ITIS e Liceo S. T. “E. Molinari “ – Milano- a.s. 2010-11
Triennio Liceo scientifico tecnologico
Il programma segue le indicazioni ministeriali del Progetto Brocca (1990).
L’educazione chimica al triennio promuove e sviluppa
la crescita culturale attraverso lo studio dell’apporto della scienza chimica all’evoluzione delle conoscenze umane e allo sviluppo della società moderna
l’acquisizione di specifici strumenti di interpretazione e di orientamento nella realtà quotidiana e nel mondo circostante.
la comprensione del ruolo essenziale delle ipotesi e della funzione indispensabile degli esperimenti, mettendo in luce i procedimenti caratteristici di una scienza sperimentale
Obiettivi di carattere comportamentale:
Potenziare le capacità logiche e linguistiche, attuando una stretta correlazione tra fare e pensare
Comprendere il rapporto esistente tra matematica e scienza sperimentale
Comprendere la connotazione storico-critica dei fondamentali nuclei concettuali del pensiero chimico
Obiettivi di carattere cognitivo:
- Acquisire consapevolezza che gran parte dei fenomeni macroscopici consiste nelle trasformazioni chimiche
- Comprendere i concetti e i procedimenti che stanno alla base degli aspetti chimici delle trasformazioni naturali e tecnologiche
- Conoscere le leggi della chimica e i suoi modelli di interpretazione della realtà per correlare la struttura delle sostanze alle loro proprietà.
- Conoscere i concetti e le nozioni essenziali per comprendere le basi chimiche della vita
Struttura del percorso formativo modulare
Il programma è articolato in un percorso modulare annuale che è stato progettato in base alle seguenti considerazioni.
Ÿ Per ogni Modulo il programma è suddiviso in Unità didattiche ben definite, sufficientemente piccole, per favorire i tempi individuali di apprendimento.
Ÿ Gli obiettivi intermedi sono enunciati chiaramente affinché lo studente sia consapevole di quanto gli viene richiesto alla fine di ogni Unità didattica, in termini di conoscenze (concetti e nozioni) e competenze (abilità operative nell’esecuzione di esercizi e/o attività di laboratorio)
Ÿ Le metodologie didattiche utilizzate comprendono: lezioni frontali con uso del libro di testo, di lucidi, di video, ricerche in biblioteca e in internet, esercitazioni di laboratorio,
Ÿ Per organizzare le attività di recupero occorre realizzare verifiche formative (non finalizzate al voto) che possono essere di vario tipo: esercizi in classe, microverifiche individuali orali, test scritti a risposta chiusa, compiti a casa ecc. In base ai risultati si programma il recupero che può essere svolto al mattino in aula (o in laboratorio) con tutta la classe o con una parte , (esercizi alla lavagna, lavori di gruppo ecc.) e/o al pomeriggio con un numero limitato di studenti.
Ÿ Per la valutazione finale che permette la certificazione delle conoscenze e delle competenze, alla fine di ogni Unità e/o di ogni Modulo, dopo tutti gli interventi di recupero, vengono proposte verifiche sommative sugli obiettivi ritenuti fondamentali. Le verifiche possono essere : test scritti a risposta chiusa o aperta, prove di laboratorio, interrogazioni orali, valutazione del quaderno di laboratorio, relazioni di laboratorio svolte in classe ecc. Nel caso in cui uno studente abbia raggiunto la completa padronanza di una Unità si può passare alla seguente, nel caso contrario occorre riattivare lo studente con interventi supplementari di recupero.
Ÿ Alla fine di ogni quadrimestre è prevista un’interrogazione orale su tutto il programma svolto.
Ore settimanali: 3 di cui 2 di laboratorio
MODULO 1: Prerequisiti di chimica generale per la chimica organica (ripasso programma terza)
Unità didattica 1: struttura molecolare
· Teoria del legame in base agli orbitali molecolari : legami s e p
· Molecole con legami doppi e tripli (legami s e p) inorganiche e organiche (alcheni alchini)
· Teoria della risonanza e doppi legami nel benzene
· Ripasso legami e struttura molecolare (teoria VSPR) esempi di molecole inorganiche e organiche
Unità didattica 2:
· Correlazione tra struttura e acidità in un composto inorganico e organico (es acidi carbossilici e ammine)
· Acidi e basi secondo Brönsted applicata a composti inorganici e organici
· Estensione del concetto acido base secondo Lewis
MODULO 2: INTRODUZIONE AI COMPOSTI ORGANICI
Unità didattica 3:struttura e nomenclatura dei composti organici
· Polarità e apolarità di molecole organiche e inorganiche correlazione con il legame intermolecolare e lo stato fisico delle sostanze
· Struttura di ioni inorganici e organici(carbocationi, carbanioni)
· Introduzione alla chimica organica : struttura di alcani, alcheni e alchini e caratteristiche chimico-fisiche
· La nomenclatura IUPAC nelle molecole organiche: principali gruppi funzionali alifatici: alcani alcheni alcol aldeidi e chetoni ammine e acidi carbossilici
MODULO 3: LA REATTIVITA' DEI COMPOSTI ORGANICI
Si analizzano le principali tipologie di reazioni organiche riportando per ciascuna di loro almeno un esempio significativo cercando di non tralasciare le reazioni che risultano prerequisiti fondamentali per la comprensione di reazioni biochimiche affrontate nel corso del 5° anno (ad esempio reazioni di esterificazioni formazioni di ammidi formazione degli acetali nella ciclizzazione degli zuccheri)
Unità didattica 4: reazioni di combustione
· Prodotti della reazione di combustione di un idrocarburo
· Grafico energetico nella reazione di combustione e suo utilizzo per determinare la stabilità relativa di alcuni composti
Unità didattica 5: reazioni di addizione elettrofila
· Reazioni elettrofile al doppio legame:
1 Reazione di idratazione degli alcheni a alcoli e disidratazione di alcoli ad alcheni
· Caratteristiche strutturali dei carbocationi e relativa stabilità, loro ruolo come intermedi di reazione
· Resistenza alle reazioni elettrofile dei composti aromatici (idrogenazione del benzene)
Unità didattica 6: reazioni di sostituzione nucleofila alchilica
· Reazioni di sostituzione nucleofila alchilica su alogenuri alchilici :loro utilizzo nella sintesi di alcuni composti organici: alcoli, eteri, tioli, tioeteri, ammine (schema generale)
· Unità didattica 7: reazioni di addizione nucleofila acilica
· Reazioni di addizione nucleofila acilica su aldeidi e chetoni: formazione di acetali (ciclizzazione degli zuccheri), basi di Shiff come precursori di ammine
Unità didattica 8: reazioni di sostituzione nucleofila acilica:
· Sintesi dei principali derivati degli acidi carbossilici cloruri acilici, anidridi, esteri e ammidi.
· Possibilità di interconversione di tali composti in base alla loro stabilità relativa.
· Reazione di idrolisi ad acidi delle ammidi
· Reazione di idrolisi in ambiente acido e basico di un estere
MODULO 4 : REAZIONI CON TRASFERIMENTO DI ELETTRONI
Unità didattica 9: Pile e redox
· Confronto del grado di ossidazione relativa di due composti organici in base al rapporto H/O
· Scala di ossidazione a partire dagli idrocarburi fino agli acidi carbossilici e a CO2
MODULO 5: TERMODINAMICA CHIMICA
Unità didattica 10: Scambi termici nelle reazioni chimiche
Unità didattica 11: Spontaneità dei processi chimici
LABORATORIO
¨ Norme di sicurezza in un laboratorio di chimica organica
Tecniche di base nel laboratorio di chimica organica
¨ Determinazione del punto di fusione di un composto organico
¨ Separazione di soluzioni mediante distillazione : distillazione dell'alcol etilico dal vino
¨ Applicazione dei concetti di solubilità e miscibilità ai processi di estrazione e separazione per successiva precipitazione: solubilizzazione in acqua mediante reazioni di salificazione
¨ Utilizzo di testi e dell'etichette di un composto organico per ricavare le informazioni su Massa Molecolare, punto di fusione e ebollizione purezza ecc.
LE REAZIONI NEI COMPOSTI ORGANICI
Lo sviluppo di questa parte del laboratorio ha lo scopo di fornire degli esempi delle tipologie di reazione trattate nella parte teorica consentendo allo stesso tempo l'applicazione di diverse metodologie di base in un laboratorio organico .
Prima di ogni reazione lo studente dovrà documentarsi sui rischi connessi all'utilizzo di ciascun reattivo e di ogni tipo di strumentazione. Da un punto di vista teorico dovrà essere in grado di scrivere la reazione e, nella maggior parte dei casi, di riportare il meccanismo della reazione stessa e calcolare la resa e il punto di fusione del prodotto.
Reazione di addizione elettrofila
¨ Isomerizzazione cis trans dell'acido maleico a fumarico (come esempio di meccanismo carbocationico di addizione elettrofila al doppio legame e dimostrazione della stabilità dei composti trans) .
Reazione di sostituzione nucleofila alchilica:
¨ sintesi del cloruro di ter-butile a partire dall'alcol ter-butilico (2metil,2idrossi-propanolo)
Reazione di sostituzione nucleofila acilica:
¨ Sintesi dell'aspirina per acetilazione dell'acido salicilico
¨ Esterificazione di molecole “profumate”
Reazione di idrolisi:
¨ Saponificazione di un olio
Reazioni redox organiche
¨ Ossidazione di doppi legami e alcoli con permanganato e bicromato utilizzate per il riconoscimento dei gruppi funzionali
¨ Saggio di Tollens su aldeidi e chetoni