LE MISCELE. PROBLEMI RELATIVI ALLA DIDATTICA A LIVELLO DELL’ISTRUZIONE OBBLIGATORIA

 

Pierluigi Riani

Dipartimento di Chimica e Chimica industriale, Università di Pisa, Via Risorgimento, 35 56100 Pisa

riani@dcci.unipi.it

 

Dopo essere state assenti negli ultimi due numeri della rivista, le "Parole chiave" riprendono il loro cammino sottoponendo ad analisi termini, e quindi concetti, di una certa rilevanza, esaminati da un doppio punto di vista: concettuale e operativo.  Come si è potuto rilevare sino dai primi due articoli, i concetti vengono rivisitati ora sul piano di una epistemologia storica (filogenetica), che è propria della ricerca, ora sul piano dell’epistemologia individuale (ontogenetica) che è propria della didattica, con distinzione in questo secondo caso fra i vari livelli di sviluppo cognitivo.  E in questa ultima ottica che si colloca il lavoro che segue.

 

Riassunto

Il problema dei sistemi a più componenti viene affrontato da un punto di vista didattico, con particolare attenzione al livello della scuola obbligatoria.  Vengono presentate in parallelo le definizioni fondamentali relative all’argomento e la loro eventuale traduzione in termini didattici.  Pur tenendo d’occhio il livello microscopico, legato al modello particellare della materia, maggiore attenzione viene dedicata agli aspetti operativi, legati evidentemente al livello macroscopico.

 

Introduzione

Quando, nei livelli scolastici preuniversitari, si parla di sistemi a più componenti, la confusione lessicale è spesso notevole; in aggiunta viene spesso affrontato in modo assai vago il problema della delimitazione delle diverse categorie (se delimitazione può esserci).  In questo intervento si cercherà di fare un minimo di chiarezza sul problema, limitando però l’attenzione al livello della scuola obbligatoria (elementare e media inferiore).  Riguardo al livello scolastico, è opportuno riflettere sul fatto che, anche se un linguaggio scientifico appropriato dovrebbe per quanto possibile tendere all’univocità, non è però possibile l’unificazione totale di uso a partire dalla scuola elementare per arrivare al livello della ricerca.  Per l’uso dei termini è auspicabile sempre la massima precisione; d’altra parte, nella didattica preuniversitaria, si dovrà giocoforza tener conto dell’uso parallelo (e prevalente!) del linguaggio comune, che sovente è diverso da quello scientifico.  Un allievo dovrà quindi sapere, ad esempio, che il termine scientifico che indica il cambiamento di stato da solido a liquido è "fusione" mentre, ad esempio, l’usatissimo "discioglimento" è relativo alla formazione di una soluzione; d’altra parte il docente dovrà usare molta elasticità quando si troverà di fronte all’affermazione che "il ghiaccio si è sciolto".  Più complesso è il problema della corrispondenza fra termini e concetti.  Vedremo nel proseguimento del lavoro che i concetti che sottostanno a certi termini hanno una certa evoluzione durante l’iter scolastico; l’importante comunque è capire che questa evoluzione può portare, in più di un caso, a una diversità di attribuzione dei termini stessi.  Per concludere questa parentesi, ribadiamo il fatto che nel lavoro scolastico la rigidità di concetti e di lessico deve essere spesso giudicata in modo negativo.

 

Alcune definizioni fondamentali

a) Sistema.  L’insieme materiale che si sta studiando.

b) Omogeneità ed eterogeneità.  Da un punto di vista macroscopico, si definisce omogeneo un sistema (in equilibrio) nel quale la misurazione di una qualsiasi proprietà, effettuata in punti diversi, da lo stesso risultato; è eterogeneo un sistema che non risponde a questa caratteristica.  Il problema diventa più complesso su scala microscopica in quanto occorre mettersi d’accordo sulla scala delle osservazioni: se ci si riferisce alle singole molecole, qualsiasi sistema diventa eterogeneo (e, in più, diventa in molti casi impossibile il riferimento alle proprietà).  È quindi necessario procedere all’individuazione di un campo minimo, che renda possibile la misurazione anche delle grandezze di tipo statistico, come ad esempio la temperatura.

c) Fase.  Ciascuna delle parti omogenee nelle quali è suddiviso un sistema eterogeneo.

d) Sostanza pura.  Non si può approfondire questo problema, che richiederebbe un lavoro appositamente dedicato.  Diciamo comunque che, per quanto ci riguarda e senza pretese di rigore logico, sostanza pura è un materiale di composizione chimica fissa e determinata, nel quale la presenza di ulteriori sostanze (impurezze, sempre in piccolissimi quantitativi) non ha particolare influenza ai fini della determinazione delle proprietà.  Per evitare problemi si userà comunque la dizione "sostanza chimica" [1].

e) Componente.  Indica una sostanza chimica che fa parte di una miscela, omogenea o eterogenea.  Attenzione a non confondere fra componente e fase: una fase può essere benissimo una miscela omogenea costituita da più componenti.

f) Miscela.  Un sistema (omogeneo o eterogeneo) nel quale possono essere identificate diverse sostanze chimiche.

g) Soluzione.  Il termine viene spesso usato come sinonimo di miscela omogenea.

h) Solvente e soluto.  Nella norma, fra i componenti di una soluzione, il solvente è la sostanza presente in maggiore quantitativo, soluti sono le altre sostanze.  Questa definizione appare però piuttosto macchinosa quando si fa riferimento a sostanze perfettamente miscibili: sembra piuttosto forzato, ad esempio, dire che l’aria è una soluzione nella quale l’azoto è il solvente, l’ossigeno e gli altri gas sono i soluti.

i) Composizione.  Il termine può essere usato con due significati: quello qualitativo (quali sono le sostanze che compongono la miscela) e quello quantitativo (in quali quantitativi sono presenti le sostanze che compongono la miscela; presuppone evidentemente la conoscenza qualitativa).  Un ulteriore significato, che però non ci interessa in questa sede, è quello della composizione di una sostanza pura (composto) in termini di elementi chimici,

j) Concentrazione.  Il termine è utilizzato generalmente per le soluzioni a base liquida, e può essere espresso con un gran numero di unità di misura.  Nel lavoro scientifico si adoperano la molarità (numero di moli di soluto in 1 litro di soluzione), la molalità (numero di moli di soluto in 1000 g di solvente), la frazione molare (rapporto fra il numero di moli del soluto e il numero totale di moli, soluto + solvente).  Nella pratica commerciale si adoperano la percentuale ponderale (g di soluto in 100 g di soluzione) e la percentuale volumetrica (mL di soluto in 100 mL di soluzione, utilizzabile evidentemente se anche il soluto è liquido); a volte si adopera anche un "ibrido", la percentuale P/V (g di soluto in 100 mL di soluzione).

k) Concentrato – Diluito.  Non si può parlare di significato effettivo per questi due termini: la concentrazione è un dato numerico, quindi oggettivo; che una soluzione sia concentrata o diluita è invece una classificazione abbastanza soggettiva.  D’altra parte i due termini diventano perfettamente significativi se usati in operazioni di confronto: la soluzione A è più concentrata o più diluita della soluzione B.

l) Saturazione.  La definizione, riferita alle soluzioni a base liquida, è chiara: è satura una soluzione nella quale il soluto, in situazione di equilibrio, è presente anche in forma indisciolta.  Non è invece corretta una definizione abbastanza comune, secondo la quale è satura una soluzione nella quale è disciolto il massimo quantitativo possibile di soluto: si possono infatti avere, in molti casi, situazioni di sovrassaturazione.

 

Traduzione didattica delle definizioni

a) Il termine "sistema" risulta abbastanza comprensibile, e può essere introdotto durante la scuola media, quando gli allievi hanno acquisito una certa capacità di generalizzazione e soprattutto di astrazione, in modo da poter fare riferimento con un termine generico a qualcosa che, al momento, è perfettamente determinato.  In sede di scuola elementare appare invece opportuno far riferimento ai sistemi specifici, chiamandoli con il loro nome.  Dobbiamo comunque chiarire che un sistema deve essere sempre chiaramente delimitato, anche se la delimitazione non comporta necessariamente la chiusura all’interno di un recipiente.

b) Quelli di omogeneità ed eterogeneità sono due concetti per i quali l’evoluzione nei diversi gradi scolastici è particolarmente evidente.  Vediamo grado per grado.

 

·  Nella scuola elementare, l’unico criterio accettabile per distinguere un sistema omogeneo da uno eterogeneo è quello sensoriale; in altri termini l’allievo può stabilire se un sistema è omogeneo o eterogeneo solo osservandolo ed eventualmente manipolandolo.  Qualche esempio: è omogenea una soluzione di zucchero in acqua, che appare perfettamente limpida; è omogeneo un impasto di acqua e farina, che al tatto non presenta alcuna "irregolarità", è eterogenea la sabbia che, se osservata con la lente, risulta composta da granuli diversi.  Il piano di riferimento è evidentemente quello macroscopico.

 

·  Nella fase iniziale della scuola media vale quanto detto per la scuola elementare; si può però potenziare l’osservazione attraverso l’uso del microscopio.  Un materiale come il latte, che per un allievo di scuola elementare è sicuramente omogeneo, può diventare eterogeneo in quanto il microscopio può evidenziare le goccioline di grasso.  Si possono anche introdurre alcune divisioni realizzate per generalizzazione di un gran numero di dati; ad esempio, possiamo concludere che una miscela che abbia come base un liquido trasparente e limpido (come l’acqua) è omogenea solo se mantiene la trasparenza e la limpidezza (può però variare il colore).

 

·  Nella fase più avanzata della scuola media può essere utile introdurre la modellizzazione particellare delle miscele.  Rappresentando in modo diverso le particelle dei diversi componenti, potremo avere l’esistenza di raggruppamenti formati da un gran numero di particelle uguali legate assieme, oppure un perfetto mescolamento; è chiaro che la prima situazione corrisponde alla miscela eterogenea, la seconda alla miscela omogenea.  Chiariamo che, in ogni caso, non ci sono sostanziali differenze fra i risultati dell’osservazione al microscopio e le conclusioni in base all’uso del modello particellare.

 

·  Restano comunque alcune zone di confine, per le quali l’attribuzione è dubbia.  Si tratta della dispersione di macromolecole a peso molecolare estremamente elevato (spesso di interesse biologico), oppure della dispersione di particelle talmente piccole da non essere trattenute neppure dai filtri.  In questo caso si dovrebbe parlare di dispersioni o di soluzioni colloidali; il problema non appare però al livello della scuola media, se non nel caso di richieste specifiche.  Deve essere sottolineato come la caratterizzazione sensoriale è quella che governa l’uso comune: si parla ad esempio di alimenti omogeneizzati e di impasti omogenei.  È quindi chiaro che alla fine, se si eccettua l’uso specialistico, sarà proprio questa interpretazione ad avere la prevalenza.

 

c) È ben difficile che il termina "fase" compaia ai livelli scolastici inferiori; d’altra parte un concetto abbastanza simile viene espresso attraverso il termine "componente", che vedremo più avanti.

 

d) Quello di sostanza chimica è uno dei concetti più indigesti, a tutti i livelli scolastici.  Per quanto riguarda la scuola elementare, niente da fare su tutta la linea; per la scuola media si può cominciare con qualche accenno, facendo riferimento prima al livello macroscopico, poi al modello particellare.  Per l’approccio macroscopico, la definizione già vista è probabilmente l’unica possibile.  Si tratta di una definizione sicuramente poco comprensibile, e tutto sommato non è opportuno darla in modo formale: si può inizialmente lavorare con le sostanze e con le miscele, senza chiarire che cosa sono le sostanze chimica e ancorandosi più che altro al concetto di "componente" (vedi più avanti).  Il modello particellare può chiarire le cose: una volta che abbiamo stabilito che un qualsiasi materiale è composto da particelle (le molecole), possiamo dire che una sostanza chimica è composta da particelle tutte uguali, mentre in una miscela troviamo particelle diverse.  D’altra parte una definizione di questo tipo è molto pericolosa, in quanto fornisce un concetto-limite: la sostanza chimica ideale evidentemente non esiste, e il concetto effettivo dovrà tener conto delle varie "approssimazioni" che si rendono necessarie.

 

e) Il termine "componente" è un altro di quelli il cui significato varia in modo significativo durante l’iter scolastico.  Nella scuola elementare, il significato può essere quello di un qualsiasi materiale che entra nella composizione di una miscela.  Un componente può essere o no una sostanza chimica: il problema semplicemente non si pone; in ogni caso deve trattarsi di un materiale per il quale, al momento, non siamo interessati alla composizione.  Per fare un esempio: piselli, fagioli e ceci possono essere i componenti di una miscela di legumi.  Nella scuola media può iniziare la transizione verso il significato più scientifico, senza però che vi sia alcun tipo di forzatura; il significato più usato sarà sempre quello visto per la scuola elementare.  Fra l’altro, possiamo osservare che nell’uso comune i due significati coesistono.  Se esaminiamo, ad esempio, i componenti di un farmaco, nella gran maggioranza dei casi ci troveremo di fronte a sostanze chimiche; i componenti di un alimento saranno invece quasi sempre materiali più o meno complessi.

 

f) Il significato di miscela è evidentemente univoco, anche se varia il significato di componente.

 

g) Nei livelli scolastici inferiori il termine soluzione è attribuito quasi sempre alle soluzioni acquose.  Nella scuola media è però opportuno specificare che l’acqua non è l’unico solvente, e che molte sostanze, insolubili in acqua, sono solubili in liquidi diversi (fra i più accessibili, l’alcool etilico e l’acetone).

 

h) Per quanto riguarda i termini "solvente" e "soluto", è probabilmente opportuno, almeno nei primi livelli scolastici, mantenersi fermi al significato comune che vede nel solvente una sostanza liquida, nel soluto una sostanza il cui quantitativo, nella norma, è minore di quello del solvente (fra le eccezioni, le soluzioni di zucchero in acqua, nelle quali la massa dello zucchero può diventare maggiore di quella dell’acqua).

 

i) È chiaro che, per quanto riguarda l’aspetto qualitativo, il significato del termine "composizione" non ha bisogno di particolari spiegazioni anche a livello di scuola elementare; l’unica differenza rispetto al significato scientifico riguarda non la composizione, ma i componenti.  Per quanto riguarda invece gli aspetti quantitativi, occorre chiarire quanto prima (sicuramente nella scuola media, con ottime probabilità anche nella scuola elementare) alcuni punti:

 

·  per la misurazione delle quantità, la massa è la grandezza più affidabile, in quanto non varia con la pressione e la temperatura ed è perfettamente additiva;

 

·  l’uso del volume è molto diffuso; d’altra parte l’additività nella formazione delle miscele non è rispettata, e in più per i solidi suddivisi il volume è apparente.  Dovrebbe anche essere introdotto il passaggio graduale dalla composizione espressa in modo estensivo (la miscela pesa x g ed è composta da y g di A e z g di B) alla composizione espressa in modo intensivo (100 g di miscela contengono x g di A e y g di B).  In questo passaggio si va ovviamente a pescare nel concetto di concentrazione.

 

j) Quello della concentrazione è un concetto che dovrebbe essere sviluppato dapprima in modo qualitativo e successivamente in modo quantitativo.  Per gli aspetti qualitativi, adatti al secondo ciclo della scuola elementare, è opportuno procedere attraverso l’uso di sostanze colorate: la differenza di concentrazione sarà evidenziata dalla differenza di intensità di colorazione.  Per estendere il concetto a soluzioni di sostanze incolori, si può fare riferimento ad altre proprietà (più salato – meno salato, più dolce – meno dolce per le soluzioni di sale o zucchero; attenzione agli assaggi!) o, più in generale, all’esame della quantità di residuo che si ottiene per evaporazione delle stesse quantità di soluzioni a diversa concentrazione.

 

Gli aspetti quantitativi possono costituire un riferimento sia concettuale, sia operativo.  La parte concettuale fornisce un ottimo collegamento con la matematica, e si può prestare, nella scuola media, ad alcuni procedimenti di calcolo che possono poi risultare utili in molte occasioni.  Non possono essere introdotti, evidentemente, i sistemi di misura nei quali la quantità di sostanza è espressa in moli; è opportuno invece insistere sui sistemi usati in commercio quali le percentuali ponderali, le percentuali volumetriche e i g di soluto per litro di soluzione.  È bene prestare attenzione a un punto importante: ci si trova in uno dei casi nei quali il contesto influisce in modo sensibile sulla capacità di risolvere i problemi.  Un normale allievo di scuola media è in grado di trovare i quantitativi di ingredienti necessari per preparare una torta di X kg, una volta noti i quantitativi per 1 kg; nello stesso tempo molti studenti di scuola secondaria superiore non riescono a calcolare quanti g di soluto sono contenuti in X litri di soluzione alla concentrazione di Y g/L.  Per questa ragione è opportuno dedicare un certo tempo sia per identificare la stessa struttura dei problemi, siano essi di natura culinaria o chimica, sia per abituarsi a non aver paura dei problemi di natura chimica.  Per gli aspetti operativi, è opportuno che un allievo sia in grado di preparare effettivamente una soluzione di concentrazione prefissata, oppure di determinare la concentrazione di una soluzione da lui preparata adoperando un quantitativo misurato di sostanza.  Per il primo caso, è possibile un lavoro soddisfacente anche nella scuola elementare.

 

k) Non è chiaro quanto sia utile imparare a usare i due termini "concentrato" e "diluito" relativamente a una singola soluzione: come si è detto, si tratta di valutazioni opinabili.  Molto più importante è il confronto; da un punto di vista sia concettuale, sia operativo è utile che un allievo sappia quali operazioni deve compiere per ottenere, partendo da una soluzione determinata, una soluzione più concentrata o una più diluita.

 

l) Il concetto di saturazione può costituire, per la scuola media, un’opzione; dato che non può essere stato chiarito il concetto di equilibrio chimico, la definizione sarà legata alla quantità di sostanza che si può disciogliere in un dato solvente.  Probabilmente l’aspetto più importante da capire è costituito dal fatto che, se una sostanza A è solubile in un solvente B, la solubilità spesso non è totale, ma ha un limite più o meno elevato.  Un’utile applicazione è costituita dall’interpretazione del concetto in base al modello particellare, con l’introduzione dell’ulteriore concetto di equilibrio dinamico fra il numero di particelle che passano dal solido alla soluzione e il numero di quelle che compiono il percorso inverso.

 

Aspetti operativi

L’acquisizione dei concetti relativi alle miscele richiede un lavoro sperimentale ben studiato, consistente in esperienze sia di esplorazione, sia di carattere dimostrativo.

 

Scuola elementare

Alcune esperienze, di carattere totalmente esplorativo, possono consistere nell’osservazione diretta di cosa succede mescolando fra loro diversi materiali.  Fra i materiali da mescolare la scelta non dovrà essere del tutto casuale, ma dovrà anche evidenziare alcuni dei diversi tipi possibili di comportamento.  Una categorizzazione abbastanza completa può essere la seguente:

 

·  materiali solidi in granulometria non eccessivamente fine, che mantengano visibilmente la loro individualità;

·  materiali solidi colorati in polvere, per osservare l’interazione dei colori (va benissimo la polvere ricavata da gessi colorati);

·  un solido insolubile, a granulometria non eccessivamente fine (es. sabbia) con acqua;

·  un solido insolubile in polvere bagnabile con acqua, per osservare la formazione di una sospensione;

·  un solido insolubile in polvere idrorepellente con acqua, per osservare il fatto singolare che dopo l’allontanamento dell’acqua la polvere resta perfettamente asciutta (va benissimo lo zolfo puro, usato in agricoltura);

·  un solido solubile colorato con acqua, per osservare la formazione di una soluzione colorata;

·  un solido solubile incolore con acqua;

·  due liquidi non miscibili (es. acqua e olio);

·  due liquidi miscibili (es. acqua e alcool).  È ovvio che, nel lavoro con gli allievi, non è il caso di indulgere a una pignoleria eccessiva.

 

Nel secondo ciclo della scuola elementare è opportuno un graduale avvio al concetto di conservazione della materia.  Questo concetto può riservare difficoltà quando si ha formazione di soluzioni: in effetti un soluto incolore come il sale o lo zucchero, per quanto riguarda alcuni aspetti sensoriali, scompare.  È vero che alcune tracce restano, e fra queste il gusto; d’altra parte dovrebbe essere pratica consolidata quella di evitare l’assaggio (al riguardo qualcuno può obiettare che l’assaggio può essere permesso dietro invito dell’insegnante; d’altra parte non si può escludere che qualche allievo assaggi anche quando non è invitato a farlo, quindi è meglio porre il divieto assoluto).  Per un approccio graduale è quindi opportuno procedere dapprima con il discioglimento di sostanze colorate, che lasciano una traccia perfettamente visibile, per poi passare alle sostanze non colorate.  Il lavoro con la bilancia può servire come rinforzo, anche se con allievi di 9/11 anni non ci si deve aspettare un risultato conclusivo da un lavoro impostato su una logica tipicamente adulta.  Un altro procedimento utile per il concetto di conservazione è quello del recupero del soluto per evaporazione del solvente; in questo caso si tratta di un approccio qualitativo, in quanto è perfettamente inutile sperare di arrivare, in tempi ragionevoli, all’evaporazione di tutto il solvente.  Fra l’altro, una volta introdotto il concetto di concentrazione (anche questo in modo qualitativo), potremo osservare come l’evaporazione di diverse quantità di soluzioni della stessa sostanza a diverse concentrazioni porta alla formazione di quantitativi diversi di residuo.  Per l’introduzione del concetto di concentrazione, l’esame di soluzioni di sostanze colorate è in genere convincente.  Occorre però, se si vogliono ottenere risultati non equivoci, procedere in modo oculato, mantenendo in modo stretto il controllo delle variabili e quindi esaminando soluzioni diverse in quantitativi uguali e in contenitori identici.  Fra l’altro, una differenza significativa di colorazione può essere ottenuta solo se le concentrazioni sono molto diverse.  Sempre riguardo al concetto di concentrazione, è utile un lavoro di preparazione di soluzioni a concentrazione data, naturalmente su dati di partenza di grande semplicità.  Questo tipo di attività può sviluppare le abilità manuali e nel contempo abituare all’uso dei recipienti graduati.

 

Molto interessante per le sue implicazioni concettuali è il lavoro di separazione dei componenti di una miscela; nelle fasi iniziali è opportuno procedere con miscele eterogenee, nelle quali i componenti siano abbastanza evidenti.  Un classico è rappresentato dalla miscela di legumi, di dimensioni abbastanza diverse (es. fagioli e lenticchie) da permettere la separazione con un setaccio a maglie molto larghe.  Con setacci veri e propri si possono separare materiali con diverso grado di suddivisione, ad esempio una sabbia a grana grossa e una a grana fine.  È bene che gli allievi notino come la scelta dello strumento sia essenziale: se il setaccio è troppo grosso passa tutto, se è troppo fine non passa nulla.  Ugualmente si può rilevare come nessun setaccio sia efficace se i materiali mescolati sono entrambi finemente polverizzati.  Anche la separazione di componenti solidi sospesi in un liquido può essere effettuata con un setaccio (il colino da tè, il colapasta); osservazioni ripetute su miscele nelle quali la parte solida è sempre più finemente suddivisa possono permettere la scoperta del procedimento di filtrazione.  Per le miscele di liquidi non miscibili, possiamo osservare che in un tempo più o meno breve si ha la stratificazione; possiamo poi separare i due strati aspirandone uno con una siringa (sviluppo di abilità manuali particolarmente fini).  Quanto alle miscele omogenee, anche se limitate alle soluzioni di solido in liquido, dobbiamo notare che l’evaporazione condotta senza un apparato di distillazione produce effettivamente il recupero del solido, ma non quello del solvente.

 

Scuola media

Per un allievo normale che entra nella scuola media, il concetto di conservazione della massa dovrebbe costituire ormai un dato acquisito; sono però abbastanza frequenti casi nei quali è indispensabile un lavoro di recupero, che dovrà giocoforza procedere secondo le modalità già viste per l’introduzione del concetto nella scuola elementare.  Accanto alla massa, sono opportune indagini sulla conservazione (o non conservazione) di altre proprietà, fra le quali è di primaria importanza il volume.  È opportuno un esame diretto dei fenomeni di contrazione apparente che si hanno per formazione di miscele eterogenee di solidi con granulometria diversa o di solidi con liquidi.  Più difficile, in quanto molto meno appariscente, è l’osservazione della variazione di volume che si ha nella formazione di miscele omogenee; l’attività però è consigliabile per sviluppare le abilità manuali e le capacità di osservazione.  Sarebbe anche opportuno vedere come la trasformazione "formazione di una soluzione" alteri le caratteristiche di entrambi i componenti, anche se, come ad esempio nel caso di un soluto incolore disciolto nell’acqua, non vi siano per l’acqua stessa variazioni apparenti.  Al riguardo, un lavoro utile anche per acquisire dimestichezza con certi procedimenti di misura, è il confronto fra le viscosità del solvente puro (acqua) e di una soluzione o di più soluzioni a diversa concentrazione; questo confronto può essere eseguito misurando i tempi di passaggio di quantitativi misurati di liquido attraverso un tubo sottile.  La preparazione di miscele di composizione nota dovrebbe costituire un esercizio di natura matematica oltre che pratica.  Gli allievi dovrebbero essere infatti in grado di rispondere alle seguenti domande:

 

·  Se devo ottenere X1 litri di soluzione nella quale il soluto abbia una concentrazione di Y1 g/L, quanto soluto dovrò adoperare?

·  Se preparo X2 litri di soluzione contenenti Y2 g di soluto, quale è la concentrazione della soluzione in g/L?

 

Per la separazione di componenti di miscele eterogenee vale quanto già detto per la scuola elementare; in aggiunta possiamo vedere alcuni metodi di uso particolare quali lo sfruttamento di proprietà magnetiche (separazione del ferro da altri metalli), la ventilazione (ad esempio per la separazione di grano e crusca; basta un ventaglio a mano o un asciugacapelli adoperato con una certa cautela).  Per miscele eterogenee di liquidi, possiamo (se disponibile) utilizzare un imbuto separatore.  Per la separazione dei componenti di miscele omogenee, non si può andare molto oltre le soluzioni di solido in liquido, con recupero del liquido solo se si dispone di un'apparecchiatura per distillazione; può essere però opportuno accennare alle difficoltà a cui si va incontro quando si vogliono separare i componenti di miscele di liquidi o di gas.

 

Bibliografia

Nota iniziale.  Nel testo compare solo il riferimento 1; gli altri testi e gli articoli qui riportati hanno, evidentemente a giudizio dell’autore, un carattere generale e fondamentale.  Il riferimento 6 contiene una serie di altri riferimenti relativi al modello particellare.  Il riferimento 5 contiene alcune riflessioni didattiche e molte proposte operative; nonostante il titolo, è in buona parte perfettamente adeguato per il livello della scuola media inferiore.

 

1. P. Mirone, Una via linguistica al concetto di sostanza chimica, CnS, 1997, 19, 20

2. J. Piaget, La causalità physique chez l'enfant, Presses Universitaires de France, Paris, 1927.  Trad. it. La causalità fisica nel bambino, Newton Compton, Roma, 1977.

3. J. Piaget, B. Inhelder, Le développement des quantités physiques chez l'enfant, Delachaux & Niestlé, Paris-Neuchàtel, 1962.  Trad. it. Lo sviluppo delle quantità fisiche nel bambino, La Nuova Italia, Firenze, 1971.

4. R. Driver, E. Guesne, A. Tiberghien, (eds.), Children's ideas in science, Open University Press, Milton Keines, 1985.

5. R. Andreoli, F. Carasso Mozzi, L. Contaldi, S. Doronzo, P. Fetto, P. Riani (curatori), La chimica alle elementari, Giunti Lisciani Editori, Firenze, 1996.

6 P. Riani, La struttura particellare della materia nella scuola media inferiore, CnS, 1995, 17, 79. on-line: http://wwwcsi.unian.it/educa/pedagogia/mopartic.html

 

 

Pubblicato originariamente su La Chimica nella Scuola, 1997, 19, 146-149.  Riprodotto con l'autorizzazione direttore di CnS.