Riassunto / Abstract

L’esperimento è stato  suggerito dagli alunni.  Abbiamo deciso di capire come fare a determinare sia  qualitativamente che  quantitativamente la Vitamina C presente non solo negli agrumi, come erroneamente si crede,  ma anche in numerosi  ortaggi ( frutta e verdura), e di come il valore di tale Vitamina,  idrosolubile,  cambi  nel tempo se gli alimenti non sono più freschi . L’esperimento, in base al grado di approfondimento, si presta ad essere svolto sia nelle prime classi del biennio fino alle quinte classi. Una interessante ricerca bibliografica,  in questo campo i dati non mancano, ci ha fatto scoprire cosa fanno in Spagna, presso il laboratorio di Biochimica e Biotecnologia Vegetale della facoltà di Scienze dell’Università di Malaga.

Scheda sintetica delle attività

Per  una classe terza del Liceo Scientifico opzione Scienze Applicate le attività salienti sono:

1. Aspetti teorici- Ricerca bibliografica: cosa dice l’attualità sulle Vitamine, si può attraverso gli OGM, aumentare il contenuto di Vitamina C?  Lezione frontale sulla reazione e la metodica per  determinare la Vitamina C negli alimenti. Lavoro di gruppo con esercizi applicativi quantitativi. Discussione in classe. Chiarimenti
2. Aspetti pratici– Suddivisione della classe in gruppi di lavoro. Preparazione del materiale necessario, dei campioni da analizzare, del “bianco di riferimento”. Esecuzione delle analisi vere e proprie .Calcoli e raccolta dei dati in tabelle. 
3. Verifica– Stesura di una relazione scritta a conclusione degli esperimenti. Confronto dei dati raccolti tra i diversi campioni di alimenti analizzati.  Confronto dei dati dopo una settimana e dopo un mese ( alimento surgelato).
4. Valutazione- Si tiene conto, in base a griglie approvate in sede di Collegio Docenti:del modo di operare descritto, dei  dati numerici ottenuti , dei calcoli effettuati, della corretta applicazione delle formule richieste.

Risorse necessarie

• Guanti in lattice;
• vari campioni di agrumi e altri alimenti crudi, cotti , scongelati o trattati;
• tintura di iodio (da acquistare in farmacia);
• amido (reperibile nei supermercati);                    
• acqua di rubinetto (non vi sono interferenze con i sali disciolti in essa);
• imbuto di plastica, flaconcini con contagocce, bicchierini da caffè in plastica trasparente, cucchiaini in plastica( tutto materiale da acquistare in un emporio);
• carta assorbente da cucina da utilizzare come filtro;
• bilancia (ovviamente il tipo di bilancia influirà sulla precisione e accuratezza dei valori registrati);
• una compressa di Vivin C per il “bianco di riferimento”;
• barattolo con coperchio per accogliere i residui delle determinazioni;
• mixer a immersione.

Prerequisiti necessari

Gli alunni delle terze classi devono possedere competenze matematiche per effettuare i calcoli, informatiche per riportare i dati in grafici e tabelle, biologiche per comprendere la funzione e la classificazione delle Vitamine naturali presenti negli alimenti. Per quanto attiene la Chimica devono avere chiaro i concetto di:

• soluzioni e  diversi modi di esprimere le concentrazioni;
• diluizioni;
• reazioni di ossidoriduzione;
• reazioni di complessazione;
• reazioni di titolazione, funzione degli indicatori, quando e se occorrono;
• formule matematiche legate all’esperimento;
• manualità nel realizzare gli esperimenti (si acquisisce facilmente ripetendo più volte l’esperimento).

Obiettivi di apprendimento

• Sapere cosa sono le vitamine, come si classificano, quali i danni da carenza o accumulo;
• sapere cosa sono gli OGM, quale utilità  oggi ed in futuro;
• imparare a costruire con i modellini atomici molecole organiche semplici;
• comprendere la reazione redox che è alla base della degradazione dell’Acido Ascorbico;
• acquisire competenze laboratoriali semplici, negli ambienti di apprendimento con materiale povero per le prime classi e laboratoriali classiche, nei  laboratori attrezzati per le classi del secondo biennio e del V anno;
• acquisire competenze di Informatica per la costruzione di  grafici a torta e tabelle;
• acquisire competenze di  Educazione alla salute: non confondere le vitamine naturali con gli integratori sintetici;
• comprendere formule e i calcoli utilizzati.
• acquisire competenze CLIL (Inglese) per le classi terminali.  Il lavoro effettuato è  stato presentato, in inglese,  alla giornata europea dell’UNISTEM DAY dagli alunni dell’IIS Pezzullo ed ha ottenuto il primo posto.

Dotazioni di sicurezza

Trattandosi di esperienze che utilizzano  “materiale povero”, l’eventuale rischio legato all’utilizzo della classica vetreria da laboratorio è stato eliminato. Si richiede solo l’utilizzo di guanti monouso in lattice. Il materiale di scarto prodotto (alimenti, amido, tintura di iodio) non risulta minimamente inquinante per l’ambiente e non richiede di essere smaltito come rifiuto speciale.

Rimangono in vigore le semplici regole di sicurezza per una attività laboratoriale: non mangiare, non bere, raccogliere i capelli, non portare le mani in bocca o al viso, lavare accuratamente le mani prima e dopo aver operato.

Svolgimento

Introduzione teorica (cenni)

La  vitamina C ( semplificando: Acido L- Ascorbico) è una vitamina essenziale per il nostro organismo; è un potente antiossidante, è importante per il corretto funzionamento e rafforzamento del sistema immunitario (ci difende dunque dai “malanni di stagione”) e la sintesi di collagene. Il collagene è uno dei tessuti più importanti per il nostro organismo, è il costituente primario di vasi sanguigni, della  pelle, dei muscoli e delle  ossa. L’uomo non può creare collagene senza la vitamina C, ed una sua carenza può portare ad una debolezza dei tessuti. La  presenza della vitamina C negli alimenti, viene influenzata da svariati fattori: cibi freschi, cibi conservati, cibi trattati, ecco la curiosità degli alunni nel determinarla. Il contatto della vitamina C con l’aria tende a diminuirne la sua concentrazione negli alimenti. In  un’ arancia appena spremuta, con il passare del tempo,  la vitamina C  viene a contatto con l’ossigeno dell’aria, questa si ossida ed una parte va persa.  

Discussione e chiarimenti ai quesiti degli alunni:

E’ presente solo negli agrumi? E’ idrosolubile o liposolubile? E’ termolabile,  al freddo come reagisce? Come varia il suo contenuto nei cibi freschi e in quelli  conservati? ecc……  
Sappiamo che la freschezza dell’alimento è fondamentale per la presenza di vitamina C. Negli spinaci  conservati  per 7 giorni, a 4°C, rimane solo il 20% della quantità totale in vitamina C, da questo si può dedurre come cibi conservati o trattati  hanno ben poca vitamina!

Fase operativa I 

La reazione chimica alla base della reazione di riconoscimento qualitativo della Vitamina C è:

\[C_6H_8O_6  + I_2 = C_6H_6O_6 + 2H^+ + 2I^-\]

\[bruno \longrightarrow  incolore\]

Risulta di facile comprensione la perdita di due ioni \(H^+\)  da parte della Vitamina,  e di conseguenza la sua ossidazione, per contro lo iodio si riduce; lo studente lo percepisce, in quanto il colore bruno scuro scompare! Ma come capire quando ha termine la reazione, se vogliamo dare una interpretazione quantitativa al fenomeno? 
Ebbene, la più piccola quantità di iodio che non trova più Vitamina C da ossidare reagisce con lo ione \(I^-\) che si è formato , creando un complesso che reagisce con il nostro indicatore, la “salda d’amido”:  

\[I_2 + I^- = I_3^-\]

\[I_3^- +\ amido \longrightarrow \ Colorazione\ blu\ scura\]

La comparsa del colore ci segnala la fine della reazione, dobbiamo fermarci, non andare oltre con l’aggiunta di tintura di iodio.

Fase operativa II

Occorre saper effettuare nei calcoli e comprendere la reazione dal punto di vista stechiometrico: il rapporto molare tra odio e vitamina è di 1:1. Ci servono dei dati:

\[MM\ di\  C_6H_8O_6   = 176,12\ g/mole;\ MM\ di\   I_2 = 253,8\ g/mole\]

Soluzione commerciale di tintura di iodio 7% m/v  in \(I_2\).
Compressa di VivinC  200mg di Vitamina C dichiarata in confezione. ¼ di compressa contiene 50mg di Vitamina C che corrispondono a 0,28 mmoli; poiché

\[MOLI\ DI\ VIT.C\ =\ MOLI\ DI\ I_2\]

avremo bisogno di (72 mg) \(72 \times 10^{-3}\) g di \(I_2\) (\(0,28 \times10^{-3} moli \times 253,8 g/ moli\)) per titolare 50 mg di Vitamina C.
Sapendo che la tintura di iodio commerciale è al 7% m/v, possiamo calcolare quanti mL ci serviranno per “titolare” (in realtà NON possiamo usare la buretta, tipico strumento da laboratorio chimico, ma useremo un contagocce), grazie ad una semplice proporzione sappiamo che ci occorreranno in TEORIA : 1,03mL di tintura.

Fase operativa III

Operativamente, dopo aver suddiviso la classe in gruppi, si procede con la distribuzione del materiale occorrente, dei reattivi, di 1/4 di compressa di VivinC , come “bianco di riferimento”. Gli studenti si allenano così, con un dato certo a sviluppare manualità e agilità con i calcoli. Quando, dopo diversi tentativi e diverse compresse consumate si trova un valore  univoco si può procedere ad analizzare campioni di vegetali di vario tipo. Si pesano diversi campioni, si triturano, si filtrano, si ripesano, si solubilizzano in acqua e si procede con la determinazione della quantità di Vitamina C in essi presente (tabella 1), con la semplice proporzione:

\[1,03mL\ di\ tintura\ :\ 50mg\ di\ Vit.C\ =\ mL\ di\ tintura\ consumati\ : Xmg\ di\ Vit.C\  nel\ campione\]

** In realtà con gli strumenti in nostro possesso non possiamo misurare 1,03mL, ma i dati, riassunti in una tabella che si allega risultano attendibili.

****Per facilitare la visualizzazione del viraggio si è utilizzata una soluzione diluita di tintura di iodio , facendo esercitare gli alunni sulle diluizioni applicando la ben conosciuta formula:

\[V1 \times C1 = V2 \times C2\]

Nella tabella allegata la tintura diluita  risultata ottimale  alla concentrazione 0.08 M.

Ripetendo l’esperienza a distanza di tempo, con i campioni tenuti in frigorifero abbiamo certificato il calo fisiologico di questa vitamina!

Note e storia

Si stila una relazione scritta, si analizzano i dati teorici e pratici raccolti, (vedi allegati) si verificano  le competenze acquisite mediante griglie di valutazione opportunamente approntate e approvate in sede di riunione dipartimentale e di Collegio dei Docenti.

Autori

Leonetti Liliana
Aragona Maria Eugenia

 

Specifiche esperimento Materia Chimica Classi a cui è rivolto 2° biennio Tipologia di laboratorio Strumentazione semplice Reperibilità del materiale Uso quotidiano, negozi specializzati, siti web Materiale specifico Vetreria da laboratorio, compresse di vitamina C, tintura di iodio, amido, bilancia Durata esperimento in classe 2 h Capacità di bricolage/assemblaggio No Necessità lavorazioni meccaniche/elettroniche No Necessità PC per acqusizione/analisi dati Sì Necessità di uno smartphone No Parole chiave Chimica Stechiometria Titolazioni Reazioni redox