Osservare e Sperimentare

Osservare e Sperimentare Anno
2009/2010

Anno 2009/2010

Osservare e Sperimentare

Liceo Scientifico “E. Fermi” di Cosenza

PON C-1-FSE-2009-221

Dirigente Scolastico

Prof. Pasquale De Vita

Esperto esterno:

Prof. Andrea Checchetti

Tutor:

Prof.ssa Anna Maria
Aiello

Osservare e Sperimentare Anno 2009/2010

Liceo Scientifico “Enrico Fermi” di Cosenza

PON C-1-FSE-2009-

Osservare e Sperimentare
Dirigente Scolastico Prof. Prof. Pasquale De Vita
Esperto esterno: Prof. Andrea Checchetti

Tutor: Prof.ssa Anna Maria Aiello

I corsisti:
Daniele Crescibene Loredana Aceto

Maria Francesca Curcio Angela Pietrini

Federico Altimari Elena Lucia De Rose

Lidia Fiore Mario Borrelli

Gaia Corraro Jessica Fuorivia

Letizia Corraro Amelia Costabile

Maria Francesca Greco Enrico La Neve

Eva Azzurra Li Trenta Manna Perla

Silvana Piluso

L iceo S cientifico “E . Fermi” Cosenza Pagina 2


Introduzione



Introduzione
La didattica laboratoriale è stata al centro di questo progetto PON rivolto alle
classi quarte del Liceo Scientifico “E. Fermi” di Cosenza.

L'insegnamento dell'analisi chimica richiede un’attenta integrazione fra teoria
e pratica. In particolare il progetto è stato impostato in modo da non
appesantire eccessivamente l'aspetto teorico, collegando gli elementi
essenziali della chimica delle soluzioni ai principi generali dell’analisi
volumetrica.

Le esercitazioni di laboratorio sono state selezionate e organizzate in modo
da costituire una valida e mutua integrazione con la parte teorica, non
limitandosi a considerarle come momento di verifica sperimentale di quanto
appreso in teoria, ma anche, ove possibile, come strumento base per ricavare
leggi, principi teorici e modelli a partire dall'esperienza. Il progetto ha mirato
a stabilire

 Il livello delle conoscenze teoriche acquisite e la capacità di
argomentare adeguatamente i temi proposti;
 la capacità di costruire diagrammi di Gowin partendo dall'approccio al
problema, per finire con la elaborazione dei dati raccolti e la loro
presentazione, facendo ricorso ad utili schemi a blocchi riferiti al
processo analitico nel suo complesso o anche a parti di esso;
 l'acquisizione delle abilità essenziali relative al laboratorio, inteso non
solo come una semplice sequenza di operazioni sostanzialmente
manuali, ma soprattutto come attuazione pratica di capacità progettuali
assistite da un'adeguata autonomia di elaborazione.

Il progetto ha avuto come obiettivo primario l'acquisizione dei principi e
delle abilità operative fondamentali riguardanti i metodi di analisi
quantitativa: acidimetria, permanganometria, argentometria.

L’insieme delle principali conoscenze stechiometriche di base e la
padronanza dei concetti relativi ha permesso di gestire l’aspetto teorico delle
metodiche analitiche quantitative scelte. In ogni caso è stato affrontato il tema
certamente complesso dell’equilibrio chimico selezionando a questo



proposito le tre classi di reazioni più comuni trattate in un corso di Chimica
generale:

1. Le reazioni acido-base
2. Le reazioni di precipitazione
3. Le reazioni redox

Per la valutazione dei risultati raggiunti dagli studenti è opportuno
richiamare l’articolazione delle conoscenze trattate:

1. Stechiometria elementare
2. Operazioni di base dell’analisi chimica
 Teoria elementare della misura ed elaborazione dati
 Misura di massa
 Misura di volume
 Campionamento e preparazione del campione
3. Metodi classici dell’analisi chimica
 Analisi gravimetrica
 Analisi volumetrica
 Titolazioni acido-base
 Titolazioni di precipitazione
 Titolazioni redox

Infine è importante ricordare che le attività di laboratorio sono state valutate
relativamente a:

1. Conoscenze di base dei principi analitici e dei relativi calcoli
stechiometrici
2. Capacità organizzativa dei corsisti nel progettare e realizzare un’analisi
3. Capacità di registrare i dati sperimentali ottenuti dall’esperimento
4. Validità dei risultati ottenuti

L’obiettivo finale richiesto è stato quello di realizzare dei diagrammi di
Gowin per ognuna delle esperienze di laboratorio.

L’insieme delle prove ha stimolato l’interesse e la partecipazione degli
studenti trattando argomenti che possono considerarsi sicuramente un
approfondimento dei contenuti curriculari, ma allo stesso tempo



l’indispensabile legame per avviare un confronto con situazioni reali,
ampliando così il loro orizzonte culturale.

Il livello di conoscenze, competenze e abilità, acquisite dai corsisti, è stato
monitorato attraverso un testo d’ingresso, una prova in itinere e una prova
finale, gli esiti della quale hanno evidenziato il rafforzamento delle abilità, il
conseguimento dei saperi e le competenze previste. I corsisti si sono mostrati
soddisfatti dell’esperienza maturata durante il corso, partecipando al dialogo
educativo, e, opportunamente guidati, realizzando tutta la serie di
esperimenti proposti per ogni tematica.

Per la realizzazione del progetto sono state utilizzate le seguenti metodologie:
- presentazione dell’attività laboratoriale
- cooperative learning
- problem solving

Sono stati raggiunti i seguenti risultati:

 Conoscenza delle specifiche procedure di laboratorio
 Consapevolezza dei propri punti di forza e di debolezza
 Capacità di gestire le relazioni di gruppo

Si ringrazia la Scuola, il Dirigente Scolastico, prof. Pasquale Vita, il tutor, la
prof.ssa Annamaria Aiello, per la collaborazione mostrata per tutta la durata
del corso.

Cosenza 19/06/2010 Prof. Andrea Checchetti



Il Progetto



Analisi Chimica di base
Competenze

 Conoscere la legge della conservazione della massa
 Conoscere gli acidi e le basi
 Conoscere gli ossidanti e i riducenti
 Conoscere la solubilità
 Conoscere le definizioni delle concentrazioni
 Comprendere quando avviene una reazione chimica mediante la
formazione di un solido, il cambio di colore, un’effervescenza, un
aumento o diminuzione della temperatura
 Conoscere l’equilibrio chimico

Attività di laboratorio

1. Stechiometria elementare
 Rapporti stechiometrici in una reazione, quantità di reazioni e suo
uso nel definire le quantità di reagenti e prodotti di una reazione,
reagenti in eccesso e in difetto
 Espressioni delle concentrazione di una soluzione
 Mescolamento di soluzioni e variazioni di concentrazioni
2. Preparazione di soluzioni
 Preparazione di una soluzione di un solido a titolo approssimato
 Preparazione di una soluzione standard
 Preparazione di una soluzione per diluizione
3. Comportamento degli indicatori acido base
 Preparazione di soluzione di indicatori
 Studio del comportamento di alcuni indicatori
 Conoscere le caratteristiche e le modalità d’uso degli indicatori
acido-base
 Saper scegliere l’indicatore adatto a una data titolazione
4. Titolazioni di soluzioni acide
 Condizioni necessarie per condurre una titolazione acido-base
 Curve di titolazioni
 Determinazione di una curva di titolazione acido forte-base forte.
 Determinazione del grado di acidità di un aceto commerciale



 Determinazione del grado di acidità di un succo di limone
commerciale
 Determinazione dei punti di viraggio dell’acido fosforico presente
nella pepsi-cola
5. Titolazione redox
 Permanganometria
 Determinazione del titolo dell’acqua ossigenata
6. Titolazioni di precipitazione
 Argentometria
 Metodo di Mohr: determinazione dei cloruri in soluzioni neutre
7. Determinazione del punto di equivalenza
 Metodi di interpolazione grafica
 Metodo delle tangenti parallele
 Metodo dei prolungamenti
 Metodi matematici
 Metodo della derivata prima
 Metodo della derivata seconda

Fasi del progetto:

1. Presentazione del progetto e somministrazione di un test d’ingresso
2. Discussione guidata sugli argomenti scelti per il corso
3. Attività laboratoriale
4. Analisi delle prove effettuate e raccolta dei dati
5. Verifica finale

Metodologie:

1. Presentazione dell’attività laboratoriale
2. Cooperative learning
3. Problem solving



La didattica
laboratoriale



E’ facilmente constatabile che nelle scuole del nostro territorio non ci sia una
concreta pratica di laboratorio che consenta agli studenti di essere
protagonisti attivi del loro saper fare. Allo stesso tempo l’insegnamento-
apprendimento delle scienze ha sicuramente toccato un punto molto basso
della scala dei valori della scuola. Al di là delle carenze di risorse, è
l’organizzazione complessiva del sistema scolastico in quanto a spazi, tempi e
preparazione degli insegnanti che andrebbe rivista e riformata.

I risultati degli ultimi rapporti OCSE-PISA dei nostri studenti dimostrano
quanto i modelli di trasmissione del sapere scientifico non siano più
sufficienti e quanto sia impellente mettere in campo nuove pratiche, nuovi
modelli, nuovi curricoli della conoscenza scientifica e tecnologica a partire
dalla scuola dell’obbligo.

La messa in opera di questo progetto PON del Liceo Scientifico “Enrico
Fermi” di Cosenza ha centrato una serie di obiettivi fondamentali per
stimolare il rapporto che ogni studente instaura con il sapere scientifico al
fine di valorizzare il laboratorio come il luogo senza il quale non c’è
apprendimento, lo spazio nel quale lo studente è in grado di scoprire e
costruire la propria visione del mondo e della realtà che lo circonda.

In questa direzione si è cercato nell’ambito del progetto di far incontrare due
visioni di concepire il laboratorio: da un lato come spazio-tempo di verifica
delle leggi, officina per acquisire abilità del misurare e dall’altro come terreno
fertile per sviluppare un pensiero critico, capace di fondere le abilità manuali
con quelle mentali per creare le giuste sinergie tra il pensare e l’agire, in
modo da condividere teorie e concetti con l’elaborazione e il procedere
sperimentale.

La didattica laboratoriale costituisce dunque uno strumento di forte
innovazione che il Piano ISS ha introdotto nella filiera formativa che va dalla
scuola primaria alla scuola secondaria di secondo grado.

Utilizzare la didattica laboratoriale significa guidare processi di auto-
apprendimento quali l’analisi, l’osservazione, il confronto, la ricerca di
diversi itinerari possibili nella soluzione di un problema che consentono così
agli studenti di diventare i protagonisti, attori di un processo in cui



acquisiscono competenze. In quest’ottica l’attività di laboratorio promuove la
discussione, la riflessione, il ragionamento.

Scienze e laboratorio dunque come momento d’incontro per apprendere
insieme le strategie necessarie, gli strumenti utili per risolvere un problema.



I diagrammi di
Gowin



DIAGRAMMA DI GOWIN
Il metodo del diagramma di Gowin è uno strumento didattico elaborato in
ambito cognitivista, allo scopo di favorire l’apprendimento e di consentire
una verifica dei livelli di comprensione e di rielaborazione raggiunti dallo
studente. Come tutte le metodologie di ispirazione cognitivista, non si tratta
di un procedimento meccanico e chiuso; esso però risulta realmente efficace
soltanto se inserito in uno stile di lavoro che privilegi la rielaborazione attiva
da parte dello studente. Gli studenti apprendono rielaborando informazioni e
conoscenze con la tecnica del problem solving. Posti di fronte al problema,
cercano di utilizzare le conoscenze in loro possesso per risolverlo. Il problema
può essere di diversi tipi: dimostrare un teorema, comprendere una lezione,
produrre un testo, eseguire un’esercitazione di laboratorio .... . In ogni caso, si
assiste ad un tentativo di rielaborazione della conoscenza condotto attraverso
strategie conosciute e il docente non ha la funzione di generatore di
apprendimento, ma sempre quella di facilitatore.

L'apprendimento è dunque, in una prospettiva cognitivista, un processo
costruttivo durante il quale lo studente assimila nuovi "materiali cognitivi" ,
familiarizza con essi e procede a ristrutturare in modo più o meno
approfondito il proprio sistema cognitivo. Lo studente viene inoltre aiutato
dal docente ad osservare e a controllare le proprie modalità di
apprendimento, confrontandole con quelle di altri e localizzando i punti
deboli nel complesso di strategie a sua disposizione. Da ciò ha origine un
lavoro che conduce assai spesso a sensibili miglioramenti nelle prestazioni
cognitive, e sempre ad una migliore consapevolezza di sé. Il docente viene
percepito non tanto come un dispensatore di conoscenze da replicare
meccanicamente, ma come un collaboratore nel processo di rielaborazione
cognitiva.

Sono molteplici i modi attraverso i quali il docente può stimolare la
rielaborazione personale, "attiva", da parte dello studente. Il principio è
sempre lo stesso: un problema, di qualsiasi natura, non è un abisso che il



docente debba affrettarsi a colmare, ma una risorsa da utilizzare per
l'apprendimento. Questo vale anche per i problemi più semplici e
all'apparenza più banali.

In generale, lo studente si abitui a non vedere nell'insegnante il solutore dei
suoi problemi, ma il collaboratore alla ricerca della soluzione. Lo spiegare e
rispiegare, in termini sempre più "semplici", gli stessi concetti, fa
dell'insegnante un protagonista infelice, che finisce per seguire la strada più
lunga e meno produttiva – alla fine, in qualche modo, lo studente dovrà pure
arrivare alla comprensione da sé. Occorre rovesciare l'atteggiamento di attesa
passiva e promuovere (con fiducia, mai in maniera aggressiva) l’elaborazione
personale. Dunque: fare molte domande, far sentire gli studenti
continuamente interpellati; fermarsi a metà di un'argomentazione e fare
trarre agli studenti le conclusioni; fare rielaborare dagli studenti paragrafi o
lezioni frontali, mediante l'uso, p.es. di mappe concettuali; fare analizzare
casi concreti con l’uso dei diagrammi di Gowin.

Il diagramma di Gowin è stato proposto, negli USA negli anni 80, per aiutare
a riflettere su come si impara e su come si costruisce la scienza ed è stato
generalizzato ad altri campi e a tutti i livelli scolastici. Si tratta di uno
strumento utile per capire la struttura della conoscenza e il processo della sua
costruzione.

”Il lato sinistro del diagramma è quello del’elaborazione del pensiero e il lato
destro è quello della programmazione dell’azione. La V segnala, con la sua
forma a punta, gli eventi o gli oggetti che stanno alla radice di tutta la
produzione del sapere ed è fondamentale che gli studenti abbiano ben chiaro
su che cosa stanno sperimentando. Il diagramma costringe in qualche modo
a riconoscere l’effetto reciproco tra il sapere disciplinare costruito attraverso il
tempo e la conoscenza che quella specifica indagine, in quel momento e in
quella situazione, permette di costruire.”



DIAGRAMMA A V
(Scoprire la struttura e il significato de lla conosce nza)

VERSANTE CONCETTUALE VERSANTE METODOLOGICO

(Pensiero) (Azione)

Teoria Asserzioni di conoscenza

I principi generali che guidano Sono le risposte alle domande
l’indagine e spiegano perché focali e rappresentano delle
gli eventi o gli oggetti interpretazioni logiche delle
manifestano ciò che è registrazioni e
osservato dell’elaborazioni dei dati da
esse ricavati

Principi
Domanda focale
Affermazioni di relazioni
tra concetti che spiegano Domande che servono a far
come si può prevedere che convergere l’indagine sugli
appaiano o si comportino eventi o gli oggetti studiati
gli eventi o gli oggetti

Elaborazione

Concetti Tabelle, grafici, mappe concettuali,
statistiche e altre forme di organizzazione
Sono le rappresentazioni degli delle registrazioni
eventi definiti con parole
chiave

Progettazione dell’esperimento

Descrizione del materiale necessario durante la
sperimentazione e delle modalità di esecuzione



CHE COSA È

Il diagramma a V è uno strumento euristico. E' stato concepito per aiutare
studenti ed insegnanti a chiarire a se stessi la natura e lo scopo delle attività
sviluppate.

A CHE COSA SERVE

Per chi impara:

 visualizzare i nessi tra la fase sperimentale della ricerca e la fase
analitico-cognitiva
 visualizzare la natura dei concetti
 esplicitare le relazioni tra essi
 rappresentare graficamente le conoscenze.
 favorisce quindi la metacognizione.

Per chi insegna:

 valutare il livello di concettualizzazione
 far emergere la struttura cognitiva di costruzione della conoscenza.

Il diagramma ha l'obiettivo di mettere in relazione le teorie generali con il
percorso sperimentale che si sta attuando.



COME SI USA

Gowin prevedeva 5 domande di base per la costruzione del diagramma:

1. qual è la domanda di partenza
2. quali sono i concetti chiave
3. quali metodi si utilizzano per cercare la risposta
4. quali sono le asserzioni di conoscenza a cui si arriva
5. quali sono le asserzioni di valore

Dopo aver definito eventi e domande, si inizia dal lato destro in basso della V
procedendo nel verso della freccia riportata in figura.

1. Vengono definiti gli eventi (qualunque cosa accade o possa esser fatta
accadere), e gli oggetti (qualunque cosa sia possibile osservare) da
osservare e si trascrivono sul vertice della V
2. Si individua la domanda focale che contiene la tesi da dimostrare o
l’ipotesi da verificare; si introduce l'idea della registrazione dei dati
3. Si procede alla raccolta dei dati relativi all’evento prodotto e/o
osservato; in questa fase avviene la sola trascrizione delle informazioni
quanti-qualitative rilevate
4. definire i concetti (una "regolarità", un insieme di caratteristiche
costanti riscontrata negli eventi o negli oggetti e designata con un
nome)
5. si elaborano i dati operando confronti , individuando costanti e
variabili, e ogni altra operazione che sia connessa con la domanda
focale
6. dai risultati delle elaborazioni si formulano le asserzioni di conoscenza
(le risposte alle domande da cui siamo partiti)
7. vengono riportati i concetti incontrati durante tutto la fase sperimentale
8. si passa all’inserimento dei principi (le relazioni di significato tra due o
più concetti che guidano la nostra comprensione di ciò che accade negli
eventi studiati) e teorie (relazioni tra concetti che organizzano i concetti



ed i principi in modo da descrivere i fenomeni e le asserzioni di
conoscenza). I principi ci dicono il come e le teorie il perché
9. si inseriscono infine le asserzioni di valore che conducono alla
esplicitazione delle visioni del mondo, la filosofia di riferimento che
orienta la ricerca della risposta alla domanda.



Preparazione delle soluzioni (1)
Teoria Asserzione di conoscenza
Nel caso in cui due sostanze Una soluzione si prepara
si mescolano tra di loro attraverso una miscelazione
distinguiamo, dal punto di omogenea delle sostanze
vista chimico il soluto e il Come si desiderate, presenti, dunque,
solvente. Il soluto è presente preparano le in un’unica fase.
in quantità minore rispetto al soluzioni per
solvente e si definisce diluizione?
concentrazione la quantità di Elaborazione
soluto presente in un volume
l'HCl concentrato puro per
di soluzione
analisi, è commercializzato sotto
forma di soluzione acquosa,
Concetti sulla bottiglia del reattivo sono
•Titolo: esprime la riportati la percentuale in peso
concentrazione in una (37%) e la densita (1,185 g/ml),
soluzione quindi la sua molarità sarà
•Soluzione per diluizione: è
M=% d 1000/PM= 12.04
una soluzione che si ottiene a
partire da una più concentrata Il volume di HCl concentrato da
dello stesso composto preso in prelevare e diluire al volume
esame desiderato (700 ml) si calcola con
la formula
Materiali Ciniziale x Viniziale = Cfinale x Vfinale
•HCl;
V= 700 x 0.1/12.04= 5.8 ml
•Acqua distillata;
A questo volume si aggiunge a
•Vetrino da orologio;
acqua fino ad arrivare al volume
•Becher graduato; finale di 700 ml
•Cilindro graduato,
•Piastra agitante;
•Ancoretta magnetica; Procedimento soluzione di HCl per diluizione
•Pallone ; HCl - 12,04M
•Parafilm; Prelievo 5,83 ml
Concentrazione finale 0,1M
•Ricavare, da i dati di densità e percentuale in peso,
della soluzione iniziale, la concentrazione della
soluzione più concentrata;
•Prelevare il volume di soluzione concentrata
•Aggiungere alla soluzione il solvente sino a portare
il volume iniziale a quello finale ottenuto.



Teoria Come si Asserzione di conoscenza
Nel caso in cui due sostanze si preparano le
mescolano tra di loro soluzioni a Una soluzione si prepara attraverso
distinguiamo, dal punto di vista una miscelazione omogenea delle
titolo sostanze desiderate, presenti,
chimico il soluto e il solvente.
approssimato? dunque, in un’unica fase.
Il soluto è presente in quantità
minore rispetto al solvente e si
definisce concentrazione la
Elaborazione
quantità di soluto presente in Molarità (M) = n.moli(soluto) /
un volume di soluzione n.litri(soluzione)
Concetti n.moli = C x V = 0,1 M x 0,7 l = 0,07
•Titolo: detto anche mol
concentrazione, in una n.moli = massa(g) / Mmolare
soluzione, esprime in
maniera rigorosa in che massa(g) = n.moli x Mmolare = 0,07
rapporto quantitativo stanno mol x 40 g/mol = 2,8 g
tra loro soluto e solvente; Procedimento soluzione a titolo
•Soluzione a titolo
approssimato, NaOH - 0,1 M -
approssimato: soluzione di
cui non si conosce 700 ml
precisamente la 1. Calcolare la quantità di
concentrazione. Per ricavare composto da prelevare
la sua concentrazione mediante adeguate formule;
effettiva si dovrà, quindi, 2. Misurare la quantità di
procedere alla titolazione, composto, posto su un vetrino
con una soluzione standard; da orologio, mediante una
bilancia analitica elettronica
Materiali monopiatto;
•NaOH 3. Trasferire l’esatto quantitativo
di composto in un becher
graduato;
•Vetrino da orologio; 4. Misurare il volume indicato del
•Bilancia analitica solvente in un cilindro
elettronica monopiatto; graduato;
•Becher graduato;
•Cilindro graduato; 5. Trasferire lo stesso nel becher contenente
il composto (soluto);
•Ancoretta magnetica; 6. Miscelare soluto e solvente, sino a
•Pallone ; ottenere una soluzione omogenea in
un’unica fase, utilizzando una spatola o
•Parafilm;
una piastra agitante con la rispettiva
ancoretta magnetica;
7. Travasare la soluzione ottenuta dal becher
in un pallone;



Nel caso in cui due sostanze si Una soluzione si prepara
Come si
mescolano tra di loro attraverso una miscelazione
preparano le
distinguiamo, dal punto di vista omogenea delle sostanze
chimico il soluto e il solvente. soluzioni
desiderate, presenti, dunque, in
Il soluto è presente in quantità standard?
un’unica fase.
minore rispetto al solvente e si
definisce concentrazione la
quantità di soluto presente in Elaborazione
un volume di soluzione
Molarità (M) = n.moli(soluto) /
n.litri(soluzione)
n.moli = 0,1 M x 0,5 l = 0,05 mol
Concetti n.moli = massa(g) / Mmolare
•Titolo: detto anche
concentrazione, in una massa(g) = 0,05 mol x 106 g/mol =
soluzione, esprime in maniera 5,3 g
rigorosa in che rapporto
quantitativo stanno tra loro
soluto e solvente; Procedimento soluzione a
•Soluzione standard: soluzione
titolo standard, Na2CO3 -
avente un titolo ben definito, che
0,1 M - 500 ml
consente, quindi, di titolarne
•Il procedimento è uguale a
un’altra. La qualifica di
quello di una soluzione a
“standard” dipende
titolo approssimato.
esclusivamente dalla natura
chimica e dalle caratteristiche
del composto preso in esame.

Materiali
•Na2CO3,
•Vetrino da orologio;
•Bilancia analitica elettronica monopiatto;
•Becher graduato;
•Cilindro graduato;
•Ancoretta magnetica;
•Pallone ;
•Parafilm;



V (ml) pH pH/V 'pH/V
0 12,06 -0,060 -0,02922
1 12,00 -0,089 -0,00889
2 11,91 -0,098 0
3 11,81 -0,098 0
4 11,71 -0,098 0
5 11,62 -0,098 -0,02023
6 11,52 -0,118 -0,03166
7 11,40 -0,150 0,03
8 11,25 -0,120 -0,01
9 11,13 -0,130 -0,17
10 11,00 -0,300 -4,4
10,5 10,85 -2,500 -6
11 9,60 -5,500 -10
11,1 9,05 -6,500 -15
11,2 8,40 -8,000 -38
11,3 7,60 -11,800 -6
11,35 7,01 -12,100 57,6666667
11,45 5,80 -6,333 13,8888889
11,6 4,85 -4,250 11,25
11,8 4,00 -2,000 7,75
12 3,60 -0,450 0,25
13 3,15 -0,200 0,03333333
14 2,95 -0,167 0,07777778
15,5 2,70 -0,050 4,4409E-16
16,5 2,65 -0,050 0,01153846
17,5 2,60 -0,038 0,13392295
18,8 2,55 0,136 0,0072148

Tabella 1. Valori del volume di titolante, del pH e del rapporto incrementale
pH/V e 'pH/V



titolazione base forte acido forte
titolazione base forte acido forte

13,00

12,00

11,00

10,00

9,00

8,00

7,00

pH
6,00

5,00

4,00

3,00

2,00

1,00

0,00
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
V acido forte

Fig.1 Andamento del pH al variare del volume di titolante H + aggiunto



Derivata seconda Derivata
seconda
80

60

40

20

D' pH/DV

0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

-20

-40

-60
V (m l)

Fig.2 Andamento del rapporto incrementale  pH/V in funzione del volume
di titolante aggiunto



Determinazione del grado di acidità di un aceto
commerciale

Per legge l’acidità dell’aceto L’acidità totale dell’aceto è
commerciale (costituita determinata mediante titolazione
essenzialmente da acido acetico, con NaOH. Si tratta di una
ma anche in piccola parte sa altri titolazione acido debole-base forte
acidi come l’acido tartarico) non per cui il pH al punto di
deve essere inferiore al 6% (p/V) equivalenza è debolmente basico.
espressa come se fosse dovuta Per cogliere il punto di
esclusivamente all’acido acetico. equivalenza è stata scelta la
Ciò corrisponde in pratica a 60 fenolftaleina come indicatore
g/L di CH3COOH

Elaborazione
Materiali e sostanze Costruzione della curva di
•Soluzione di NaOH 0.1 M a titolazione (in allegato
titolo noto tabella e grafico)
•Soluzione di fenolftaleina
•acqua

Strumenti
•Buretta da 25 ml Procedimento
•Beuta da 250 ml •Calcolare il volume di aceto che occorre prelevare
•Pipetta graduata per una singola determinazione in base ai dati
da 10 ml riportati sull’etichetta del prodotto da analizzare e
•Bacchetta di alla concentrazione del titolante
vetro •Predisporre la buretta con la soluzione di NaOH
•Prelevare il volume da aceto , trasferirlo in una
beuta ed eventualmente diluirlo
•Aggiungere la fenolftaleina come indicatore
•Titolare fino al viraggio
•Ripetere la titolazione almeno tre volte

V (ml) pH ph/V



0 3,21 0,26
1 3,47 0,19
3,3 3,9 0,2
4,1 4,06 0,1
5 4,15 0,1
6 4,25 0,1
7 4,35 0,1
8 4,45 0,07
9 4,52 0,07
10 4,59 0,06
11 4,65 0,09
12 4,74 0,07
13 4,81 0,08
15 4,97 0,09
16 5,06 0,08
17 5,14 0,09
18 5,23 0,11
19 5,34 0,13
20 5,47 0,16
21 5,63 0,22
22 5,85 0,37
23 6,22 0,98
23,5 6,71 2,86
24 8,14 4,1
24,1 8,55 6,7
24,2 9,22 1,69
25 10,57 0,48
26 11,05 0,2
27 11,25 0,13
28 11,38 0,09
29 11,47 0,12
30 11,59 0,39

pH/V



Titolazione aceto commerciale
Titolazione aceto commerciale

14

12

10

8

pH

6

4

2

0
0 5 10 15 20 25 30 35
V (m l)

Fig.3 Andamento del pH al variare del volume di titolante OH - aggiunto



Metodo della derivata prima
Metodo della derivata prima

8

7

6

5

pH/ V 4

3

2

1

0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34
V (m l)

Fig.4 Andamento del rapporto incrementale pH/V in funzione del volume



Titolazione acido debole base forte

Teoria e principi Asserzioni di conoscenza
La variazione del pH induce Il gradi di acidità si ottiene
l’indicatore a virare. Ciò mediante titolazione del succo di
segnala il termine della limone con una base forte
reazione. Posto che, per la
stechiometria della reazione , Come si Elaborazione dati
il n°mol di NaOH è 3 volte determina il V impiegato di NaOH = 15 ml = 0,015 l
quello di C6H8O7, è possibile grado di acidità Molarità (M) NaOH = n°moli (soluto)
ricavare, note le mol di NaOH, del succo di /V(soluzione) = 0,107 M
il grado di acidità del succo di limone Selex n°mol NaOH = M x V = 0,107 M x 0, 015 l
limone in esame. = 1,62 x 10-3 mol
Dal rapporto stechiometrico della
Concetti reazione ad ogni mol di acido citrico ne
•Grado di acidità: g C6H8O7 corrispondono 3 di NaOH
contenuti in 100 ml di succo di n°mol C6H8O7 = n°mol NaOH / 3 = 5,4 x
limone; 10-4 mol
•Indicatore: sostanza che ha la n°mol C6H8O7 : V(ml) C6H8O7 prelevati =
proprietà di cambiare colore in [C6H8O7] in 1 l : 1000ml
funzione del pH della soluzione [C6H8O7] in 1 l = (5,4 x 10-4 mol x 1000 ml) /
in cui si trova; 2 ml=0,27M
•Viraggio: cambiamento di PMC6H8O7 = 192, 13 g/mol
colore dell’indicatore; g C6H8O7 / 1 l = M x PM= 0,27 mol/l x
•Titolazione: metodica con cui 192,13 g/mol = 51,9 g/l
ottenere la concentrazione di una grado di acidità = 51,9 g/l / 10 = 5,19 %
soluzione a partire da un’altra a Valore etichetta 5%
titolo noto.
Dati emersi
Materiali Il viraggio della fenolftaleina (dall’incolore al
•Succo di limone Selex; rosato) indicail termine della titolazione del
•Pipetta graduata; succo di limone. In particolare, riportando su
•Becher graduato; un grafico le variazioni del pH in funzione del
•Acqua distillata; volume V di NaOH utilizzato, si osserva che,
•Fenolftaleina; in prossimità del punto di equivalenza si ha
•Pipetta Pasteur; una forte variazione di pH per piccole
•Sostegno con pinza per buretta; aggiunte di titolante.
•Buretta;
•NaOH a titolo noto; Procedimento
•Piastra agitante; •Raccogliere 2 ml di succo di limone in un becher;
•Diluirlo a 100 ml con acqua distillata;
•Ancoretta magnetica
•Aggiungere 3-4 gocce di fenolftaleina;
•Inserire l’ancoretta magnetica nel becher, posto sulla piastra agitante;
•Sistemare la buretta sul sostegno;
•Riempirla con 30 ml di NaOH a titolo di 0,107M;
•Porre la piastra in corrispondenza della buretta e procedere con l’erogazione
di NaOH sino al punto di viraggio della fenolftaleina;
•Leggere sulla buretta quanti ml di NaOH sono stati necessari.



V (ml) pH pH/V
0 3,12 0,169
1,6 3,39 0,256
2,5 3,62 0,230
3,5 3,85 0,200
4,5 4,05 0,200
5,5 4,25 0,250
6,5 4,5 0,280
7,5 4,78 0,300
7,9 4,9 0,333
8,2 5 0,350
9 5,28 0,350
10 5,63 0,278
10,9 5,88 0,333
11,5 6,08 0,520
12 6,34 0,628
12,5 6,654 0,820
12,8 6,9 1,250
13 7,15 2,000
13,2 7,55 1,567
13,5 8,02 1,267
13,8 8,4 1,100
14 8,62 0,900
14,2 8,8 0,767
14,5 9,03 0,580
15 9,32 0,280
16 9,6 0,150
17 9,75 0,250
18 10 0,200
19 10,2 0,182
20,1 10,4 0,200
20,2 10,42

Tab. 3 Valori del volume di titolante, del pH e del rapporto incrementale
pH/V



titolazione succo di limone titolazione
succo di limone

12

11

10

9

8

7

pH 6

5

4

3

2

1

0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
V (m l) titolante aggiunto




Derivata prima Derivata
prima
2,500

2,000

1,500

1,000

0,500

0,000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20




Titolazione dell’acido fosforico presente
nella Pepsi-Cola

Teorie:
Acidi e basi di Bronsted e
Asserzioni di conoscenza:
Loewry Poiche non vengono usati
indicatori per individuare i
Reazioni di
neutralizzazione punti di viraggio perché la
pepsi è scura si monitorizza
Principi: Come si la titolazione mediante un
-Non vengono usati determinano pHmetro digitale .
indicatori di viraggio perché Si utilizzano i metodi relativi
i punti di
la pepsi è scura alla derivata prima e seconda
viraggio di per determinare il volume di
-Si usa il pHmetro digitale
per individuare le
H₃PO₄? titolante ai punti di viraggio
variazioni di pH
-L’acido fosforico presenta 3 Elaborazione dati
valori per le costanti di Determinazione dell’acido fosforico nella
dissociazione K₁, K₂, K₃ pepsi-cola:
H₃PO₄ + H₂O <=> H₂PO₄⁻ + H₃O⁺
H₂PO₄⁻ + H₂O <=> HPO₄²⁻ + H₃O⁺
Concetti: HPO₄²⁻ + H₂O  PO₄³⁻ + H₃O⁺
Concentrazione di una Si riportano la curva di titolazione e
soluzione l’andamento del DpH /DV vs Vtit.
Acido poliprotico aggiunto in allegato
Titolante Titolazione : n.moli acido = n.moli base
Punto di equivalenza Soluzioni tampone :*H₃O⁺+= Ka.Ca⁄Cs
*OH⁻+= Kb. Cb⁄Cs
Idrolisi salina : *H₃O⁺+=√Kw⁄Kb.Cs
*OH⁻+=√Kw/Ka.Cs
Materiali: pH di un acido parzialmente ionizzato:
buretta da 30ml *H₃O⁺+=√Ka.Ca
becher da 200ml
supporto per buretta Procedimento:
agitatore magnetico, Si versano nel becher 100 ml di pepsi cola e si
pHmetro, agita il tutto per eliminare la CO₂ contenuta. Si
100ml pepsi-cola, riempie la buretta con 30 ml di NaOH 0,1 M.
50ml NaOH 0.1, Sotto la buretta si dispone il becher posto su un
due buffer con pH = 4 e pH = agitatore magnetico,si insersce la sonda per la
7 per tarare il pHmetro lettura del pH e, poco alla volta si fanno
scendere 0,5 ml di NaOH

V (ml) pH dpH/dV d'pH/dV
0 2,84 0,02 0,04
0,5 2,85 0,04 -0,04



1 2,87 0,02 0,08
1,5 2,88 0,06 0,08
2 2,91 0,1 0
2,5 2,96 0,1 0,12
3 3,01 0,16 0,32
3,5 3,09 0,32 0,32
4 3,25 0,48 1,48
4,5 3,49 1,22 0,48
5 4,1 1,46 -1,28
5,5 4,83 0,82 -1,02
6 5,24 0,31 -0,01
7 5,55 0,3 8,882E-16
8 5,85 0,3 0
8,5 6 0,3 -0,2
9 6,15 0,2 0
9,5 6,25 0,2 3,553E-15
10 6,35 0,2 0,12
10,5 6,45 0,26 -0,12
11 6,58 0,2 3,553E-15
11,5 6,68 0,2 -0,04
12 6,78 0,18 -0,04
12,5 6,87 0,16 0,08
13 6,95 0,2 0,08
13,5 7,05 0,24 0,04
14 7,17 0,26 -0,04
14,5 7,3 0,24 0,12
15 7,42 0,3 0,56
15,5 7,57 0,58 0,3
16 7,89 0,73 0,22
16,5 8,2 0,84 -0,64
17 8,62 0,52 -0,24
17,5 8,88 0,4 -0,08
18 9,08 0,36 -0,36
18,5 9,26 0,18 0,04
19 9,35 0,2 7,105E-15
19,5 9,45 0,2 -0,2
20 9,55 0,1 -0,04
20,5 9,6 0,08 0,16
21 9,64 0,16 -0,12
21,5 9,72 0,1 7,105E-15
22 9,77 0,1 0,08
22,5 9,82 0,14 -0,12
23 9,89 0,08 -0,04
23,5 9,93 0,06 0,04
24 9,96 0,08 -0,04
24,5 10 0,06 0,04
25 10,03 0,08 -0,04
25,5 10,07 0,06 0,04
26 10,1 0,08 -0,08
26,5 10,14 0,04 0,08



27 10,16 0,08 -0,08
27,5 10,2 0,04 -7,105E-15
28 10,22 0,04 0,04
28,5 10,24 0,06 -0,04
29 10,27 0,04 -0,04
29,5 10,29 0,02 0,6466667
30 10,3 0,3433333 0,0114444

pH/V e 'pH/V



curva pepsi
curva pepsi
12

11

10

9

8

7

pH 6

5

4

3

2

1

0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
V (m l) titolante




derivata prima derivat…

1,6

1,4

1,2

1

DpH/ DV 0,8

0,6

0,4

0,2

0
0 5 10 15 20 25 30 35
V (m l) di titolante




Fig. 8 Andamento del pAg+ in funzione del volume di titolante in prossimità
del punto finale della titolazione



Determinazione del titolo dell’acqua
ossigenata
Teoria Asserzioni di conoscenza
La concentrazione di una
L’acqua ossigenata o
soluzione di H2O2 è determinata
perossido di idrogeno è
per mezzo di una titolazione con
presente in commercio in
KMnO4 secondo la seguente
soluzione acquose con un
reazione:
titolo ovvero una
concentrazione espresso
2MnO4- + 5H2O2 +6 H+ ---> 2
+2
come % p/V di H2O2 , oppure Come si Mn + 5O2 +8 H2O
come volume di O2 (misurato determina
a condizioni normale) il titolo
ottenuto da un volume dell’acqua Elaborazione
unitario di soluzione in ossigenata Calcolare la media degli
seguito alla decomposizione equivalenti di acqua ossigenata
del perossido corrispondenti a 1 ml della
soluzione commerciale
•Esprimere la concentrazione in
%p/V, confrontando il risultato
Materiali e sostanze con il valore riportato
•Soluzioni di KMnO4 0.1 M a titolo sull’etichetta.
noto
•Soluzione di H2SO4 0.1 M
•Acqua di grado analitico

Procedimento
Strumenti di lavoro •Prelevare con la pipetta 10 ml di acqua
•Pipette tarate da 10 e 20 ml ossigenata commerciale e portarli a volume
•Beuta da 250 in un matraccio di 250 ml
•Buretta in vetro scuro da 25 •Predisporre la buretta con la soluzione di
ml permanganato
•Matraccio da 250 ml •Prelevare 25 ml di soluzione diluita e
•Cilindro graduato aggiungere 20 ml di soluzione di acido
solforico misurati con il cilindro
•Titolare fino a colorazione rosa persistente
•Effettuare più titolazione ripetendo il
procedimento descritto



Bibliografia



1. Ausubel D., Educazione e processi cognitivi, FrancoAngeli, Milano 1995
2. Comoglio M., Cardoso M. A., Insegnare e apprendere in gruppo: il cooperative
learning, Roma, LAS, 1996
4. Frabboni F., Il Laboratorio, Laterza, Bari 2004
5. Guastavigna M., Graficamente, Carocci, Roma, 2007
6. Roletto E., La scuola dell’apprendimento, Trento, Erikson, 2005
7. Rubino C., Venzaghi I., Cozzi R., Stechio &Lab, Le basi dell’analisi chimica,
Zanichelli Editore, Bologna 2001



Indice analitico



Introduzione pag. 3
Il progetto pag. 7
La didattica laboratoriale pag. 10
I diagrammi di Gowin pag. 13
Bibliografia pag. 42
Indice analitico pag. 44


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