Le reazioni di ossido-riduzione in un percorso di tipo tradizionale

1. Le reazioni di ossido-riduzione in un percorso di tipo tradizionale • definizione di reazioni di ossido-riduzione • semireazioni di ossidazione e di riduzione • bilanciamento delle redox • scala dei potenziali standard di riduzione • le pile • l’elettrolisi (In alcuni casi non emerge neppure il fatto che il fenomeno della corrosione dei metalli è l’effetto di una reazione di ossidazione)

2. Con un percorso di questo tipo: • il focus è sui contenuti disciplinari che l’alunno deve fare propri • non c’è contestualizzazione, il contenuto è insegnato come tale • protagonista è il docente e la sua azione didattica • il profilo in uscita sono i contenuti disciplinari da riprodurre • viene valutato il grado di acquisizione dei contenuti

3. Il rischio è che gli studenti : • vadano ad ingrossare le fila di coloro che ricordano con orrore lo studio delle reazioni di ossido-riduzione • non capiscano che le reazioni di ossido- riduzione sono alla base di moltissimi fenomeni della natura e di altrettante applicazioni tecnologiche

4. Le reazioni di ossido-riduzione nella progettazione per competenze Competenza attesa al termine dell’obbligo di istruzione: lo studente sa riconoscere in alcuni fenomeni naturali e in alcune applicazioni tecnologiche processi di tipo elettrochimico e sa darne un’interpretazione di tipo scientifico.

5. Unità di apprendimento 1 contesto di senso: la corrosione dei metalli • gli studenti propongono una esperienza preliminare: varie lamine nelle soluzioni più disparate • si accorgono che l’esperienza non è interpretabile perché contiene troppe variabili

6. Si arriva a limitare lo studio al comportamento di alcune lamine nelle soluzioni dei loro ioni si preparano le soluzioni si puliscono le lamine

7. Analisi dei risultati Si osservano le eventuali variazioni, le si registra in una tabella e si documenta fotograficamente ogni singola situazione. dopo un’ora il giorno successivo

8. Analizzando una particolare situazione gli studenti osservano che: • il rivestimento del chiodo assomiglia per colore ed aspetto a quello della lamina di rame (sarà rame?) • dopo un’ora la soluzione è blu, ma il giorno dopo è verde, come se si fosse mischiata con la soluzione gialla degli ioni ferro (che ci siano degli ioni ferro?) Ipotesi Cu++ Cu° Fe° Fe++

9. Interpretazione Fe° può diventare Fe++ solo se perde due elettroni; Cu++ può diventare Cu° solo se acquista due elettroni (saranno gli stessi?) Fe° Fe++ + 2e Cu++ + 2e Cu°

10. si analizzano e si interpretano tutte le situazioni e si perviene ai concetti di ossidazione, riduzione, reazione di ossido riduzione • si verifica quali lamine e quali soluzioni si sono più frequentemente modificate e si arriva al concetto di tendenza all’ossidazione o alla riduzione e quindi alla scala dei potenziali redox • consultando la scala dei potenziali redox si capisce perché alcune lamine non sono state corrose da alcune soluzioni e perché alcune reazioni sono state molto evidenti ed altre molto poco

11. E°ridCu = + 0,34 V E°ridPb = - 0,13 V E°ridFe = - 0,44 V E°ridZn = - 0,76 V

12. Interpretare i risultati dell’esperienza e comprendere i concetti che ne derivano non è facile e non tutti ci arrivano con gli stessi tempi, ma l’esperienza può essere fatta una sola volta L’aiuto della documentazione fotografica

13. Perché scattiamo fotografie durante le nostre gite? • perché le immagini che vediamo ci piacciono • perché vogliamo ricordarle • perché sappiamo che rivedendo le fotografie ricorderemo meglio la gita e ne rivivremo le emozioni

14. Perché non dovrebbe funzionare anche per la didattica? • Per gli studenti avere a disposizione le immagini fotografiche può voler dire: • poterci lavorare su (per ripassare, per consolidare o proprio per capire) • avere materiale da utilizzare o rielaborare al computer per approfondimenti o anche solo come documentazione nelle relazioni di laboratorio

15. Classici esercizi del tipo: Supponi che una lamina di cromo sia immersa in una soluzione di ioni argento. Prevedi che si verifichi un’interazione tra la soluzione e la lamina? Giustifica la tua risposta e scrivi e bilancia le eventuali reazioni. troppo spesso, o non sono capiti o sono risolti mediante l’automatica applicazione di un meccanismo Aver fatto l’esperienza e aver più volte rimaneggiato le relative immagini fotografiche fornisce senso e significato al problema e aiuta a collegare la teoria a situazioni reali di deterioramento di strutture metalliche (tubi, profilati, grondaie)

16. Con la stessa metodologia si scopre il funzionamento della pila e dell’elettrolisi

17. A questo punto gli studenti hanno:

18. Unità di apprendimento 2 contesto di senso: caratteristiche di elementi e composti Modelli atomici Tavola periodica Legami Gli elementi a sinistra della tavola periodica tendono a cedere elettroni; quelli a destra tendono ad acquistarne Lo studente competente è quello che dice: “ecco perché i metalli alcalini sono forti riducenti e gli alogeni sono potenti ossidanti!

19. A questo punto gli studenti hanno: Lo studente competente riconosce nei composti ionici il prodotto di una reazione di ossido-riduzione

20. Con un percorso di questo tipo: • il focus è sulle situazioni che l’alunno deve essere in grado di affrontare • c’è contestualizzazione degli apprendimenti • protagonista è il discente con le sue azioni e le sue scelte • il profilo in uscita sono classi di situazioni da trattare con competenza a conclusione del percorso formativo • vengono valutati gli apprendimenti e certificata o non certificata la competenza attesa

21. Verticalità vuol dire percorsi ricorsivi e ricorrenti: nessun argomento dovrebbe essere aperto, studiato e chiuso in un limitato spazio di tempo. Tutto ciò che si studia deve essere più volte rimaneggiato, ripreso, ampliato e approfondito nell’ottica dell’insegnamento-apprendimento a spirale (Da questo punto di vista i Programmi Brocca, con il corso di Laboratorio di Fisica e Chimica del biennio e i corsi di Fisica e Chimica del triennio, offrivano (!!!) un contesto ideale)

22. Metalli – Corrosione e protezione • processi di estrazione dei metalli dai minerali (ossidi, carbonati, solfuri) • processi di produzione della ghisa (funzionamento dell’altoforno) • fenomeni di corrosione galvanica (per soluzioni galvanicamente attive, per differenza di concentrazione, per aerazione differenziata) • fenomeni di corrosione elettrolitica (correnti vaganti captate e disperse) • metodi di protezione delle strutture metalliche (norme di accoppiamento, rivestimenti, galvanostegia, anodi sacrificali)

23. processi di produzione della ghisa • corrosione galvanica • protezione delle strutture metalliche quarta • potere ossidante e riducente dei vari elementi terza • reazioni redox • scala dei potenziali standard biennio Esperienza di corrosione

24. corrosione elettrolitica • protezione delle strutture metalliche • desalinazione dell’acqua di mare (elettrodialisi) quarta • pile asecco • produzione di materie prime per l’industria chimica terza • trasformazione di energia chimica in energia elettrica e viceversa biennio Pila ed elettrolisi

25. Con un apprendimento/ insegnamento scientifico di questo tipo gli studenti acquistano (o dovrebbero acquistare) competenze utilizzabili anche in altri ambiti arrivando (forse) a fare propria la più generale tra le competenze chiave di cittadinanza: IMPARARE AD IMPARARE

26. “Imparare a imparare è l’abilità di perseverare nell’apprendimento, di organizzare il proprio apprendimento anche mediante una gestione efficace del tempo e delle informazioni, sia a livello individuale che in gruppo. Questa competenza comprende la consapevolezza del proprio processo di apprendimento e dei propri bisogni, l’identificazione delle opportunità disponibili e la capacità di sormontare gli ostacoli per apprendere in modo efficace. Questa competenza comporta l’acquisizione, l’elaborazione e l’assimilazione di nuove conoscenze e abilità come anche la ricerca e l’uso delle opportunità di orientamento. Il fatto di imparare a imparare fa sì che i discenti prendano le mosse da quanto hanno appreso in precedenza e dalla loro esperienza di vita per usare e applicare conoscenze e abilità in tutta una serie di contesti: a casa, sul lavoro, nell’istruzione e nella formazione. La motivazione e la fiducia sono elementi essenziali perché una persona possa acquisire tale competenza.”

27. Riferimenti bibliografici 1. Indicazioni per il curricolo” MPI – Roma - Direttiva Ministeriale 3 agosto 2007, n° 68 2. Raccomandazione del Parlamento Europeo e del Consiglio dell’Unione Europea del 18 dicembre 2006 – Competenze chiave per l’apprendimento permanente 3. Piano ISS – I Seminario Nazionale – Documenti di lavoro - Vol 1 – novembre-dicembre 2006 4. L.Mascitelli, Il Piano ISS Insegnare Scienze Sperimentali, finalità, metodologie, organizzazione nazionale e territoriale, sviluppo futuro, CnS, Anno XXX, n°4, 2008 5. Tiziano Pera – L’aggiornamento partecipato e la didattica laboratoriale - Piano Nazionale ISS- CnS-Anno XXIX, n.2,2007 6. T. Pera, R. Carpignano, G. Cerrato, D. Lanfranco, Dalla centralità del programma alla centralità dello studente, La Chimica nella Scuola, CnS, XXX, n. 4, p. 7 (2008); 7. T. Pera, R. Carpignano,Didattica laboratoriale e traguardi di competenza, esperienze, esperimenti, esercitazioni: cosa fare, come, quando e perché, La Chimica nella Scuola, CnS, XXX, n. 4, p. 17 (2008); 8. Progettare per competenze, a cura di D. Maccario