Valitutti, Falasca, Amadio - Molecole in movimento

Giuseppe Valitutti Marco Falasca Patrizia Amadio

Molecole in movimento

Laboratorio sulle nuove edizioni e novità 2021

A. SEZIONE

La chimica, una scienza sperimentale

26

CAPITOLO 1 Titolo capitolo lungo un po’

21

CAPITOLO 2 Titolo capitolo lungo un po’

21

CAPITOLO 3 Titolo capitolo lungo un po’

21

CAPITOLO 4 Titolo capitolo lungo un po’

21

CAPITOLO 5 Titolo capitolo lungo un po’

21

GLI INSETTI DA MANGIARE: LE PROTEINE DEL FUTURO 1

Soddisfare il fabbisogno alimentare della popolazione globale in crescita e l’aumentata richiesta di proteine è sempre più difficile. L’allevamento di animali su cui si basa la dieta dei Paesi sviluppati non è più sostenibile a livello ambientale.

2

3

Il consumo di suolo, acqua, energia e le emissioni di gas serra sono i problemi principali.

Oggi il 70% del suolo agricolo è sfruttato per alimentare il bestiame. Per produrre un chilo di carne di vitello si stima servano circa 22000 L di acqua, con l’emissione di 150 kg di CO2.

Una soluzione al problema potrà derivare dal consumo di insetti. Al mondo più di 1900 specie di insetti sono considerate edibili e vengono già consumate. Tra queste ci sono diverse specie di grilli, locuste e larve di coleotteri e lepidotteri.

4

5

Dal punto di vista nutrizionale: gli insetti contengono, oltre alle proteine, grassi, vitamine, fibre, sali minerali.

Il contenuto proteico per alcune specie è comparabile, se non superiore, a quello della carne bovina e del pesce.

6

Gli insetti si possono cucinati in molti modi: essiccati, fritti, bolliti, caramellati. Se ne ricavano inoltre utili derivati, dalla farina con cui impastare pane, pasta, crackers e biscotti, fino alla birra.

In diversi Paesi del Sud America, dell’Africa e dell’Asia il mercato degli insetti è molto sviluppato ed esistono allevamenti appositi.

In Europa siamo appena agli inizi: soltanto nel 2021 la Commissione Europea ha approvato, dopo attente valutazioni, la prima specie di insetto per il consumo alimentare umano. Si tratta della larva di Tenebrio molitor, la tarma della farina.

27

CAPITOLO

17.

Gli acidi e le basi

Video 1 Titolo video

1.

Le teorie sugli acidi e sulle basi

Nella vita di tutti i giorni abbiamo a che fare con sostanze acide e basiche (Figura 17.1) che, come sappiamo, si riconoscono in base al colore che conferiscono all’indicatore universale. Classificarle, tuttavia, non è per nulla banale: nonostante i numerosi tentativi di spiegare il concetto di acido e base realizzati a partire dal 1600 (Tabella 17.1, pag. xx) solo nel 1884 fu formulata la prima teoria in grado di spiegare il comportamento di acidi e basi: la teoria di Svante August Arrhenius (1859-1927) che, anche se incompleta, permette ancora oggi di classificare come acide o basiche le principali sostanze di uso comune.

HN O

CH3

—

O

N

N

—

=

Sezione A Titolo sezione

OH

B

=

2

CH3—C

O

—

(A) Il sapore aspro dei sottaceti è dovuto all’acido acetico, uno dei tanti acidi presenti negli alimenti.

(B) La cioccolata fondente è amara perché i chicchi di cacao contengono una base chiamata teobromina.

A

=

Figura 17.1

CH3

N

2.

La teoria di Arrhenius

La teoria di Arrhenius si basa sulla capacità delle sostanze di condurre la corrente elettrica in soluzione acquosa.

Secondo la teoria di Arrhenius: • gli acidi sono sostanze che, sciolte in acqua, liberano ioni H+ ; • le basi sono sostanze che, sciolte in acqua, liberano ioni OH-.

Tutti gli acidi che conosciamo rientrano nella definizione di Arrhenius e si riconoscono perché l’idrogeno è il primo elemento della loro formula chimica.

• Gli acidi che hanno un solo atomo di idrogeno (liberano un solo ione H + ) si dicono monoprotici; sono esempi HCl e HNO3 .

• Gli acidi che hanno più di un idrogeno (possono liberare più ioni H+) si dicono poliprotici; sono esempi H2SO4 e H3PO4.

HCl(g) H2SO4(l)

H2 O(l) H2 O(l)

H+(aq) + Cl-(aq) 2 2 H+(aq) + SO4(aq)

In realtà, nelle soluzioni acquose degli acidi non esistono ioni H+ liberi. Ogni H+, infatti, instaura instantaneamente un legame dativo con l’ossigeno di una molecola d’acqua: si forma così lo ione idronio, H3O+. H+ è molto reattivo perché è un atomo di idrogeno che ha perso il suo unico elettrone: si tratta quindi di un nucleo atomico con un raggio centomila volte inferiore a quello di un atomo (10-15 contro 10-10 pm), nel quale la carica positiva è molto concentrata (Figura 17.2). Per semplicità, spesso lo ione idronio si abbrevia con H+(aq).

Figura 17.2

102 pm

Struttura dello ione idronio.

110° 172 pm

Secondo la teoria di Arrhenius, le basi più comuni sono formate da un metallo e dal gruppo idrossido, OH-. Molti idrossidi metallici, come NaOH e KOH, sono composti ionici già allo stato solido. In acqua, pertanto, si dissociano in un catione metallico e in uno o più ioni idrossido OH-.

NaOH(s) Mg(OH)2(s)

H2 O(l) H2 O(l)

Na+(aq) + OH-(aq) 2+

Mg(aq) + 2 OH-(aq)

FERMATI A PENSARE

Considera le sostanze: • idrossido di potassio, KOH; • acido nitrico, HNO3 ; • acido fosforico, H3PO4 ; • idrossido di bario, Ba(OH)2 .

a. Quali delle seguenti sostanze si dissociano? b. Quali si ionizzano? c. Indica se si tratta di acidi o di basi secondo

la teoria di Arrhenius e scrivi l’equazione di reazione.

Capitolo 17 Gli acidi e le basi

3

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Le particelle elementari di un composto: molecole o ioni

Immaginiamo di suddividere in porzioni via via più piccole una goccia d’acqua, un composto. La parte più piccola ottenuta dalla suddivisione della goccia che conserva le proprietà chimiche della sostanza è la molecola d’acqua.

Le molecole dei composti, a differenza di quelle degli elementi, sono costitui­ te da atomi diversi. Anche nelle molecole dei composti, come in quelle degli elementi, gli atomi si combinano secondo rapporti definiti e costanti (Figura 5.5).

Figura 5.5 Modelli molecolari di composti molecolari.

Ricordiamo che i colori sono assegnati solo per scopi didattici: al livello microscopico gli atomi degli elementi non sono colorati.

molecola di diossido di carbonio Gustoimages/Science Photo Library

molecola di ammoniaca

Science Photo Library

molecola di metano

Shutterstock

Tutti i composti costituiti da molecole sono chiamati composti molecolari ma esistono anche i composti ionici. Le unità costitutive dei composti ionici sono gli ioni e non le molecole.

Si definiscono ioni gli atomi o i gruppi di atomi con una o più cariche elettriche, positive o negative. Gli ioni carichi positivamente si chiamano cationi, quelli carichi negativamente si dicono anioni.

I composti ionici sono formati da ioni positivi e negativi che si alternano in modo ordinato. In un composto ionico o in una sua soluzione acquosa, la somma totale delle cariche negative è sempre uguale a quella delle cariche positive. Il composto ionico più comune è il cloruro di sodio, il sale da cucina (Figura 5.6).

Figura 5.6

A

B

(A) Le particelle elementari dell’acqua sono le molecole d’acqua. (B) I composti ionici sono costituiti da un reticolo di ioni positivi e negativi, come il cloruro di sodio.

Dmitry Demkin/Shutterstock

Catarina Belova/Shutterstock

cristallo di cloruro di sodio

molecole d’acqua

FERMATI A PENSARE

Rappresentando gli atomi di ossigeno con una pallina rossa e gli atomi di idrogeno con una pallina azzurra più piccola, disegna:

106

a. b. c. d.

4 atomi di ossigeno 2 molecole di ossigeno 2 molecole di acqua 3 molecole di idrogeno

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3.

Le formule chimiche

Ogni sostanza pura si può rappresentare con una formula chimica.

La formula chimica di una sostanza indica da quali elementi è costituita e quanti atomi ciascun elemento contiene.

Il gas neon è formato da singoli atomi, quindi la formula, Ne, coincide con il suo simbolo. L’ossigeno, invece, è un elemento le cui molecole diatomiche hanno formula chimica O2 , cioè sono formate da due atomi di ossigeno legati. Il numero «due» in basso a destra del simbolo è chiamato indice numerico e specifica il numero di atomi dello stesso elemento legati nella molecola (Figura 5.7). Il numero 1 si omette.

Figura 5.7 Neon, fluoro e fosforo.

indice numerico

Neon, Ne

Fluoro, F2

Fosforo, P4

L’acqua è un composto molecolare. Ogni molecola d’acqua è costituita da due atomi di idrogeno e uno di ossigeno che sono legati sempre nello stesso rapporto di combinazione (2|1). La formula chimica dell’acqua, quindi, è H2O, che si legge «acca due o». La massa d’acqua in un bicchiere è formata da milioni e milioni di molecole d’acqua, ciascuna con la stessa formula chimica (Figura 5.8).

ManuWe/iStock

Figura 5.8 Il triangolo delle competenze: l’acqua.

MACRO

MICRO

SIMBOLI

H2O

FERMATI A PENSARE

Suddividi le formule delle specie chimiche in: formule che rappresentano atomi, formule che rappresentano molecole di elementi e formule che rappresentano molecole di composti.

Cl2 , H2O, Fe, Mg, N2 , Xe, CO, NH3 , H2 , H3PO4

Atomi

Fe, Mg, Xe

Molecole di elementi

Cl2 , N2 , H2

Molecole di composti

H2O, CO, NH3 , H3PO4

Capitolo 5 Rappresentare le reazioni chimiche

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Questo metodo si usa per esprimere la concentrazione di alcol etilico nelle bevande alcoliche. Per esempio, se in etichetta leggiamo che il vino ha 12° (gradi alcolici) significa che la concentrazione percentuale in volume dell’alcol etilico è pari al 12% V/V: quindi in 100 mL di vino sono disciolti 12 mL di alcol.

Quando si mescolano dei liquidi, è importante fare attenzione a possibili aumenti o diminuzioni di volume: il volume della soluzione, infatti, non corrisponde sempre alla somma del volume del soluto e del solvente. È importante ricordare però che la massa rimane sempre costante.

3. La concentrazione percentuale massa su volume (% m/V ) indica la quantità di soluto in grammi sciolta in 100 mL di soluzione: % m/ V =

msoluto (g) $ 100 Vsoluzione (mL)

Per esempio, una soluzione al 30% m/V contiene 30 g di soluto in 100 mL di soluzione. Per passare dalla concentrazione percentuale massa su volume a quella percentuale in massa e viceversa, si deve conoscere la densità della soluzione: % m/V = % m/m $ d

Video Che cosa influenza la densità delle soluzioni?

Quando sciogliamo una sostanza solida in un solvente liquido, la soluzione che si forma ha densità più alta di quella del solvente; inoltre maggiore è la concentrazione del soluto maggiore è la densità. Una soluzione di due sostanze allo stato liquido, come acqua e alcol, invece, ha densità intermedia rispetto a quella delle sostanze pure (Video).

Problemi con le concentrazioni percentuali

Le formule viste ci permettono di ricavare la concentrazione percentuale conoscendo le quantità di soluto e di soluzione e viceversa. Questi calcoli sono utili nei laboratori di chimica, in cui capita spesso di preparare delle soluzioni.

PROBLEMI SU MISURA 2.2 DETERMINARE LA CONCENTRAZIONE PERCENTUALE m/m PROBLEMA SVOLTO

Peter Hermes Furian/Shutterstock

Calcola la concentrazione % m/m di una soluzione ottenuta sciogliendo 23 g di solfato di rame in 150 g di acqua.

I DATI E L’INCOGNITA

• quantità di soluto (solfato di rame), msoluto = 23 g • quantità di solvente (acqua), msolvente = 150 g • concentrazione % m/m = ?

IL PROCEDIMENTO E LA SOLUZIONE

Conosciamo la massa del soluto e la massa del solvente, quindi possiamo calcolare la massa della soluzione: msoluzione = msoluto + msolvente = 23 g + 150 g = 173 g Scriviamo la formula per il calcolo della % m/m e poi sostituiamo i valori numerici: % m/m =

23 g msoluto (g) $ 100 = # 100 = 13% m/m 173 g msoluzione (g)

La soluzione ha una concentrazione 13% m/m.

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> SEGUE

Sezione A Titolo sezione

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PROVA TU, PASSO PASSO

Calcola la concentrazione % m/m di una soluzione ottenuta sciogliendo 18 g di zucchero in 250 g di acqua. passo 1. Sottolinea una volta i dati e due volte la domanda. passo 2. Quale formula ti permette di calcolare la concentrazione % m/m? passo 3. Determina la massa della soluzione. passo 4. Applica la formula. passo 5. Controlla le unità di misura e le cifre significative. 6,7% m/m PROBLEMI SU MISURA 2.3 D ETERMINARE LA QUANTITÀ DI SOLUTO CONOSCENDO LA CONCENTRAZIONE PERCENTUALE E LA QUANTITÀ DI SOLUZIONE PROBLEMA SVOLTO

Determina la massa di cloruro di sodio necessaria per preparare 250 mL di una soluzione con una concentrazione del 7,6% m/V. Andrii Horulko/Shutterstock

I DATI E L’INCOGNITA

• quantità di soluzione, Vsoluzione = 250 mL • concentrazione soluzione = 7,6% m/V • quantità di soluto (cloruro di sodio), msoluto = ?

IL PROCEDIMENTO E LA SOLUZIONE

Applichiamo la formula inversa rispetto a quella riportata nel testo per determinare la massa di soluto: 7,6% g/mL # 250 mL % m/V $ Vsoluzione msoluto = = = 19 g 100 100 Possiamo risolvere il problema anche ricorrendo alle proporzioni. Infatti, una soluzione al 7,6% m/V contiene 7,6 g in 100 mL. Quindi: 7,6 g | 100 mL = x g | 250 mL x=

7,6 g # 250 mL = 19 g 100 mL

PROVA TU, PASSO PASSO

neftali/Shutterstock

Lo sciroppo di glucosio è l’ingrediente fondamentale della pasta di zucchero, che si usa per decorare i dolci. Calcola quanti grammi di glucosio si devono pesare per avere 500 g di una soluzione 35,0% m/m. passo 1. Sottolinea una volta i dati e due volte la domanda passo 2. Individua la formula inversa per calcolare i grammi di glucosio. passo 3. Applica la formula. passo 4. Verifica che siano corrette le unità di misura e le cifre significative. passo 5. Controlla il risultato con le proporzioni. Considera che in una soluzione al 35,0% m/m ci sono 35,0 g di soluto in 100 g di soluzione.

175 g

ORA PROVA TU

In quale volume di soluzione si devono sciogliere 3,60 g di soluto per ottenere una soluzione 1,50% m/V ?

FAI UN PASSO IN PIÙ

Se la densità di una soluzione è 1 g/cm3: a. % m/m e % m/V coincidono? sì b. che cosa otteniamo se moltiplichiamo per 10 la % m/V? la quantità di soluto sciolta in 1 L di soluzione Capitolo 2 Le trasformazioni fisiche della materia

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Davanti a ciascuna formula si può scrivere un numero che indica quante particelle corrispondono a quella formula. Dire 3 H2O equivale a dire 3 molecole d’acqua, così come 3 mele corrispondono a tre unità dello stesso frutto (Figura 5.9). Attenzione, quindi! Scrivere 2 O non equivale a scrivere O2 , perché O e O2 sono due specie diverse. In altre parole, se O fosse una mela e O2 fosse una banana, 2 O indicherebbe due mele, mentre O2 indicherebbe una banana!

Figura 5.9

numero di atomi di ossigeno in ogni molecola

Tre molecole di ossigeno.

3O 2 numero di molecole di ossigeno

=

molecola di ossigeno

Nelle formule chimiche i pedici evidenziano anche i raggruppamenti di atomi.

Per esempio, nella formula dell’idrossido ferrico Fe(OH)3 : il pedice 3 moltiplica per 3 tutti gli indici degli atomi dentro la parentesi. Quindi: 1 atomo di ferro, 3 atomi di ossigeno e 3 di idrogeno.

3 atomi di ossigeno

3 atomi di idrogeno

Fe(OH) 3 1 atomo di ferro

3 gruppi OH

Per rappresentare uno ione si scrive il simbolo dell’elemento (o degli elementi che costituiscono il gruppo di atomi), riportando in alto a destra il tipo e il numero delle cariche elettriche che possiede. La scritta Na+ indica lo ione sodio, cioè un catione con una sola carica elettrica positiva; O2- indica lo ione dell’ossigeno, cioè un anione con due cariche elettriche negative. una carica positiva su un atomo di sodio

Na O +

2-

due cariche negative su un atomo di ossigeno

Poiché i composti ionici non sono costituiti da molecole, la formula di un composto ionico non indica una molecola ma il rapporto in cui si trovano le particelle che lo costituiscono. Per esempio, la formula NaCl indica che nel cloruro di sodio per ogni Na+ è presente un Cl -.

FERMATI A PENSARE 1. Scrivi le formule chimiche che rappresentano: 2N a. due atomi di azoto b. due molecole di azoto 2N2 c. due atomi di ferro 2 Fe

108

2. Indica quali e quanti atomi sono indicati nella

formula (NH4)2HPO4 .

2 N; 9 H, 1 P, 4 O

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a

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MAPPA

ENERGIA

è la capacità di

si trasforma secondo la

si misura in

è classificata come

gas COMPIERE LAVORO

TRASFERIRE CALORE

JOULE

CALORIA

CINETICA

LEGGE DI CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA

POTENZIALE +

1 cal = 4,18 J

Q = m $ c $ (t2 - t1 )

permette lo studio della

ENERGIA INTERNA

CALORE SPECIFICO

ANALISI TERMICA di una SOSTANZA PURA

durante le quali varia

CURVA DI RISCALDAMENTO attraverso

caratterizzate da

SOSTE TERMICHE

in base alla

CURVA DI RAFFREDDAMENTO

MODELLO DEL GAS PERFETTO

che adopera il

TEORIA CINETICO-MOLECOLARE

per lo studio di

TEMPERATURA COSTANTE

VOLUME COSTANTE

PRESSIONE COSTANTE

LEGGE DI BOYLE O ISOTERMA

LEGGE DI GAY-LUSSAC O ISOCORA

LEGGE DI CHARLES O ISOBARA

p1 $ v1 = p2 $ v2 = k

p1 p2 = =k t1 t2

v1 v2 = =k t1 t2

p=

F S

si misura in pascal bar atm

LEGGE GENERALE DEI GAS

94

mmHg

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12. Completa la tabella.

QUESITI E PROBLEMI

Numero

1. LA CHIMICA: DAL MACROSCOPICO AL MICROSCOPICO

1.

Quali sono gli aspetti della materia di cui si occupa la chimica?

2.

Rappresenta a livello microscopico e disegna quello che accade a livello particellare quando: a. si scioglie in acqua un cucchiaino di zucchero; b. si versa della sabbia in un bicchiere d’acqua.

composizione, struttura e trasformazioni

Notazione scientifica

Ordine di grandezza

36 000 000

3,6 $ 107

107

0,0000038

3,8 $ 10-6

10-6

75 000 000

7,5 $ 107

108

0,000069

6,9 $ 10-6

10-5

13. La massa di un elefante è circa 4,8 $ 103 kg mentre

quella di un topolino è circa 1,9 $ 10-2 kg. a. Qual è l’ordine di grandezza delle misure? 103 e 10-2 b. Qual è il rapporto tra gli ordini di grandezza? 105

14. La velocità della luce nel vuoto è 299 790 000 m/s

mentre un missile può raggiungere i 1666 m/s. a. Qual è l’ordine di grandezza delle misure? 108 e 103 b. Qual è il rapporto tra gli ordini di grandezza? 105

2. IL SISTEMA INTERNAZIONALE DI UNITÀ DI MISURA

3.

Quali sono le grandezze fondamentali?

4.

La forza è una grandezza derivata. a. Qual è la sua unità di misura? b. Quali grandezze fondamentali sono coinvolte nella sua definizione?

5.

6.

vedi Tabella 1.1

8.

righello. Quindi trasforma il valore in millimetri e in metri.

newton

16. Un cucchiaio pieno di sale grosso equivale a circa

23 g. Trasforma il valore in kg, mg e ng.

massa, lunghezza, tempo

Quali delle seguenti unità di misura si riferisce alla lunghezza secondo il Sistema Internazionale delle unità di misura?

C ms A cm3 D mg B m ✗

Considera i valori: 35 g, 35 dm3 e 25 °C. massa, volume, a. Quali grandezze sono rappresentate? temperatura b. Quali di queste sono fondamentali? massa e temperatura c. Quali sono grandezze estensive? massa e volume

7.

15. Misura la lunghezza della tua penna con un

Qual è la differenza tra grandezze intensive e grandezze estensive? Rispondi in sei righe indicando almeno un esempio per ciascuna categoria. vedi pagina 5 Esegui le conversioni tra numeri decimali e numeri in notazione esponenziale: 3 a. 1354,56 = . . . . . . . . . . 1,35456 . . . . . . . . $.10 ............

-3 b. 0,00568 = . . . . . . . . . . . .5,68 . . . .$ .10 .............. c. 1,1 $ 10-4 = . . . . . . . . . . . 0,00011 ................... d. 7,98 $ 102 = . . . . . . . . . . . . . 798 .................

-1 5,6 e. 0,56 = . . . . . . . . . . . . . . . . . . $. 10 ............... f. 4,5 $ 10-3 = . . . . . . . . . . . .0,0045 ..................

2,3 $ 10-2 kg; 2,3 $ 104 mg; 2,3 $ 107 ng

17. Un bicchiere contiene 250 mL di acqua. Trasforma

il valore in L e poi in nL.

18.

2,5 $ 10-1 L; 2,5 $ 105 nL

Con la sigla PM10 si indicano tutti i materiali, solidi e liquidi, che si trovano nell’aria e hanno un diametro inferiore ai 10 nm. Converti questo valore in nanometri, millimetri e metri.

AGENDA

1,0 $ 104 nm; 1,0 $ 10-2 mm; 1,0 $ 10-5 m

19. Il volume di una scatola di scarpe è 4,8 $ 103 cm3.

Trasforma il valore in mm3 e in m3.

20. Esegui le equivalenze.

4,8 $ 106 mm3; 4,8 10-3 m3

3 a. 8,45 kg = . . . 8,45 . . . . .$ 10 ...... g -2 b. 15 mg = .. . . .1,5 . . .$ .10 ....... g

67 dL = . . . . . . . 6,7 .........

-8 d. 15,3 nm = .. . 1,53 . . . . .$ .10 .....

-2 e. 74 mm = .. . .7,4 . . . $.10 ....... f. 96,8 dm = .. . . . .9,68 ........ c.

L m m m

In più: Inquadra e svolgi gli esercizi

21-30

Indica quali tra i seguenti numeri non sono scritti 31. L’ordine di grandezza di una biglia è 10-2 m, l’ordine in notazione scientifica e correggi gli errori. di grandezza di un atomo è 10-10 m.

C 4,3 $ 107 A 9,8 $ 10-3 a. Qual è il rapporto tra gli ordini di grandezza? 108 B ✗ 0,45 $ 103 4,5 $ 102 D ✗ 10,7 $ 10-2 1,07 $ 10-1 b. Se l’atomo fosse grande come una biglia quale 10. Definisci l’ordine di grandezza. sarebbe l’ordine di grandezza della biglia?

9.

La potenza di dieci più vicina al valore.

11. Il raggio equatoriale della Terra è circa 6378,3 km.

Esprimi il valore in notazione scientifica e determina l’ordine di grandezza. 6,3783 $ 103 km; 104

22

108 volte più grande, quindi 106

32. La massa di una formica è circa 8 mg. La massa

di un atomo di idrogeno è 1,67 $ 10-27 kg. Qual è il 1021 rapporto tra gli ordini di grandezza?

Sezione A Titolo sezione

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Bozza riservata, da non diffondere né su carta né su file.

43. Esegui le operazioni (esprimi il risultato con il

3. ESISTE IL VALORE VERO DI UNA MISURA?

corretto numero di cifre significative e con le opportune unità di misura): a. 4,06 g + 11,8 g + 0,157 g = . . . . . . .16,0 . . . . g. . . . . . .

7,1 g/mL b. 60,3 g | 8,5 mL = ��������������������������

33. Qual è la portata del termometro disegnato? E la

sua sensibilità? Quale valore si può leggere?

50 °C; 5 °C; 20 ! 5°C

GRADI CELSIUS °C

50

40

30

20

10

c.

7,1 . 102 cal/g d. 8,5 $ 103 cal | 12,0 g = ����������������������

0 -10 -20 -30

44. Esegui le operazioni (esprimi il risultato con il

corretto numero di cifre significative e con le opportune unità di misura): 2 a. 21,0 cm $ 29,7 cm = . . . . . . . . 624 . . . . cm ........... b. 0,70 kg + 9,6 kg = . . . . . . . . . 10,3 . . . . .kg ..........

14 g/mL c. 0,70 g | 0,050 mL = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . d. 420 m | 30 s = .. . . . . . . . . . . .14 . . .m/s ............

34. Qual è la portata e la sensibilità della bilancia

da cucina che hai in casa? Quali sono portata e sensibilità di quella pesapersone?

35. Dai la definizione di portata, sensibilità e

accuratezza.

vedi pagina 8

36. L’errore di parallasse è un errore sistematico o

accidentale?

accidentale

37. Qual è la differenza tra errore sistematico e errore

accidentale?

2100 J 1,6 . 103 J/g . K = ��������������������������� 0,85 g $ 1,5 K

vedi pagina 9

5. VOLUME E CAPACITÀ

45. Qual è la differenza tra volume e capacità? vedi pagina 12 46. Si può determinare il volume di un oggetto

immergendolo in un cilindro graduato pieno d’acqua. a. Qual è il volume dell’oggetto se il livello dell’acqua si innalza da 18,0 mL a 27,0 mL? 9,0 mL b. Quante cifre significative ha il risultato?

2 c. Puoi adoperare un becher anziché il cilindro? no

38. Per determinare la distanza tra i banchi e la cattedra

si usa prima un metro da falegname (sensibilità 1 mm), poi un metro da sarta (sensibilità 0,5 cm). Il dato ottenuto in entrambe le misurazioni è 150 cm.

Come esprimeresti più correttamente il dato nei due casi?

150,0 ! 0,1 cm; 150,0 ! 0,5 cm 4. LE CIFRE SIGNIFICATIVE

39. Indica il numero di cifre significative e il numero di

30 mL

cifre decimali nelle seguenti misure.

4; 3 3; 0 a. 1,345 m d. 109 mm 5 3; 0 b. 150 g e. 1,30 $ 10 ng 3; 2 c. 10,9 cm f. 0,010340 mL 5; 6 3; 1

30 mL 27,0 mL

20

20 18,0 mL

40. Arrotonda i dati a 3 cifre significative usando, se

10

necessario, la notazione esponenziale. a. 2,4361 m 2,44 m d. 8,498 L 8,50 L -3 5,68 $ 10 hg b. 9,9823 cm 9,98 cm e. 0,005681 hg c. 10,23 g f. 549 327 km 10,2 g

10

5,49 $ 105 km

41. Quali dei seguenti valori hanno lo stesso numero di

cifre significative e quali lo stesso numero di cifre decimali? a. 5,02 mL d. 6,80 mL b. 23,0 $ 10-3 m e. 23 cm2 c. 9,2 cm f. 7,290 g

42. Indica quante sono le cifre significative e poi

completa le equivalenze.

-5 3 a. 47,7 cm3 = . . . . . 3. .c.s. . . .-. 4,77 . . . . .$ .10 . . . .m .......

4 b. 11,0 kg = .. . . . . . 3. .c.s. . . .-. 1,10 . . . . .$ .10 . . . g. . . . . . . .

11 c. 0,24 km = .. . . . . 2. .c.s. . . .-. 2,4 . . . .$ 10 . . . . .nm ........

5 d. 567 L = . . . . . . . . 3. .c.s. . . .-. 5,67 . . . . .$ .10 . . .mL ........

5 2 e. 55 m2 = . . . . . . . . 2. .c.s. . . .-. 5,5 . . . .$ 10 . . . .cm .........

-2 3 f. 10,9 mm3 = . . . . 3. .c.s. . . .-1,09 . . . . . $. 10 . . . . .cm .......

3

m g nm mL cm2 cm2

47. Converti.

12 mL = .. . . . .1,2 . . .$.10 .......

-4 3 0,50 cm = . . .5,0 . . .$ .10 .......

2 0,943 cm3 = . .9,43 . . . . $.10 ......

-5 35,1 ml = .. . . .3,51 . . . . $.10 ......

-1 186 L = . . . . . .1,86 . . . . $.10 ......

-2

dm3 dm3 nL m3 m3

48. Si possono trasferire 3,5 $ 106 mm3 di soluzione in

un pallone che ha la capacità di 2,5 L?

In più: Inquadra e svolgi gli esercizi

49-58

41. a. 3 cs, 2 cd; b. 3 cs, 1 cd; c. 2 cs, 1 c; d. 3 cd, 2 cd; e. 2 cd, 0 cd; f. 4 cd, 3 cd; a, b, d hanno 3 cifre significative, c e d hanno 2 cifre significative; a e d hanno Capitolo 1 Le misure e le grandezze due cifre decimali, b e c hanno 1 cifra decimale

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no

23

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Bozza riservata, da non diffondere né su carta né su file.

59. La massa non cambia, il peso sulla Luna è un sesto di quello sulla Terra

68. In un giorno d’inverno si è registrata una

6. MASSA E PESO

59. Qual è la differenza fra massa e peso? Come

varierebbero massa e peso del tuo corpo misurati sulla Luna, anziché sulla Terra?

60. Individua l’affermazione errata e correggila.

A L’unità di misura della massa è il kilogrammo B La massa dipende dalla dimensione del campione C Il peso è una grandezza derivata D ✗ Lo strumento che si usa per determinare il Lo strumento che si usa peso è la bilancia per determinare il peso è il dinamometro

61. Sapendo che l’accelerazione di gravità è 9,8 m/s2,

calcola il peso di un oggetto di massa pari a 2,5 g 0,025 N nell’unità di misura del SI.

62. Determina il peso di 100 g di pasta.

0,98 N

temperatura minima di - 0,8 °C e una temperatura massima di 5,6 °C. a. Determina l’escursione termica.

6,4 °C b. Quale valore pensi di ottenere esprimendo le lo stesso temperature in kelvin?

69. Individua l’affermazione errata e correggila

A B C D ✗

La temperatura è una proprietà intensiva La temperatura è una grandezza fondamentale La temperatura del corpo umano è circa 310 K L’acqua bolle a 273 K l’acqua bolle a 373 K

70. Individua l’affermazione errata e correggila.

A Il calore è una grandezza derivata B Il calore dipende dalla quantità di materia C ✗ Per misurare il calore si può usare il termometro D L’unità di misura del calore è il joule

Per misurare la temperatura si può usare il termometro 8. LA DENSITÀ: UNA PROPRIETÀ INTENSIVA

71. È corretto affermare che la densità e il volume sono Carlo Giardini, Parma

grandezze inversamente proporzionali?

72. Perché nella tabella delle densità si precisa che i

valori sono riferiti alla temperatura di 20 °C?

d varia con T

73. Perché un liquido viscoso come l’olio galleggia

sull’acqua, assai meno viscosa?

63. Sulla cima del monte Everest, alto 8848 m, g vale

9,78 m/s2. Alla stessa latitudine sul livello del mare, g è pari a 9,80 m/s2. Determina il tuo peso in cima all’Everest e al livello del mare.

7. TEMPERATURA E TERMOMETRI

64. Qual è la differenza tra temperatura e calore?

vedi pagina 16

65. Completa la tabella. t (°C)

K

ghiacciolo

-18

225

minestra

80

353

-203

70

800

1073

5511

5784

azoto liquido lava fotosfera solare

66. In due becher uguali contengono 100 mL di acqua

a 10 °C. In uno si versano 10 mL, nell’altro 100 mL di acqua bollente. La temperatura finale nei due recipienti è diversa. Che informazioni puoi ricavare sulla grandezza «calore» ?

proprietà estensiva

67. Quale valore di temperatura è espresso in modo

corretto? Perché le altre misure sono sbagliate?

A C 34 C° si scrive °C ✗ 34 °C si scrive K B -34 K non esistono D 34 °K valori negativi in K

24

Sezione A Titolo sezione

021-025_Valitutti_ITI_U01ese_v2.2.indd 24

sì

l’olio è meno denso

74. Tre piccole sfere, una di rame e le altre,

rispettivamente di ferro e di oro, hanno uguale diametro. Quale di esse ha massa minore?

(Suggerimento: consulta la Tabella 1.5.) sfera di Fe

75. Tre biglie, una di zinco e le altre, rispettivamente, di

alluminio e di argento, hanno ciascuna una massa di 10,0 g. Disponi le biglie in ordine di diametro crescente. (Suggerimento: consulta la Tabella 1.5.)

argento < zinco < alluminio

76. Un oggetto di legno ha massa di 476 g e volume di

545 mL. Qual è la densità del legno?

0,873 g/cm3

77. Calcola la densità del benzene sapendo che 166 g

occupano un volume di 188 mL.

0,883 g/cm3

78. Qual è la densità dell’idrogeno in grammi/litro, se

100 L di gas hanno una massa pari a 8,93 $ 10-3 kg?

79. La densità di un oggetto di piombo

A B ✗ C ✗ D

0,0893 g/L

aumenta all’aumentare della temperatura non dipende dalla sua dimensione rappresenta la massa dell’unità di volume ha valori diversi a seconda della forma

80. La densità di un gas è 1,28 g/L; convertilo in g/cm3.

1,28 $ 10-3 g/cm3

81. In Campania si trova la Grotta del cane, in cui si

libera diossido di carbonio. Nella grotta un uomo non è in pericolo ma un cane può morire: perché?

Il diossido di carbonio ha densità maggiore rispetto all’aria e si deposita in basso avvelenando il cane

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Bozza riservata, da non diffondere né su carta né su file.

Per risolvere gli esercizi contrassegnati con (*) usa la Tabella 1.5. * 82.

89. Determina il peso specifico del sughero sapendo

che ha una densità di 0,21 g/cm3.

Il riciclo del materiale plastico varia in base alla tipologia. Come potresti separare frammenti di materiale plastico in PHED e in PVC?

AGENDA

Sfruttando la diversa densità: il PHED galleggia

* 83. Un campione incognito di metallo ha una massa di 71,1 g e un volume di 9,0 cm3. Si tratta di oro o ferro di ferro? * 84. Qual è il volume di 15 g di oro?

0,78 cm3

* 85. Qual è la massa di 5,00 L di diossido di carbonio?

9,90 g

* 86. Qual è la massa di un cubo d’acciaio il cui lato 212 g misura 3,00 cm?

FAI UN PASSO IN PIÙ

87. La più antica scala termometrica, proposta nel

1724 dal fisico tedesco Daniel Gabriel Fahrenheit, è molto diffusa negli Stati Uniti. Ha come estremi la temperatura di fusione del ghiaccio e la temperatura di ebollizione dell’acqua, a cui sono assegnati rispettivamente i valori di 32 °F e 212 °F. Può accadere quindi che durante una tormenta di neve il termometro segni ben 32 gradi!

La distanza fra gli estremi è divisa in 180 parti; di conseguenza, il grado Fahrenheit non coincide con il grado Celsius e corrisponde a circa la metà di esso, più precisamente a 5/9. Per convertire la temperatura espressa nella scala Fahrenheit in gradi Celsius si usa la relazione °C = 5/9 (°F - 32). a. A quanti gradi Fahrenheit corrisponde un grado Celsius?

1,8 °F b. Dalla relazione che permette di convertire i Celsius in Fahrenhet ricava la relazione per passare dai Fahrenheit ai Celsius.°F = °C # 1,8 + 32 c. Qual è il valore più basso raggiungibile nella - 459,67 °F scala Fahrenheit? d. Dimostra che le temperature - 40 °C e - 40 °F coincidono. °F = °C # 1,8 + 32, quindi - 40 °C # 1,8 + 32 = - 40 °F

VERSO LE COMPETENZE COLLEGA

88. Completa con i simbolo (1, 2 oppure =). a. 202 m . . . . .1 . . . . . . 202 $ 103 km b. 5,0 mL . . . . . = . . . . . . 5,0 cm3

c. 2,3 g/mL . . . . .2 . . . . . . 2,3 $ 10-3 kg/m3 d. 1 nm . . . . .1 . . . . . . 0,0000001 m e. 17 °C . . . . . 2 . . . . . . 288 K 5 f. 78 $ 10 km . . . . .2 . . . . . . 1,2 $ 106 km

2,1 $ 103 N/m3

VERIFIC A

90. I globuli rossi hanno diametro medio di 7,5 nm.

a. Trasforma il valore in metri e in nanometri. b. Quanti globuli rossi disposti in linea

possono posizionarsi in un centimetro?

a. 7,5 $ 10-6 m, 7,5 $ 103 nm; b. 1,3 $ 103 globuli rossi

91. Un cubo di plastica ha massa di 15,56 g. Per

determinare la sua densità si svolgono due esperienze. Nella prima, si determina il volume per immersione in un cilindro che contiene 8,5 ml di acqua: con il cubo il livello dell’acqua sale a 12,4 mL. Nella seconda il lato del cubo si determina con un calibro: il suo valore è 1,562 cm. a. Confronta i valori ottenuti. b. Che osservazioni puoi fare a proposito?

a. 4,0 g/mL; 4,083 g/mL; b. nel secondo caso la misura è più accurata AFFRONTA PROBLEMI REALI

92. È sufficiente una bottiglia da 1 litro per contenere

1,000 Kg di alcol etilico (densità 0,79 g/mL).

un’aula e stima la sua massa. Quindi determina la massa di aria contenuta in un’aula lunga 6,45 m, larga 5,25 m e alta 3,00 m. Il valore ottenuto è coerente con la tua stima?

nell’aula 123 kg di aria

VERSO L’AGENDA 2030

94. AGENDA Gli studiosi del clima, i climatolgi, hanno

calcolato che nel 2018 la combustione di idrocarburi per produrre energia ha sviluppato 33,1 Gt (gigatonnellate) di diossido di carbonio.

Esprimi questo valore in kg, usando la notazione 3,3 $ 1013 kg scientifica.

95. L’atomo di carbonio di una molecola di diossido

di carbonio ha un raggio di circa 70 pm. Esprimi il valore in metri, usando la notazione scientifica.

96. Una centralina meteorologica misura la

7,0 $ 10-11 m

temperatura ambientale ogni ora. Da sei misure consecutive si ottengono i valori: 22,3 °C 22,4 °C 21,9 °C 22,3 °C 22,3 °C 22,1 °C 22 °C Qual è il valore vero della misura?

97. Le correnti oceaniche trasportano l’acqua

superficiale calda dalle regioni che si trovano in prossimità dell’Equatore alle regioni polari, dove si raffredda liberando calore nell’aria. L’acqua fredda si dirige verso gli abissi e genera una corrente profonda, che porta acqua più fredda e salata in tutti gli oceani. a. L’acqua calda equatoriale è più o meno densa meno densa dell’acqua fredda polare? b. Per quale motivo a un certo punto l’acqua equatoriale sprofonda verso gli abissi?

Perché si raffredda e diventa più densa

Capitolo 1 Le misure e le grandezze

021-025_Valitutti_ITI_U01ese_v2.2.indd 25

no

93. Considera il volume d’aria (densità 1,21 g/L) in

25

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PER SAPERNE DI PIÙ AGENDA

LA MISURA E L’ERRORE Quando misuriamo la massa del nostro corpo con la

errori ad esse associati devono essere considerati e

bilancia, il tempo di uno scatto con un cronometro o

minimizzati.

il volume di latte per l’impasto di una torta con un

Per minimizzare gli errori sperimentali si possono

contenitore graduato, commettiamo una serie di

usare strumenti e procedure automatizzate, ma

errori.

occorre anche seguire delle buone pratiche di

Ogni misura che effettuiamo, nella vita quotidiana o in laboratorio, è legata a un’incertezza. L’incertezza dipende da diversi tipi di errore.

laboratorio (GLP, Good Laboratory Practice). Per questo esistono le SOP (Standard Operating Procedure), cioè protocolli che descrivono passo passo le operazioni di una metodica e consentono di

Quando l’errore è dovuto allo strumento si parla di

migliorare l’efficienza e la qualità di un’analisi. Per

errore sistematico di tipo strumentale; quando è

garantire l’affidabilità dei risultati, l’Organizzazione

causato dall’operatore, cioè da chi esegue la misura,

Internazionale per la Normazione, chiamata ISO

siamo di fronte a un errore accidentale o casuale.

(International Organization for Standardization), ha

Per quanto inevitabili, gli errori non vanno

definito una serie di norme tecniche e di linee guida:

sottovalutati.

queste identificano i requisiti necessari per

Durante la finale 100 metri stile libero dei Giochi

raggiungere livelli di qualità riconosciuti a livello

Olimpici di Roma, nel 1960, i tre monitor installati a

internazionale. Per esempio, la sigla UNI EN ISO

bordo vasca per rilevare l’arrivo dei nuotatori

9001 è uno degli standard di riferimento più usati

diedero un risultato diverso di un decimo di

nei laboratori di analisi e in tutti i settori produttivi.

secondo. Tanto è bastato per attribuire la medaglia

In conclusione, l’errore non si può eliminare o

d’oro all’atleta che, come si verificò in seguito, era

sottovalutare, pché accompagna ogni operazione

arrivato secondo. Poco male, direte voi… Il problema

sperimentale, dalla pratica al calcolo. Inoltre,

degli errori, tuttavia, non si limita alla singola

produce sempre un effetto: il suo campo non è

misura. Spesso, infatti, i valori ottenuti si usano per

limitato, ma influenza le operazioni successive fino

svolgere operazioni matematiche. In questi casi, gli

al risultato finale.

errori associati a ciascun numero si influenzano a vicenda e si «propagano» con un effetto domino.

Per esempio, nel calcolo della traiettoria di un oggetto che deve essere lanciato in orbita, non considerare un minuscolo errore sulle misure iniziali

L’errore non è un’esclusiva degli esseri umani, perché anche le macchine statisticamente possono sbagliare; tuttavia è nostro compito riuscire a minimizzarlo.

può avere conseguenze disastrose sull’esito della missione.

Quando una misura è sottoposta a operazioni numeriche, l’errore associato si propaga.

La propagazione deve essere considerata nell’espressione del risultato finale.

Valutare la potabilità dell’acqua, stabilire se un terreno è contaminato, monitorare i gas di scarico dei mezzi di trasporto, determinare i valori nutrizionali degli alimenti, controllare la qualità di un materiale plastico sono solo alcune delle più comuni analisi condotte nei laboratori. Queste possono

DOMANDE 1. Considera le grandezze: massa, volume e tempo. a. Quale strumento puoi adoperare per determinare il loro valore? b. Quali sono le unità di misura di queste grandezze? c. Sono grandezze fondamentali o derivate?

Sono proprietà estensive o intensive? d. Per ognuna descrivi un possibile errore sistematico e un possibile errore casuale che possono influenzare la loro misurazione.

influenzare la nostra salute e il nostro benessere,

2. Spiega il significato di GLP, SOP e ISO.

fornire i valori per la stesura delle normative e il

3. Quali sono le regole da applicare nei calcoli per

controllo degli standard qualitativi. Per questo gli

ridurre la propagazione degli errori?

Capitolo 1

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27. Esegui le seguenti equivalenze adoperando la

CAPITOLO 1

notazione esponenziale.

-8 a. 34,06 nm = . . 3,406 $ 10 . . . . . . . . . . . . km -3 b. 5,2 nL = . . . 5,2 $ 10 . . . . . . . . . . . mL -3 c. 48,0 dg = . . .4,80 $ 10 . . . . . . . . . . . kg -4 d. 7,2 $ 105 ng = . . . 7,2 $ 10 ........... g 4 e. 0,025 L = . . . .2,5 $ 10 . . . . . . . . . . nL

VUMARK 1

21. Esegui le seguenti equivalenze.

a. 180 g = . . . . .0,180 . . . . . . . . . kg 3 b. 1,5 L = . . . .1,5 $ 10 . . . . . . . . . . mL c. 1,68 m = . . . . . .168 . . . . . . . . cm

28. Esegui le seguenti equivalenze adoperando quando

d. 15 mm = . . . . . . 1,5 . . . . . . . . cm 3 58 $ 10 e. 58 kg = . . . . . . . . . . . . . . g f. 225 m = . . . . .0,225 . . . . . . . . . km

necessario la notazione esponenziale.

4 a. 12,7 mA = . . . 1,27 $ 10 ........... A 12 b. 4,59 TW = . . .4,59 $ 10 ........... W -3 c. 2,47 V = . . .2,47 $ 10 . . . . . . . . . . . kV 3 d. 8,4 $ 10-3 m = . . . .8,4 $ 10 . . . . . . . . . . nm e. 660 mPa = . . . . .0,760 . . . . . . . . . Pa

g. 0,085 L = . . . . . . 85 . . . . . . . . mL h. 305 mL = . . . . .0,305 ......... L i. j.

6,253 g = . . . 0,006253 . . . . . . . . . . . kg 52,5 g = . . . . 0,0525 . . . . . . . . . . kg

22. Vero o Falso? Correggi le affermazioni che ritieni

errate. a. 22,3 cm = 0,223 m b. 52,7 g = 0,00527 kg 0,0527 kg c. 22 mm = 22 000 nm 2,2 $ 107 m d. 14,37 dm = 143,7 mm 1437 mm e. 56 hg = 5,6 kg

V 7F VF 7 VF 7 VF 7 V F 7

23. Scrivi nello spazio vuoto il simbolo appropriato

(1, 2 o =). a. 305 m . . . 1 . . . . . 305 $ 102 km b. 1 nm . . . = . . . . . 0,000001 m -1 c. 4,3 $ 10 dm . . . 2 . . . . . 3,0 $ 10-2 cm 5 d. 78 $ 10 kg . . . 2 . . . . . 6,5 $ 106 kg e. 0,100 L . . . = . . . . . 1,00 $ 10-2 mL

24. Esegui le seguenti equivalenze adoperando

quando necessario la notazione esponenziale.

-3 a. 8,45 kg = . . .8,45 $ 10 ........... g -2 b. 15 mg = . . . 1,5 $ 10 ........... g c. 67 dL = . . . . . . 6,7 ........L -2 7,4 $ 10 d. 74 mm = . . . . . . . . . . . . . . m e. 96,8 dm = . . . . . .9,68 ........m

25. Esegui le seguenti equivalenze adoperando

quando necessario la notazione esponenziale.

3 a. 3,05 m = . . . 3,05 $ 10 . . . . . . . . . . . mm -3 b. 3,05 m = . . .3,05 $ 10 . . . . . . . . . . . km 4 c. 16 L = . . . .1,6 $ 10 . . . . . . . . . . mL 3 d. 8,5 g = . . . .8,5 $ 10 . . . . . . . . . . mg -1 e. 38,7 g = . . .3,87 $ 10 . . . . . . . . . . . hg

26. Esegui le seguenti equivalenze adoperando la

notazione esponenziale.

9 a. 1,67 m = . . . 1,67 $ 10 . . . . . . . . . . . nm -8 b. 15,3 nm = . . .1,53 $ 10 ........... m 6 c. 86,1 hg = . . . 8,61 $ 10 . . . . . . . . . . . mg -4 d. 1,75 mL = . . .1,75 $ 10 . . . . . . . . . . . daL -5 e. 17,28 ng = . . 1,728 $ 10 . . . . . . . . . . . . mg

29. Esegui le seguenti equivalenze.

(Ricorda che per eseguire equivalenze tra due unità di superficie bisogna moltiplicare o dividere per 100 mentre per eseguire equivalenze tra due unità di volume bisogna moltiplicare o dividere per 1000.)

7 a. 41,5 m2 = . . . 4,15 $ 10 . . . . . . . . . . . mm2 -5 b. 58 cm3 = . . . 5,8 $ 10 . . . . . . . . . . . m3 c. 7,45 mm2 = . . . . 0,0745 . . . . . . . . . . cm2 = -2 7,45 $ 10 = . . . . . . . . . . . . . . cm2 d. 32,3 dm3 = . . . . 32 300 . . . . . . . . . . cm3 = 4 3,23 $ 10 = . . . . . . . . . . . . . . cm3 e. 8,9 dm3 = . . . . .0,089 . . . . . . . . . m3 = -2 8,9 $ 10 = . . . . . . . . . . . . . . m3

30. Trasforma:

3 a. 9,8 g/L in mg/L . . 9,8 $ 10 . . . . . . . .kg/L .......

-3 1,21 $ 10 b. 1,21 g/L in g/mL . . . . . . . . . . . g/mL ......

-3 c. 508 J/kg in J/g . . .8,5 $ 10 . . . . . . . . .J/g ..... d. 4,2 g/mL in kg/mL e poi in kg/L -3 . . . . . .4,2 $ 10 . . . . . . . . .kg/mL; . . . . . . 4,2 . . . .kg/L ..........

e. 7,5 m/s in km/s e poi in km/min -3 -1 . . .7,5 $ 10 . . . . . . . . km/s; . . . . . .4,5 $ 10 . . . . . . . . .km/min .........

VUMARK 2

49. Indica il numero di cifre significative e il numero di

cifre decimali delle seguenti misure. a. 48,07 cm d. 0,0035 kg b. 2,0102 cm e. 302 L c. 3,4200 g f. 0,0007 cm

50. Indica il numero di cifre significative e il numero di

cifre decimali delle seguenti misure. a. 3,618 $ 103 g d. 8,0 $ 103 kg -3 b. 5,3 $ 10 mL e. 2 $ 102 m c. 4,3 $ 106 mm f. 4,040 $ 10-5 cm

Capitolo 1

Valitutti_ITI_U01_digitale.indd 3

12/04/21 12:57

SEZIONE A La chimica una scienza sperimentale

FERMIAMOCI A PENSARE, INSIEME CAPITOLO 1

ESERCIZIO 1 VEDI 1.1/1.2/1.3 PAG.XX DIMENSIONI A CONFRONTO

ESERCIZIO. 2 CHE COSA SUCCEDE AL GHIACCIO NELL’ACQUA?

PASSO 1 Leggi, in assoluto silenzio, le affer-

mazioni riportate in tabella. Rifletti per il tempo che ti viene indicato dall’insegnante e poi, con una matita, spunta la casella che esprime meglio il tuo pensiero.

PASSO 1 Leggi, in assoluto silenzio, le affermazioni riportate in tabella. Rifletti per il tempo che ti viene indicato dall’insegnante e poi, con una matita, spunta la casella che esprime meglio il tuo pensiero.

“Il volume di un batterio è maggiore del volume di un virus” SONO SICURO CHE SIA GIUSTA

PENSO CHE SIA GIUSTA

PENSO CHE SIA SBAGLIATA

SONO SICURO CHE SIA SBAGLIATA

“Il volume di una molecola d’acqua è minore del volume di un virus” SONO SICURO CHE SIA GIUSTA

PENSO CHE SIA GIUSTA

PENSO CHE SIA SBAGLIATA

SONO SICURO CHE SIA SBAGLIATA

PASSO 2 Seguendo le indicazioni dell’insegnante, alza il cartellino del colore che corrisponde alla risposta che hai spuntato a matita.

PASSO 3 L’insegnante organizza delle coppie in modo casuale e ti chiede di confrontare le risposte con il tuo compagno o la tua compagna.

Argomenta il ragionamento che hai seguito e ascolta il suo con attenzione. Avete fatto la stessa scelta o scelte diverse?

PASSO 4 Provate a rispondere di nuovo a ciascuna domanda in autonomia. E ricordate: si può sempre può sempre cambiare idea! Al segnale dell’insegnante votate ancora.

PASSO 5 Nel tempo e nei modi indicati dall’insegnante, spiegate all’intera classe i vostri ragionamenti. Chi non sta parlando deve concentrarsi nell’ascolto per individuare le somiglianze e le differenze con i ragionamenti seguiti nei passi precedenti.

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Sezione A Titolo sezione La chimica, una scienza sperimentale

“Il ghiaccio ha una densità maggiore dell’acqua liquida” SONO SICURO CHE SIA GIUSTA

“

PENSO CHE SIA GIUSTA

PENSO CHE SIA SBAGLIATA

SONO SICURO CHE SIA SBAGLIATA

“ Ci sono più particelle in 1 dm3 di ghiaccio che in 1 dm3 di acqua liquida” SONO SICURO CHE SIA GIUSTA

PENSO CHE SIA GIUSTA

PENSO CHE SIA SBAGLIATA

SONO SICURO CHE SIA SBAGLIATA

“ Le particelle nel ghiaccio hanno meno massa delle particelle nell’acqua liquida” SONO SICURO CHE SIA GIUSTA

PENSO CHE SIA GIUSTA

PENSO CHE SIA SBAGLIATA

SONO SICURO CHE SIA SBAGLIATA

Ripeti tutti i passi da PASSO 2 a PASSO 5 di esercizio 1

ESERCIZIO 3

ESERCIZIO 4

UN RAGIONAMENTO VOLUMINOSO

RIFLETTERE... IN SICUREZZA

PASSO 1 In silenzio leggi il testo del problema

PASSO 1 Ripeti il passo 2 dell’esercizio 2.

e cerca la strategia che ti sembra adeguata per rispondere alla domanda.

Rifletti in autonomia: non è così importante che la soluzione sia quella giusta ma che tu ti prenda il tuo tempo per pensarci! Hai a disposizione due minuti dal via che ti darà l’insegnante.

«In laboratorio vengono versati ogni mattina 300 mL di alcol in un contenitore graduato da 500 mL. Nella lezione del pomeriggio se ne consumano sempre 200 mL. Dopo quanti giorni si raggiungerà la tacca di volume di 500 mL?» PASSO 3 L’insegnante organizza delle coppie casuali. Entrambi dovrete spiegare il ragionamento e ascoltare con attenzione quello del compagno o della compagna. L’insegnante indicherà chi sarà il primo della coppia a parlare e, al suo via, avete due minuti a testa.

Nel dialogo cercate insieme di rendere chiaro il vostro modo di pensare.

PASSO 4 L’insegnante sceglierà a caso un membro della coppia per raccontare alla classe ciò che vi siete detti durante il passo 3.

Parlare davanti all’intera classe, riformulando i propri pensieri e quelli del compagno può essere complicato: per questo potete aiutarvi disegnando uno schema per ricordare i vari punti, organizzare il discorso e parlare in modo più sciolto.

Attenzione! Chi non è coinvolto direttamente deve ascoltare la relazione, capire se ci sono punti in comune con i propri ragionamenti e cercare di cogliere le differenze. Questo passaggio è importante per tutta la classe: chi parla è come il portiere che sta per parare un calcio di rigore, in quel momento è solo, ma l’intera squadra tifa per lui.

«Su 27 studenti della classe: • 15 hanno il camice • 11 hanno il camice e il quaderno di laboratorio • 5 non hanno né il camice né il quaderno di laboratorio.

• gli altri hanno solo il quaderno di laboratorio.

Quanti studenti hanno solo il quaderno di laboratorio?»

PASSO 3 Ripeti il passo 3 dell’esercizio 3.

PASSO 4 Ripeti il passo 4 dell’esercizio 3

CAPITOLO 2

ESERCIZIO 6

CHE COSA ACCADE ALLO ZUCCHERO NELL’ACQUA? PASSO 1 L’insegnante organizza delle coppie.

PASSO 2 Con il tuo compagno o compagna, leggi l’affermazione:

«Lo zucchero in un bicchiere d’acqua si decompone e forma un liquido. Di conseguenza, la massa di acqua più zucchero diminuisce».

Riflettete su queste affermazioni: vi sembrano corrette? Confrontate le vostre riflessioni e, insieme, elaborate un testo di cinque righe in cui riassumete i vostri ragionamenti.

PASSO 3 Progettate un esperimento attraverso il quale provare le vostre ipotesi. Indicate lo scopo, i materiali e gli strumenti che vi serviranno, l’ordine delle operazioni da svolgere.

PASSO 4 Condividete con la classe il ragionamento e spiegate l’esperimento che avete progettato. Chi non sta relazionando ascoltare e rispettare il compagno o la compagna come se fosse portavoce del messaggio dell’intera classe durante un’importante conferenza.

Fermiamoci a pensare, insieme

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CAPITOLO 3

CAPITOLO 4

ESERCIZIO 7

ESERCIZIO 8

UN SOLUZIONE ABBONDANTE

COME SI OTTIENE UN DISTILLATO?

PASSO 1 L’insegnante organizza delle coppie.

PASSO 1 In silenzio e in autonomia, leggi il te-

PASSO 2 Con il tuo compagno o compagna, leggi la procedura:

1. In una provetta che contiene 6-7 mL di acqua distillata aggiungiamo un cucchiaio di solfato di rame.

Quindi mescoliamo con una bacchetta di vetro. Una piccola quantità di solfato non si scioglie.

2. Aggiungiamo altri 5 mL di acqua e agitiamo il sistema. Notiamo che tutto il solfato di rame si scioglie».

PASSO 3 Riflettete su quanto avete letto e rispondete, insieme, alle domande: 1. Che cosa possiamo affermare sulla solubilità del sale, dopo l’aggiunta di acqua?

2. La solubilità è aumentata, è diminuita o è rimasta costante?

3. Scrivete i fumetti relativi a queste immagini.

PASSO 4 Completate i fumetti che descrivono le immagini. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. ..............................

sto e rifletti per rispondere alla domanda.

«Il pallone del distillatore della figura 4.x di pag. xx contiene una soluzione acquosa di solfato di rame. Di che colore prevedi che sarà il distillato dopo la distillazione?»

UN COLORE AZZURRO UN PO’ PIÙ CHIARO

LO STESSO BLU DELLA SOLUZIONE DI SOLFATO DI RAME

NESSUN COLORE

UNA SOLUZIONE BLU PIÙ SCURA RISPETTO AL SOLFATO DI RAME

PASSO 2 Secondo le indicazioni dell’insegnante,

alza il cartellino del colore che corrisponde alla risposta che hai ipotizzato.

PASSO 3 L’insegnante organizza coppie casuali e vi chiede di confrontare le risposte: spiega il ragionamento che hai seguito e ascolta il suo con attenzione.

PASSO 3 Argomentate i ragionamenti e provate a completare il testo che segue.

«In un distillatore, prima dell’inizio della distillazione, c’è una soluzione acquosa di solfato di rame, di colore ................... . Al termine del processo, nel contenitore di partenza rimane ....................., mentre nel contenitore che raccoglie il distillato si trova ..........................»

CAPITOLO 5

PASSO 5 Condividete con la classe il ragiona-

mento.

ESERCIZIO 9

CHE COSA CAMBIA E CHE COSA NON CAMBIA IN UNA REAZIONE CHIMICA? PASSO 1 L’insegnante forma delle coppie casuali. Nella coppia, scegliete chi svolgerà il ruolo di custode del tempo e chi della logistica della formazione della quartina.

PASSO 2 PASSO 3

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Sezione A Titolo sezione

SEZIONE A La chimica una scienza sperimentale

LE PROTEINE DEL FUTURO «Di fatto, il sospetto nei confronti degli insetti si sviluppò di pari passo con l’agricoltura, quando essi vennero considerati “parassiti” parassiti per i raccolti. Non ovunque però: in 112 nazioni al mondo, soprattutto in Africa, America Latina, Australia, Asia e Pacifico, cioè per circa 2 miliardi di esseri umani, gli insetti di circa 1.900 specie rappresentano specie una grassa fetta della dieta quotidiana. E anche in Europa ristoranti come l’Archipelago di Londra, lo Spektakel di Haarlem, nei Paesi Bassi, il Never Never Land di Berlino e il Manitou di Francoforte comprendono nel menù pietanze a base di questa classe di animali.»

CONOSCENZE

1. Che cosa sono le proteine?

A Molecole biologiche B Molecole inorganiche C Sostanze utili alle piante D Prodotti da forno

2. L’origine di una proteina:

A Determina le sue caratteristiche nutrizionali B Influenza la sua natura chimica C E’ rilevante dal punto di vista della sostenibilità ambientale D Nessuna delle precedenti

ABILITÀ Leggi il testo testo che argomenta l’apertura di sezione e ricopia sul quaderno i termini sottolineati. Quindi: a. scrivine il significato. Se non lo conosci aiutati con la teoria o svolgi una ricerca. b. scrivine la traduzione in lingua inglese o in una qualsiasi lingua che conosci.

COOPERATIVO PASSO 1. Leggi le domande relative al testo precedente e prova a rispondere appuntando le risposte su un foglio. Hai a disposizione 2 minuti per ciascuna domanda. a. Il consumo delle proteine è rilevante dal punto di vista ambientale? b. Quali sono i vantaggi del consumo di proteine a partire dagli insetti?

PASSO 2. Dopo che l’insegnante ha formato delle coppie, ragionate insieme sulle risposte che avete dato al passo 1. Coincidono? Se sono diverse cercate di capire quali sono i punti in cui siete in disaccordo.

PASSO 3. Scrivete di nuovo le risposte alle domande. Possono essere uguali, se siete giunti a una conclusione comune, oppure diverse.

PASSO 4. Una persona per ogni coppia legge a voce alta le risposte alle domande. Quando tutti i compagni e le compagne avranno avuto modo di esprimere il loro pensiero, discutete insieme le questioni che vi sembrano irrisolte.

REALIZZARE UN SONDAGGIO Usando i box delle aperture come spunto, Realizza un sondaggio sul consumo di

insetti in alternativa alle proteine di origine vegetale o che provengono dai mammiferi.

PASSO 1. L’insegnante divide la classe in gruppi da quattro. Insieme, leggete dal vostro smartphone come si prepara un sondaggio.

Inquadra il vumark per vedere l’animazione.

PASSO 2. Insieme all’insegnante, scegliete un fumetto dell’apertura di sezione e preparate due domande relative a esso.

Scegliete anche i destinatari del sondaggio.

PASSO 3. Preparate due domande per ogni fumetto. Un portavoce legge le domande a voce alta.

PASSO 4. Con l’aiuto dell’insegnante discutete le domande e unitele in un unico documento.

Titolo sezione UDA

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