Accertamento della concentrazione della vitamina C nel succo di frutta
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Accertamento della concentrazione della vitamina C nel succo di frutta
Lithuanian Team Plan Titolo: Ricerca sulla proprietà del succo di frutta: Accertamento della concentrazione della vitamina C nel succo di frutta Argomenti: Ricerca sulla proprietà del succo di frutta: Accertamento della concentrazione della vitamina C nel succo di frutta Tempo:90 minuti Età: 15 – 16 (2 lezioni) anni Differenziazione: Linee guida, supporti ICT, etc.: Con gli alunni più dotati si può discutere su quanto succo di frutta (dei diversi tipi) bisogna assumere per raggiungere i livelli giornalieri consigliati di vitamina C. Gli studenti che completano velocemente il lavoro possono lavorare sugli obiettivi aggiuntivi. Agli studenti viene dato una scheda e una lista di attrezzature necessarie per l'attività. Siccome i risultati di questo lavoro tra gli studenti non sono noti in anticipo, nasce la possibilità di discussione tra gruppi. L'analisi dei risultati e la discussione hanno luogo dopo che si è concluso il lavoro in gruppi di 2-3 studenti. Se in classe non si ha l'attrezzatura necessaria e i reagenti, l'insegnante mostra la ricerca della titolazione del succo. Materiale richiesto per l'attività: bilance; buretta con supporto; beuta graduata da 250 ml; beuta per la titolazione; occhiali di sicurezza; pipette; acqua distillata; libri di testo; scheda dell'attività. Reagenti: soluzione 0,01 M I3− (0,63 g I2 e 1,00 g KJ è dissolto in circa 200 ml d'acqua distillata, versato in una beuta graduata da 250 ml e diluto fino al segno.) 1 % soluzione di amido. Succo di frutta, spremuto a mano o comprato già pronto. Conoscenze richieste: Concetto di vitamina, concentrazione molare; Frazioni, proporzioni, calcolo percentuale. Obiettivi di apprendimento dell'attività Tutti: Capiranno il ruolo delle vitamine nell'alimentazione quotidiana. Saranno capaci di usare gli strumenti per il lavoro seguendo le istruzioni. Saranno capaci di applicare il metodo di titolazione iodometrica. La maggior parte: Saranno capaci di calcolare la concentrazione molare della soluzione. Saranno capaci di calcolare la concentrazione di vitamina C nel succo. Alcuni: Saranno capaci di calcolare l'errore quadratico medio delle misurazioni. Saranno capaci di calcolare l'errore di titolazione. Saranno capaci di valutare l'accuratezza del risultato. Salute e sicurezza: Utilizzo sicuro dell'attrezzatura 1 Lithuanian Team Plan sperimentale e dei reagenti. 2 Lithuanian Team Plan Descrizione della lezione Attività iniziale Gli alunni entrano in classe e mettono via cappotti e zaini. Agli alunni viene richiesto di ripassare matematica: frazioni (proporzioni), calcolo percentuale, calcolo degli errori. Agli alunni viene chiesto il ruolo delle vitamine nell'alimentazione quotidiana, il significato di vitamine e minerali, le fonti di vitamina C che conoscono. Attività principale Gli alunni iniziano a lavorare sulla scheda Accertamento della concentrazione di Vitamina C nel succo di frutta. Viene fornita una spiegazione dell'esercizio. Gli studenti in gruppi di 2-3 effettuano la titolazione del succo. Se in classe non si ha l'attrezzatura necessaria e i reagenti, l'insegnante mostra la ricerca della titolazione del succo: La buretta è lavata due volte con soluzione di iodio e riempita nuovamente fino alla capacità di 25 ml; 20 ml del succo vengono versati in una beuta; in 20 ml d'acqua distillata vengono aggiunti con una pipetta; 5 gocce di 3 M HCl; 10 gocce di soluzione di amido; La soluzione di iodio è colata nella buretta fino al raggiungimento del colore blu, che rimane per almeno 20 secondi; Durante la titolazione, la soluzione è mescolata con un mescolatore magnetico o a mano; La soluzione Si misura la capacità della soluzione di iodio titolata; La titolazione viene ripetuta tre volte; Tutti i campioni di succo vengono titolati in questo modo. Estensione Agli alunni più capaci adesso può essere chiesto di considerare ogni problema relativo alla progettazione dell'esperimento o gli si può chiedere di suggerire miglioramenti. Attività con le schede Agli alunni viene domandato di completare individualmente l'attività delle schede, gli alunni devono registrare i risultati, metterli in una tabella e, con una regola di equivalenza, di calcolare la concentrazione della vitamina C, e di confrontare la concentrazione di vitamina C in diversi succhi di frutta. 3 Lithuanian Team Plan Agli alunni più capaci si può domandare di calcolare l'errore quadratico medio, l'errore di titolazione, di scrivere i risultati e di spiegarli. Attività dell'estensione Agli alunni che finiscono il lavoro velocemente si domanda di lavorare all'obiettivo aggiuntivo (Accertamento della concentrazione di Vitamina C nel succo di frutta). Attività conclusiva Agli alunni si domanda come hanno effettuato la procedura; gli viene domandato di ragionare sui risultati strani. Agli alunni si domanda di tirare una conclusione sulla concentrazione di vitamina C in diversi succhi di frutta. Questi valori si confrontano nella concentrazione di vitamina C nel succo appena spremuto e in altri succhi comprati al supermercato. Con gli alunni più dotati si discute quanto dell'uno e dell'altro succo si deve bere per soddisfare il fabbisogno giornaliero di vitamina C. 4 Lithuanian Team Worksheet RICERCA DELLE PROPRIETA' DEI SUCCHI DI FRUTTA Accertamento della concentrazione di Vitamina C Il succo di frutta e verdura si produce da frutta, bacche e verdure spremute per estrazione. La parte più ricca del succo è la polpa, in quanto contiene le fibre di cellulosa, come accade per pomodori, carote, albicocche, prugne. Il succo prodotto si consuma fresco. senza bisogno di bollirlo o pastorizzarlo, altrimenti tutti i fermenti e parte delle vitamine andranno distrutti. Il succo zuccherato è di valore inferiore. In molti succhi, ci sono vitamina C, potassio, ioni di calcio, e in piccola parte ferro, rame, manganese, cobalto, zinco, ioni di nichel, necessari all'organismo. Le bibite alla frutta hanno fino al 30% di succo di frutta; ad esempio nelle bibite all'uva ce n'è il 6%, in quelli al limone circa il 10%. Queste bibite sono molto diffuse in quanto molto economiche. La fibra di cellulosa, che è la principale componente strutturale in frutta e verdura, influenza The cellulose fibre, being the major structural component in vegetables and fruit, influences la circolazione del grasso, diminuisce il livello di colesterolo nel sangue, aiuta a rimuovere tossine dal nostro organismo. Il potassio regola la trasmissione degli impulsi nervosi, l'attività muscolare, l'equilibrio dell'acqua nelle cellule. Il fabbisogno quotidiano di potassio è di 2000 mg. Il potassio è la principale componente della massa di ossa e denti. L'organismo immagazzina circa il 98% di potassio nelle cellule umane, per esempio il citrato di potassio aiuta la resistenza delle ossa. Il potassio che non è nel tessuto osseo, gioca in ruolo importante nella trasmissione di impulsi nervosi per le fibre muscolari del cuore. Questa parte di potassio è importante per i sistemi di coagulazione e per la regolazione della reazione di fermentazione. La dose quotidiana di potassio è di 800 mg. La vitamina C, acido ascorbico (C6H8O6), è una delle vitamine idrosolubili più instabili. Reagendo con l'ossigeno, si ossida velocemente, è instabile per l'influenza della temperatura, pertanto trattato termicamente, il succo si decompone. Le cellule di quasi tutti i mammiferi possono sintetizzare la vitamina C, ma sfortunatamente le cellule umane non hanno questa caratteristica, pertanto il suo fabbisogno deve essere soddisfatto mangiando cibi di origine vegetale. La vitamica C è in tutti i liquidi e le cellule dell'organismo, comuque non può essere immagazzinata nell'organismo, e l'eccesso è eliminato con l'urina. La vitamina C è inoltre importante come coenzima e antiossidante, prende parte nella sintesi del collagene, la corteccia surrenale, l'ormone steroideo e la sintesi di altri ormoni. La mancanza di vitamina C sfocia in scorbuto, aumentata fragilità dei vasi sanguigni, bisogno di ricambio di tessuto osseo, i denti diventano deboli e cadono; lo sviluppo di insufficienza cardiaca, anemia. La dose giornaliera di vitamina C è di 75-100 mg. La concentrazione di vitamina C si può determinare con il metodo di titolazione iodometrica, effettuando la sua ossidazione con una soluzione di iodio. Lo iodio molecolare si dissolve difficilmente nell'acqua (solo 1,3 ×10−3 M alla temperatura di 20oC). La soluzione 0,05 M I3−solitamente si prepara dissolvendo 0,12 mol KI e 0,05 mol I2 in un litro d'acqua. Effettuando la titolazione con soluzione di iodio, l'amido si usa come un indicatore. Se non ci sono altre combinazioni di colore nella soluzione di iodio, si può vedere il colore dell'iodio a una concntrazione di almeno ~ 5 μM. Effettuando la titolazione con l'amido, il limite di determinazione si allarga quasi dieci volte Effettuando la titolazione con I3− , si aggiunge l'amido all'inizio della titolazione. Raggiunto il punto di equilibrio, la prima goccia di I3− in eccesso fa diventare la soluzione blu scuro. La reazione di iodio ed amido è complessa e il risultato dipende dalla temperatura. Aumentando la temperatura da 25oC a 50oC, l'intensità del colore diminuisce di 10 volte. Per raggiungere la massima sensibilità, si raccomanda di raffreddare la soluzione di titolazione in acqua ghiacciata. La soluzione I3− standard si ottiene dissolvendo I2 in una soluzione KI a concentrazione significativamente maggiore (per esserci un eccesso di I−). Per standardizzare la soluzione, ci serve sublimare I2 . Siccome nel processo di pesatura lo iodio evapora un po', deve essere standardizzato con una soluzione Na2S2O3 solution. La soluzione comprende un solvente e una sostanza disciolta (soluto). Una delle principali caratteristiche di una soluzione è la sua concentrazione. La concentrazione di una soluzione mostra la 5 Lithuanian Team Worksheet massa della sostanza disciolta, e la quantità presente in una certa massa o capacità della soluzione o di un solvente. La concentrazione molare indica quante moli del soluto sono disciolte in un litro di soluzione: CM = n , mol/ℓ; V Dove n è il numero delle moli del soluto; V – la capacità del soluto in litri. O CM m1 , mol/ℓ; M V Dove m1 è la massa del soluto; M è la massa di una mole di soluto; V è la capacità del soluto. Al posto dell'unità di misura mol/ℓ spesso si scrive una lettera M. Le soluzioni, in un litro delle quali c'è 0,1; 0,01 moli di sostanza, sono rispettivamente dette decimoli e centimoli. Per descrivere la concentrazione della soluzione si usano le unità ppm - parti per milione. 1 ppm = 1 mg/ℓ. Spesso, dalle soluzioni concentrati si devono fare delle soluzioni di concentrazione inferiore. In questi casi, è molto comodo usare la regola di diluizione: C1 V1 C2 V2 , Dove C1 e V1 – concentrazione molecolare e capacità della soluzione concentrata; C2 e V2 – concentrazione molare e capacità della soluzione diluita. Se le concentrazioni della soluzione sono espresse in parti per massa, si usa questa formula, quindi: C1 V1 1 C2 V2 2 , Dove C1, V1, 1 – concentrazione, capacità e densità della soluzione concentrata; C2, V2, 2 – concentrazione, capacità e densità della soluzione diluita. Domande Risposte 1. Quali sostanze importanti per l'organismo umano si trovano nei succhi di frutta? 2. Perché il Potassio -K è vitale per il corpo umano? . 3. Perché il Calcio -Ca è vitale per il corpo umano? 4. Perché la vitamina C è vitale per il corpo umano? 5. 0,45 mol di carbammato (27 g) vengono disciolte in un litro d'acqua distillata. Qual è la concentrazione molare della soluzione? 6 Lithuanian Team Worksheet 7 Lithuanian Team Answer sheet RICERCA DELLE PROPRIETA' DEI SUCCHI DI FRUTTA Misura della concentrazione di Vitamina C Foglio delle risposte Titolazione del succo di frutta: inserimento dei dati in tabella 1. Tabella 1 Nome del succo Capacità della soluzione di iodio titolato Titolazione I, Titolazione II, Titolazione III, VIII, mℓ VI, mℓ VII, mℓ Valore medio, 𝑉̅, mℓ Calcola la concentrazione di vitamina C nel succo. La concentrazione di vitamina C è calcolata secondo la legge d'equivalenza, espressa in mol/ℓ. V1 × C1 = V2 × C2; Dove: V1 – capacità di soluzione dell'iodio titolato, V2 – capacità del succo, preso per titolazione, C1 – concentrazione molare della soluzione di iodio, C2 – concentrazione molare di vitamina C nel succo. V1 C1 . V2 La concentraziona di vitamina C, calcolata con la legge d'equivalenza, è espressa in mol/ℓ. Le unità usate nell'industria alimentare sono - mg/100 mℓ. C2 Ricalcola la concentrazione di vitamina C nelle unità usate nell'industria alimentare mg/100 mℓ di succo. Inserisci i risultati dei calcoli in tabella 2. Tabella 2 Concentrazione della vitamina C nel succo di frutta Nome del succo di frutta Concentrazione vitamina C, Concentrazione vitamina C, mol/ℓ mg/100 mℓ 8 Lithuanian Team Answer sheet Conclusione Confronta la concentrazione di vitamina C nei vari succhi di frutta. ......................................................................................................................................... Confronta la concentrazione di vitaminca C nel succo di frutta appena spremuto e nel succo comprato già pronto. ............................................................................................................................................. Accerta la quantità di ogni succo di frutta necessaria per fornire la dose giornaliera raccomandata. ............................................................................................................................................. Come si mettono in relazione i risultati sperimentali con i risultati presenti in letteratura (etichette)? ............................................................................................................................................. 9 Lithuanian Team Extension RICERCA DELLE PROPRIETA' DEI SUCCHI DI FRUTTA Nella lezione di chimica, gli alunni indagano sulla concentrazione degli ioni di Calcio Ca2+ in vari succhi di frutta. La concentrazione di ioni di Calcio è stata calcolata in unità ppm (parti per milione). I risultati dell'esperimento sono dati in tabella 1. Si richiede di esprimere la concentrazione in sostanze nutritive in mg/100mℓ. Riempi la tabella, calcolando le concentrazioni di Ca2+ in mg/100 mℓ di succo. Si sa che 1 ppm = 1 mg/ℓ. Tabella 1 Nome del succo Concentrazione Ca2+ nel succo, ppm Spremuta fresca di arance 44 Succo di arancia CIDO 34,8 Spremuta fresca di mele 23,6 Succo di mele ELMENHORSTER 25,6 Concentrazione Ca2+ nel succo, mg/100 mℓ Confronta la concentrazione di ioni di calcio nelle spremute fresche e nei succhi comprati. Stima quanto di uno o dell'altro succo si deve bere per raggiungere la dose giornaliera raccomandata di Ca2+. 10