Esercizio svolto: molecole d’acqua

21 06 2012

     Talvolta ho ricevuto richieste di aiuto su esercizi da studenti di altre parti d’Italia. In questo caso credo che il quesito possa interessare anche altri  e lo pubblico. <<Mi aiuti a risolvere questo esercizio, soprattutto come si imposta.
“UN FERRO DA STIRO CONSUMA IL 15,2 % DI H2O IN 120′. QUANTE MOLECOLE DI H2O AVRAI DOPO 300′ SE INIZIALMENTE AVEVI 4 MOLI?”. devo dare un esame di “biologia applicata”. Ti ringrazio. (Nome e email)>>

     Innanzitutto è d’obbligo una proporzione che ci permetta di calcolare la percentuale d’acqua consumata dal ferro da stiro dopo 300’, conoscendo il consumo dopo 120’,

15,2%: 120’ = x %: 300’ da cui si ricava che dopo 5 ore di lavoro, viene consumato il 38% dell’acqua totale del ferro.

A questo punto calcoliamo a quante molecole d’acqua corrispondono le 4 moli iniziali: 4*6,022*1023 (6,022*1023  sono le molecole di una mole, ricordi il numero di Avogadro?) e otteniamo 24,088*1023 , cioè 2,409*1024 molecole.

Ne sono state consumate il 38%, perciò ne sono rimaste il 62% (100%-38%). Calcoliamo il 62% di 2,409*1024 molecole e otteniamo 1,494*1024 molecole, sono quelle rimaste. In bocca al lupo per l’esame e mantenersi in allenamento!

Nell’immagine: molecole d’acqua con i legami a idrogeno, tratta da http://www.vialattea.net

 




Maturità 2012, ambito Tecnico-Scientifico

20 06 2012

     Tra le quattro tipologie della prova di “maturità” di italiano, quest’anno, per la tipologia B “saggio breve o articolo di giornale”, l’ambito “Tecnico-Scientifico” riguardava Le responsabilità della scienza e della tecnologia. Sono stati proposti documenti di Hans JONAS, Primo LEVI, Leonardo SCIASCIA, Pietro GRECO e Margherita HACK. Nel nostro Istituto, quest’ambito è stato scelto dal 25% circa degli studenti. I dati nazionali si sapranno nei prossimi giorni.

     Il dibattito sulla “scienza neutra” o “innocente” emerse con tutta la sua rilevanza morale con le vicende della seconda guerra mondiale. Pochi scienziati rifiutarono di partecipare al programma di costruzione dell’arma atomica (Progetto Manhattan), anche perché nessuno aveva previsto che sarebbe stata utilizzata contro intere città. Tra i pochi ad opporsi e rifiutare la partecipazione bisogna ricordare la grande Lise Meitner e Franco Rasetti, uno dei “ragazzi di Via Panisperna”, collaboratore di Enrico Fermi. Per saperne di più su Lise Meitener (L’elemento chimico Meitnerio porta questo nome in suo onore) e Franco Rasetti (che lasciò la fisica per dedicarsi alle Scienze Naturali: geologia, paleontologia, entomologia e botanica), vissuto cent’anni, scomparso nel 2001: http://it.wikipedia.org/wiki/Lise_Meitner , http://it.wikipedia.org/wiki/Franco_Rasetti

L’immagine di Meitner è tratta da: http://www.sdsc.edu , quella di Rasetti da: http://www.scienzaatscuola.it/fermi/images/rasetti.jpg  Su etica e scienza, si veda anche “La scienza non è un assoluto”,  un breve articolo di Rita Levi Montalcini.

Riporto solo i documenti dell’ambito “Tecnico-Scientifico”.

TIPOLOGIA B – REDAZIONE DI UN “SAGGIO BREVE” O DI UN “ARTICOLO DI GIORNALE”

(puoi scegliere uno degli argomenti relativi ai quattro ambiti proposti)

CONSEGNE

Sviluppa l’argomento scelto o in forma di «saggio breve» o di «articolo di giornale», utilizzando, in tutto o in parte, e nei modi che ritieni opportuni, i documenti e i dati forniti.

Se scegli la forma del «saggio breve» argomenta la tua trattazione, anche con opportuni riferimenti alle tue conoscenze ed esperienze di studio.

Premetti al saggio un titolo coerente e, se vuoi, suddividilo in paragrafi.

Se scegli la forma dell’«articolo di giornale», indica il titolo dell’articolo e il tipo di giornale sul quale pensi che l’articolo debba essere pubblicato.

Per entrambe le forme di scrittura non superare cinque colonne di metà di foglio protocollo.

ARGOMENTO: Le responsabilità della scienza e della tecnologia.

DOCUMENTI

«Agisci in modo che le conseguenze della tua azione siano compatibili con la permanenza di un’autentica vita umana sulla terra.»

Hans JONAS, Il principio responsabilità. Un’etica per la civiltà tecnologica, Einaudi, Torino 1990 (ed. originale 1979)

«Mi piacerebbe (e non mi pare impossibile né assurdo) che in tutte le facoltà scientifiche si insistesse a oltranza su un punto: ciò che farai quando eserciterai la professione può essere utile per il genere umano, o neutro, o nocivo. Non innamorarti di problemi sospetti. Nei limiti che ti saranno concessi, cerca di conoscere il fine a cui il tuo lavoro è diretto. Lo sappiamo, il mondo non è fatto solo di bianco e di nero e la tua decisione può essere probabilistica e difficile: ma accetterai di studiare un nuovo medicamento, rifiuterai di formulare un gas nervino. Che tu sia o non sia un credente, che tu sia o no un “patriota”, se ti è concessa una scelta non lasciarti sedurre dall’interesse materiale e intellettuale, ma scegli entro il campo che può rendere meno doloroso e meno pericoloso l’itinerario dei tuoi compagni e dei tuoi posteri. Non nasconderti dietro l’ipocrisia della scienza neutrale: sei abbastanza dotto da saper valutare se dall’uovo che stai covando sguscerà una colomba o un cobra o una chimera o magari nulla.»

Primo LEVI, Covare il cobra, 11 settembre 1986, in Opere II, Einaudi, Torino 1997

«È storia ormai a tutti nota che Fermi e i suoi collaboratori ottennero senza accorgersene la fissione (allora scissione) del nucleo di uranio nel 1934. Ne ebbe il sospetto Ida Noddack: ma né Fermi né altri fisici presero sul serio le sue affermazioni se non quattro anni dopo, alla fine del 1938. Poteva benissimo averle prese sul serio Ettore Majorana, aver visto quello che i fisici dell’Istituto romano non riuscivano a vedere. E tanto più che Segrè parla di «cecità». La ragione della nostra cecità non è chiara nemmeno oggi, dice. Ed è forse disposto a considerarla come provvidenziale, se quella loro cecità impedì a Hitler e Mussolini di avere l’atomica. Non altrettanto – ed è sempre così per le cose provvidenziali – sarebbero stati disposti a considerarla gli abitanti di Hiroshima e di Nagasaki.»

Leonardo SCIASCIA, La scomparsa di Majorana, Einaudi, Torino 1975.

«La scienza può aiutarci a costruire un futuro desiderabile. Anzi, le conoscenze scientifiche sono mattoni indispensabili per erigere questo edificio. Ma […] è d’obbligo sciogliere il nodo decisivo del valore da dare alla conoscenza. Il valore che sembra prevalere oggi è quello, pragmatico, che alla conoscenza riconosce il mercato. Un valore utilitaristico: dobbiamo cercare di conoscere quello che ci può tornare immediatamente ed economicamente utile. […] Ma, se vogliamo costruire un futuro desiderabile, anche nel campo della scienza applicata il riconoscimento del valore della conoscenza non può essere delegato al mercato. Lo ha dimostrato la recente vertenza tra le grandi multinazionali e il governo del Sud Africa sui farmaci anti-Aids […]. Il mercato non è in grado di distribuire gli “utili della conoscenza” all’80% della popolazione mondiale. Per costruire il futuro coi mattoni della scienza occorre dunque (ri)associare al valore di mercato della conoscenza altri valori: i valori dello sviluppo umano.»

Pietro GRECO, Sua maestà la tecnologia. Chi ha paura della scienza?, “l’Unità”, 7 luglio 2001

«La ricerca dovrebbe essere libera, non dovrebbe essere guidata da nessuno. In fondo se ci si pensa bene, da che essa esiste è frutto dell’istanza del singolo piuttosto che risultato collettivo. Dovrebbe essere libera da vincoli religiosi e soggiogata a un unico precetto: progredire nelle sue applicazioni in funzione del benessere degli esseri viventi, uomini e animali. Ecco questa credo sia la regola e l’etica dello scienziato: la ricerca scientifica deve accrescere nel mondo la proporzione del bene. Le applicazioni della scienza devono portare progresso e non regresso, vantaggio e non svantaggio. Certo è anche vero che la ricerca va per tentativi e di conseguenza non ci si può subito rendere conto dell’eventuale portata negativa; in tal caso bisognerebbe saper rinunciare.»

Margherita HACK intervistata da Alessandra Carletti, Roma Tre News, n. 3/2007

Per il testo completo della prova di italiano 2012: http://archivio.pubblica.istruzione.it/argomenti/esamedistato/secondo_ciclo/prove/2012/P000.pdf




Lavori estivi (Classi terze, B e P)

13 06 2012

Spiega/descrivi in 10-12 righe, ciascuno dei seguenti argomenti:

1.     La classificazione della materia.

2.     Tutte le misure sono incerte

3.     Elementi e composti

4.     Gli elementi chimici più comuni su crosta terrestre, atmosfera e acque superficiali

5.     Un’introduzione alla tavola periodica: metalli, non metalli, semimetalli

6.     Le formule chimiche

7.     Trasformazioni fisiche e trasformazioni chimiche

8.     Equazioni e reazioni chimiche. Esempi

9.     Leggi di: Lavoisier, Proust e Dalton. Esempi

10.  La formazione di ioni. Esempi

11.  Numero atomico, numero di massa e isotopi degli elementi

12.  I numeri di ossidazione: come assegnarli

13.  Nomi dei composti binari, con e senza ossigeno. Esempi

14.  La mole. Esempi

15.  Tutte le informazioni che può fornire un’equazione chimica (senza limiti di righe)

16.  Principali tipologie di reazioni chimiche. Esempi

17.  Numeri quantici e orbitali

18.  Principali tipi di legami chimici. Esempi (senza limiti di righe)

19.  Legge di Avogadro e relazioni tra moli, massa e volume dei gas

20.  Acidi e basi: caratteristiche, esempi e principali reazioni (senza limiti di righe)




L’equilibrio chimico

7 06 2012

     Ci limiteremo solo al concetto di equilibrio.  L’anidride solforica (SO3) si può ottenere dalla reazione tra una miscela di anidride solforosa (SO2) e ossigeno O2, ma solo aumentando la temperatura riusciamo ad apprezzarne la velocità, mentre a temperatura ambiente la reazione è lentissima.

2SO2 + O2 —> 2SO3

     La velocità di questa e di altre reazioni aumenta rapidamente all’aumentare della temperatura. A mano a mano che la reazione procede, diminuisce gradualmente la quantità dei reagenti e, altrettanto gradualmente, si forma ed aumenta la quantità di prodotto. Stabilizzando la temperatura a qualche centinaio di gradi, si nota che non tutta la quantità dei reagenti si converte in prodotto. Perché? Dopo un certo tempo il sistema reagenti-prodotto raggiunge una situazione di equilibrio e le concentrazioni delle tre sostanze coinvolte nella trasformazione rimangono costanti. Ma il sistema non è “fermo”, si tratta di un equilibrio “dinamico”, perché a mano a mano che si è formato il prodotto è iniziata una trasformazione inversa:

2SO3 —> 2SO3  + O2 

     Poiché una reazione chimica avviene solo quando c’è un urto “efficace” tra le molecole di reagenti, la velocità di una reazione dipende dal numero di urti delle particelle di reagenti e perciò dalla loro concentrazione. Al procedere della reazione diretta diminuisce la concentrazione dei reagenti e perciò anche la velocità di reazione. Nel frattempo inizia a formarsi il prodotto e al suo aumentare, inizia anche a decomporsi mediante la reazione inversa. Le due reazioni procedono fino ad avere una uguale quantità di prodotto che si forma e prodotto che si decompone. Quando una  reazione è reversibile (avviene anche quella inversa), si indica con una doppia freccia:

 2SO2 + O2 <==> 2SO3  

     In generale, in una generica reazione si ha A + B <==> C + D e la situazione di equilibrio è rappresentata dal grafico in alto. La situazione di equilibrio è indicata dall’uguaglianza tra la velocità di reazione diretta (Vd) e la velocità di reazione inversa (Vi).

    Consideriamo l’aceto, una sostanza che usiamo comunemente nelle nostre cucine, un esempio di elettrolita debole che si dissocia in soluzione acquosa, fino alla situazione di equilibrio. In genere si tratta di una soluzione in cui l’acido acetico (CH3COOH) costituisce il 6-8%. La reazione di equilibrio è la seguente:

CH3COOH + H2O  <==> H3O+ + CH3COO- .  I prodotti della dissociazione sono ioni idronio e ioni acetato. Si tratta di una reazione di ionizzazione in cui l’acqua non si comporta solo come solvente ma come base di Bronsted-Lowry (una base è un accettore di protoni H+, mentre un acido è un donatore di protoni).