PERCORSO FORMATIVO DI CHIMICA AMBIENTALE

CLASSE QUARTA

Premessa

Il programma di chimica ambientale per la classe quarta raccoglie ed approfondisce le conoscenze disciplinari nell’ambito della chimica fisica, analitica ed organica che sono state fornite al terzo anno e le finalizza a comprendere le dinamiche ambientali, la tutela della qualità dell’ambiente e della salute umana.

Dal punto di vista della chimica analitica prosegue la conoscenza dei metodi di analisi ed elaborazione dati relativi al monitoraggio negli ambienti di vita utilizzando

metodi strumentali anche computerizzati. Ulteriore obiettivo da perseguire in classe quarta è di conoscere e gestire la strumentazione oltre che di analisi ed elaborazione dati, anche di prelievo relativa all’indagine ambientale.

E’ necessario premettere al programma della classe quarta un recupero e approfondimento della chimica biorganica della classe terza, in particolare delle biomolecole e dei metabolismi.

Risorse:

Libri di testo: Colin Baird - Chimica Ambientale - Casa ed. Zanichelli ;

Cozzi-Protti-Ruaro - Elementi di analisi chimica strumentale - Casa ed. Zanichelli

Ore previste:

3 ore settimanali per 33 settimane con un totale di 99ore

MODULI PREVISTI:

Modulo 1: Reazioni organiche nelle matrici biotiche

Enzimi: classificazione, meccanismo di azione, fattori che ne influenzano l’attività.

La cellula: vari tipi di cellula, importanza dei lipidi glucidi e protidi nella struttura cellulare.

Principali cicli metabolici( degli zuccheri, dei grassi e degli amminoacidi )

Virus e batteri

Modulo 2: Ecologia

Principi generali di ecologia, definizione di ecosistema, funzioni dell’ecosistema: organismi autotrofi ed eterotrofi, fotosintetici e chemiosintetici, produttori, consumatori e decompositori. Studio delle componenti morfologiche delle sfere: idrosfera, litosfera, atmosfera. Trasferimenti di energia negli ecosistemi, principali cicli biogeochimici.

Modulo 3: Le trasformazioni chimiche ed i fattori che le influenzano

Questo modulo si raccorda a quello di termodinamica già svolto in “Fisica applicata”, riesamina pertanto gli stessi principi da un punto di vista chimico. I contenuti sono i seguenti: ripasso del primo e secondo principio della termodinamica, con particolare riferimento al calcolo dei calori di combustione (utilizzo nella determinazione della stabilità dei composti organici), al calcolo delle entalpie ed entropie standard di reazione. Energia libera: relazione tra DH , DS e DG; energia libera e spontaneità, energia libera standard di reazione. Relazione tra energia libera e costante di equilibrio.

Il modulo prosegue introducendo sinteticamente il concetto di velocità di reazione e fattori da cui essa dipende, in particolar modo evidenziando la funzione dei catalizzatori. Cinetica enzimatica.

I contenuti precedentemente appresi vengono applicati ai processi biochimici:

- Termodinamica dei processi biochimici: bilancio di materia ed energia applicati a sistemi biochimici, ruolo energetico dei principali processi metabolici.

- Modello cinetico relativo ai meccanismi di reazione per lo studio di processi che avvengono nella biosfera.

Modulo 4:Chimica tossicologica

Dinamiche chimiche e fisiche dei fenomeni di dispersione e accumulo, aspetti termodinamici e cinetici. Previsione di tossicità di alcune specie chimiche con particolare riferimento alle molecole organiche tossiche. Tossicità acuta e cronica, interazione tra tossici, esposizione-dose.

All’interno di questo modulo verrà fatto un lavoro pratico-teorico sulla dosimetria individuale delle sostanze cancerogene con uso del campionatore Radiello e con particolare riferimento al benzene.

Modulo 5: Qualità e protezione delle acque

Composizione delle acque naturali. Principali inquinanti organici ed inorganici.

Modificazioni chimiche e biochimiche( eutrofizzazione, biodegradazione, depurazione). Indicatori biotici di inquinamento, cenni alla microbiologia delle acque.

Ad arricchimento di questo modulo verrà svolto un lavoro sulla determinazione dell’indice di qualità di un corso d’acqua

Modulo 6: La Spettrofotometria

Energia di un atomo e di una molecola; assorbimento atomico e molecolare. Spettrofotometria UV-VIS. Spettrofotometria IR. Spettrofotometria diAA. Tale modulo sarà svolto nell’ambito del laboratorio

Laboratorio

In questo spazio (il più ampio da un punto di vista orario) verranno effettuate le seguenti attività:

-Ripasso della preparazione e diluizione di soluzioni

-Studio dei metodi ottici con riferimento particolare al campo dell’ UV-VIS e dell’ AA, ed applicazioni relative all’analisi delle acque.

-Misura del BOD5 e del COD

-Analisi microbiologiche

-Determinazione sperimentale dell’ordine di reazione ed elaborazione dell’equazione cinetica a computer

-Verifica di una cinetica di 1° ordine e calcolo della costante cinetica.

-Cinetica enzimatica (metodo spettrofotometrico).