Acidi e basi - FOR.PSI.COM. Uniba

Margherita Venturi
COSA VUOL DIRE PH NEUTRO?
Indicazioni nazionali:
Esplorare il mondo attraverso i sensi
Classificare mediante confronti diretti
Effettuare misure
Obiettivi generali:
Potenziare la capacità di utilizzare alcuni
procedimenti scientifici
Osservare un fenomeno
Classificare in funzione di caratteristiche
comuni
Fare previsioni ed ipotesi
Verificare ipotesi
Obiettivi cognitivi specifici:
Acquisizione del concetto di acido e base
Individuare e riconoscere sostanze acide e basiche usando i sensi
Classificare le sostanze acide e basiche effettuando una misura oggettiva
Materiale didattico:
Alcuni bicchieri, acqua minerale naturale, latte, succo di limone, succo di arancia, bicarbonato,
mezzo cavolo rosso, un coltello, un pentolino, un fornello, un colino, un barattolo di vetro, acido
muriatico (in termini chimici, una soluzione acquosa di acido cloridrico), idraulico liquido (in
termini chimici, una soluzione acquosa di idrossido di potassio), una soluzione di indicatore
universale, un contagocce, un guscio d’uovo, aceto
INTRODUZIONE
Gli acidi e le basi rivestono un ruolo molto importante nella vita di tutti i giorni. Molto spesso, per
definire il carattere di una sostanza ci affidiamo alle sensazioni che rivela il nostro gusto: per tutti il
limone è una sostanza acida, o una spremuta di arancia è più acida di un bicchiere di latte. Il
concetto di acido e base è invero ancora più ampio: gran parte delle reazioni chimiche che hanno
luogo in natura, nel nostro corpo, o a livello industriale, avvengono proprio tra acidi e basi. Diventa
quindi importante saper stabilire con maggior precisione quanto una sostanza è acida o basica, in
modo da poter fare previsioni sulla sua reattività e quindi sul suo possibile utilizzo ed eventuale
pericolosità. La scala del pH permette di classificare tutte le sostanze che si sciolgono in acqua in
ordine di acidità e basicità, in modo da renderne facile ed immediato il confronto. La presente Unità
di apprendimento si propone di estendere la conoscenza che i bambini hanno del concetto di acido e
base, partendo dall’esperienza quotidiana per arrivare al meno familiare concetto di pH.
ITINERARIO DIDATTICO
Prima fase. Siamo abituati a riconoscere gli acidi dal particolare sapore aspro: il succo di limone,
l’aceto, così come le mele verdi, il pompelmo e lo yogurt sono esempi di sostanze acide. Le basi,
invece, sono caratterizzate da un sapore amaro e spesso danno una sensazione di scivolosità sulla
pelle: l’albume dell’uovo e l’ammoniaca sono esempi di sostanze basiche.
Prima esperienza: classificare le sostanze con l’aiuto dei sensi. Materiale occorrente: cinque
bicchieri, contenenti rispettivamente acqua minerale naturale, latte, succo di limone, succo di
arancia, una soluzione di acqua e bicarbonato. Invitare i bambini a riconoscere le cinque sostanze,
inizialmente in base al solo esame visivo. Questo esame, però, si rivelerà subito inadatto a
riconoscere e classificare tutte le sostanze, quindi si ricorrerà successivamente all’esame olfattivo
ed, eventualmente, ad un assaggio (è importante comunque sottolineare che è pericoloso e
sconsigliabile assaggiare sostanze incognite senza l’assenso di un adulto). Sulla base di questo
semplice test è possibile fare una prima rudimentale classificazione delle sostanze: i bambini,
infatti, suddivideranno le sostanze in tre categorie, succo di limone e d’arancia da una parte, latte e
soluzione di bicarbonato dall’altra, mentre istintivamente saranno portati a considerare l’acqua
separatamente disponendola fra i due precedenti gruppi.
Seconda fase. Se nella prima fase si è visto che è possibile una classificazione delle sostanze
affidandosi ai propri sensi, il passo successivo consiste nel dimostrare che esistono dei metodi,
comunemente usati dai chimici, capaci di offrire una valutazione più precisa e obiettiva: uno di
questi è rappresentato dall’uso degli indicatori. Gli indicatori sono sostanze o miscele di sostanze
che modificano il loro colore a seconda dell’ambiente con cui vengono a contatto; soluzioni e
cartine universali al tornasole sono facilmente reperibili in commercio. Queste vengono messe a
contatto con la sostanza in esame ed il colore risultante viene confrontato con la scala di colori
riportata sulla confezione. Ad ogni colore è associato un valore di pH compreso tra 0 e 14: pH = 7
indica la neutralità, pH < 7 indica l’acidità e pH > 7 indica la basicità.
Seconda esperienza: costruiamo un indicatore. Materiale occorrente: mezzo cavolo rosso, un
coltello, un pentolino, un fornello, acqua, un colino, un barattolo di vetro. Tagliare il cavolo rosso a
fette sottili e metterlo a cuocere, coperto d’acqua, nel pentolino. Quando l’acqua inizia a bollire
mescolare, spegnere il fuoco e lasciare riposare per mezz’ora. Raccogliere l’acqua di cottura nel
barattolo di vetro filtrandola con un colino: ecco il nostro liquido indicatore. Aggiungerne qualche
cucchiaio a tre bicchieri contenenti acqua, succo di limone diluito con acqua, una soluzione acquosa
di bicarbonato: il succo di limone si colora di rosa (soluzione acida), la soluzione di bicarbonato
assume un colore tra il blu ed il verde (soluzione basica), mentre l’acqua da sola non fa cambiare
colore al liquido indicatore. L’acqua, come già intuito basandosi sul senso del gusto, rappresenta
una situazione particolare, non è né acida né basica e pertanto viene definita neutra. Potrebbe essere
interessante riprovare l’esperimento usando acqua gassata, avendola prima fatta assaggiare ai
bambini e aver chiesto loro di fare previsioni sul valore del pH sulla base del senso del gusto (vedi
anche “Il cavolo rosso diventa pittore” allegato alla fine dell’UdA).
Terza fase. E’ importante far osservare ai bambini che i caratteri di acidità e basicità sono opposti e
che è possibile “neutralizzare” un acido con una base e viceversa (è quello che facciamo quando
assumiamo del bicarbonato contro l’acidità di stomaco).
Terza esperienza (realizzata dall’insegnante): osserviamo una reazione fra un acido e una base
(neutralizzazione). Materiale occorrente: tre bicchieri contenenti acqua, acido muriatico (chiamato
in termini chimici, acido cloridrico), idraulico liquido (chiamato in termini chimici, idrossido di
potassio), una soluzione di indicatore universale, una pipetta Pasteur. Aggiungere qualche goccia di
indicatore nei tre bicchieri e osservare i diversi colori che si manifestano: verde per l’acqua
(soluzione neutra), rosso per l’acido muriatico (soluzione acida) e blu per l’idraulico liquido
(soluzione basica). Con la pipetta aggiungere poco alla volta la soluzione di base a quella di acido
mescolando. Man mano che la quantità di base aumenta, il colore cambia, fino a raggiungere il
colore corrispondente alla neutralità: abbiamo aggiunto acido e base in quantità equivalenti e tutto
l’acido è stato neutralizzato. A questo punto si può chiedere ai bambini se, continuando ad
aggiungere base, ci si può aspettare che il colore cambi e in caso affermativo che previsioni possono
essere fatte sul colore risultante. Aggiungendo ulteriore idraulico liquido si ha un eccesso di base e
la soluzione assume la colorazione caratteristica dell’ambiente basico. E’ utile ripetere
l’esperimento aggiungendo l’acido alla base.
Quarta esperienza: l’effetto sorprendente di un acido. Materiale occorrente: un guscio d’uovo,
aceto, un bicchiere. Mettere in un bicchiere pieno d’aceto il guscio d’uovo e controllare ciò che
succede con il trascorrere delle ore. Si osserva che il guscio lentamente si dissolve con formazione
di una schiuma bianca: l’aceto infatti è un acido ed è in grado di attaccare il carbonato di calcio,
componente principale del guscio, trasformandolo in ossido di calcio e anidride carbonica (il gas
che si allontana dalla soluzione formando la schiuma). Questo spiega anche perché un tempo si
usava l’aceto per togliere le incrostazioni di calcare (carbonato di calcio) dai lavelli e dai sanitari in
genere.
Verifica formativa
Invitare i bambini a preparare altri indicatori, usando petali di fiori o frutta (more e mirtilli sono
particolarmente adatti) e a verificarne l’efficacia per identificare sostanze acide e basiche.
Determinare assieme ai bambini il pH di altre sostanze comuni che si trovano in casa, come prodotti
anticalcare, shampoo, detersivi, candeggina, prodotti per sturare lavandini (attenzione a non entrare
in contatto con queste sostanze!) e ordinarle in base al valore rilevato del pH; fare anche ipotesi
sullo spettro di azione di queste sostanze (ad esempio, il calcare è sensibile agli acidi, ma non alle
basi, mentre lo sporco, ed in particolare i grassi, sono sensibili alle basi, ma non agli acidi). Un
importante messaggio che può scaturire da questi semplici esperimenti è che la chimica non è
confinata nelle pagine dei libri o in laboratorio, ma, al contrario, è presente in noi e attorno a noi,
nel nostro corpo, nei prodotti che mangiamo ed in quelli che usiamo comunemente.
IPOTESI DI ULTERIORE SVILUPPO
Il concetto di acido e base può essere ulteriormente sviluppato introducendo le seguenti tematiche:
le piogge acide causate dall’inquinamento ambientale, con il conseguente pericolo di corrosione di
monumenti e opere d’arte (è possibile valutare l’entità di questo fenomeno nella zona abitata
raccogliendo campioni di acqua piovana in diversi periodi dell’anno e misurandone il pH con le
cartine al tornasole o l’indicatore universale); l’industria conserviera e l’importanza di mantenere
controllato il pH degli alimenti; la diversa aggressività degli acidi e delle basi sui sistemi biologici
(cosa usavano gli egizi per mummificare i cadaveri?).
Nel mondo esistono milioni di sostanze e molte di esse hanno proprietà
acide o basiche. Gli acidi sono sostanze che poste in acqua liberano
ioni idrogeno H+ mentre le basi sono sostanze che acquistano ioni H+. Il
grado di acidità o di basicità è misurato dal pH che varia su una scala
che va da 0 a 14. Le sostanze che danno un valore di pH inferiore a 7
sono dette acide, quelle con pH uguale a 7 sono dette neutre mentre
quelle con pH maggiore di 7 sono dette basiche. Sostanze molto acide
o molto basiche sono pericolose !!!
p
0
Sostanze acide
Aceto, succo di limone,
Coca Cola, acqua gassata,
liquido contenuto nelle batterie
Sostanze
7
Una di queste sostanze che hanno la proprietà di cambiare colore
quando vengono a contatto con un ambiente acido o basico è la
CIANIDINA. Questa molecola è responsabile del colore delle more
mature e contribuisce ai colori dei ribes neri, dei lamponi, delle fragole,
delle bucce di mele e delle ciliegie. Il suo colore è sensibile all’acidità
dell’ambiente, in soluzione acida è rosso, ma in soluzione alcalina è
viola. La natura mostra in questo caso la sua economia: i colori
notevolmente diversi del fiordaliso e del papavero hanno in effetti la
stessa origine. Nel fiordaliso la linfa è alcalina e la molecola di cianidina
è blu, nel papavero la linfa è acida e la molecola di cianidina diventa
rossa.
Varechina, ammoniaca,
soda (bicarbonato di sodio),
liquido per liberare lo
scarico
Molte sostanze naturali sono in grado di evidenziare il grado di acidità o
basicità attraverso cambiamenti di colori: queste sostanze sono dette
INDICATORI ACIDO – BASE. Il tè ed il vino per aggiunta di limone
cambiano colore e quindi possono essere considerati degli indicatori,
ma la Natura ci offre molti spettacolari esempi di questo comportamento
La CIANIDINA infatti può esistere in due differenti strutture, la cui esistenza
dipende dall’ambiente in cui essa si trova. Le due strutture hanno differenti colori,
rosso se si è l’ ambiente è acido e blu se l’ ambiente è basico.
CIANIDINA IN ACIDO
CIANIDINA IN BASE
Anche il cavolo rosso contiene la CIANIDINA e quindi il suo succo è un
indicatore acido – base
Cavolo rosso
Succo di cavolo
rosso
Si taglia il cavolo a fettine e lo si
mette in una pentola
pH3 - Ambiente
acido
Si aggiunge acqua fino a coprire e
si fa bollire per mezz’ora
pH5 - Ambiente
lievemente acido
Una volta freddo il succo viene
versato in un recipiente
pH8 – Ambiente
alcalino