LICEO SCIENTIFICO STATALE “Filippo Lussana” – Bergamo PROGRAMMA DI SCIENZE EFFETTIVAMENTE SVOLTO a.s. 2013-2014 Classe 3F Base Libri adottati: Biologia: "BIOLOGIA" di Campbell, Reece, Taylor, Dickey primo biennio e secondo biennio Ed. LINX Chimica: "CHIMICA- Concetti e modelli" di Valitutti, Falasca, Tifi, Gentile Ed ZANICHELLI Scienze della Terra: "ELEMENTI DI SCIENZE DELLA TERRA" di Fantini, Monesi e Piazzini Ed. BOVOLENTA BIOLOGIA Ripasso del ciclo cellulare, della Mitosi ee della Meiosi L'eredirietà dei caratteri e la genetica mendeliana  Le condizione sperimentali e il metodo di Mendel.  Concetto moderno di gene ed allele. Genotipo e fenotipo  Le scoperte di Mendel: della dominanza, della segregazione.e  dell’assortimento indipendente.  I quadrati di Punnett. Semplici problemi di genetica Elementi di genetica umana  Autosomi e cromosomi sessuali  La determinazione del sesso e i caratteri legati al sesso.  Geni associati  Esperimenti di Morgan con Drosophila  Eredità autosomica recessiva: anemia falciforme, fenilchetonuria  Eredità autosomica dominante: polidattilia, corea di Huntington, acondroplasia;  Eredità recessiva legata al cromosoma X, emofilia A, cecità ai colori (daltonismo)  Dominanza incompleta. Alleli multipli e codominanza.(es. sistema AB0 dei gruppi sanguigni)  Pleiotropia (es. anemia falciforme)  Eredità poligenica (il colore della pelle negli esseri umani)  Variazioni fenotipiche legate all’ambiente Evoluzione e classificazione dei viventi  Prima di Darwin  Darwin e la teoria dell'evoluzione  Il viaggio di Darwin  La selezione naturale  Lo studio dei fossili come prova dell'evoluzione  le prove che confermano l'evoluzione  La filogenesi e l'albero della vita  Omologie  Concetto di specie e la sistematica.  La classificazione dei viventi: I Regni La struttura e le funzioni del DNA  Modello di Watson e Crick  Struttura del DNA, Duplicazione semiconservativa e riparazione  I tre tipi di RNA  L'RNA e il passaggio dell'informazione genetica dal DNA alle proteine  Il codice genetico  La traduzione  Maturazione e traduzione del mRNA  Sintesi proteica e mutazioni.  Mutazioni cromosomiche: duplicazione, inversione, traslocazione, delezione  Mutazioni genomiche: variazione del numero di autosomi (trisomia 21).  La scoperta dei trasposoni di Barbara McClintock  I virus e gli agenti infettivi non cellulari  I virus: ciclo litico e lisogeno. I retrovirus (HIV, la trascrittasi inversa)  I virus e gli agenti infettivi non cellulari (HIV, viroidi e prioni) La regolazione dell’espressione genica  DNA codificante e non. Esoni introni a lo splicing  L'ingegneria genetica  La tecnologia del DNA ricombinante e alcune applicazioni  Le tecniche per produrre DNA ricombinante (cenni) La riproduzione e lo sviluppo embrionale  L'apparato riproduttore  Gli organi sessuali maschili  le vie spermatiche trasportano gli spermatozoi nell'uretra  gli organi sesssuali femminili  il ciclo ovarico e il ciclo uterino  funzioni di progesterone ed estrogeni  la contraccezionelo sviluppo embrionale  la fecondazione  la segmantazione dello zigote  dai tre foglietti ai tessuti e l'organogenesi  Gli annessi embrionali  gravidanza e sviluppo dell'embrione umano  la placenta CHIMICA Ripasso della mole  I simboli.  Indici e coefficienti stechiometrici  Bilanciare le reazioni: gli atomi e le molecole nei reagenti e nei prodotti  Il principio di Avogadro e la massa atomica relativa. “Peso” atomico e molecolare  Calcolo del peso molecolare e della formula minima di un composto  La mole e Il numero di Avogadro. La massa Molare. Numero di moli. Volume molare  Problemi stechiometrici Le particelle atomiche  I tubi di Crookes. Le esperienze di Thomson e Rutherford  Le particelle fondamentali e primi modelli atomici  Numero atomico Z e numero di massa A. Gli isotopi  L’atomo di Bohr  Il modello a livelli. Il riempimento dei sottolivelli e la configurazione elettronica  La ionizzazione dell’atomo e gli elettroni di valenza Il modello deli orbitali atomici  l’Equazione d’onda di Schödinger e il Principio di indeterminazione di Heisenberg  I numeri quantici: numero quantico principale, secondario, magnetico e di spin  Il riempimento degli orbitali, elettroni di valenza: il principio di esclusione del Pauli e la regola di Hund  Ibridazione del carbonio sp3, sp2 e sp. (diamante e grafite) I legami chimici  Atomi e molecole. I gas nobili e la regola dell’ottetto  L’elettronegatività  La configurazione a puntini di Lewis  Legame covalente omopolare (o puro), polare. I dipoli.  Legame covalente dativo  Legame ionico. Composti ionici e loro proprietà  Legame metallico. Proprietà dei metalli e struttura atomica I composti inorganici e la nomenclatura  La valenza e il suo doppio significato. Il numero d’ossidazione. Calcolo del n.o. degli elementi di un composto o di uno ione  La nomenclatura IUPAC e quella Tradizionale  Gli idruri dei metalli (ionici o salini)  Gli ossidi basici ed acidi (anidridi) (prefisso IUPAC di-, tri- etc) (desinenza –ico/ica e –oso/osa). I perossidi.  Gli idracidi (desinenze –uro e –idrico). Gli idrossidi e gli ossiacidi (desinenze –oso/–ico, prefissi ipo/ per-).  I Sali e la neutralizzazione.  Cenni sui sali acidi, basici, doppi, idrati (prefisso idrogeno- e bi-) Le reazioni chimiche  I vari tipi di reazione  Problemi stechiometrici. Le forze intermolecolari e gli stati condensati della materia  Polarità dei legami intramolecolari e polarità della molecola  I legami Intermolecolari; le forze di Van der Waals e le forze di dispersione di London.  Dissociazione ionica, ionizzazione e polarizzazione. Gli elettroliti  Legame idrogeno  Cristalli ionici, molecolari apolari, molecolari polari e metallici  La struttura cristallina e la cella elementare.  Polimorfismo ed isomorfismo (come soluzione solida) I materiali della Terra solida: minerali e rocce  I minerali, definizione, proprietà e classificazione  Cella, struttura e abito cristallino  I silicati  Le rocce e la loro classificazione. Il processo litogenetico  Rocce magmatiche  Rocce sedimentarie LABORATORIO  Reazioni chimiche (esempi di: reazione endotermica, esotermica, con sviluppo di gas, con sviluppo di odori, con formazione di precipitato)  Estrazione del DNA  Visione del film "Darwin" ALTRE ATTIVITÀ  Rappresentazione teatrale: Barbara McClintock- Il gene non è una cosa.  Incontro con esperti su: Corretto uso dei farmaci LAVORO ESTIVO PER TUTTI 1) 2) 3) Studiare le rocce metamorfiche. Rivedere ed eventualmente sistemare le relazioni delle attività di laboratorio. Fare gli esercizi. 4) Leggere almeno cinque capitoli di uno dei seguenti libri e per iscritto fare una breve sintesi ed esprimere un giudizio personale e le riflessioni che la lettura ha suggerito: Levi Il sistema periodico Einaudi scuola Azoto, carbonio, idrogeno, oro, arsenico... Sono ventuno gli elementi chimici che danno il titolo ai racconti di questo libro, e ventuno i capitoli di un'autobiografia che per affinità e accostamenti corre sul filo di una storia personale e collettiva, affondando le radici nell'oscura qualità della materia, raccontando le storie di un mestiere "che è poi un caso particolare, una versione più strenua del mestiere di vivere". Sam Kean Il cucchiaino scomparso e altre storie della tavola periodica degli elementi Adelphi . Ideata autonomamente, nel 1869, da Dmitrij Mendeleev e Julius Lothar Meyer, la "tavola periodica degli elementi" continua a restare per lo più congelata nell'inerzia dei ricordi scolastici. Con il libro di Sam Kean dietro ogni simbolo e ogni numero atomico si spalancano sequenze inimmaginabili in tutti gli ambiti dell'esperienza e della conoscenza umana. Come quelle arcaico-antropologiche sull'antimonio, elemento che troviamo nel giallo del Palazzo di Nabucodonosor e nel mascara delle donne egizie, usato sia per sedurre che per incutere terrore. O, ancora, quelle medico-sanitarie sulla tossicità del nitrato d'argento contrapposta alle qualità terapeutiche dello zolfo, alla base del "prontosil rosso", sulfaminide e primo chemioterapico antibatterico. O, infine, quelle fisico-cosmologiche: tutti gli elementi della tavola, infatti, condividono la stessa genesi stellare (l'esplosione di una supernova) in una fase di contrazione della materia che ha scremato la Terra e gli altri pianeti, oltre quattro miliardi e mezzo di anni fa. Punteggiato di sorprendenti aneddoti (come quello, evocato nel titolo, del cucchiaino di gallio che si scioglie al contatto del tè, permettendo trucchi alla Houdini) e digressioni narrative, il libro di Kean è un'introduzione alla conoscenza di ciò che costituisce il nostro pianeta. Adrian Desmond - James Moore "La sacra causa di Darwin" lotta alla schiavitù e difesa della evoluzione Edizione: Scienze e Idee Basandosi su anni di studio di materiali d'archivio, editi e inediti, Desmond e Moore ricostruiscono in questo volume il percorso umano, filosofico e scientifico dell'autore dell'"Origine delle specie", descrivendo al contempo l'ambiente familiare, il contesto storico e la maturazione scientifica del grande naturalista inglese. Scopriamo così un uomo tormentato e prudente, ma anche lucidamente consapevole dell'importanza epocale della propria teoria, quell'evoluzione per selezione naturale che oggi è riconosciuta come una delle teorie scientifiche più audaci, durature e dirompenti del mondo moderno Neil Shubin – Il pesce che è in noi – La scoperta del fossile che ha cambiato la storia dell’ evoluzione . C'è un fossile che ha costretto la comunità scientifica a riformulare la storia dell'evoluzione: Tiktaalik, il "grande pesce di acque poco profonde" con le pinne a forma di mani, è il tanto atteso anello di congiunzione fra i pesci e gli animali terrestri. Neil Shubin, che l'ha trovato tra i ghiacci dell'Artico, ora spiega perché discendiamo da quella strana creatura vissuta 375 milioni di anni fa. Con semplicità e molto spirito, racconta come si sono modificati i nostri organi nel corso di una lunga, imperfetta evoluzione. Imperfetta, perché nascere pesci e diventare umani significa purtroppo avere il singhiozzo, rischiare l'infarto, camminare su ginocchia traballanti e pagare lo scotto di un cervello - ammettiamolo - un po' rozzo. I vaccini dell'era globale - Zanichelli I vaccini sono una risorsa straordinaria contro le malattie: costano poco, salvano innumerevoli vite umane, sono più efficaci delle migliori medicine. Ma come si costruisce per esempio il vaccino contro l’influenza? È possibile prevenire le pandemie con i vaccini? «Isola il germe, uccidilo, iniettalo» è il principio empirico usato dai tempi di Pasteur per fabbricare vaccini contro microrganismi pericolosi ma stabili. Oggi grazie alla genomica possiamo prevenire anche le malattie causate dagli agenti infettivi più mutevoli Lapierre , Moro Mezzanotte e cinque a Bhopal Mondadori Alla fine degli anni '50, mentre migliaia di contadini indiani vengono cacciati dalle loro terre da nugoli di insetti assassini, tre entomologi newyorkesi inventano un insetticida miracoloso. La Union Carbide, la multinazionale che lo produce, decide di impiantare una grande fabbrica nel cuore dell'India, nella splendida Bhopal. I lavori hanno inizio negli anni '60 e terminano nel 1980, quando la fabbrica gioiello viene finalmente inaugurata. Ma il sogno ha vita breve: il 2 dicembre 1984 la fabbrica esplode causando la morte di migliaia di persone e compromettendo gravemente la salute di molte altre, a causa delle emissioni di gas nocivi. ESERCITAZIONI DI SCIENZE NOMENCLATURA CHIMICA 1. Determina il numero di ossidazione dell'azoto e dello zolfo nei seguenti composti: a) NH3; b) N2O3; c) N2O5; d) HNO3; e) CaS ; f) Na2S ; g) KHSO3; h) Na2SO4 [Risultato = a) -3; b) +3; c) +5; d) +5 e) -2; f) -2; g) +4; h) +6] 2. Determina il numero di ossidazione del cloro nei seguenti composti: a) HClO; b) HClO2; c) HClO3; d) HClO4 [Risultato = a) +1; b) +3; c) +5; d) +7] 3. Calcolare il numero di ossidazione di tutti gli elementi presenti nei seguenti composti: a) CaSO3; b) Na2CO3; c) ZnCl2; d) NH3; e) NH4Cl ; f) Ba(OH)2; g) O2; h) Fe3+; i) NaHCO3; l) NO3-; m) K2Cr2O7 [Risultato = a) +2,+4,-2 ; b) +1,+4,-2 ; c) +2,-1 ; d) -3,+1 ; e) -3,+1,-1 ; f) +2,-2,+1 g) 0 ; h) +3 ; i)+1,+1,+4,-2 l) +5,-2 ; m) +1,+6,-2] 4. Scrivi il nome dei seguenti composti binari secondo la nomenclatura tradizionale e IUPAC: a) SO2; b) SO3; c) SnO; d) Al2O3; e) P2O5; f) PbO2 [Risultato = a) anidride solforosa, diossido di zolfo ; b) anidride solforica, triossido di zolfo ; c) ossido stannoso, monossido di stagno ; d) ossido di alluminio, triossido di dialluminio ; e) anidride fosforica, pentossido di difosforo ; f) ossido piombico, diossido di piombo] 5. Assegna il nome IUPAC ai seguenti ossidi: a) Na2O; b) MgO; c) Al2O3; d) CO2; e) V2O5; f) UO3; g) Mn2O7; h) OsO4 [Risultato = a) ossido di sodio; b) ossido di magnesio ; c) ossido di alluminio; d) diossido di carbonio; e) pentossido di divanadio ; f) triossido di uranio; g) eptossido di dimanganese; h) tetrossido di osmio] 6. Assegna il nome tradizionale e il nome IUPAC ai seguenti ossidi: a) Cu2O; b) CuO; c) SnO; d) SnO2; e) FeO; f) Fe2O3 [Risultato = a) ossido rameoso , ossido di dirame ; b) ossido rameico , ossido di rame ; c) ossido stannoso , ossido di stagno; d) ossido stannico , diossido di stagno ; e) ossido ferroso , ossido di ferro ; f) ossido ferrico , triossido di diferro] 7. Assegna il nome tradizionale a ciascuno dei seguenti composti: a) HClO2; b) HBr ; c) HIO4; d) H2SO3; e) HNO3; f) H3PO4 [Risultato = a) acido cloroso ; b) acido bromidrico ; c) acido periodico ; d) acido solforoso ; e) acido nitrico ; f) acido (orto)fosforico] 8. Assegna ai seguenti ossiacidi il nome tradizionale e IUPAC: a) H2SO4; b) H2CO3; c) HClO3; d) HNO2 [Risultato = a) acido solforico, acido tetraossosolforico(VI) ; b) acido carbonico, acido triossocarbonico(IV) ; c) acido clorico, acido trioosoclorico(V) ; d) acido nitroso, acido diossonitrico(III)] 9. Scrivi la formula chimica e assegna il nome tradizionale ai composti con i seguenti nomi IUPAC: a) triossido di diboro ; b) triossido di cromo ; c) eptossido di dimanganese ; d) triidruro di alluminio ; e) fluoruro di idrogeno [Risultato = a) B2O3, anidride borica ; b) CrO3, anidride cromica ; c) Mn2O7, anidride permanganica ; d) AlH3, idruro di alluminio ; e) HF , acido fluoridrico] 10. Scrivi la formula chimica e assegna il nome tradizionale ai composti che formalmente derivano dalle seguenti reazioni: a) N2O5+ H2O b) P2O3+ H2O ; c) SO3+ H2O : d) CO2+ H2O ; e) Cl2O + H2O [Risultato = a) HNO3, acido nitrico ; b) HPO2, acido metafosforoso ; c) H2SO4, acido solforico ; d) H2CO3, acido carbonico ; e) HClO , acido ipocloroso] 10 a. Scrivere il nome IUPAC dei composti dell'esercizio 10 11. Per ognuno dei seguenti acidi scrivi il nome del rispettivo radicale e la sua formula chimica: a) acido ipocloroso; b) acido solforoso; c) acido perclorico; d) acido bromico [Risultato = a) ipoclorito, ClO-; b) solfito,SO32-; c) perclorato ClO4-; d) bromato, BrO3-] 12. Scrivere la formula dei seguenti composti o ioni a) pentacloruro di fosforo ; b) ammoniaca ; c) acido diossonitrico ; d) triidrossido di alluminio ; e) solfuro di zinco ; f) perossido di potassio ; g) pentossido di divanadio ; h) seleniuro di cadmio ; i) ioduro di cesio ; l) tetracloruro di zolfo ; m) idruro di potassio ; n) ione ammonio [Risultato = a) PCl5; b) NH3; c) HNO2; d) Al(OH)3; e) ZnS ; f) K2O2; g) V2O5; h) CdSe ; i) CsI ; l) SCl4; m) KI ; n) NH4+] 13. Scrivere il nome IUPAC dei seguenti composti o ioni. a) CaSO3; b) ZnCl2; c) Na2CO3; d) CaF2; e) SiO2; f) H2CrO4; g) NO3[Risultato = a) triossosolfato(IV) di calcio ; b) dicloruro di zinco ; c) triossocarbonato(IV) di sodio ; d) difluoruro di calcio ; e) diossido di silicio ; f) acido tetraossocromico(VI) ; g) ione triossonitrato(V)] 13 a. Assegnare il nome tradizionale ai composti o ioni dell'esercizio 13. 14. Assegna il nome tradizionale ai seguenti composti: a) Cu(NO3)2; b ) FeSO4; c) KBrO2; d) NaNO2; e) AlPO4 [Risultato = a) nitrato rameico ; b) solfato ferroso; c) bromito di potassio; d) nitrito di sodio ; e) (orto)fosfato di alluminio] 14 a. Scrivere il nome IUPAC dei composti dell'esercizio 14. 15. Denomina i seguenti composti secondo la nomenclatura tradizionale: a) AgNO3; b) K2SO4; c) H2SO4; d) NaNO2; e) AlPO4; f) ZnO ; g) KOH ; h) CaCO3; i) CaSO3 [Risultato = a) nitrato di argento; b) solfato di potassio; c) acido solforico; d) nitrito di sodio; e) fosfato di alluminio; f) ossido di zinco; g) idrossido di potassio; h) carbonato di calcio; i) solfito di calcio] 15 a. Scrivere il nome IUPAC dei composti dell'esercizio 15. 16. Scrivi le formule dei seguenti composti: a) clorito di potassio ; b) solfito di calcio ; c) solfato di alluminio ; d) ipoclorito di sodio ; e) perclorato rameico [Risultato = a) KClO2; b) CaSO3; c) Al2(SO4)3; d) NaClO ; e) Cu(ClO4)2] 16 a. Scrivere il nome IUPAC dei composti dell'esercizio 16 17. Assegna il nome tradizionale ai seguenti composti: a) Fe(OH)3; b ) KClO2; c) HClO; d) SO2; e) Ca3(PO4)2 [Risultato = a) idrossido ferrico ; b) clorito di potassio ; c) acido clorico ; d) anidride solforosa ; e) (orto)fosfato di calcio] 17 a. Scrivere il nome IUPAC dei composti dell'esercizio 17. nomenclatura e numero di ossidazione Scrivere in formule, bilanciare e indicare il tipo di ciascuna reazione. 1. Carbonato di sodio + Idrossido di Calcio →Idrossido di Sodio + Carbonato di Calcio 2. Nitrato di Argento + Cloruro Ferrico →Cloruro di Argento + Nitrato Ferrico 3. Acido Solfidrico + Idrossido Piomboso →Solfuro Piomboso + Acqua 4. Anidride Solforosa + Idrossido di Sodio →Solfito di Sodio + Acqua 5. Solfito Monoacido di Potassio + Acido Cloridrico →Acido Solforoso + Cloruro di Potassio 6. Solfuro di Zinco + Ossigeno →Ossido di Zinco + Anidride Solforosa 7. Clorato di Potassio →Cloruro di Potassio + Ossigeno 8. Acido Iodidrico + Acido Solforico →Anidride Solforosa + Acqua + Iodio (I2) 9. Stagno + Acido Nitrico →Ossido Stannico + Biossido di Azoto + Acqua 10. Carbonato Monoacido di Calcio →Carbonato di Calcio + Acqua + Anidride Carbonica 11. Solfuro Piomboso + Ossigeno →Ossido Piomboso + Anidride Solforosa 12. Ossido Stannico + Carbonio→Stagno + Ossido di Carbonio 13. Acido Solfidrico + Idrossido Piomboso →Solfuro Piomboso + Acqua 14. Anidride Solforosa + Idrossido di Sodio→Solfito di Sodio + Acqua 15. Solfito Monoacido di Potassio + Acido Cloridrico →Acido Solforoso + Cloruro di Potassio 16. Solfuro di Zinco + Ossigeno →Ossido di Zinco + Anidride Solforosa 17. Clorato di Potassio →Cloruro di Potassio + Ossigeno 18. Acido Iodidrico + Acido Solforico →Anidride Solforosa + Acqua + Iodio (I2) 19. Stagno + Acido Nitrico →Ossido Stannico + Biossido di Azoto + Acqua 20. Carbonato Monoacido di Calcio →Carbonato di Calcio + Acqua + Anidride Carbonica 21. Solfuro Piomboso + Ossigeno →Ossido Piomboso + Anidride Solforosa 22. Ossido Stannico + Carbonio →Stagno + Ossido di Carbonio a) Quanti protoni e quanti neutroni formano il nucleo dell’Argento-107 ? b) Quanti neutroni sono presenti in 32 70 Ge ? c) Scrivi, nella forma Z A X (ovvero A z X, con z= numero atomico, A numero di massa), l’isotopo del Rame che presenta nel suo nucleo 36 neutroni d) Quanti nucleoni sono presenti in 28 60 Ni ? e) Quanti elettroni presenta il catione Al3+ ? f) L’isotopo 65 del Cu e l’isotopo 66 dello Zn hanno lo stesso numero di neutroni? g) Il Calcio-40 ed il Calcio-45 hanno lo stesso numero di massa A? h) Quanti protoni e quanti neutroni vi sono nell’isotopo 40 del K ? i) Gli isotopi 24 Mg e 26 Mg hanno lo stesso numero atomico Z? In cosa differiscono? j) Quanti elettroni presenta l’anione S2- ? k) Quanti elettroni presenta complessivamente l’anione CO3 2- ? l) Quanti neutroni sono presenti nell’isotopo 92 del Mo ? m) Quanti protoni presenta il catione Cu2+ ? n) L’isotopo78 del Se e l’isotopo 36 del 78Kr presentano lo stesso numero atomico Z? o) Qual è il numero di massa ed il numero di nucleoni dell’isotopo 123Sb ? p) L’isotopo 32 P e l’isotopo 32S presentano lo stesso numero di neutroni? q) Quanti protoni sono presenti nell’anione Cl- ? r) Scrivi, nella forma Z A X , il Silicio-29 s) Scrivi, nella forma Z A X , il nuclide con Z = 30 ed N = 38 t) Il Sodio-23 ed il Magnesio-24 presentano lo stesso numero di neutroni? Risposte a) 47; 60 b) N = A – Z = 70 – 32 = 38 c) 29- 65Cu d) A = 60 e) 10 f) si, N = A – Z = 65 – 29 = 66 – 30 = 36 g) no, 40 ¹ 45 h) 19; 21 i) si, Z = 12 j) 18 k) 38 l) N = A – Z = 92 – 42 = 50 m) Z = 29 n) no, hanno medesimo A = 78 o) A = 123 = numero nucleoni p) no, hanno medesimo A = 32 (isobari) q) Z = 17 r) 14 29Si s) 3068Zn t) si, N = A – Z = 23 – 11 = 24 – 12 = 12