LABORATORIO DI ESPERIMENTI ED IDEE a cura di Bracaloni Maura e Ravanello Stefano Anno scolastico 2007/2008

“Se ascolto dimentico, se vedo ricordo, se faccio imparo” Nel corso dell’anno scolastico 2006/2007 la Scuola aveva deciso di dotarsi di un Laboratorio Scientifico adeguatamente attrezzato per poter affiancare alle lezioni teoriche di Scienze anche delle attività sperimentali; non era più pensabile rinunciare a quella parte della didattica detta didattica laboratoriale in cui gli alunni vengono coinvolti in operazioni mentali-manuali per mezzo delle quali non solo si propone, si progetta, si realizzano esperimenti, ma si attiva anche un particolare processo di apprendimento: imparare a ricercare. Ricordiamo che:   “Se ascolto dimentico, se vedo ricordo, se faccio imparo”

All’inizio dell’anno scolastico 2007/ 2008 il laboratorio aveva una dotazione discreta sia di vetreria che di strumenti (bilance, termometri, microscopi ottici, stereomicroscopi, reagenti chimici ….) tale da permettere l’esecuzione degli esperimenti anche direttamente da parte di più gruppi di alunni; è stato così possibile avviare anche un Laboratorio Pomeridiano di Scienze (due ore settimanali, durata annuale ) Questo ci ha consentito di condurre esperimenti di più ampio respiro, dando agli alunni particolarmente interessati alle Scienze la possibilità di affrontare e approfondire parecchie tematiche. Il laboratorio ha preso il nome di “Esperimenti ed Idee”, proprio a sottolineare il collegamento tra una attività pratica e la relativa rielaborazione cognitiva.

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.

Passaggi interattivi: Esperimenti di chimica, fisica e termologia. Osservazioni al microscopio e alla lente di campioni biologici, minerali ecc; descrizione delle osservazione eseguite. Proposizione di elementi conoscitivi di Chimica, Fisica, Biologia, correlati alle esperienze e alle osservazioni. Realizzazione di modelli di strutture biologiche, molecolari e altro. Uso di internet per reperire e selezionare informazioni scientifiche.

Concetti fondanti: Materia ed energia Sostanza, atomi e molecole     Trasformazioni fisiche e trasformazioni chimiche     Fenomeni elettrici e elettrochimici     Calore e temperatura     Struttura e funzione in un vivente     Il metodo sperimentale

Modalità di lavoro   Gli alunni hanno lavorato quasi sempre in coppia. Ogni lavoro-esperimento era preceduto da un inquadramento teorico e talora anche storico. Fondamentale è stata comunque l’esecuzione degli esperimenti direttamente da parte dei ragazzi, aiutati dalle indicazioni contenute nelle schede-guida realizzate ad hoc. Ogni scheda contiene materiali, metodi, procedimento ed un percorso guidato per le osservazioni e le considerazioni conclusive di ciascuna attività sperimentale proposta.  L’insieme delle schede, opportunamente compilate e completate con i risultati dei vari esperimenti e delle osservazioni, è andato a costituire il “quaderno di laboratorio” di ciascun ragazzo.

LE NOSTRE SCHEDE Vai alle fotografie

Test chimici su polveri bianche diverse Alcune reazioni chimiche Acidi e basi, il ph e gli indicatori Acidi e basi e la struttura molecolare La respirazione del lievito La vitamina C e la scrittura invisibile Molecole in soluzione Nord e Sud, più e meno ( elettricità e magnetismo) Il circuito elettrico

Elettrolisi dell’acqua Le leggi di Ohm Cromatografia Estrazione e separazione della clorofilla La tensione superficiale Osservazione al microscopio di cellule vegetali Osservazione al microscopio di cellule animali Osservazione al microscopio del paramecio Osservazione al microscopio dei lieviti

Diluizioni e concentrazioni Storia del microscopio Ossevazioni allo stereomicroscopio di fiori, insetti e disegno di quanto osservato Ossevazioni allo stereomicroscopio di oggetti di uso quotidiano ( carta, tessuto, monete ..) e disegno di quanto osservato Un po’ di inglese …scientifico Utilizzo di internet per semplici e brevi ricerche, con successiva esposizione orale ai compagni, mediante l’utilizzo di un linguaggio specifico

Sembra uguale ma…. Diversi comportamenti in vari test da parte di diverse sostanze che si presentano come polveri bianche Sono date le seguenti sostanze: 1. …………………………. 2. …………………………. 3. …………………………. 4. …………………………. 5. …………………………. sottoponi le sostanze ai seguenti esami, annotando i risultati: a) osservazione b) riscaldamento in provetta c) test alla fiamma d) solubilità in acqua ed eventuale filtrazione e) colorazione con tintura di iodio (iodio in soluzione alcolica) f) reazione con soluzione di acido acetico dovrai verificare come le diverse sostanze abbiano comportamenti diversi

REAZIONI CHIMICHE ossigeno, carbonio, idrogeno, sodio 1. La combustione della candela: 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 + H2CO3 CO2+ H2O 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.

Acidi e basi Sono date le seguenti sostanze ( in realtà non si tratta di sostanze, ma di soluzioni acquose di molte sostanze): aceto acqua dell’acquedotto ammoniaca acqua e detersivo acqua e bicarbonato di sodio coca cola si decidono le concentrazioni delle soluzioni da preparare si preparano le soluzioni e si etichettano le 7x6 provette. misurazione del ph mediante cartine universali e suo significato Materiali necessari: aceto ammoniaca detersivo x bucato bicarbonato cocacola etichette o pennarelli V spatole o cucchiaino provette e portapr. metilarancio e fenoftaleina cavolo rosso sostanza ph commento aceto Acqua dell’acquedotto ammoniaca Acqua e detersivo Acqua e bicarbonato di calcio Coca cola ogni gruppo diluisce una delle sostanze e misura il ph. Cosa si osserva?

Tabella registrazione Ma come funzionano le cartine universali o le cartine tornasole? Vediamo come reagiscono tre particolari sostanze fortemente coloranti in soluzione acquosa, quando cambiamo l’acidità. metilarancio fenoftaleina estratto di cavolo rosso ogni gruppo sceglie una della sei sostanze (esclusa l’acqua) e compie il seguente test: mettere almeno 2cc della sostanza prescelta in tre piccoli becher e farvi in ciascuno di essi uno dei coloranti. Tabella registrazione sostanza Reazione al metilarancio alla fenoftaleina al cavolorosso aceto ammoniaca acqua acqua e detersivo acqua e bicarbonato di sodio coca cola Ho capito che …………………………………………………………………………………………………  ………………………………………………………………………………………………...

C6H8O7+ NaHCO3 = CO2 +Na3C6H5O7 + H2O Ma cosa succede unendo un acido e una base? Le due sostanze reagiscono formando acqua e un sale, che a volte è solubile e a volte è insolubile e quindi precipita al fondo   uniamo l’acido citrico degli agrumi con il bicarbonato C6H8O7+ NaHCO3 = CO2 +Na3C6H5O7 + H2O    Le molecole degli acidi in soluzione acquosa si scindono dando origine a ioni idrogeno positivi (H+) e ioni negativi la cui natura dipende dal tipo di acido. Ad esempio l'acido solforico H2SO4 in soluzione acquosa si scinde secondo la seguente reazione: H2SO4 = 2H+ + SO— cioè una molecola di acido solforico si scinde dando origine a due ioni idrogeno e ad uno ione solfato. (in realtà la cosa è un po' più complessa dato che gli ioni idrogeno non esistono da soli ma ciascuno di loro si lega ad una molecola d'acqua dando origine ad uno ione idrossonio H3O+). Le basi, o idrossidi, dette anche alcali, invece sono composti del tipo NaOH (idrossido di sodio, volgarmente detto soda caustica), che in soluzione acquosa si dissociano dando origine a ioni positivi ed a ioni negativi OH-, comunemente noti come ossidrili. Ad esempio il già citato idrossido di sodio posto in acqua si dissocia secondo la seguente reazione: NaOH = Na+ + OH-

protagonisti invisibili: LE MOLECOLE Gli acidi in acqua liberano ioni H+, mentre le basi liberano ioni OH-. ……ma perché? Questo comportamento è dovuto alla diversa struttura delle molecole e ai diversi atomi presenti. struttura H2O struttura CO2 struttura CH3COOH struttura H3PO4 struttura H2CO3 struttura NH3 struttura NaHCO3 struttura CH3COONH4 La quantità di ioni liberati in soluzione (acqua) determina l’acidità di una soluzione. Questo non dipende solo dal tipo di molecola, più o meno attivo, ma anche dalla concentrazione della soluzione.

Esperimento: una provette con 10cc di soluzione acqua / aceto 3 su 10 con ff una provetta con 10 cc di soluzione acqua / aceto 1 su 10 con ff una provetta con soluzione di NH3 data (1 su 10) gocciolare l’ammoniaca nelle prime due provette fino a quando iniziano a colorarsi, contando la gocce n° di gocce necessarie per la prima provetta………………….. n° di gocce necessarie per la seconda provetta………………. Cosa è successo? CH3COOH + NH4+ + OH- = CH3COONH4 + H2O acido base sale acqua cosa ho capito? ……………………………………………………………………………………………….

La respirazione del lievito    Introduzione: Il lievito è un organismo unicellulare, eucariote, eterotrofo Si nutre di amidi e di zuccheri Il lievito si procura energia mediante l’ossidazione degli zuccheri, secondo la: C6 H12 O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O Spesso l’ossidazione 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    Una beuta con tappo forato con soluzione di acqua e zucchero al 10% in volume. Aggiungere lievito in quantità e tappare. La cannula verrà fatta gorgogliare in una soluzione di viraggio. Si realizza la CO2 + H2O = H2CO3 Si tratta di acido carbonico che rende gradualmente acida la soluzione

RICERCA DELLA VITAMINA C Versa in una provetta piccola dell’acqua ( circa 10 cc ), aggiungi tre gocce di tintura di iodio, quindi agita. In un beker metti un pizzico di amido, aggiungi 10 cc di acqua, mescola, quindi travasa in un’altra provetta come la precedente. Metti qualche goccia della soluzione di amido nella soluzione di tintura di odio.   Cosa osservi? ………………………………………………………………………………… Aggiungi qualche goccia di limone. Cosa osservi? ...........................................................................................................................  Cosa è successo? Quando l’amido viene miscelato con lo iodio (I2) in acqua, si forma un complesso amido/iodio intensamente colorato. Quali sono i meccanismi che causano questo comportamento? L’amido, come lo conosciamo, è composto da due diversi tipi di molecole: l’amilosio (al 20-30%) e l’amilopectina (70-80%). L’amilosio è costituito da una lunga catena lineare di molecole di glucosio legate tra loro. Questa lunga catena si avvolge poi su se stessa a forma di elica. Lo iodio libero (I2) presente in soluzione si infila nell’elica facendola diventare rigida con il conseguente viraggio al colore blu-viola. Si formano delle catene di I5- all’interno della spirale che presentano una caratteristica banda di assorbimento nel visibile. La vitamina C presente nel limone spezza il complesso colorato iodio - amido. La Vitamina C, o acido ascorbico è un fattore essenziale dell’alimentazione umana, la sua mancanza prolungata nell’alimentazione causa lo scorbuto, malattia grave, ad esito spesso fatale, che in passato colpiva soprattutto i marinai che rimanevano in mare per lunghi periodi senza potersi approvvigionare di cibi freschi. Oltre che per gli esseri umani la vitamina C è indispensabile per tutti i primati e per i porcellini d’India, mentre altri mammiferi non ne hanno bisogno in quanto sono in grado di sintetizzarla partendo dal glucosio

SCRITTURA INVISIBILE 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. Materiali: limone, amido, tintura di iodio, contagocce, provette, beker, succhi frutta, carta, pennellino o cottonfiok

protagonisti invisibili: LE MOLECOLE Riordiniamo le idee: zucchero Bilancia Sale da cucina Modelli Beche protagonisti invisibili: LE MOLECOLE 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 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 Come realizzare una soluzione satura di saccarosio o di sale: becher o beuta piccola 20 cc 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 gruppi a b c d e f sale saccarosio

Modello molecolare C6H12 O6 In soluzione Modello molecolare H2O Modello molecolare NaCl Modello molecolare C6H12 O6 In soluzione

N & S + & -   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……………….    6. …………………non sono linee ma superfici curve (“gusci” o matrioshke) infatti con un magnete potente vedo la limatura di ferro che si dispone……………………………… 7. Anche la terra è un gigantesco magnete che attrae il polo sud o il polo nord di aghi magnetizzati, ma con…. 8. ……il trucco N S ………………………………………………… Ma come è fatto un atomo? La nuvola elettronica è quasi tutto ciò che un atomo mostra di se stesso Strappa via gli atomi! L’induzione elettrica su polistirolo, carta e capelli Ma come funziona??

Dal circuito elettrico in là….   Costruzione del circuito elettrico semplice: Generatore Conduttore Interruttore utilizzatore Cosa circola nel circuito? …………………………………………………………………………….. Intensità = …………………………………………………………………………………………….. Differenza di potenziale elettrico = …………………………………………………………………... Resistenza = …………………………………………………………………………………………... Test per conduttori o isolanti Materiale grafite alluminio metallo plastica vetro acqua Acqua e sale Acqua e zucchero Conduce

Pile ricaricabili; ecologia e economia Metallo Acqua e sale Acqua e zucchero Pile ricaricabili; ecologia e economia   Capacità polmonare = quantità massima di aria che viene inspirata e espirata ad ogni atto respiratorio. Schema:

Elettrolisi dell'acqua Elementi di conoscenza: La molecola dell’acqua è H2O Nell’acqua pura vi sono pochissime molecole ionizzate H+ e OH- In realtà gli ioni sono H3O+ e OH-, ma per semplicità si considerano come sopra. 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 ad alto voltaggio… abbastanza bene da fulminarsi. Molte sostanze si sciolgono nell’acqua ionizzandosi abbondantemente. Tra queste i sali, le basi e gli acidi.   Primo esperimento: idrolisi mediante NaCl Catodo - In soluzione Anodo + Vengono attirati gli ioni +, Na+ e H+. La reazione 2H+ + 2e- prevale su quella del sodio. Si libera H2 Vengono attirati gli ioni -, Cl- e OH- La reazione 2Cl- - 2e- prevale su quella del gruppo OH- Si libera Cl2 che reagisce con l’acqua formando NaClO, candeggina Non si tratta di una vera idrolisi, perché dei due prodotti che si ottengono soltanto uno deriva dall’acqua, l’altro dal soluto.

Secondo esperimento: idrolisi mediante NaOH Catodo - In soluzione Anodo + Vengono attirati gli ioni H+. La reazione è 2H+ + 2e- = H2 Vengono attirati gli ioni OH- La reazione: 4OH- = O2 + 2H2O + 4e- Si libera O2 “elettroramatura”   Prepariamo una soluzione di solfato di rame CuSO4 in acqua. Il solfato di rame è un sale e in soluzione si ionizza in Cu++ e Immergendo nella soluzione due elettrodi si nota il ……………………………………………. Ma cosa avviene? Catodo - In soluzione Anodo + Vengono attirati gli ioni +, Cu++ La reazione Cu++ + 2e- = Cu, rame metallico che si deposita. Vengono attirati gli ioni SO4--che strappano ioni positivi del metallo di cui è fatto l’elettrodo

Differenza di potenziale intensità Differenza di potenziale resistenza Quantità di elettroni che percorrono il conduttore “forza” con cui passano gli elettroni La resistenza che il conduttore esercita contro il passaggio degli elettroni Le Leggi di Ohm  Prima legge di Ohm   I = V/R quindi se il voltaggio è alto…………………………………………………… quindi se il voltaggio è basso…………………………………………………… quindi se la resistenza è alta……………………………………………………   quindi se la resistenza è bassa……………………………………………………  Seconda legge di Ohm  R = r l 1/S² Quindi la resistenza è dovuta al materiale, alla lunghezza del conduttore e all’inverso dell’area della sezione. In pratica la resistenza è alta se il filo è …………………….. e ……………………………. Esperimento: una resistenza variabile: costruisco ……………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………… Osservo che aumentando la lunghezza del filo percorso dalla corrente ………………………………

CROMATOGRAFIA DELL’INCHIOSTRO DI PENNARELLO SU CARTA    Materiali: Una beuta Alcool Strisce di carta assorbente Pennarelli di vario colore Procedimento: Si mette l’alcool nella beuta l’alcool fino all’altezza di un centimetro, si traccia con la matita una linea orizzontale sulla striscia di carta assorbente all’altezza di circa 1,5 cm, si colora questa linea con il pennarello. Si immerge la striscia nella beuta . Si attendono 5-10 minuti circa. Risultati: Pennarello Componente 1 Componente 2 Componente 3 Conclusioni: Incolla qui le strisce dopo la cromatografia

ESTRAZIONE DELLA CLOROFILLA    La clorofilla è una sostanza, di formula complessa, presente nelle parti verdi delle piante. Essa capta l’energia luminosa necessaria affinchè le piante possano svolgere la fotosintesi clorofilliana. Materiali: Foglie di spinaci Alcool non denaturato a 95° Mortaio con pestello Carta da filtro Beuta Striscia di carta assorbente ( circa 2 x 8 cm ) Procedimento:Si fa a piccoli pezzi una certa quantità di foglie e si mettono nel mortaio, si schiacciano con il pestello e si aggiunge una piccola quantità di alcool, si continua ancora a schiacciare aggiungendo ancora dell’alcool. La clorofilla “estratta “ dalla foglia colora di verde l’alcool. Si procede alla filtrazione del liquido ottenuto per eliminare i frammenti di foglia, poi si versa il filtrato in una beuta. Intingere una striscetta di carta assorbente nell’alcool Risultati

Interpretazione del fenomeno osservato: L’alcool, migrando per capillarità lungo la striscia , trasporta i vari pigmenti e li “ deposita “ ad altezze diverse a seconda della loro struttura molecolare e della loro “ affinità “ per l’alcool. Quelle con maggiore affinità per l’alcool vanno più in alto rispetto al punto di partenza. Questa tecnica è detta cromatografia. In teoria si dovrebbero vedere più colori: verde scuro ( clorofilla b ), verde chiaro ( clorofilla a ), giallo ( xantofilla ), giallo- arancio ( carotene ).   Le Xantofille o pigmenti gialli, sono il prodotto dell'ossidazione dei caroteni e, come questi, sono pigmenti accessori della fotosintesi. Vengono sintetizzate anche al buio e perciò danno la tipica colorazione bianco-giallastra alle foglie cresciute senza luce. I Caroteni, o pigmenti rossi, proteggono la clorofilla dalla fotoossidazione, una reazione tra clorofilla e ossigeno atmosferico, attivata dalla luce.

dalla TENSIONE SUPERFICIALE alle BOLLE DI SAPONE   Un ago, posto molto delicatamente sulla superficie dell’acqua, sembra galleggiare. In realtà è appoggiato sulla superficie dell’acqua. Il fenomeno è chiaramente osservabile. Per capire dobbiamo considerare le forze che agiscono sulle molecole superficiali. Se aggiungi una goccia di detersivo con tensioattivi, l’ago affonda perché vengono modificate le interazioni fra le molecole e si indebolisce la tensione superficiale. Oli e grassi non solubili in acqua: molecole polari e non polari non si attraggono

Saponi e detersivi servono per rendere solubili i grassi associati allo sporco. Hanno molecole lunghe e formate da una testa polare e una coda apolare. Nell’acqua si dispongono intorno alle microgocce di grasso togliendole dai tessuti   Invece sulla superficie, a contatto con l’aria, le molecole si dispongono in modo diverso, formando delle lamine abbastanza resistenti e che tendono a disporsi in modo da limitare al massimo la loro area.

osservazione della struttura delle cellule vegetali senza cloroplasti (cipolla) o con cloroplasti (Elodea o “Miseria”) STRUMENTI E MATERIALI: Microscopio Vetrini portaoggetti e coprioggetti Pipetta pasteur Aghi da microscopia Cipolla Foglioline di Elodea canadensis o “Miseria “ Bisturi Forbici Pinzetta Acqua distillata Colorante PROCEDIMENTO 1 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.  

PROCEDIMENTO 2 Stacca con una pinzetta una fogliolina apicale di Elodea (o togli l’epidermide superiore a una fogliolina di “Misera”) e immergila in una goccia d’acqua su un vetrino portaoggetti. Completa l’allestimento con un vetrino coprioggetti facendo attenzione a non lasciare bolle d’aria; per scacciare verso l’esterno eventuali bolle d’aria aiutati 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 sul tuo quaderno di laboratorio Lascia per qualche minuto il preparato sul piano del microscopio con la luce accesa e poi ritorna ad osservare in particolare i cloroplasti. Annota cosa osservi. Cipolla Foglia

osservazione della struttura delle cellule animali: cellule dell’epitelio della mucosa boccale STRUMENTI E MATERIALI: Microscopio Vetrini portaoggetti e coprioggetti Lugol (colorante a base di tintura di iodio) o eosina o 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 gener eParamecium. I parameci sono lunghi all’incirca 0,2 mm e perosservarli è quindi necessarioutilizzare un microscopioottico. I parameci sono organismiacquatici, largamente diffusi negli specchi d’acqua dolce e stagnante. Per osservarli, quindi, è sufficiente analizzare un campione d’acqua prelevato in uno stagno, in una pozzanghera ecc. In alternativa,è possibile rinvenire dei Paramecium all’internodi 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 checontiene 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 industriale. Se si prende una piccola quantità di lievito di birra, indifferentemente fresco o secco, e la si mette in un bicchiere con acqua, possibilmente non colorata, con un cucchiaino di zucchero, dopo poco tempo i lieviti, trovandosi in condizioni ottimali di crescita, cominciano a moltiplicarsi: è 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. I lieviti possono utilizzare altri sistemi per riprodursi, anche la riproduzione sessuata, ma questa è difficile da vedersi, perché solo in condizioni ambientali avverse i lieviti cercano la ricombinazione genica.

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 (circa mezzo bicchiere) mettere una punta di spatola di lievito di birra fresco o liofilizzato 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. PROCEDIMENTO Materiale occorrente Lievito di birra fresco o liofilizzato Acqua distillata Saccarosio (zucchero da cucina) Microscopio ottico 2 vetrini portaoggetti e coprioggetti 2 becker (oppure 2 bicchieri) Carta assorbente Pipetta

Procedimento   Qualche ora prima dell’esperimento preparare 2 soluzioni: in un bicchiere con circa 100 ml di acqua distillata (circa mezzo bicchiere) mettere una punta di spatola di lievito di birra fresco o liofilizzato 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. Prelevare con la pipetta una goccia di soluzione con lievito e zucchero e lasciarla cadere sul vetrino portaoggetti. Mettere il coprioggetto facendo attenzione alla formazione di bolle. Sciacquare la pipetta con acqua distillata e prelevare una goccia dell’altra soluzione senza zucchero; lasciarla cadere su un vetrino pulito e mettere il coprioggetto. Segnare con il pennarello i vetrini per distinguere i due campioni. Osservare al microscopio partendo dall’ingrandimento minore, quindi passare 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 mettere a fuoco e ad analizzare l’immagine nella sua interezza, in modo da poter scegliere le zone che meglio si prestano all’osservazione.

Prove quantitative di soluzioni Sostanza colorata A, liquida Sostanza B, solida Obiettivo: realizzare soluzioni al 50%, al 20% al 10% al 3% e all’1% e confrontarne il colore Attenzione: la percentuale indica la parte del soluto su tutta la soluzione…. 1. al 50%: una parte di solvente e una di soluto 2. al 20%: 8cc di solvente e 2cc di soluto 3. al 10%: 9cc di solvente e 1cc di soluto 4. all’1%:…99cc di solvente e 1cc di soluto…. Oppure Prendi 1cc della soluzione al 10% e diluisci con 9cc di acqua. Ottieni 10cc di soluzione che contengono 0,1cc di soluto, cioè 100 1 5. 97cc di solvente e 3cc di soluto…. Ma non c’è un modo più semplice? Prendi 3cc della soluzione al 10% e diluisci con 7cc di acqua. Ottieni 10cc di soluzione che contengono 0,3cc di soluto, cioè 3 Confronta le cinque soluzioni realizzate. Cosa osservi? ……………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………….

La concentrazione di una soluzione può essere misurata in grammi di soluto per centimetro cubo di solvente. a) Soluzione salina 0,2g di sale / cc di acqua la bilancia non permette di misurare pesi così piccoli. E allora? Pesa 2g di sale e mettili in soluzione in 10cc di acqua. Normalmente però la concentrazione si misura in grammi di soluto per centimetro cubo di soluzione b) Soluzione salina 0,2g di sale / cc di soluzione Pesa 2g di sale, mettili in un tubo graduato e aggiungi acqua fino ad arrivare a 10cc. Confronta le due soluzioni:  Quale contiene più sale? …………………………………………………………………………  Quale contiene più acqua? ……………………………………………………………………….  Quale è più concentrata?

Storia del microscopio 1590 H&Z Hansen primo vero microscopio a due lenti 30X 16… A. van Leeuwenhoek inventa supporto per lente per osservare la trama dei tessuti, da cui il nome di lente contafili. 1661 M Malpigli osserva il sangue che si muove nei capillari 1665 R Hooke usa microscopio a due lenti: in “Micrographica” descrive le “cellette”. 1668 Redi vede le uova di insetti della “generazione spontanea” 1671-74 Leeuwenhoek arriva con le sue straordinarie minilenti a 300X: osservazioni di biologia: protozoi, cellule sangue, batteri nel tartaro 1838 Schwann & Schleiden osservano nuclei e scoprono cellule in tutti gli organismi che osservano. Ingrandimenti Da 2X a 4X lente normale Da 5X a 10X lente potente, di piccolo diametro. Da 15X a 50X microscopi a e stereomicroscopi anche a riflessione Da 50X a 1000X microscopi per trasparenza

ALCUNI MOMENTI DEL NOSTRO LAVORO

ALCUNE SCHEDE ELABORATE DAGLI ALUNNI