Accertamento della concentrazione della vitamina C nel succo di frutta

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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
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sperimentale e dei reagenti.
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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.
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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.
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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
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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?
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Worksheet
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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
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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)?
.............................................................................................................................................
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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+.
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