SCOVARE E COMBATTERE LE MISCONCEZIONI IN CHIMICA

TFA Ordinario aa 2011-2012

D’Ercole Mariangela A013Incollingo Filomena A013Pagliara Claudia A013Pettinella Caterina A013Tarquini Maddalena A013

Gruppo di lavoro

Che cos’è una misconcezione?

Una misconcezione è un concetto errato e dunque costituisce genericamente un evento da evitare; essa però non va vista sempre come una situazione del tutto o certamente negativa: non è escluso che per poter raggiungere la costruzione di un concetto, si renda necessario passare attraverso una misconcezione momentanea, ma in corso di sistemazione.

…individuare la causa della misconcezione…

Quando all’allievo si propone un’immagine forte, convincente, persistente e univoca di un concetto, l’immagine si trasforma in modello intuitivo. Si crea una sorta di rispondenza diretta tra la situazione proposta ed il concetto che si sta utilizzando. Occorre cercare di evitare che l’allievo associ a tali immagini un suo modello intuitivo errato illustrandogli invece il modello corretto.

…è necessario trovare un rimedio!

Le misconcezioni trattate….

1.Misconcezione derivante da un’idea stereotipata della chimica

3. Misconcezione derivante da una confusione nella definizione

2. Misconcezione derivante da una confusione nella modellizzazione

Misconcezione 1: “HCN è tossico quindi è un acido forte”

C

A

U

S

A

Ipotesi della causa scatenante:Confusione-identificazione tra proprietà chimiche della sostanza e proprietà biologiche, solitamente preesistente nell’alunno e preconcetta rispetto alle conoscenze di chimica.

Come far emergere il concetto sbagliato:Dopo la spiegazione dei concetti chimici di acidità/basicità, di forza degli acidi e delle basi (pKa) (PREREQUISITI)

stimolare in classe una riflessione/discussione aperta sul comportamento degli acidi e sull’utilizzo comune di questi composti e porre domande su come classificherebbero gli acidi di cui più comunemente si sente parlare, senza che l’insegnante intervenga con risposte preconfezionate o con giudizi sulle risposte date.

R

I

M

E

D

I

O

Strategia che spieghi in modo diverso il concetto:

Utilizzare ciò che emerge dalla discussione dei ragazzi, farli fermare a riflettere sulle giuste definizioni e distinzioni tra proprietà chimiche e proprietà biologiche, intervenire fornendo input

Es: tabelle di acidità e simboli di tossicità

Una volta chiarita questa misconcezione, dal momento che il concetto che avranno più chiaro sarà (si spera!) quello chimico, spiegare anche gli effetti biologici (più lontani dalla materia di cui ci occupiamo) aggiungendo esempi suggestivi che stimolino il loro ricordo.

Es. narrazioni storiche.

1. HCN è un acido forteMisconcezione derivante dal sentire comune

Acido cianidrico

Nome IUPAC

cianuro di idrogeno

Nomi alternativi

acido cianidricoacido prussico

Caratteristiche generali

Formula bruta o molecolare

HCN

Massa molecolare (u) 27,03

Aspetto liquido incolore

Numero CAS [74-90-8]

Numero EINECS 200-821-6

Proprietà chimico-fisiche

Densità (g/cm3, in c.s.) 0,687

Costante di dissociazione acida a 293 K

7,2 × 10−10

Temperatura di fusione −13 °C (260 K)

Temperatura di ebollizione

26 °C (299 K

Indicazioni di sicurezza

Simboli di rischio chimico

Da WIKIPEDIA

Dannoso per l’ambiente

Simboli di sicurezza

Tabella pKa acidi inorganici

Boric acid H3BO3 + H2O H3O+ + H2BO3- 5,8 x 10 -10 9.24

Il gruppo CN- funziona come inibitore della ferricitocromo-ossidasi mitocondriale formando con essa un complesso relativamente stabile. Viene così impedito il rilascio dell'ossigeno da parte dell'emoglobina al sistema di trasporto degli elettroni. In questo modo l'ossigeno non viene consumato a livello tissutale e si accumula in circolo; infatti con avvelenamento da cianuro, anche il sangue venoso risulta di color rosso brillante. Gli effetti dell'ipossia si riflettono sul sistema respiratorio; sopraggiunge quindi una rapida depressione dell'attività cerebrale. La frequenza cardiaca dapprima aumenta per poi diminuire progressivamente. La morte avviene per anossia cerebrale e collasso cardiovascolare.Avvelenamenti accidentali possono essere causati dall’ingestione di mandorle amare o anche di semi di pesche o ciliegie che contengono glicosidi cianogenetici. L’antidoto da utilizzare è il permanganato di potassio assai diluito, che ossida l’acido cianidrico ad acido cianico inattivo.

La dose mortale per via orale è di circa 1-2 milligrammi per chilogrammo di peso corporeo, mentre una dose più alta conduce a morte pressoché istantanea.

Effetti biologici del cianuro

Suicidi con cianuro

Nei campi di sterminio della Germania nazista lo Zyklon B, un pesticida a base di CN-, veniva usato per condurre esecuzioni di massa.Lo stesso Adolf Hitler si suicidò con Eva Braun masticando una capsula di cianuro (sparandosi contemporaneamente un colpo di pistola alla tempia).

Nel più grande suicidio di massa finora documentato, detto il massacro di Jonestown, si utilizzò il cianuro come mezzo di morte: Jim Jones, predicatore della setta Tempio del popolo, sentendosi in pericolo ordinò ai suoi 912 seguaci il suicidio proprio tramite un cocktail al cianuro.

Esempi della pratica del suicidio con il cianuro si trovano nella saga letteraria e cinematografica da Ian Fleming 007-James Bond e nella trilogia di Bourne Identity con Matt Damon

Misconcezione 2: “un orbitale p contiene 2 elettroni in N2”

C

A

U

S

A

Durante una verifica dove si chiedeva di disegnare gli orbitali atomici nell’azoto N2 è emerso che ogni lobo di un orbitale p possiede un elettrone…

I modelli che dovrebbero semplificare il concetto di orbitale e del suo riempimento possono generare confusione, tale confusione si evidenzia nel passare dalla configurazione elettronica dell’atomo alla costituzione della molecola.

Configurazione dello stato fondamentale di un atomo: Aufbau

Principio della massima molteplicità (Hund)

Principio di esclusione di Pauli Il quadratino rappresenta un orbitale

atomicoHe

Be

N

F

Problemi di tale modello

I ragazzi potrebbero confondere il concetto di orbitale indicato dal quadratino con la forma dell’ orbitale p nel passaggio da un modello all’altro.

Il punto nodale non divide i due lobi che costituiscono un unico orbitale.

Esempio di N2

Struttura elettronicaOrbitali p che formano i legami

Per assicurarsi che non ci siano fraintendimenti, è opportuno prima di disegnare gli OA avere bene a mente la configurazione elettronica fondamentale in modo da avere la certezza di associare il giusto numero di elettroni

Strategia 1

R

I

M

E

D

I

O

Utilizzo di palloncini che semplificano la visione 3D degli orbitali p i quali, nel caso di N2 hanno un solo elettrone e non 2

Strategia 2

R

I

M

E

D

I

O

Possiamo immaginare i tre orbitali p di ciascun atomo di N con pollice indice e medio di ciascuna mano, posti ortogonalmente tra loro; sovrapponendo poi i due medi (legame sigma) e piegando poi indici e pollici fino a ricoprirsi parzialmente (due legami pigreco); la ricopertura dei due medi risulta maggiore di quella dei due indici e dei due pollici: il legame sigma è più forte del legame pigreco…

Misconcezione 3: ‘la freccia più lunga indica una velocità maggiore’

C

A

U

S

A

Durante una verifica mi sono accorta che i ragazzi travisavano il significato del simbolo della doppia freccia; così ho scritto alla lavagna la generica equazione

A+B C+D e ho chiesto perchè una freccia è più lunga dell'altra;

qualcuno ha risposto: che la velocità con cui A e B reagiscono è più alta di quella con cui reagiscono C e D.

Possibile causa della misconcezione

La causa è probabilmente nella stessa definizione secondo cui l' equilibrio dinamico è raggiunto quando le velocità di reazione diretta e inversa sono uguali e quindi le concentrazioni di reagenti e prodotti rimangono costanti.

Strategia che spieghi in modo diverso il concetto

R

I

M

E

D

I

O

Per rimediare a questa che è una misconcezione da definizione, proverei a cambiare i termini della definizione stessa, dicendo che:

In uno stesso momento un certo numero di

molecole di ognuno dei reagenti viene consumato dalla reazione diretta, ma un ugual numero si forma grazie alla reazione inversa.

Analogamente, un certo numero di molecole di ciascuno dei prodotti si forma grazie alla reazione diretta, ma un numero uguale di molecole viene consumato dalla reazione inversa.

Inoltre associo il simbolo della doppia freccia a dei grafici,affinchè rimanga più impresso il concetto:

All'equilibrio la concentrazionedei prodotti è maggiore dellaconcentrazione dei reagenti

All'equilibrio la concentrazionedei reagenti è maggiore dellaconcentrazione dei prodotti

E infine…

In questo caso all'equilibriole concentrazioni dei reagentie dei prodotti sono uguali