Piano di Lezione | Metodologia Attiva | Soluzioni: Solubilità

Premesse: Questo Piano di Lezione Attivo presume: una lezione della durata di 100 minuti, lo studio preliminare degli studenti sia con il Libro che con l'inizio dello sviluppo del Progetto, e che una sola attività (tra le tre proposte) sarà scelta per essere svolta durante la lezione, poiché ogni attività è pensata per occupare gran parte del tempo disponibile.

Obiettivo

Durata: (5 - 7 minuti)

Questa fase degli Obiettivi è fondamentale per orientare l’insegnamento e per far comprendere agli studenti il focus dell’apprendimento durante la lezione. In questa fase, gli obiettivi sono definiti in maniera chiara, in modo da garantire che tutti i partecipanti comprendano cosa ci si aspetti da loro in termini di apprendimento e applicazione pratica, preparandoli al meglio per le attività successive.

Obiettivo Utama:

1. Stimolare gli studenti a riconoscere e verificare il limite di solubilità di una sostanza in un solvente.

2. Sviluppare la capacità di comprendere e spiegare come la solubilità cambi al variare della temperatura.

3. Consentire agli studenti di eseguire calcoli per scoprire la quantità massima di soluto che può essere sciolta in una determinata quantità di solvente a differenti condizioni termiche.

Obiettivo Tambahan:

1. Favorire il lavoro di gruppo tra studenti durante le attività pratiche, stimolando l’apprendimento collaborativo.

Introduzione

Durata: (15 - 20 minuti)

L’obiettivo dell’Introduzione è coinvolgere gli studenti e rinfrescare i concetti base legati alla solubilità, preparando il terreno per le attività pratiche. Le situazioni-problema proposte spingono gli studenti a ragionare in maniera critica e a mettere in pratica le conoscenze già acquisite, dimostrando come questi concetti possano avere un impatto concreto nella vita di tutti i giorni.

Situazione Problema

1. Immagina di dover preparare una soluzione satura di sale in acqua per un esperimento di chimica: come faresti a determinare la quantità massima di sale che si può sciogliere in 100 ml di acqua a 20°C?

2. Se ti trovi in cucina e devi realizzare una limonata molto dolce, noti che dopo aver aggiunto 200g di zucchero l’acqua appare ancora limpida. Come potresti stabilire se è possibile sciogliere ulteriore zucchero?

Contestualizzazione

Il concetto di solubilità non è una mera astrazione teorica in chimica: trova molteplici applicazioni nel mondo reale, dalla produzione farmaceutica alla cucina. Comprendere come la temperatura influenzi la solubilità è fondamentale, ad esempio, per la realizzazione di farmaci e formulazioni innovative; allo stesso modo, è un elemento chiave nella preparazione di bevande come tè e caffè, dove la quantità di soluto disciolto può incidere notevolmente sul gusto e sulla qualità del prodotto finale.

Sviluppo

Durata: (75 - 85 minuti)

La fase di Sviluppo è pensata per offrire agli studenti l’opportunità di mettere in pratica i concetti teorici appresi riguardo alla solubilità. Attraverso attività sperimentali e pratiche, essi potranno osservare e manipolare i processi di dissoluzione, favorendo un apprendimento più concreto e duraturo. Le attività, strutturate in modo da promuovere l’investigazione, il lavoro di gruppo e la comunicazione, rappresentano un percorso di scoperta fondamentale per lo sviluppo delle competenze scientifiche.

Suggerimenti per le Attività

Si consiglia di svolgere solo una delle attività proposte

Attività 1 - La Corsa dei Cristalli

> Durata: (60 - 70 minuti)

- Obiettivo: Determinare la solubilità di diverse sostanze in acqua e analizzare come questa vari in funzione della temperatura.

- Descrizione: In questa attività, gli studenti dovranno determinare la solubilità di varie sostanze in acqua a diverse temperature. Lavorando con soluzioni sature di sale, zucchero e bicarbonato di sodio preparate in acqua a differenti condizioni termiche, essi valutano visivamente il grado di saturazione. L’obiettivo è capire quale sostanza si scioglie meglio in acqua e in che modo la temperatura incide sulla capacità di dissoluzione.

- Istruzioni:

• Dividere la classe in gruppi (massimo 5 studenti per gruppo).

• Consegnare a ciascun gruppo 3 becher con acqua e termometri, insieme a campioni solidi di sale, zucchero e bicarbonato.

• Pesare ogni campione solido e annotare il valore iniziale.

• Aggiungere il primo campione in un becher, mescolando finché il soluto non smette di dissolversi; registrare la temperatura raggiunta. Ripetere il procedimento per ogni soluto a temperature diverse.

• Dopo ogni operazione di dissoluzione, filtrare la soluzione per rimuovere eventuali residui e pesare nuovamente il becher per determinare la quantità di soluto disciolto.

• Utilizzare i dati raccolti per realizzare un grafico che mostri la variazione della solubilità in funzione della temperatura per ogni sostanza.

Attività 2 - Il Mistero della Limonata Dolce

> Durata: (60 - 70 minuti)

- Obiettivo: Stabilire la massima solubilità dello zucchero in acqua a varie temperature, implementando tecniche di riscaldamento e raffreddamento.

- Descrizione: Gli studenti sono messi alla prova per verificare se sia possibile sciogliere ulteriore zucchero in un’acqua già satura. Utilizzando tecniche di riscaldamento e raffreddamento, dovranno testare la solubilità dello zucchero a diverse temperature. La sfida consiste nel cercare di sciogliere quanti più zuccheri possibili, definendo così la massima solubilità raggiungibile a ciascuna temperatura.

- Istruzioni:

• Dividere gli studenti in gruppi da massimo 5 persone e fornire a ciascun gruppo 1 litro d’acqua e 500g di zucchero.

• Preparare una soluzione satura di zucchero a temperatura ambiente, mescolando finché tutto lo zucchero non si dissolve.

• Dividere la soluzione in porzioni uguali e testare la solubilità a temperature diverse, utilizzando bagni d’acqua calda e ghiaccio.

• Annotare per ogni test la quantità di zucchero aggiunto e la temperatura rilevata. Osservare attentamente se lo zucchero si dissolve completamente o se rimangono dei cristalli sul fondo.

• Utilizzare i dati raccolti per calcolare la massima solubilità dello zucchero in acqua per ogni intervallo di temperatura.

Attività 3 - La Festa del Galleggiamento e dell'Affondamento

> Durata: (60 - 70 minuti)

- Obiettivo: Indagare il legame tra solubilità e densità delle soluzioni, osservando come queste influenzino il comportamento degli oggetti immersi.

- Descrizione: In questa attività ludica, gli studenti si cimenteranno nell’esplorazione della solubilità in maniera non convenzionale. Dopo aver preparato soluzioni sature di sale, zucchero e bicarbonato di sodio, testeranno il comportamento di diversi oggetti (come monete, bastoncini o piccoli giocattoli) verificando se galleggiano, affondano o rimangono sospesi, in relazione alla densità della soluzione.

- Istruzioni:

• Divisione degli studenti in gruppi, consegnando a ciascun gruppo 3 soluzioni sature di differenti sostanze.

• Fornire anche una varietà di oggetti con differenti densità.

• Testare ogni oggetto nelle diverse soluzioni, annotando se l’oggetto galleggia, affonda o rimane sospeso.

• Una volta completati i test, i gruppi dovranno spiegare i risultati ottenuti, correlando la solubilità delle sostanze con la densità delle varie soluzioni.

Feedback

Durata: (15 - 20 minuti)

Questa fase di feedback ha lo scopo di consolidare quanto appreso, permettendo agli studenti di esprimere con le proprie parole i concetti studiati e di riflettere sul percorso investigativo svolto. La discussione di gruppo rafforza la comprensione dei fenomeni legati alla solubilità e alla sua relazione con la temperatura, ed è un momento fondamentale per sviluppare capacità comunicative e collaborative, oltre a fornire all’insegnante elementi per chiarire eventuali dubbi.

Discussione di Gruppo

Per avviare la discussione di gruppo, l’insegnante può invitare ogni gruppo a condividere le proprie scoperte e risultati, illustrando le procedure adottate, le osservazioni effettuate e le conclusioni raggiunte. Può essere utile iniziare con un breve riassunto delle attività svolte, sottolineando come la comprensione della solubilità e del suo legame con la temperatura sia cruciale per diverse applicazioni pratiche, dalla cucina alla produzione industriale.

Domande Chiave

1. Quali sono state le principali difficoltà incontrate nella determinazione della solubilità delle sostanze a diverse temperature?

2. In che modo la temperatura ha influenzato la solubilità delle sostanze esplorate? Avete notato degli effetti inaspettati?

3. Perché è importante capire il concetto di solubilità anche in contesti pratici, come nell’industria o nella vita quotidiana?

Conclusione

Durata: (5 - 10 minuti)

La Conclusione è concepita per consolidare l’apprendimento, consentendo agli studenti di esporre ciò che hanno assimilato e di riconoscere l’importanza pratica dei concetti studiati. Inoltre, il collegamento tra teoria e pratica rafforza la capacità degli studenti di applicare le conoscenze acquisite in nuovi contesti, garantendo una comprensione solida e profonda dell’argomento.

Sommario

In questa fase finale l’insegnante dovrebbe riassumere i punti chiave emersi durante la lezione, evidenziando come sia stata determinata la solubilità di diverse sostanze in acqua e come questa vari in base alla temperatura. È essenziale ripassare le tecniche per ottenere soluzioni sature e i metodi utilizzati per calcolare la solubilità massima.

Connessione con la Teoria

La lezione di oggi ha saputo collegare teoria e pratica in maniera integrata, permettendo agli studenti di comprendere non solo i concetti chimici alla base della solubilità, ma anche come applicarli in situazioni sperimentali e quotidiane, per esempio nell’industria alimentare e farmaceutica.

Chiusura

Infine, è importante sottolineare come la solubilità abbia un ruolo fondamentale anche nella vita di tutti i giorni, sia nella preparazione di alimenti che nella produzione industriale, dove il controllo accurato dei processi di dissoluzione è cruciale per garantire la qualità e l’efficacia finale dei prodotti. I concetti trattati oggi sono quindi indispensabili per comprendere numerosi processi chimici e per risolvere problemi pratici in diversi ambiti.