite. Enunciati di elementi conoscitivi di Chimica, Fisica, Biologia, correlati alle esperienze e alle osservazioni. Realizzazione di modelli di molecolari e altro.

Modalità di lavoro Gli alunni hanno lavorato quasi sempre in gruppo Modalità di lavoro   Gli alunni hanno lavorato quasi sempre in gruppo. Ogni lavoro-esperimento è stato preceduto da un inquadramento teorico. Fondamentale è stata comunque l’esecuzione degli esperimenti direttamente da parte dei ragazzi, aiutati dalle indicazioni dell’esperto e del tutor . L’insieme dei risultati degli esperimenti fatti e delle osservazioni raccolte è andato a costituire il “quaderno di laboratorio” di ciascun ragazzo.

ALCUNE NOSTRE SCHEDE

Test chimici su polveri bianche diverse Molecole in soluzione Alcune reazioni chimiche La respirazione del lievito Osservazione al microscopio di cellule vegetali Osservazione al microscopio di cellule animali Osservazione al microscopio del paramecio Osservazione al microscopio del lievito Nord- Sud ( elettricità e magnetismo) Elettrolisi dell’acqua

UGUALI MA … DIVERSI Comportamenti in vari test da parte di diverse sostanze che si presentano come polveri bianche Sono date le seguenti sostanze: 1. zucchero 2. sale da cucina 3. farina 4. gesso 5. bicarbonato di sodio sottoponi le sostanze ai seguenti esami, annotando i risultati: a) osservazione b) riscaldamento in provetta c) solubilità in acqua ed eventuale filtrazione d) reazione con soluzione di acido acetico e) verifica come le diverse sostanze abbiano comportamenti diversi.

TRASFORMAZIONI CHIMICHE ossigeno, carbonio, idrogeno, sodio bicarbonato 1. La combustione della candela: cera(CH2) + O2 = CO2 + H2O ESPERIMENTO: in un ambiente chiuso l’ossigeno si esaurisce rapidamente e viene sostituito da anidride carbonica. 2. L’anidride carbonica è più pesante dell’aria. ESPERIMENTO: l’anidride carbonica prodotta può essere fatta cadere in un becher con una candela accesa: la combustione rallenta o addirittura si interrompe. 3. CH3CH2OH + NaHCO3 = CH3CH2ONa + CO2+ H2O aceto + bicarbonato di sodio forma = anidride carbonica ESPERIMENTO: lo sviluppo dell’anidride carbonica in un becher spegne la fiamma. ESPERIMENTO:l’anidride carbonica prodotta da questa reazione in una beuta può essere versata su una fiamma, con lo stesso risultato. 4. H2O2 = H2O + O2 in presenza di materiale organico. ESPERIMENTO: sviluppo di ossigeno in un cilindro o in una beuta ESPERIMENTO: nel cilindro in cui è avvenuta la reazione, la combustione è accelerata dalla maggiore presenza dell’ossigeno.

LA RESPIRAZIONE DEL LIEVITO  Premessa: Il lievito è un organismo unicellulare, si nutre di amidi e di zuccheri. Il lievito si procura energia mediante l’ossidazione (combustione) degli zuccheri, secondo la: C6 H12 O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O Spesso l’ossidazione (combustione) è solo parziale, e si realizza così una fermentazione: C6 H12 O6 = 2C2H5OH +2CO2 Lo sviluppo di CO2 avviene sotto forma di piccolissime bollicine che sono visibili anche ad occhio nudo mentre salgono verso l’alto.    In una beuta con tappo forato contenente acqua e zucchero al 10% in volume, si aggiunge. lievito in piccola quantità e si tappa. Una cannula viene fatta gorgogliare in una soluzione contenente un indicatore. Si realizza la CO2 + H2O = H2CO3 , si tratta di acido carbonico che rende gradualmente acida la soluzione. In una beuta contenente una soluzione di acqua e zucchero al 10% in volume, si aggiunge lievito in piccola quantità e si tappa con un palloncino, dopo alcuni minuti l’anidride carbonica CO2 prodotta fa gonfiare il palloncino.

SCRITTURA INVISIBILE Materiali: limone, amido, contagocce, provette, bicchiere, carta, pennellino Il fenomeno si basa sulla capacità delle soluzioni diluite di iodio di colorare di blu la carta. Con il pennello intinto nel succo di limone si traccia sulla carta una scritta o un disegno. Si attende che la scritta sia asciutta e poi si immerge la carta nella bacinella contenente acqua cui sono state aggiunte 3 o 4 gocce di tintura di iodio. Cosa è successo? Lo iodio reagisce con la cellulosa della carta conferendole un intenso colore blu; la vitamina C contenuta nel succo di limone blocca la reazione in modo tale che la parte su cui è stata tracciata la scritta rimarrà bianca.

GLI INVISIBILI: MOLECOLE E IONI Materiali: sale da cucina, zucchero, bilancia, becher, modelli Riordiniamo le idee: L’acqua è un buon solvente di molte sostanze, ma non di tutte. Quando un frammento di zucchero o di sale viene messo in acqua, “sparisce” perché le particelle (molecole o ioni) di cui è formato si staccano le une dalle altre. Ma perché? La solubilità del sale e del saccarosio non sono infinite: oltre una certa quantità il soluto non si scioglie più, la soluzione è satura Per realizzare una soluzione satura di saccarosio o di sale utilizzare: becher o beuta piccola 20 ml di acqua Saccarosio o sale in quantità Pesare il soluto prescelto e aggiungerlo, grammo dopo grammo mescolando e controllando che il soluto passa effettivamente in soluzione fino a quando ... Quantità alla saturazione in g di soluto/cc di H2O

Modello molecolare H2O Modello molecolare NaCl Sale (NaCl) in acqua (H2O)

NORD E SUD Osservazione di magneti diversi: come si attirano o si respingono N - S Questa forza invisibile passa attraverso gli oggetti Dividendo un magnete………………… ……………. I magneti elementari Le linee di forza del campo magnetico……………….   …………………non sono linee ma superfici curve “gusci” infatti con un magnete potente vedo la limatura di ferro che si dispone………………………………              

TOGLIERE UN CHIODO DAL BICCHIERE SENZA BAGNARSI LE MANI materiale: un chiodo, un bicchiere di vetro, un bicchiere di plastica, acqua, olio, alcool, una calamita. Procedimento Riempi il bicchiere di vetro con l’acqua, introduci il chiodo nel bicchiere, appoggia la calamita esternamente alle pareti del bicchiere e falla scorrere cercando di estrarre il chiodo dal bicchiere. Togli dal bicchiere l’acqua e ripeti l’esperimento con l’olio e con l’alcool. Ripeti il procedimento con un bicchiere di plastica. Rifletti e rispondi Sei riuscito ad estrarre il chiodo? Sempre?... Cosa puoi concludere? La calamita fa sentire la sua forza di attrazione magnetica anche attraverso i materiali come…

COSTRUISCI UNA ELETTROCALAMITA Materiale: un filo elettrico con guaina isolante, una pila da 1,5Volt,un lungo chiodo, forbici, spilli o limatura di ferro. Procedimento Avvolgi il filo elettrico attorno al chiodo di ferro,formando diverse spire ben unite tra loro. Con il nastro adesivo fissa le due estremità del filo elettrico ai poli della pila, una al polo + l’altra al polo -. Avvicina gli spilli o la limatura di ferro al chiodo. Che cosa accade? Stacca una estremità del filo dalla pila, cosa succede?

Anche la terra è un gigantesco magnete che attrae il polo sud o il polo nord di aghi magnetizzati, ma con…   Ma come è fatto un atomo? La nuvola elettronica è quasi tutto ciò che un atomo mostra di se stesso Strappa via dagli atomi gli elettroni! L’induzione elettrica su polistirolo, carta e capelli Ma come funziona?

CIRCUITO ELETTRICO   Costruzione del circuito elettrico semplice: Generatore Conduttore Interruttore utilizzatore   Cosa circola nel circuito? …    

Test per conduttori o isolanti materiale grafite alluminio metalli plastica vetro acqua Acqua e sale Acqua e zucchero conduce SI NO metallo Acqua e sale Acqua e zucchero Conduce la corrente Non conduce la corrente

LA PILA Il primo generatore di elettricità della storia è appunto la pila. La pila di Volta è costituita fondamentalmente da una colonna di più elementi simili sovrapposti, cosiddetti elementi voltaici, ciascuno dei quali consiste in un disco di zinco  sovrapposto ad uno di rame, uniti attraverso uno strato intermedio di feltro o cartone  imbevuto in acqua salata o acidulata. Al posto del rame e dello zinco è possibile impiegare anche l'argento, stagno, magnesio. Collegando gli estremi superiore ed inferiore della pila per mezzo di un conduttore metallico si produce un circuito nel quale passa corrente elettrica.    

COME COSTRUIRE UNA PILA… AL LIMONE Procurati due piccole lamine (una di zinco, l’altra di rame) Attacca i due morsetti rispettivamente alla lamina di zinco e a quella di rame. Evita di accostare tra di loro le lamine. Prendi un limone  schiaccialo leggermente e conficca le due lamine dentro il limone ad una distanza reciproca di 2cm. Inseriamo i due cavetti nel tester e vedremo che esso misurerà la tensione prodotta dal circuito elettrico. Essa sarà pari a circa 2 volt. Puoi utilizzare un orologio dotato di display a cristalli liquidi al posto del tester, per dimostrare che la pila al limone produce elettricità. Il funzionamento di questa pila è basato sul fatto che gli atomi della lamina di rame attirano a sé gli elettroni con una potenza maggiore rispetto agli atomi della lamina di zinco. Se le lamine dei due metalli sono immerse in una soluzione conduttrice e collegate esternamente attraverso un filo metallico, si verificherà una trasmissione di elettroni che rifornirà il circuito di cariche elettriche. La soluzione conduttrice può essere un qualunque elettrolita, e quindi una soluzione acquosa di un sale, o di un acido.

SCOMPONIAMO L'ACQUA Cosa bisogna conoscere: La molecola dell’acqua è H2O, che sembra così semplice, in realtà è un composto (così chiamiamo le sostanze formate da più elementi chimici) costituito da idrogeno e ossigeno Nell’acqua pura vi sono pochissime molecole rotte in ioni positivi e ioni negativi Il bassissimo numero di questi ioni non permette all’acqua pura di condurre la corrente. ATTENZIONE: l’acqua dell’acquedotto contiene vari sali in soluzione e conduce abbastanza bene la corrente elettrica … abbastanza bene da fulminarsi. Molte sostanze si sciolgono nell’acqua formando abbondantemente ioni (particelle positive o negative) . Tra queste i sali, le basi e gli acidi. Per verificare esegui questo semplice esperimento. Riempi una vaschetta di acqua, aggiungendo qualche goccia di sale. Riempi due provette di acqua e immergili capovolte nella vaschetta, cercando di non far entrare aria al loro interno. Collega il polo negativo libero della pila a un elettrodo di grafite e il polo positivo libero all’altro elettrodo. Inseriamo gli elettrodi di grafite così collegati sotto alle provette.  

PER VERIFICARE ESEGUI QUESTO SEMPLICE ESPERIMENTO Riempi una vaschetta di acqua, aggiungendo qualche goccia di sale. Riempi due provette di acqua e immergili capovolte nella vaschetta, cercando di non far entrare aria al loro interno. Collega il polo negativo libero della pila a un elettrodo di grafite e il polo positivo libero all’altro elettrodo. Inserisci gli elettrodi di grafite così collegati sotto alle provette.   Osserverai che, al passaggio della corrente elettrica, le particelle di acqua si scompongono nei due gas che la formano e che sono, appunto, l’ossigeno e l’idrogeno

“ELETTRORAMATURA”   Prepariamo una soluzione di solfato di rame CuSO4 in acqua. Il solfato di rame è un sale e in soluzione si rompe (ionizza) in Cu++ e ioni SO4-- Immergendo nella soluzione due elettrodi si nota il … Ma cosa avviene?

OSSERVAZIONE DELLA STRUTTURA DELLE CELLULE VEGETALI SENZA CLOROPLASTI (CIPOLLA) STRUMENTI E MATERIALI: Microscopio; Vetrini portaoggetti e coprioggetti; Pipetta Pasteur; Aghi da microscopia; Cipolla; Bisturi; Forbici; Pinzetta;Acqua distillata;Colorante PROCEDIMENTO Taglia una cipolla a spicchi. Ogni spicchio presenta vari involucri concentrici. Staccane uno e preleva con la pinzetta la sottile pellicina che riveste l’interno di questi involucri (catafilli). Taglia un pezzettino (3x3 mm circa) della pellicina con le forbici, aiutandoti con la pinzetta e trasferiscilo al centro del vetrino portaoggetti. Aggiungi una goccia d’acqua con la pipetta e completa l’allestimento con il vetrino coprioggetti, facendo attenzione che non rimangano bolle d’aria tra i due vetrini. Eventualmente le puoi scacciare aiutandoti con gli aghi da microscopia. Osserva al microscopio a diversi ingrandimenti, individuando a piccolo ingrandimento le zone con le cellule migliori e poi ingrandendo progressivamente. Disegna le cellule nei vari ingrandimenti sul tuo quaderno di laboratorio. Prepara un secondo vetrino utilizzando al posto dell’acqua distillata una goccia di colorante ( eosina o blu di metilene ) e ripeti le osservazioni come sopra, evidenziando quali sono le strutture meglio visibili con l’aiuto del colorante.  

OSSERVAZIONE DELLA STRUTTURA CELLULARE: cellule della mucosa boccale STRUMENTI E MATERIALI: Microscopio Vetrini portaoggetti e coprioggetti Lugol (colorante a base di tintura di iodio) , blu di metilene Stuzzicadenti Pipetta Pasteur o contagocce Acqua distillata PROCEDIMENTO: Preleva cellule della tua mucosa boccale passando delicatamente uno stuzzicadenti sulla parte interna della guancia, non con la punta ma con la superficie laterale, sotto la punta. Sicuramente alcune cellule resteranno sullo stuzzicadenti. Poni una, due gocce di colorante al centro del vetrino portaoggetti e immergi la parte dello stuzzicadenti che ha toccato la mucosa della bocca; le cellule passeranno nel colorante. Completa l’allestimento con un vetrino coprioggetti, facendo attenzione che non rimangano bolle d’aria. Osserva al microscopio a diversi ingrandimenti, individuando a piccolo ingrandimento le cellule migliori e poi ingrandendo progressivamente. Disegna le cellule nei vari ingrandimenti sul tuo quaderno di laboratorio. Rileva le differenze con la cellula vegetale.

PARAMECIO    I parameci sono organismi eucarioti unicellulari appartenenti al regno dei protisti. Esistono varie specie di parameci, appartenenti al genere Paramecium. I parameci sono lunghi all’incirca 0,2 mm e per osservarli è quindi necessario utilizzare un microscopio ottico. I parameci sono organismi acquatici, largamente diffusi negli specchi d’acqua dolce e stagnante. Per osservarli, è sufficiente analizzare un campione d’acqua prelevato in una pozzanghera ecc. In alternativa, è possibile rinvenire dei Paramecium all’interno di un infuso preparato immergendo per 4-5 giorni a temperatura ambiente due manciate d’erba, anche secca, in 2 litri d’acqua. È consigliabile prelevare il materiale da osservare al microscopio dal fondo del recipiente che contiene l’infuso. Per osservare i parameci preleva una goccia d’acqua con un contagocce e mettila su un vetrino portaoggetti. Copri la goccia con un vetrino coprioggetti, asciugando l’eventuale acqua in eccesso con della carta assorbente ed evitando la formazione di bolle d’aria. Osserva il campione al microscopio ottico partendo dall’ingrandimento minore, quindi passa gradualmente agli ingrandimenti maggiori sino ad arrivare all’obiettivo che offre l’immagine più ingrandita.

I LIEVITI  Con il termine “lieviti” s’intendono i micro organismi appartenenti alla divisione dei Funghi e in particolare al genere Saccharomyces. Sono unicellulari molto importanti perché agenti della fermentazione alcolica che è alla base della panificazione e della vinificazione. La fermentazione alcolica è quel processo che, in assenza di ossigeno, trasforma il glucosio in anidride carbonica ed alcol etilico. I Saccaromiceti vivono di solito in ambienti aerobici (in presenza di ossigeno), ma possono anche vivere in ambienti anaerobici (in assenza di ossigeno). All’inizio, quando il lievito viene messo nell’impasto per il pane o nei tini per la vinificazione, le cellule si trovano in ambiente aerobico; crescendo, consumano ossigeno (respirazione cellulare), così che l’ambiente ne risulta impoverito: in queste condizioni avviene la fermentazione. Nella produzione del pane ciò che è importante è l’anidride carbonica che viene trattenuta dall’impasto facendolo lievitare, mentre nella vinificazione è l’alcol etilico il prodotto finale di interesse. Se si prende una piccola quantità di lievito di birra, e la si mette in un bicchiere con acqua, con un cucchiaino di zucchero, dopo poco tempo i lieviti, trovandosi in condizioni ottimali di crescita, cominciano a moltiplicarsi: la moltiplicazione dei lieviti l’obiettivo di questa esperienza. I Saccaromiceti sono piccoli organismi di circa una decina di micrometri, non ideali per osservare l’organizzazione cellulare, ottimali invece per vedere la gemmazione in ogni sua fase: si possono osservare cellule in diverso stadio di sviluppo delle gemme, dalla piccola protuberanza che va via via crescendo fino alla gemma matura.

COSA FARE PRIMA Un giorno prima dell’esperienza (bastano anche quattro ore prima) preparare due soluzioni: in un bicchiere con circa 100 ml di acqua distillata mettere una punta di spatola di lievito di birra fresco e in un altro bicchiere, sempre con 100 ml di acqua distillata, mettere la stessa quantità di lievito con l’aggiunta di un cucchiaino di zucchero da cucina.   Materiale occorrente  Lievito di birra fresco o liofilizzato Acqua distillata Saccarosio (zucchero da cucina) Microscopio ottico 2 vetrini portaoggetti e coprioggetti 2 bicchieri Carta assorbente Pipetta

Procedimento  Qualche ora prima dell’esperimento prepara 2 soluzioni: in un bicchiere con circa 100 ml di acqua distillata metti una punta di spatola di lievito di birra fresco e in un altro bicchiere, sempre con 100 ml di acqua distillata, metti la stessa quantità di lievito con l’aggiunta di un cucchiaino di zucchero da cucina. Preleva con la pipetta una goccia di soluzione con lievito e zucchero e lasciala cadere sul vetrino portaoggetti. Metti il coprioggetto facendo attenzione alla formazione di bolle. Sciacqua la pipetta con acqua distillata e preleva una goccia dell’altra soluzione senza zucchero; lasciala cadere su un vetrino pulito e metti il coprioggetto. Segna con il pennarello i vetrini per distinguere i due campioni. Osserva al microscopio partendo dall’ingrandimento minore, quindi passa gradualmente agli ingrandimenti maggiori fino ad arrivare all’obiettivo 40x, che in questo caso offre un’immagine chiara e sufficientemente dettagliata. La prassi di partire dall’ingrandimento più piccolo per poi passare a quello più grande è importante per mettere a fuoco ed analizzare l’immagine nella sua interezza, in modo da poter scegliere le zone che meglio si prestano all’osservazione.

ALCUNI MOMENTI DEL NOSTRO LAVORO