Il documento tratta dell'azione chimica delle acque nel processo di erosione e modellamento del paesaggio, con particolare attenzione al fenomeno del carsismo. Gli obiettivi didattici includono la comprensione dei processi di alterazione chimica delle rocce e delle forme carsiche. Vengono anche illustrati metodi di insegnamento e valutazione per facilitare l'apprendimento degli studenti.

1. L'azione chimica delle acque Elena Saia matr. 769914

2. Contesto Liceo scientifico Quinto anno Insegnante singolo All'interno dell'unità didattica di erosione e modellamento del paesaggio

3. Momento formativo Attività precedenti alla presente unità didattica: Mineralogia e petrografia Vulcani e terremoti Tettonica delle placche Idrosfera marina e continentale

4. Momento formativo All'interno dell'unità didattica di erosione e modellamento del paesaggio: La degradazione meteorica delle rocce La disgregazione fisica L'alterazione chimica L'azione geomorfica del vento L'azione geomorfica delle acque correnti L'azione geomorfica dei ghiacciai L'azione del mare sulle coste

5. Motivi di interesse Lo studio e la comprensione dei processi di modellamento del paesaggio hanno un alto legame con il vissuto e con il territorio. L'approfondimento sul carsismo consente collegamenti multidisciplinari con argomenti di italiano e storia.

6. Multidisciplinarietà Italiano: Ungaretti e la poesia “San Martino del Carso” Storia: la seconda guerra mondiale e le foibe

7. Preconoscenze CHIMICA Proprietà e caratteristiche della materia Concetto di atomo, elemento, ione Concetto di legame chimico Concetto di composto chimico Concetto di reazione chimica Equilibrio nelle reazioni chimiche Definizione di acido e di base Definizione di pH Concetto di solubilità di un sale Stati di aggregazione della materia e cambiamenti di stato Proprietà chimiche dell'acqua

8. Preconoscenze SCIENZE DELLA TERRA Definizione di minerale Definizione di roccia come aggregato di minerali Cicli litogenetici Classificazione delle rocce

9. Strategie di indagine sulle preconoscenze Domande a inizio lezione valutate con + e -. Al termine del quadrimestre viene assegnata allo studente una valutazione formale sulla base del numero di + e - accumulati.

10. Mappa dei nodi concettuali Ossidazione Idratazione Dissoluzione Idrolisi Carsismo Azione chimica delle acque

11. Obiettivi cognitivi Conoscere i principali processi di alterazione chimica delle rocce Conoscere il fenomeno del carsismo Conoscere le principali forme del territorio carsico

12. Obiettivi operativi Imparare a “leggere” ed interpretare un paesaggio carsico

13. Formativi Mettere in relazione i concetti studiati in classe con le osservazioni fatte sul territorio Sensibilizzare sui temi della conoscenza del proprio territorio

14. Stimolo iniziale Presentazione di immagini di rocce alterate. Quale può essere la causa dell'alterazione? Presentazione immagini di strutture carsiche. Come si formano le grotte?

15. Misconcezioni Le rocce non possono sciogliersi Le grotte sono “crepe” della roccia della crosta terrestre

16. Durata in ore Lezione frontale: 1 ora Attività di laboratorio: 1 ora Approfondimento: 1 ora Verifica finale: 1 ora

17. Organizzazione del lavoro Attività Contenuti Prima ora Lezione frontale - Verifica dei prerequisiti (10 minuti); - L'azione chimica delle acque sulle rocce: ossidazione, riduzione, idratazione, idrolisi e dissoluzione (40 minuti); - Domande e riepilogo (10 minuti). Seconda ora Approfondimento - Verifica formativa (10 minuti); - Il fenomeno del carsismo; forme carsiche superficiali: doline, campi solcati, vaschette di corrosione; forme carsiche sotterranee: grotte, stalattiti e stalagmiti; il carsismo in Italia (40 minuti); - Domande e riepilogo (10 minuti). Terza ora Laboratorio - Verifica formativa (10 minuti) - Misurazione pH acqua (10 minuti) - Reazione di rocce all'HCl (10 minuti) - Esperimento di calcificazione (10 minuti) - Domande e riepilogo (10 minuti) Quarta ora Verifica sommativa Modulo sulla degradazione chimica delle rocce (50 minuti)

18. Organizzazione del lavoro Strategie didattiche: Lezione frontale in classe con proiezione di materiale iconografico; Utilizzo del laboratorio. Le lezioni saranno condotte privilegiando una didattica attiva: Far riflettere piuttosto che fornire un pensiero già elaborato; Abituare al pensiero scientifico: osservare, analizzare, fare ipotesi e verificarle.

19. Strumenti didattici Utilizzo guidato del libro di testo; Dispense di laboratorio; Power Point: attraverso le animazioni, la grafica, l’utilizzo del linguaggio scritto e iconografico, permette di coinvolgere maggiormente gli studenti, aumentando la loro motivazione all’apprendimento.

20. Lezione 1 Agenti erosivi di natura chimica: Idrolisi : l'acqua, scindendosi in ione idrogeno (H+) e ione ossidrile (OH-), attacca i minerali meno stabili tra i costituenti della roccia, scindendoli nei singoli elementi e reagendo con essi a formare nuovi minerali. Un esempio di idrolisi è costituita dall'alterazione dei feldspati nei minerali delle argille. Ossidazione : è l'ossigeno a determinare questo tipo di alterazione. Presente nell'atmosfera, ma anche nelle acque dilavanti, è capace di alterare, ossidandoli, gli elementi metallici come il ferro, ma anche materia organica, lo zolfo ed i solfuri.

21. Idratazione : alcune molecole di minerali costituenti la roccia possono catturare acqua andando incontro al fenomeno chimico dell'idratazione, che porta alla formazione di nuovi minerali caratterizzati da un maggior volume molecolare. Dissoluzione : questo fenomeno alterativo è tipico dei climi temperati o equatoriali, caratterizzati dall'abbondanza di precipitazioni piovose. L'acqua piovana contiene infatti CO 2 ed capace di solubilizzare rocce come i carbonati o i gessi, che altrimenti non potrebbero essere alterati dall'acqua pura. La reazione alla base della dissoluzione dei carbonati è rappresentata dall'equazione chimica: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 <=> Ca(HCO 3 ) 2 .

22. Approfondimento: il carsismo I fenomeni carsici. Fase dissolutiva e fase costruttiva. Carsismo ipogeo e carsismo epigeo. Forme carsiche superficiali: doline, scannellature, campi carreggiati e vaschette di corrosione. Forme carsiche sotterranee: grotte, stalattiti e stalagmiti.

23. Approfondimento: il carsismo Con il termine carsismo si descrivono tutti i fenomeni morfologici idrogeologici, superficiali e sotterranei, legati alla dissoluzione delle rocce a maggiore solubilità. La corrosione avviene per opera delle acque meteoriche che, oltre a contenere una certa quantità di anidride carbonica atmosferica disciolta al loro interno, scorrendo sulla superficie del suolo ed attraversando lo strato superficiale del suolo si arricchiscono ulteriormente di CO 2 . Queste acque reagiscono con la roccia calcarea intaccandola lentamente, sia in superficie sia infiltrandosi nel reticolo. Dissolvendosi, le rocce calcaree danno luogo a forme caratteristiche sia nell'ambiente esterno sia nel sottosuolo.

24. Laboratorio Per rendere più efficace lo studio di questo argomento prevalentemente mnemonico verranno effettuate delle brevi esperienze di laboratorio. Determinazione del pH di acqua distillata, acqua del rubinetto, acqua piovana e acqua frizzante con l'utilizzo della cartina tornasole. Reazione di rocce diverse all'acido cloridrico 5%.

25. Laboratorio ESPERIMENTO DI CALCIFICAZIONE MATERIALE OCCORRENTE Tre provette di plastica Spago Acqua Forchetta di plastica Bicarbonato di calcio Solfato di calcio Sodio PROCEDIMENTO Diluisci nell’acqua le tre sostanze separatamente e metti le tre soluzioni ottenute in ogni provetta; nella prima acqua e bicarbonato di calcio , nella seconda acqua e sodio e nella terza acqua e solfato di calcio. Lega alla forchetta tre pezzi di spago della lunghezza della provetta e inseriscili in ogni provetta in modo che lo spago sia bagnato dalla soluzione. Lascia passare una settimana circa. Che cosa succederà?

26. Possibili attività correlate Tale attività potrebbe rientrare in un progetto interdisciplinare più ampio, in collaborazione con i docenti di Storia e Italiano, che permetta agli studenti di recarsi in visita, per esempio, nella zona di Trieste, visitando i luoghi di Ungaretti, della Grande Guerra, prevedendo un'escursione nel Carso triestino.

27. Margini di flessibilità Flessibilità nel trattare argomenti di interesse degli studenti.

28. Modalità di recupero Data la semplicità concettuale dell'argomento, che prevede per la sua acquisizione prevalentemente uno studio delle nozioni, il docente non prevede iniziative di recupero. Nel caso in cui la classe manifesti necessità di chiarimenti o approfondimenti, il docente attuerà delle ore di recupero in itinere di ripresa dei concetti chiave.

29. Verifiche formative Domande a inizio lezione valutate con + e -. Al termine del quadrimestre viene assegnata allo studente una valutazione formale sulla base del numero di + e - accumulati.

30. Verifica sommativa INDICA SE LE SEGUENTI AFFERMAZIONI SONO VERE O FALSE (4 punti) L'idrolisi è un processo dovuto al fatto che alcuni minerali possono fissare molecole d'acqua, che comportano il cambiamento della configurazione cristallina. L'ossidazione è un processo per cui molti minerali cristallizzati in un ambiente riducente a contatto con l'ossigeno atmosferico generano ossidi e idrossidi. L'idrolisi è un processo chimico che coinvolge i minerali silicei. Il processo di erosione chimica viene intensificato dalle basse temperature.

31. Verifica sommativa COMPLETA IL TESTO SEGUENTE CON I TERMINI APPROPRIATI (3 punti) La ..................... è un processo che interessa prevalentemente le rocce....................... Il carbonato di calcio è .................... in acqua pura, ma diventa solubile se l'acqua contiene una quantità di ................... L'acqua piovana è in grado di reagire con il carbonato di calcio producendo ................................. secondo la reazione di equilibrio: .............................................................................................

32. Verifica sommativa RISPONDI ALLE SEGUENTI DOMANDE Su che rocce agisce maggiormente l'idrolisi? (2 punti) Come avviene la dissoluzione dei carbonati? In quali zone ritroviamo questo fenomeno? (5 punti) Cosa sono e come si formano stalattiti e stalagmiti? (5 punti) Quali sono le principali forme del carsismo superficiale? (3 punti)

33. Verifica sommativa VALUTAZIONE Punteggio massimo 22 punti La sufficienza si ottiene con 13 punti