Riassunto / Abstract
Questa esperienza presenta una serie di piccoli esperimenti che permettono di capire meglio il carsismo e di collegare le nozioni di chimica relative ad acidi e basi alle scienze della Terra ed in generale all’ambiente naturale.
Questo esperimento conclude un ampio percorso laboratoriale che aiuta gli allievi a sviluppare i concetti di acido-base partendo da materiali poveri e osservazioni della vita quotidiana.
L’intero percorso è pensato per poter essere anche itinerante per cui è possibile creare tre scatole con il materiale necessario allo svolgimento delle varie attività. Sono quindi presenti delle schede per i docenti che riportano tutti le indicazioni relative ai vari esperimenti. L’esperimento precedente è il 28-Scienze.
Scheda sintetica delle attività
In ciascun esperimento si analizzerà uno specifico argomento: 1) le risposte di alcune rocce all’attacco acido; 2) la formazione di acido carbonico dalla
Attenzione: uno degli esperimenti prevede un tempo di sviluppo di una settimana o più.
Risorse necessarie
- HCl diluito;
- solfato di magnesio;
- soluzione diluita di ammoniaca;
- solfato di ferro(III);
- acqua distillata;
- vari campioni di rocce:
- 3 becher da 500ml;
- contagocce;
- 2 barattoli;
- filo di lana:
- indicatore universale.
Prerequisiti necessari
- Concetto generale di acido e base;
- la solubilizzazione di gas.
Obiettivi di apprendimento
- Applicazione di un metodo scientifico: capacità di osservare i fenomeni e formulare ipotesi;
- sviluppare le capacità di lavorare in gruppo attraverso la cooperazione e la collaborazione;
- capacità di collegare lo studio della chimica alla vita pratica;
- capire maggiormente il carsismo arrivando a comprendere quali tipi di rocce permettono più facilmente la formazione di grotte e perché;
- capire come e perché si formano stalattiti e stalagmiti;
- capire quale relazione c’è tra il carbonio e le rocce (approfondire una parte del ciclo del carbonio).
Dotazioni di sicurezza
HCl: 8.4 Protezione delle mani: Utilizzare guanti adatti. 8.5 Protezione degli occhi: Utilizzare occhiali adatti. 8.6 Misure igieniche particolari: Togliere gli abiti contaminati. Utilizzare abiti da lavoro adatti. Lavarsi le mani e il viso prima degli intervalli e alla fine del lavoro.
NH3: 8.4 Protezione delle mani: Utilizzare guanti adatti. 8.5 Protezione degli occhi: Utilizzare occhiali adatti. 8.6 Misure igieniche particolari: Togliere gli abiti contaminati. Utilizzare abiti da lavoro adatti. Lavarsi le mani e il viso prima degli intervalli e alla fine del lavoro.
MgSO4: Sostanza non pericolosa secondo la Direttiva 67/548/CEE 8.4 Protezione delle mani: Utilizzare guanti adatti. 8.5 Protezione degli occhi: Utilizzare occhiali adatti. 8.6 Lavarsi le mani prima degli intervalli e alla fine del lavoro
Fe2(SO4)3: Sostanza non pericolosa secondo la Direttiva 67/548/CEE 8.4 Protezione delle mani: Utilizzare guanti adatti. 8.5 Protezione degli occhi: Utilizzare occhiali adatti. 8.6 Misure igieniche particolari: Togliere gli abiti contaminati. Utilizzare abiti da lavoro adatti. Lavarsi le mani e il viso prima degli intervalli e alla fine del lavoro.
Indicatore universale: Facilmente infiammabile. 8.4 Protezione delle mani: Utilizzare guanti adatti. 8.5 Protezione degli occhi: Utilizzare occhiali adatti. 8.6 Misure igieniche particolari: Togliere gli abiti contaminati. Utilizzare abiti da lavoro adatti. Lavarsi le mani e il viso prima degli intervalli e alla fine del lavoro.
Svolgimento
Introduzione
Il percorso che presentiamo consiste nel realizzare alcuni esperimenti per capire meglio il carsismo. Si cercherà di rispondere alle seguenti domande:
- in quale tipo di roccia si formano più facilmente le grotte?
- perché la circolazione dell’acqua in queste rocce provoca prima la dissoluzione e la formazione di cavità anche molto grandi e poi il deposito di concrezioni come le stalattiti e le stalagmiti?
- perché le pareti delle grotte appaiono sempre un po’ rossastre?
Cercheremo anche di capire come tutti questi processi si legano al ciclo del carbonio, così importante per la nostra vita.
Gli esperimenti
- Come mai le grotte si formano solo in certi posti e non in altri?
In questo esperimento gli allievi dovranno scoprire cosa succede se versano un po’ di acido sopra diversi tipi di rocce.
Si prendono vari campioni di rocce (granito, basalto, calcare, quarzite, ardesia ecc…) e con un contagocce si deposita qualche goccia di \(HCl\) diluito (10% circa) . Solo le rocce calcaree “friggono” quando si versa una goccia di acido (produzione di \(CO_2\)). Si possono stimolare i ragazzi a trovare una risposta: quale gas può essersi prodotto? perché? Ovviamente, avviene la reazione acido base con i carbonati presenti e si produce acido carbonico che rapidamente si trasforma in \(CO_2\) e acqua ed evapora formando le bollicine visibili.
2. Quale acido capace di disciogliere i calcari è abbondantemente presente in natura?
In questo esperimento gli allievi vedranno come l’acqua possa diventare leggermente acida per l’aggiunta di … (fai un bel respiro e prova ad indovinare!).
Si usano 3 becher pieni di acqua. In due di questi si fa soffiare attraverso una cannuccia a due ragazzi per qualche minuto. Al termine, si pone una goccia di indicatore nei tre bicchieri. Colore verde (neutro) per l’acqua, colore giallo (acido debole) per i due bicchieri “soffiati”. Cosa è successo? Cosa abbiamo aggiunto all’acqua? Cosa si trova nell’atmosfera (e nel terreno) che può rendere debolmente acida la pioggia?
3. Come si formano le stalattiti?
In questo esperimento gli allievi osserveranno cosa succede quando l’acqua evapora da una soluzione che contiene un sale disciolto (come la roccia calcarea).
Due barattoli di vetro in cui mettiamo una soluzione satura di solfato di Mg (sale di Epsom). Le estremità di un grosso filo di lana “pescano” nei due barattoli. La soluzione sale per capillarità nel filo e nella porzione centrale del filo (tra i due barattoli) si formano gocce che cadono lasciando sul filo un deposito di sale che, in circa 7 giorni, forma una piccola stalattite.
Attenzione, basta un piccolo urto per spezzarla ed occorre ripartire da capo!
4. Ma tutti i calcari si sono formati da una soluzione, come le stalattiti?
In questo esperimento vedranno che c’è un altro modo di formare i calcari: l’accumulo di…conchiglie
Si utilizzano delle conchiglie che si fanno reagire con l’acido e si confrontano con vari campioni di rocce organogene.
5. Perché le pareti delle grotte sono spesso rossastre?
In questo esperimento si vedrà formarsi una sostanza rossiccia, simile a quella che si forma sulle pareti delle grotte, da una soluzione contenente ferro.
Utilizziamo del solfato di ferro (III). Allo stato solido è bianco. La soluzione acquosa invece è leggermente rossastra per la presenza degli ioni \(Fe^{3+}\).
Il colore diventa nettamente arancione-marroncino se si aggiunge un po’ di ammoniaca.
Attenzione: è forse l’esperimento che crea più problemi di comprensione ai ragazzi.
Note e storia
In collaborazione con l’Università di Pisa.
Autori
Gravina Angela
Galfrè Silvia Giulia
Schede / Allegati
Specifiche esperimentoMateria Chimica Classi a cui è rivolto 1° biennio Tipologia di laboratorio Strumentazione semplice Reperibilità del materiale Negozi specializzati, siti web Materiale specifico Vetreria da laboratorio, rocce varie, acido cloridrico, solfato di ferro e solfato di magnesio Durata esperimento in classe 4 h Capacità di bricolage/assemblaggio No Necessità lavorazioni meccaniche/elettroniche No Necessità PC per acqusizione/analisi dati No Necessità di uno smartphone No Parole chiave Chimica Reattività delle molecole Reazioni acido-base Composizione e caratteristiche delle rocce |