TEST SULLE TRASFORMAZIONI CHIMICHE          1 giugno 2004

(tra parentesi la statistica delle scelte effettuate dai gruppi)

Esperienza realizzata da Alfredo Tifi nella  classe 2^A Scuola Media Appignano con l'ins. Valeria Bellucci

 

Valutazione del test

 

Il test volutamente mescolava insieme elementi simbolici, immagini del mondo delle particelle e riferimenti a fenomeni concretamente sperimentati. La parte sperimentale ha coinvolto la classe per circa un’ora, come per quella teorica sui modelli di cambiamenti strutturali degli aggregati di particelle, coinvolti nelle trasformazioni chimiche. Per la parte simbolica (richiesta più limitatamente dal test (domanda 2) si è fatto riferimento alla preparazione di base acquisita nel curricolo di scienze, nel quale si erano trattati già i concetti di elemento, composto, atomo e molecola. La classe non ha comunque seguito, in precedenza, un percorso sperimentale di alfabetizzazione scientifica.

 

 

 

domanda 1

Se A, B e C sono tre elementi chimici, la reazione AB + C ---> ABC corrisponde alla

A

sostituzione di un elemento con un altro in un composto

B

frammentazione di un composto in tre elementi

C

doppio scambio che da due composti origina altri due composti (2)

D

unione in un solo composto partendo da un elemento e un composto (8)

 

 

domanda 2

La scrittura O2 + 2 H2 rappresenta

A

due molecole (3)

B

sei molecole (2)

C

tre molecole (5)

D

una molecola di un composto (1)

 

 

Domanda 2: la risposta errata A è giustificabile intendendo due tipi di molecole (H2 e O2)
 

 

domanda 3

Il magnesio sta bruciando all'aria. Quali sostanze entrano in gioco nella reazione?

A

Il magnesio è un composto e mentre brucia le sue molecole si frammentano originando atomi di ossigeno e di ossido di magnesio (3)

B

l'elemento magnesio brucia formando anidride carbonica e cenere (4)

C

L'elemento magnesio si frammenta in altri elementi formati da atomi più piccoli (3)

D

gli elementi ossigeno e magnesio si uniscono per formare il composto ossido di magnesio (1)

 

Domanda 3: nonostante la discussione in classe sulla combustione del magnesio e le riflessioni sulla comune combustione e la conservazione della massa, è prevalsa la concezione spontanea, in base alla quale la combustione rappresenta una “disgregazione” della materia, opposta a quella dell’”unione” con l’invisibile ossigeno (una sola risposta esatta).

 

domanda 4

Nella reazione tra iodio e zinco

A

Gli atomi di zinco sono sostituiti da quelli i iodio (1)

B

Gli elementi zinco e iodio si sciolgono in acqua (2)

C

Gli atomi dei due elementi si uniscono a formare aggregati più grandi del composto ioduro di zinco (7)

D

Le molecole di iodio si frammentano formando altri aggregati di colore più chiaro (1)

 

Domanda 4: Il risultato positivo (sette risposte corrette su undici) conferma che la rappresentazione corretta della reazione di “unione” è molto più accessibile quando si uniscono due elementi solidi, come lo iodio e zinco. Il quarto gruppo (di Mirko, Danilo & co) ha mantenuto la misconcezione che lo iodio e lo zinco si sciolgono in acqua, non apprezzando l’interazione che c’è stata tra essi, che li ha trasformati in un’altra sostanza.
 

 

domanda 5

Nella reazione tra alluminio e cloruro di rame

A

L'elemento alluminio sostituisce il rame nell'aggregato di rame e cloro (5)

B

Gli elementi alluminio cloro e rame formano un unico composto

C

L'elemento alluminio si trasforma nell'elemento rame (5)

D

L'elemento alluminio si arrugginisce (1)

 

 

Domanda 5: Interessante il bilancio alla pari tra l’interpretazione alchimistica (l’alluminio si è trasformato in rame) e quella corretta. A livello percettivo nulla vieta che un elemento possa trasformarsi in un altro, e anche la conoscenza della struttura dell’atomo, che descrive gli atomi come formati dalle stesse particelle subatomiche, non fa che confermare questa possibilità.

 

domanda 6

Nella reazione tra aceto (acido acetico) e bicarbonato di sodio in cui si formano anidride carbonica e acetato di sodio

A

Due elementi originano altri due elementi (2)

B

Due composti originano altri due composti (3)

C

si forma un solo composto gassoso (4)

D

Un elemento e un composto formano un elemento e un composto (2)

 

Domanda 6: Le quattro preferenze all’opzione errata C si giustificano considerando che gli studenti non hanno visto nessuna evidenza del fatto che il bicarbonato non si è semplicemente sciolto, ma ha perduto la proprietà di poter reagire con l’aceto, dando effervescenza, né hanno verificato che l’aceto si è anch’esso trasformato originando qualcosa che non è più acido (bastava provare con la cartina del pH). Alla luce di queste due evidenze, difficilmente gli allievi avrebbero sostenuto che tutto ciò che si forma è l’anidride carbonica che va nel palloncino. Le risposte errate A e C si giustificano solo in base all’uso dei termini elemento e composto nell’accezione comune (in cui elemento = qualsiasi entità a sé stante, composto = qualsiasi insieme di più cose).


 

domanda 7

La reazione in cui l'acqua ossigenata produce ossigeno comporta

A

rottura delle molecole per formare molecole più piccole (5)

B

Trasformazione interna delle molecole dell'acqua ossigenata in quelle d'acqua (2)

C

scambio degli atomi di un elemento libero con uno combinato (3)

D

unione delle molecole (1)

 

Domanda 7: La risposta errata B (anche se in essa non si fa cenno alla produzione di ossigeno) è giustificata perché in effetti la trasformazione interessa solo un tipo di molecole (H2O2), che non subiscono solo la “rottura” in H2O e ossigeno, ma anche l’unione degli atomi di ossigeno a formare molecole biatomiche (O2). Questo può essere visto come un tipo di riarrangiamento. Il quesito andrebbe certamente riformulato. Ho comunque dei dubbi sull’opportunità di rappresentare fedelmente le molecole degli elementi (O2, H2 ecc.) al livello introduttivo della scuola media. Se gli elementi fossero rappresentati genericamente come aggregati (solidi, liquidi o gassosi a seconda dei casi) di atomi uguali probabilmente ci sarebbe meno confusione nel descrivere a livello microscopico pre-disciplinare le diverse classi di reazioni chimiche, e non si ostacolerebbe più di tanto l’acquisizione successiva del concetto di molecola n-atomica degli elementi. Le risposte errate C e D non trovano facili motivazioni.

 

 

domanda 8

Unendo una soluzione di cloruro di rame a una soluzione di idrossido di sodio si forma un solido blu gelatinoso e insolubile (idrossido di rame) e una soluzione di sale (cloruro di sodio). Come si trasformano gli aggregati di atomi in questa reazione chimica?

A

AB + CD --> AD + CB                      (4)

B

AB + CD --> ABCD                          (1)

C

AB + C --> A + CB                           (4)

D

AB + CD --> A + B + C + D             (2)

 

 

Domanda 8: Le risposte C e D hanno in comune la produzione di due sostanze a partire da due. La confusione tra elemento e composto conferma quanto ipotizzato a proposito della domanda 6.

 

 

domanda 9

Quando il ferro arrugginisce

A

l'aggregato degli atomi di ferro si frammenta facendo entrare l'aria e l'umidità

B

l'aggregato di atomi di ferro diventa poroso e cambia colore (2)

C

i suoi atomi si aggregano con quelli dell'ossigeno per formare un composto (7)

D

gli atomi di ferro si arrugginiscono (2)

 

 

Domanda 9: Quattro risposte errate alle opzioni (B e D) che prevedono che degli atomi si arrugginiscano, diventino porosi e cambino colore. È il modello particellare naive, in cui le particelle subiscono le stesse trasformazioni delle sostanze. Quindi gli atomi diventano liquidi quando le sostanze fondono e gassosi quando evaporano. Queste misconcezioni sono impossibili da eliminare se il modello particellare viene insegnato in modo tradizionale e tramite definizioni o, peggio ancora, dato per scontato.

 

 

domanda 10

Quale delle seguenti frasi è una descrizione accurata di ciò che si osserva nella reazione tra alluminio e la soluzione di cloruro di rame?

A

il miscuglio si riscalda e la soluzione lentamente si decolora, si formano bollicine di gas, l'alluminio si corrode e si formano degli "straccetti spugnosi" di colore marrone-rossiccio (2)

B

Si formano bollicine di idrogeno e rame, mentre il cloruro di rame si trasforma in rame e l'alluminio in cloruro di alluminio. (5)

C

L'alluminio si combina con il cloro mentre il rame si separa dal composto (1)

D

avviene una reazione di scambio semplice tra un elemento e un composto in cui si formano un altro elemento e un composto (3)


 

Domanda 10: Le nove preferenze errate sono state date ad opzioni che contengono informazioni puramente teoriche sulla natura dei materiali coinvolti nella trasformazione, o vere e proprie generalizzazioni (D) che non possono essere oggetto di osservazione. Questo rilievo testimonia la scarsa consapevolezza dell’esistenza di un livello descrittivo e di un livello interpretativo, basato su modelli, dei fenomeni scientifici. Un programma di alfabetizzazione scientifica deve curare che sia ben chiaro agli studenti quando si usa l’un o l’altro registro.

 

 

 

Test Online

Sauro

Andrea L.

Angelica

Andrea

Trasformazioni chimiche

Daniele

Michele

Gloria

Alessandro

1° Giugno 2004

Ludovica

Ilaria

Virginia

Mirko

Classe 2ª media Ist.Comp.

Federica

Simona

Danilo

Chiara

Appignano

Ins. V.B.

Federico

Leidy

Massimo

Danilo

domanda

esatte

1ª

2ª

1ª

2ª

3ª

4ª

1ª

2ª

3ª

1ª

2ª

1

D

D

C

C

D

D

D

 

D

D

D

D

2

C

B

C

B

C

C

C

D

A

A

A

C

3

D

B

A

D

A

C

C

B

B

B

A

C

4

C

A

D

C

C

C

C

C

C

C

B

B

5

A

C

C

A

A

A

A

A

C

C

D

C

6

B

D

C

D

C

A

B

A

B

B

C

C

7

A

C

D

B

A

A

A

A

C

C

B

A

8

A

A

A

D

C

A

B

C

C

D

C

A

9

C

C

C

B

B

D

C

C

C

D

C

C

10

A

B

A

D

B

C

B

B

D

D

A

B

Tempo impiegato (min)

7,8

2,8

7,2

5,3

3,6

3,5

8,1

7,3

2,9

7,7

4,1

Risposte esatte/10

3

4

3

5

6

7

4

4

3

3

5

 

 

 

Alfredo Tifi, 2 giugno 2004