ATTIVITÀ: ”LA OMUSTIONE - itisff.it FAZIO.pdf · •Quattro contenitori di porcellana ... Si chiede ai ragazzi se le candele continueranno ... Lentamente, posiamo la bottiglia

Piano ISS

Insegnare Scienze Sperimentali

4° Presidio Territoriale

ATTIVITÀ: ”LA COMBUSTIONE

CLASSE: 1° I

DOCENTI: SABBA FILOMENA E DE FAZIO MARIA

ANNO SCOLASTICO 2008-2009

INTRODUZIONE:

Con questo lavoro si vuole privilegiare l’attenzione dell’alunno sul significatodelle materie scientifiche e della loro natura sperimentale.Il laboratorio deve diventare il luogo privilegiato della verifica ,delle leggi e dell’addestramento al metodo sperimentale.La costruzione di una conoscenza scientifica, l’esplorazione della fenomenologia,la progettazione e la costruzione di modelli,gli permettono di sviluppare un pensiero critico.

OBIETTIVI COGNITIVI GENERALI:

-Acquisire e utilizzare il metodo scientifico come strumento di lavoro e di interpretazione della realtà.-Realizzare percorsi formativi trasversali d’apprendimento,utilizzando le conoscenze acquisite in situazioni differenti.-Acquisire le capacità di ricerca,approfondimento e valutazione critica delle informazioni.-capacità di utilizzare gli strumenti necessari.

OBIETTIVI COMPORTAMENTALI:

-Capacità di collaborare produttivamente.-Rispetto degli impegni assunti e delle loro scadenze.-Capacità di valutare e di autovalutarsi

METODOLOGIA

. L’approccio laboratoriale permette ad ogni età di sviluppare le seguenti competenze:

-Individuare problematiche all’interno di fenomenologie più o meno complesse

-Focalizzare l’attenzione su un aspetto del problema posto-Osservare in termini qualitativi e quantitativi-Raccogliere ed organizzare dati ed informazioni-Elaborare e confrontare ipotesi in modo argomentato-Interpretare esperienze e realizzarne, anche di carattere

sperimentale-Costruire modelli/utilizzare analogie e metafore-Sintesi e formalizzazione iconica/verbale/matematica-Comunicare processi e risultati-Applicare le competenze acquisite ad altri contesti

Il laboratorio al centro della didattica nei diversi ordini di scuola

• Permette di partire da domande chiare che esprimono comandi comprensibili e semplici, avendo posto gli alunni davanti ad un fenomeno/situazione problematica

• Permette di partire da valutazioni di un precedente studio degli studenti che ha lasciato interrogativi aperti per formulare nuove ipotesi di studio e ampliamento delle conoscenze.

• Permette di sperimentare con materiale povero o con strumenti specifici (a seconda degli ordini di scuola) le varie ipotesi risolutive.

• Conduce gli alunni all’osservazione attenta, secondo i comandi dati, dell’oggetto di studio per elaborare ipotesi di soluzione o modellizzazione di teorie esplicative attraverso il confronto delle osservazioni (preferibilmente scritte)

• Permette di giungere a conclusioni o generalizzazioni attraverso il dibattito argomentativo, sulla base degli esiti delle esperienze messe in atto, con possibilità di misurazioni e uso di formule.

LA COMBUSTIONE

La combustione è una reazione chimica che comporta l'ossidazionedi un combustibile da parte di un comburente (che in genere è rappresentato dall'ossigeno presente nell'aria), con sviluppo di calore e radiazioni elettromagnetiche, tra cui spesso anche radiazioni luminose.

In termini più rigorosi la combustione è una ossidoriduzioneesotermica in quanto un composto si ossida mentre un altro si riduce (nel caso degli idrocarburi, il carbonio si ossida, l'ossigeno si riduce) con rilascio di energia e formazione di nuovi composti, principalmente biossido di carbonio ed acqua.

Il triangolo del fuoco

Il "triangolo del fuoco" consiste nei tre elementi che sono necessari allo svolgersi della reazione di combustione. Questi tre elementi sono:

combustibile

comburente

innesco

Il combustibile può essere di vario tipo, ad esempio: idrocarburi, legname o carbone.

Il comburente per eccellenza è l'ossigeno presente nell'aria.Il combustibile e il comburente devono essere in proporzioni

adeguate perché la combustione abbia luogo, delimitate dal cosiddetto "campo

d'infiammabilità".La reazione tra il combustibile e il comburente non è spontanea ma

avviene ad opera di un innesco esterno. L'innesco può essere rappresentato ad esempio da una fonte di calore o da una scintilla. L'innesco rappresenta l'energia di attivazione necessaria alle molecole di reagenti per iniziare la reazione e deve essere fornita dall'esterno. In seguito l'energia rilasciata dalla reazione stessa ne rende possibile l'autosostentamento, senza ulteriori apporti energetici esterni. Mancando uno degli elementi del triangolo l'incendio non si sviluppa o si estingue. Spegnere un incendio è infatti possibile per sottrazione (esaurimento o allontanamento) del combustibile, per soffocamento (separazione dell'ossigeno/comburente per mezzo di una sostanza coprente) o per raffreddamento (fermando la reazione a catena di auto sostentamento dell’innesco).

LA REAZIONE DI COMBUSTIONE

• COMBUSTIBILE +COMBURENTE = BIOSSIDO DI CARBONIO+ACQUA+LUCE +CALORE

Sceneggiatura (la combustione)

Si chiede ai ragazzi se hanno osservato qualche reazione di combustione,e di quali materiali. Si chiede di ricordare e descrivere ciò che era accaduto quando ogni materiale bruciava e di formulare delle ipotesi e di scrivere ciò su un foglio. (brainstorming)

OSSERVIAMO

COMBUSTIONE BRAINSTORMING

IPOTESI

CONFRONTIAMO E DISCUTIAMO

CONCLUSIONI CONDIVISE

RACCOLTA DELLE IDEE

SPERIMENTAZIONE

BRAINSTORMING

COMBUSTIONE

LIVELLO DISCOLARITA’ SEC 2 grado

BRAINSTORMING

SCELTA DEL CAMPIONE

LEGNO

GHIAIA

IPOTESISPERIMENTAZIONE

ALCOL

OSSERVAZIONI

CONCLUSIONI

CARTA

ALLA LAVAGNA

• Si raggruppano le risposte ottenute e si scrivono sulla lavagna, i materiali che hanno osservato di più sono:carta,legno, ecc e quindi iniziamo a verificare le loro osservazioni,e ipotesi.

• Materiale• Fiammiferi• Carta• Quattro contenitori di porcellana• Alcol etilico• Alcuni pezzettini di legno secco• Qualche sassolino (ghiaia)

Pezzo di carta

• Procedimento

• Prendiamo un pezzo di carta,mettiamolo nel contenitore di porcellana facciamo formulare delle ipotesi e accendiamolo con un fiammifero. Quando tutto è bruciato facciamo toccare il contenitore e annotiamo tutto ciò che si è formato.

• Ci riferiscono che si è riscaldato il contenitore che non c’è più la carta, c’è un residuo nero e c’è fumo.

Esperimento al buio

– Ripetiamo l’esperienza in un ambiente buio e di nuovo facciamo annotare ciò che osservano.

– Ci riferiscono tutto ciò che hanno osservato prima ma anche la presenza di luce.

legno

• Ripetiamo l’esperienza precedente incendiando qualche pezzettino di legno e facciamo annotare ciò che osservano.

• Ci riferiscono che si è riscaldato il contenitore che non c’è più il legno, c’è la cenere, c’è fumo e luce.

alcol

• Ripetiamo l’esperienza precedente incendiando poco alcol e facciamo annotare ciò che osservano.

• Ci riferiscono che si è riscaldato il contenitore che non c’è più l’alcol, c’è fumo e luce.

ghiaia

• Ripetiamo l’esperienza con dei sassolini di ghiaia e facciamo annotare ciò che osservano.

• Ci riferiscono che non c’è nessuna variazione.

Osservazione ed analisi

Dopo l’osservazione si passa ad analizzare la combustione dei diversi materiali.( si chiede)

Che cosa hanno in comune le diverse combustioni che hanno provocato?

In che cosa si distinguono?

Tutti i materiali bruciano?

Si chiede di compilare la seguente tabella per riassumere le osservazioni.

tabella

Materiale

Materiale che ha innescato la reazione

Luce

Calore Fumo Ceneri Consumo di materiale

Carta Fiammifero SI SI SI SI SI

Alcol Fiammifero SI SI SI NO SI

Legno fiammifero SI SI SI SI SI

Ghiaia fiammifero NO

NO NO NO NO

CONCLUSIONI

Ora sono in grado di definire la combustione come una reazione che conduce alla trasformazione di un materiale combustibile in altri materiali (fumo,ceneri),con liberazione di calore e luce; la trasformazione ha bisogno di un innesco.

La combustione ha bisogno di aria

• Materiale

• Fiammiferi

• Alcuni cartoncini lisci

• Tre barattoli di vetro di dimensioni diverse

• Tre candele

Procedimento

Ritagliamo un cartoncino per ogni barattolo,in modo che abbia una superficie maggiore di quella dell’apertura del barattolo,incolliamo al centro una candela,accendiamo due candele e,capovolgiamo contemporaneamente i barattoli sulle candele.

Si chiede ai ragazzi se le candele continueranno tutte a bruciare finchè non si esaurirà la cera?

Si fanno scrivere le loro ipotesi.

Osservazione ed analisi

Quale spiegazione date dei risultati dell’esperienza? (rispondono)

• Si è consumato l’ossigeno.

Perché la candela sotto il barattolo di minor volume si è spenta per prima?(rispondono)

• L’ossigeno era di meno.

I prodotti della combustione

MATERIALI:

- una candela

- un contenitore in alluminio

- dell'acqua con una goccia di colorante

- una bottiglia vuota

-fiammiferi

La combustione produce H2O

OSSERVAZIONE:

chiediamo ai ragazzi di osservare cosa è avvenuto:

Sulla bottiglia si è formato vapore acqueo.

La combustione produce H2O

copriamo la candela con la bottiglia

DIMOSTRARE LA PRESENZA DI H2O

Per dimostrare questo si utilizza una cartina imbevuta di cloruro di cobalto

(CoCl2) anidro di colore blu in presenza di acqua il cloruro di cobalto cambia

colore e diventa rosa

OSSERVAZIONE:

2)chiediamo ai ragazzi di osservare quello che succede (rispondono)

La candela si è spenta sul contenitore c’è vapore acqueo e la cartina ha cambiato colore.

RIPETIAMO L’ESPERIMENTO

DELLA CANDELA ACCESA

E DELL’ACQUA CHE RISALE

NEL CONTENITORE.

IPOTESI

3)Chiediamo ai ragazzi di interpretare quello che è successo:

Si è riscaldata la bottiglia ( produce calore)

Molti di loro ci dicono che si è consumato l’ossigeno e l’acqua è risalita al posto dell’ossigeno.

Per verificare le loro ipotesi ripetiamo l'esperimento.

STESSO ESPERIMENTO, SENZA CANDELA

In questo secondo esperimento, faremo a meno della candela e per avere dell'aria calda dentro la bottiglia, la scalderemo con dell'acqua bollente.

Riempiamo quindi la bottiglia di acqua bollente e aspettiamo un minuto perché la bottiglia si scaldi,s vuotiamo la bottiglia ,teniamo la bottiglia capovolta per qualche secondo per permettere all'aria contenuta all’interno di scaldarsi. Lentamente, posiamo la bottiglia nel contenitore contenente l'acqua (senza la candela).

Anche in questo caso vediamo l'acqua risucchiata dentro la bottiglia . Questa volta però il processo sarà molto più lento perché è necessario che la bottiglia e l'aria che contiene si raffreddino.

IPOTESI

• 4)Chiediamo ai ragazzi cosa è avvenuto?• Non sanno dare una spiegazione e si chiede loro se sono ancora

convinti della spiegazione che avevano dato precedentemente?• Ci rispondono di no. • 5)Chiediamo perché abbiamo riscaldato la bottiglia? Quale può

essere la spiegazione?• Ci rispondono per riscaldare l’aria• 6)Chiediamo ai ragazzi se la riduzione di volume del gas era dovuto

all'aria calda che si raffreddava e quindi diminuiva il volume .• Ci rispondono di si in quanto la spiegazione che avevano dato

precedentemente non era corretta in quanto si consumava l’ossigeno con la combustione ma si formava biossido di carbonioche occupava lo stesso volume in quanto le moli di ossigeno che si erano consumate erano uguali alle moli di biossido di carbonio che si erano prodotte.

DIMOSTRARE LA PRESENZA DI CO2

Per dimostrare la formazione di CO2 la candela viene posta in una soluzione di idrossido di bario

Ba(OH)2

Dopo alcuni minuti si nota la formazione di un precipitato bianco di carbonato di barioBaCO3 dovuto

alla reazione tra idrossido e CO2

Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3 + H2O

7)Si chiede se conoscono altre reazioni di combustione Ci riferiscono la combustione della benzina. negli esseri

viventi,nel sole ecc.

8)Si chiede se la combustione provoca inquinamento ? Su questo non hanno dubbi la maggior parte ci risponde

l’effetto serra.

9)S i chiede se la CO2 è importante per gli esseri viventi? ecc..E rispondono di si perché la riconducono subito alla reazione

della fotosintesi.

CONCLUSIONI

Con questa esperienza gli alunni hanno avuto la possibilità di toccare,di provare e riprovare,di sbagliare,di procedere per tentativi e gli studenti sono stati protagonisti del loro apprendimento. In particolare,poter sbagliare senza per questo essere giudicati ,facilita l’inserimento attivo nel lavoro anche di coloro che di solito faticano di più a mettersi in gioco. Un aspetto molto importante è proprio la libertà di sbagliare e quindi di imparare attraverso gli errori .La metodologia proposta ha favorito l’apprendimento di un concetto complesso come quello della combustione, ma ha anche contribuito a migliorare l’interesse e la partecipazione degli studenti al lavoro scolastico.