Manuale utilizzo PCR EdvoCycler

L'EdvoCyclerTM Jr. è un termociclatore a 16 pozzetti progettato per facilità d'uso, precisione e riproducibilità sperimentale. Il blocco campione è compatibile con provette PCR singole o in strip da 0,2 mL di dimensioni standard e con volumi PCR compresi tra 15 e 100 μL. Leggere tutte le informazioni in questo opuscolo prima di utilizzare l'unità.

È importante che solo personale adeguatamente addestrato faccia funzionare questa apparecchiatura, in conformità con le istruzioni contenute in questo manuale e con gli standard e le procedure di sicurezza generali. Se l'apparecchiatura viene utilizzata in un modo non specificato da EDVOTEK®, la protezione fornita dall'attrezzatura all'utente potrebbe essere compromessa. Tutte le unità EDVOTEK® sono state progettate per essere conformi ai requisiti di sicurezza internazionali.


Avvertenze
LE ALTE TEMPERATURE SONO PERICOLOSE: possono provocare gravi ustioni agli operatori e incendiare materiale combustibile. 
EDVOTEK® ha prestato grande attenzione nella progettazione di queste unità per proteggere gli operatori dai pericoli, ma gli utenti dovrebbero prestare attenzione ai seguenti punti:
• USARE CURA E INDOSSARE GUANTI DI PROTEZIONE PER PROTEGGERE LE MANI.
• NON mettere oggetti caldi sopra o vicino a oggetti combustibili.
• NON azionare l'unità vicino a liquidi o gas infiammabili.
• NON versare alcun liquido direttamente nell'unità.
• SEMPRE, USARE IL BUON SENSO.
• Quando hai finito di processare i campioni, ricorda che le parti dell'unità - i tubi, i blocchi e associati
accessori - può essere molto caldo. Prendere precauzioni per evitare potenziali ustioni.

AVVERTIMENTO!
Il coperchio riscaldato diventerà molto caldo. Usare estrema cautela per evitare di scottarsi.


Installazione
La confezione contiene l'unità EdvoCyclerTM Jr., il cavo di alimentazione e il manuale di istruzioni.

Collegare l'adattatore di alimentazione in dotazione al connettore del cavo di alimentazione sul retro dell'unità e quindi a una presa elettrica appropriata.
Posizionare l'unità su un banco asciutto e adatto o su un'area di lavoro piana, assicurandosi che tutte le prese d'aria siano libere da ostruzioni e liquidi.
Accendere l'EdvoCyclerTM Jr. utilizzando l'interruttore di alimentazione sul retro dell'unità. L'unità si accenderà e visualizzerà la schermata principale.


Manutenzione dell'utente
NOTA - QUESTA APPARECCHIATURA DEVE ESSERE SMONTATA SOLO DA PERSONALE ADEGUATO ADDESTRATO. LA RIMOZIONE DEI PANNELLI LATERALI, ANTERIORI O POSTERIORI ESPORRE TENSIONI DI RETE POTENZIALMENTE LETALI. NELL'APPARECCHIATURA NON CI SONO PARTI MANUTENIBILI DA PARTE DELL'UTENTE.

Nell'improbabile caso in cui si riscontrino problemi con la propria unità che non possono essere risolti facilmente, è necessario contattare EDVOTEK® per spiegare il problema e ottenere un numero di autorizzazione alla restituzione della merce. Dopo aver ottenuto l'RGA #, restituire l'unità se necessario e includere tutti i dettagli del guasto osservato. Ricordarsi di restituire l'unità nella sua confezione originale. EDVOTEK® non si assume alcuna responsabilità per danni alle unità che non sono adeguatamente imballate per la spedizione.


Pulizia
Prima di pulire l'unità, scollegarla SEMPRE dall'alimentazione e lasciarla raffreddare a una temperatura inferiore a 50 ° C. L'unità può essere pulita strofinando con un panno leggermente inumidito e insaponato. È necessario prestare attenzione per evitare che l'acqua scorra all'interno dell'unità. Non utilizzare detergenti abrasivi.


Garanzia
L'apparecchio è garantito contro qualsiasi difetto di materiale o di lavorazione per tre anni. Il periodo di garanzia decorre dalla data di ricezione ed entro questo periodo tutte le parti difettose saranno sostituite gratuitamente a condizione che il difetto non sia il risultato di uso improprio, incidente o negligenza. L'assistenza in base a questa garanzia deve essere richiesta da EDVOTEK®. Nonostante la descrizione e le specifiche delle unità contenute nel Manuale dell'utente, ED-VOTEK® si riserva il diritto di apportare le modifiche che ritiene più adatte alle unità oa qualsiasi componente delle unità. Questo Manuale è stato preparato esclusivamente per la comodità dei clienti EDVOTEK® e nulla in questo Manuale di istruzioni deve essere considerato come una garanzia, condizione o rappresentazione relativa alla descrizione, commerciabilità, idoneità allo scopo o meno delle unità o dei componenti.


Contatti
Per informazioni tecniche, di vendita o di assistenza, contattare: EDVOTEK, Inc.,
1121 5th Street NW
Washington, DC 20001
1.800.EDVOTEK Fax: 202.370.1501 info@edvotek.com www.edvotek.com


Manuale d'istruzioni:

La schermata principale consente agli utenti di accedere alle funzioni principali di EdvoCyclerTM Jr:
• Nuovo: Consente di creare e salvare un nuovo protocollo PCR.
• Salvato: Carica i protocolli PCR creati in precedenza da modificare o eseguire, inclusi tutti i protocolli di esperimento PCR EDVOTEK®.
• Incubare: Imposta ed esegui un'incubazione istantanea.
• Informazione: Visualizza le informazioni sull'unità EdvoCyclerTM Jr. e aggiorna i protocolli EDVOTEK® PCR 
Toccando uno qualsiasi dei pulsanti verrà caricato il menu corrispondente.

Creare un nuovo programma PCR
Per creare un nuovo protocollo PCR toccare il pulsante "Nuovo" nella schermata iniziale.
La pagina Crea nuovo programma consente di modificare, salvare ed eseguire un nuovo programma. 
Nota: il pulsante "Esegui" non sarà selezionabile fino a quando un programma non sarà stato salvato.

Ogni protocollo utilizzerà un set standard di parametri:

• Steps
Fino a sette fasi selezionabili, comprese 3 fasi che possono essere ripetute ripetutamente. 
Questi passaggi sono pre-etichettati come:
- Trascrizione inversa
- Denaturazione iniziale
- Denaturazione
- La ricottura verrà riciclata
- Estensione
- Estensione finale
- Final Hold
Le fasi di denaturazione, ricottura ed estensione verranno ripetute per il numero di volte indicato nel campo "Numero di cicli". Ciascun passaggio del programma può essere attivato o disattivato toccando il pulsante a sinistra di ogni passaggio. Quando disabilitato, il pulsante visualizzerà "off", il carattere svanirà e le opzioni di temperatura e tempo saranno disabilitate.

• Temperatura
La temperatura per ogni fase può essere impostata tra 14-99 ° C. Per selezionare una temperatura, toccare la casella della temperatura per ogni fase, quindi inserire il valore desiderato utilizzando la tastiera.

• Tempo
Per selezionare un tempo, toccare la casella di attesa del tempo per ogni passaggio, quindi immettere il valore desiderato utilizzando il tastierino. Il tempo deve essere inserito in minuti e secondi (mm: ss). Ciascun passaggio può essere mantenuto per un periodo compreso tra 1 secondo (00:01) e 99 minuti e 99 secondi (99:99). La presa finale si terrà per un tempo infinito.

• Salvataggio di un programma
Toccare il pulsante "Salva" per salvare un programma. La schermata di salvataggio del programma verrà caricata e consentirà di inserire un nome per il programma. I programmi sono limitati a un massimo di 15 caratteri. Premendo Salva si tornerà alla schermata Crea nuovo programma.

• Cancella tutto
Cancella tutte le impostazioni dal programma corrente. Premendo questo pulsante verrà visualizzata una schermata di avviso per confermare.

• Esegui
Per eseguire un programma, toccare il pulsante "Esegui". Nota: il pulsante "Esegui" non sarà attivo finché un programma non sarà stato salvato. Vedere [Salvataggio di un programma] per ulteriori informazioni.


Caricare un programma salvato
Per caricare un programma salvato in precedenza, toccare il pulsante "Salvato" nella schermata iniziale.

Selezionando un protocollo nella schermata Carica programma salvato verranno visualizzate le informazioni sui tempi e le temperature per ciascuna fase. I passaggi disabilitati saranno indicati da trattini nei valori di temperatura e tempo. Toccando le frecce su e giù ti consentirà di scorrere i programmi aggiuntivi.
• Home: Toccando il pulsante "Home" tornerai alla schermata principale
• Nuovo: Toccare il pulsante "Nuovo" per creare un nuovo programma. Vedere [Creazione di un nuovo programma] per ulteriori informazioni.
• Modificare: Toccando il pulsante "Modifica" sarà possibile modificare il protocollo attualmente selezionato. Il programma verrà caricato e può essere modificato, salvato ed eseguito se lo si desidera.

Nota: i programmi standard del kit Edvo possono essere modificati, ma devono essere salvati come un nuovo programma prima di essere eseguiti. Non è possibile sovrascrivere i protocolli standard.

• Elimina
Per eliminare un programma, selezionare il protocollo desiderato e toccare il pulsante "Elimina". Ti verrà chiesto di confermare l'eliminazione. Questa azione non può essere annullata. Nota: non è possibile eliminare i protocolli Edvo-kit standard.

• Esegui
Per eseguire il programma attualmente selezionato toccare il pulsante "Esegui". Ciò avvierà immediatamente la PCR, quindi è importante assicurarsi che i campioni siano stati inseriti nell'EdvoCyclerTM Jr. prima di premere il pulsante "Esegui". Vedere [Esecuzione di un programma PCR] per ulteriori informazioni.

Esecuzione di un programma PCR
• Caricamento dei campioni
Per caricare le provette dei campioni nell'EdvoCyclerTM Jr:
  1. Premere il pulsante di rilascio del coperchio per aprire il coperchio. Fai attenzione se l'unità EdvoCyclerTM Jr. è stata recentemente utilizzata poiché il coperchio potrebbe essere caldo.
  2. Caricare le provette dei campioni nel blocco EdvoCyclerTM Jr.. Tubi o strisce individuali possono essere utilizzati tubi. (Nota: assicurarsi sempre che i coperchi dei tubi siano ben chiusi prima di caricarli nell'EdvoCyclerTM Jr.)
  3. Chiudere il coperchio premendo con decisione fino a quando non si sente un clic.
• Esecuzione di un protocollo PCR
Esistono due metodi per eseguire un protocollo PCR:
- Crea un nuovo protocollo, salva e premi il pulsante "Esegui".
- Carica un protocollo salvato dalla schermata Carica programma salvato e premi il pulsante
Pulsante "Esegui".
La schermata di esecuzione mostrerà una rappresentazione grafica del protocollo e lo stato dell'EdvoCyclerTM Jr. Il programma inizierà con una sospensione iniziale di 3 minuti, che verrà visualizzata nell'angolo inferiore sinistro dello schermo. Durante questa attesa, l'EdvoCyclerTM Jr. si preparerà per il programma PCR e riscalderà il coperchio dell'unità.
Le informazioni verranno visualizzate durante la corsa per indicare lo stato corrente della corsa.
- Il passaggio corrente verrà evidenziato e il tempo rimanente in quel passaggio verrà visualizzato nell'angolo inferiore sinistro dello schermo.
- Il riquadro delle informazioni in basso a destra visualizzerà il tempo rimanente nel protocollo e la temperatura corrente del blocco durante le transizioni tra i passaggi.
Al termine di una corsa, l'EdvoCyclerTM Jr. manterrà all'infinito la temperatura di "tenuta finale" specificata.


Utilizzo della funzione di incubazione istantanea
L'EdvoCyclerTM Jr. può fungere da incubatore utilizzando la funzione Incubazione istantanea. Per accedere al menu di incubazione selezionare l'opzione "Incubare" dalla schermata principale.
La funzione Instant Incubate consente di impostare la temperatura e il tempo per l'incubazione.

Temperatura blocco
La temperatura per l'incubazione può essere impostata tra 14-99 ° C. Per selezionare una temperatura, toccare la casella "Block Temperature" e inserire il valore desiderato utilizzando la tastiera. Nota: il riscaldatore del coperchio si accenderà automaticamente per qualsiasi temperatura del blocco superiore a 39 ° C.

Tempo di incubazione
Per selezionare un tempo, toccare la casella di attesa del tempo per ogni passaggio, quindi immettere il valore desiderato utilizzando il tastierino. Il tempo deve essere inserito in minuti e secondi (mm: ss). L'incubazione può essere mantenuta per un periodo compreso tra 1 secondo (00:01) e 99 minuti e 99 secondi (99:99). Per una tenuta infinita, tocca il pulsante "INF".

Una volta impostati i parametri per la stiva, premere il pulsante "Esegui" per avviare l'incubazione. Dopo che il blocco ha raggiunto la temperatura impostata, partirà un timer per indicare il tempo rimanente. Durante un'incubazione, le opzioni per mettere in pausa o interrompere l'incubazione diventeranno selezionabili. Toccando il pulsante “Pausa” potrai mettere in pausa e poi riprendere un'incubazione. Il pulsante "Stop" terminerà un'incubazione.


Informazioni di sistema

La schermata Informazioni di sistema visualizza il numero di modello e la versione software installata dell'unità EdvoCyclerTM Jr.. Inoltre, la schermata Informazioni di sistema consente di aggiornare i programmi Edvo-kit standard. Per accedere alla schermata Informazioni di sistema toccare il pulsante "Informazioni" nella schermata principale.

• Aggiornamento dei programmi Edvo-kit
È possibile che i programmi EDVOTEK® standard debbano essere aggiornati di tanto in tanto. Per aggiornare la macchina avrai bisogno di una chiavetta USB portatile. Nota: l'aggiornamento dei protocolli standard sovrascriverà i programmi EDVOTEK® precaricati ma non cambierà alcun programma creato dall'utente.
  1. Visitare www.edvotek.com/540 per scaricare l'ultima versione dei programmi PCR.
  2. Decomprimere i file e trascinare tutti i file nella directory principale (di base) dell'unità flash.
  3. Inserire l'unità flash nella porta USB sulla parte anteriore dell'unità EdvoCyclerTM Jr..
  4. Premere la scheda "Informazioni" e quindi premere "Aggiorna programmi Edvo-kit" per aggiornare i programmi. Dopo alcuni secondi, è possibile rimuovere l'unità flash USB.
Aggiornamento del firmware EdvoCyclerTM Jr.
Per aggiornare il firmware su EdvoCyclerTM Jr. è necessaria un'unità flash USB.
  1. Visitare www.edvotek.com/540 per scaricare l'ultima versione del firmware EdvoCyclerTM Jr.
  2. Decomprimere i file e trascinare tutti i file nella directory principale (di base) dell'unità flash.
  3. Inserire l'unità flash nella porta USB sulla parte anteriore dell'unità EdvoCyclerTM Jr. mentre l'unità è spenta.
  4. Con l'unità USB inserita, accendere l'unità. L'aggiornamento richiederà circa 30-90 secondi, durante i quali l'unità non risponderà. Non spegnere lo strumento mentre è in corso un aggiornamento del firmware.
  5. Una volta completato l'aggiornamento, verrà visualizzata la schermata Home. A questo punto, l'EdvoCyclerTM Jr. è pronto per l'uso e l'unità flash può essere rimossa.

Determinazione del numero di molecole di acqua nel Solfato di rame pentaidrato

I composti idrati sono composti che cristallizzano legandosi con un numero di molecole di acqua in un rapporto definito e costante. L’acqua di idratazione viene rilasciata sotto forma di vapore acqueo se il composto viene sottoposto ad un energico riscaldamento.


Durata: 30'


Scopo:

Molti composti incorporano nella loro molecola un certo numero di molecole di acqua (chiamata acqua di cristallizzazione) e per questo sono definiti composti idrati. Lo scopo dell’esperienza è quello di determinare, mediante perdita di peso, il numero di moli di acqua legate al solfato di rame e la percentuale di acqua di idratazione.

Teoria:

I composti idrati sono composti che cristallizzano legandosi con un numero di molecole di acqua in un rapporto definito e costante. L’acqua di idratazione viene rilasciata sotto forma di vapore acqueo se il composto viene sottoposto ad un energico riscaldamento.
La reazione reversibile di idratazione/disidratazione è la seguente:

CuSO4  • n H2→ CuSO4 + n H2O

Dove n è il numero di molecole di acqua (di idratazione) legate ad una unità chimica di CuSO4.
E’ da notare che durante la reazione di disidratazione viene assorbito calore infatti riscaldiamo, mentre durante l’idratazione viene ceduto calore e quindi notiamo un aumento di temperatura.

Materiale:

  • CuSO4  x n H2O

Strumenti:

  • Bilancia tecnica (sensibilità 0,01g)
  • Capsula di porcellana
  • Becco bunsen
  • Treppiede con triangolo refrattario
  • Pinza metallica
  • Bacchetta di vetro 
  • Cucchiaio

Procedimento:

  1. Riscaldare la capsula di porcellana con la fiamma ossidante del bunsen per eliminare eventuali impurità ed allontanare l’umidità.
  2. Raffreddare la capsula in essiccatore o all’aria
  3. Pesare la capsula vuota ed annotare la massa, m1,
  4. Aggiungere da 1 a 2 g di Solfato di Rame idrato ed annotare la massa m2 (assegnare ad ogni gruppo
  5. una massa diversa), spargendolo su tutta la superficie della capsula in uno strato sottile,
  6. Riscaldare la capsula sul bunsen con fiamma ossidante per circa 10 minuti, mescolare con la bacchetta di vetro solo quando il colore iniziale blu è scomparso, il colore del sale anidro deve essere biancastro. Se il sale tende a scurirsi allontanare la capsula dalla fiamma e riprendere il riscaldamento dopo qualche minuto,
  7. Raffreddare la capsula in essiccatore o all’aria,
  8. Pesare la capsula ed annotare la massa m3, del sale anidro,
  9. Effettuare i calcoli tra le masse pesate per ottenere il numero di molecole di acqua di idratazione.

Risultato:

Sapendo che le Masse Molari sono:

di CuSO4 anidro = 159,6 g/mol
di H2O = 18 g/mol

Le moli saranno:

CuSO4 anidro (mol) = m5 (g) / 159,6 (g/mol)

H2O idratazione (mol) = m6 (g) / 18 (g/mol)

n = numero moli di acqua di idratazione = moli H2O idratazione /moli CuSO4 anidro

(arrotondare al numero intero più vicino)

dove n trovato va sostituito in: CuSO4 • nH2O

La percentuale in massa di acqua di idratazione sarà data dalla seguente proporzione

m6 (massaH2O) : m5 (massa CuSO4idrato) = % H2Oidratazione : 100
da cui % H2Oidratazione = (m6 (massaH2O) / m5 (massa CuSO4idrato)) x 100


Consigli di sicurezza:

Il Solfato rameico è irritante a livello cutaneo e oculare, bisogna quindi sempre indossare tutti i dpi necessari. E' inoltre tossico per gli organismi acquatici va quindi smaltito con le apposite modalità.

Commenti:


Bibliografia:

http://www.leviponti.gov.it/Didattica/Dispense/Chimica/ManualeEsperienzeLaboratorioChimicoBiennio.pdf

Il permanganato camaleonte

La reazione del permanganato camaleonte è una reazione di ossidoriduzione in cui le variazioni di colore sono dovute ai vari colori che assume il manganese al variare del suo numero di ossidazione. Grazie a questa esperienza osserveremo il comportamento di questo metallo di transizione in un processo di ossidoriduzione.


Durata: 30'

Scopo:

Osservare la variazione del numero di ossidazione del permanganato di potassio grazie al suo viraggio cromatico caratteristico.

Teoria:

La reazione chimica del camaleonte è una reazione redox che mostra la riduzione del permanganato di potassio (viola) prima a manganato di potassio (verde) e infine a biossido di manganese (marrone/giallo):

KMnO4 (viola) → K2MnO4 (verde) → MnO2 (sospensione marrone/gialla)

12 NaOH + 8 KMnO4 + C6H12O6 → 8 H2O + 8 KOH + 8 MnO2 + 6 Na2CO3

8 Mn  +7 + 24 e- →8 Mn +4
6 C 0 → 6 C +4 + 24 e-

La reazione procede in condizioni alcaline sotto l'influenza di un agente riducente: l'idrossido di sodio è utilizzato per alcalinizzare la soluzione di permanganato, mentre si utilizza uno zucchero come agente riducente.
 

Materiale:

  • Glucosio
  • Acqua distillata 
  • KMnO4 
  • NaOH 

Strumenti:

  • Agitatore magnetico
  • Ancoretta
  • Beuta
  • Cilindro graduato
  • Bilancia tecnica
  • Vetrini d'orologio
  • Spatolina
  • Cucchiaio
  • Becher

Procedimento:

  1. Preparare una soluzione con 4 g di Glucosio e 6,6 g di NaOH in 500 ml di H2O
  2. Preparare una soluzione con 0,02 g di KMnO4 in 50 ml di H2O
  3. Mettere la soluzione di glucosio e idrossido di sodio in una beuta con l'ancoretta magnetica sopra l'agitatore
  4. Versare nella beuta la soluzione di permanganato di potassio
  5. Osservare

Risultato:

Le soluzioni nella beuta reagiscono cambiando colore, dal viola al verde al giallo, con un processo di ossidoriduzione in cui: 
-il permanganato (ossidante) si riduce, ovvero aumenta i propri elettroni e quindi abbassa il suo numero di ossidazione, da ione permanganato +7 (viola) si riduce a ione manganato +6 (verde) e si riduce ulteriormente a ossido di manganese +4 (giallo).
-il glucosio (riducente) si ossida, ovvero cede elettroni e quindi aumenta il proprio numero di ossidazione, da carbonio 0 si ossida a carbonio +4.
Un bell’esempio di reazione chimica in cui è utilizzato il manganese che è un metallo di transizione, quindi presenta più numeri di ossidazione e ciascuna specie è caratterizzata da un diverso colore.

 

Consigli di sicurezza:

L'idrossido di sodio e il permanganato di potassio possono causare irritazioni e ustioni chimiche a contatto con la pelle o le mucose, utilizzare sempre i dpi necessari. 
Il permanganato di potassio è altamente tossico per gli organismi acquatici è quindi necessario smaltirlo in modo adeguato.

Commenti:

Bibliografia:

Camaleonte chimico - https://it.qaz.wiki/wiki/Chemical_chameleon
https://www.chimicamo.org/chimica-generale/reazione-camaleonte/
https://www.greelane.com/it/scienza-tecnologia-matematica/scienza/how-to-do-color-change-chameleon-4057571

Formula di un composto

Ogni molecola è rappresentata da una formula chimica che ne definisce la composizione: quali elementi la costituiscono e quanti atomi di ciascun elemento sono presenti.
Nelle formule chimiche gli elementi del composto sono indicati con i loro simboli chimici e un numero in basso a destra chiamato indice numerico che esprime il numero di atomi di quell'elemento presenti nella molecola del composto. 
E' possibile determinare la formula di un composto conoscendone la sua composizione in percentuale e la sua massa molecolare.

Durata: 30'


Scopo:

ricavare la formula dell’ossido di magnesio

Teoria:

L'ossido di magnesio è un composto ottenuto mediante la reazione chimica di combustione, che avviene bruciando il magnesio sulla fiamma di un Bunsen.
Un nastro di magnesio di massa nota, posto in un crogiolo di porcellana, genera l'ossido di magnesio secondo la reazione: .

Mg(s) + O2(g)  MgO(s)

Materiale:

  • Nastro di magnesio

Strumenti:

  • Crogiolo di porcellana con coperchio 
  • Bunsen
  • Bilancia con sensibilità di 0,01 g o superiore 
  • Triangolo di porcellana
  • Treppiede

Procedimento:

  1. Pesare il crogiolo di porcellana pulito con il suo coperchio, la sua massa sarà m1;
  2. Introdurre nel crogiolo il nastro di magnesio tagliato a pezzettini tale che la sua massa sia circa 0,45-0,5 g (per i diversi gruppi). La massa del crogiolo con il coperchio e il magnesio sarà m2;
  3. Porre il crogiolo su un triangolo refrattario appoggiato su un treppiede e scaldare con un Bunsen prima a fiamma bassa e poi vivace;
  4. Lasciare una piccola fessura fra il crogiolo e il suo coperchio per ridurre le perdite di ossido di magnesio e, nello stesso tempo, per permettere all’aria di entrare;
  5. Quando il magnesio è completamente trasformato in ossido (circa 10 min.), allontanare la fiamma del Bunsen e lasciare raffreddare;
  6. Pesare il crogiolo con il coperchio più l’ossido di magnesio, la sua massa sarà m3

Risultato:


Prima del riscaldamento
Massa del crogiolo + coperchio = 27,50 g (m1)
Massa del crogiolo + coperchio + magnesio = 27,99 g (m2)
Massa del magnesio = 0,49 g (m2 – m1)

Dopo il riscaldamento
Massa del crogiolo + coperchio + ossido di magnesio = 28,31 g (m3)
Massa dell’ossigeno combinato= 0,32 g (m3 – m2)
Poiché la massa molare del magnesio è 24,32 g/mol e quella dell’ossigeno 16,00 g/mol: 
moli di magnesio = 0,49 g = 0,02 mol     24,32 g/mol
moli di ossigeno = 0,32 g = 0,02 mol     16,00 g/mol

I valori trovati rappresentano le moli con cui il magnesio e l’ossigeno sono presenti nel composto, per cui la formula dell’ossido di magnesio è  Mg 0,02 O 0,02.
Poiché non è possibile scrivere composti con l’indice decimale, dividiamo ciascuno indice per 0,02 per cui la formula dell’ossido di magnesio diventa MgO.

Consigli di sicurezza:

Dato l'utilizzo di fiamme libere lavorare sotto cappa aspirante con vetro protettivo abbassato.

Commenti:


Bibliografia:

http://www.leviponti.gov.it/Didattica/Dispense/Chimica/ManualeEsperienzeLaboratorioChimicoBiennio.pdf

Fotosintesi clorofilliana


La cattura dell’energia solare da parte di organismi fotosintetici e la sua conversione nell’energia chimica di composti organici ridotti è la fonte di quasi tutta l’energia biologica. Gli organismi fotosintetici intrappolano l’energia solare e formano ATP e NADPH che vengono poi utilizzati come fonte di energia per la produzione di carboidrati ed altri composti organici a partire da CO2 e H2O ; contemporaneamente questi processi rilasciano O2 nell’atmosfera.

Durata: 1 ora

Scopo:

Evidenziare l'importanza di alcuni fattori (luce e CO2) nell'efficacia del processo di fotosintesi.
Verificare la produzione di ossigeno durante il processo fotosintetico.

Teoria:

La fotosintesi clorofilliana avviene nei cloroplasti delle cellule vegetali. E' un processo in base al quale anidride carbonica e acqua vengono combinate per produrre zuccheri ed amidi. Perchè questa sintesi possa avvenire, occorre dell'energia che viene fornita dalla luce del Sole. Le piante utilizzano queste sostanze e vari composti di azoto anche per produrre proteine. In questo modo, le piante sono in grado di fabbricare da sè le sostanze di cui hanno bisogno (autotrofi), mentre gli animali, per ottenerle, devono cibarsi di piante o di altri animali (eterotrofi). 
Come "scarto" del processo fotosintetico si ha ossigeno dalla reazione:
 
6 CO2 + 6 H2O + energia  =  C6H12O6  + 6 O2.

Materiale:

  • Acqua
  • Piantina di Elodea 

Strumenti:

  • Becher
  • Imbuto di vetro
  • Provetta

Procedimento:

  1. Mettere la piantina di Elodea in un grosso becher 
  2. Porre l'imbuto rovesciato sopra la piantina
  3. Riempire con acqua il becher e l'imbuto
  4. Riempire d'acqua la provetta e capovolgerla infilandola sopra l'imbuto
  5. Ripetere lo stesso procedimento con una seconda piantina
  6. Esporre alla luce e attendere qualche minuto la prima
  7. Mettere in un luogo totalmente buio la seconda

Risultato:

Dopo alcuni minuti, possiamo osservare delle bollicine di gas (ossigeno) risalire dalla prima piantina lungo l’imbuto e poi nella provetta rovesciata; il gas si accumula sul fondo rovesciato della provetta, riducendo il livello dell’acqua nella provetta stessa. Con un fiammifero possiamo dimostrare che il gas prodotto è proprio ossigeno: se avviciniamo rapidamente il fiammifero quasi spento alla provetta mentre la estraiamo dall’acqua, il gas ravviverà la fiamma.
La seconda piantina posta al buio non ha generato ossigeno perché non si è verificata la fotosintesi.


Commenti:


Bibliografia:

https://online.scuola.zanichelli.it/barbonescienzeintegrate/files/2010/03/V05_03.pdf
https://www.funsci.it/files/Esperimenti-di-educazione-ambientale.pdf

Fermentazione alcolica dei lieviti

La fermentazione è un processo metabolico che avviene in assenza di ossigeno. Nel corso delle reazioni, il glucosio viene trasformato in altri composti organici, producendo energia.

I lieviti sono organismi eterotrofi anaerobi facoltativi: in assenza di ossigeno, ottengono energia per la loro sopravvivenza dalla fermentazione dello zucchero glucosio che viene trasformato in alcol etilico e diossido di carbonio.


Durata: 1 ora

Scopo:

Dimostrare che durante la fermentazione del lievito di birra vengono prodotti anidride carbonica ed etanolo (alcol etilico). 


Teoria:

Gli acini di uva, a osservarli bene, sono ricoperti spesso da una patina biancastra. Essa contiene una certa quantità di lieviti, appartenenti alla divisione Ascomycota.

Come detto, i lieviti sono in grado di attuare sia un metabolismo aerobico che anaerobico: per tale motivo vengono anche definiti anaerobi facoltativi.

Tutti i lieviti, in presenza di ossigeno, iniziano velocemente a moltiplicarsi, producendo anidride carbonica come sottoprodotto. Quando l’ossigeno incomincia a scarseggiare, inizia la respirazione anaerobica, in cui scindono gli zuccheri semplici producendo anidride carbonica e alcool etilico.

In assenza di ossigeno, quindi, i lieviti sono in grado di trasformare il piruvato in etanolo secondo due reazioni consecutive: la prima consiste nella decarbossilazione del piruvato mentre la seconda tappa è la riduzione dell’acetaldeide in etanolo.

La reazione che siamo abituati a vedere è la seguente :

C6H12O6 ⇒ 2 CH3CH2OH + 2 CO2

glucosio ⇒ etanolo + anidride carbonica


Materiale:

  • soluzione di acqua e zucchero con lievito
  • blu di bromotimolo
  • soluzione NaOH 10%
  • reattivo di Lugol

Strumenti:

  • aste di sostegno con pinza
  • provette
  • pipette
  • tappo di gomma forato
  • tubo di gomma

Procedimento:


Produzione di anidride carbonica da fermentazione:
    1. Fissare in posizione verticale sulle aste di sostegno due provette mediante le pinze metalliche
    2. In una provetta mettere la soluzione di acqua e zucchero con lievito 
    3. Nell’altra provetta mettere la soluzione di blu di bromotimolo
    4. Mettere il tappo di gomma a chiudere la provetta contenente la soluzione con il lievito
    5. Collegare il tubo al tappo di gomma e immergere l’altra estremità nella soluzione di blu di bromotimolo (per velocizzare la fermentazione mettere la provetta in bagno termostato a 40-50°C
    6. Eseguire lo stesso procedimento con una soluzione di acqua e lievito senza zucchero per verificare l'esperienza

Produzione di etanolo da fermentazione:
    1. Con una pipetta trasferire circa 5 mL di soluzione contenente il lievito in una provetta
    2. Aggiungere 2 mL di NaOH al 10% e mescolare delicatamente
    3. Aggiungere circa 3 mL goccia a goccia di reattivo di Lugol e mescolare


Risultato:

Dopo qualche minuto dalla provetta contenente il lievito si vedranno salire alcune bollicine di gas che, passando attraverso il tubo di sviluppo, raggiungeranno la soluzione di blu di bromotimolo.

Dopo circa 5 minuti, sul fondo della provetta si forma un precipitato giallo,  lo iodoformio, un composto prodotto dalla reazione fra l’alcol etilico e lo iodio del reattivo di Lugol.


Commenti:



Bibliografia:

Husak_prima_Quaderno di laboratorio.pdf
https://lezioniignoranti.altervista.org/fermentazione-alcolica-esperimento/

Ossidi acidi e basici

Bruciando lo zolfo (che è naturalmente presente nei combustibili fossili come il carbone e il petrolio) si formano ossidi di zolfo, gas che si disperdono in atmosfera, dove si sciolgono nelle goccioline d'acqua delle nubi per formare acido solforico, e provocano così le piogge acide.
Viceversa, quando i metalli si ossidano si formano ossidi e idrossidi che, in acqua, impartiscono un carattere basico alla soluzione.
In questa esperienza ricreeremo questi fenomeni in laboratorio, per mostrare come dai metalli si ottengano ossidi basici, mentre dai non metalli si ottengano ossidi acidi.

Reazioni chimiche e trasformazioni fisiche

Le trasformazioni fisiche della materia sono trasformazioni reversibili nelle quali non si ha la formazione di nuove sostanze. Se per esempio sottoponiamo a ebollizione un campione di acqua, o a fusione un pezzo di ferro, o modelliamo dell'alluminio, stiamo effettuando delle trasformazioni fisiche.

Le reazioni chimiche modificano le sostanze trasformandole, non influenzano i suoi costituenti fondamentali (gli atomi) ma solo la maniera in cui sono legati tra loro generando degli effetti anche visibili: cambiamento di colore, formazione di precipitato, liberazione di gas, ecc.

Durata: 1 ora

Scopo:

Comprendere la differenza tra una trasformazione fisica e una reazione chimica

Teoria:

Le trasformazioni fisiche producono una modificazione fisica della materia e non producono nuove sostanze anche se le proprietà della materia possono cambiare (es. ghiaccio che fonde)

Le reazioni chimiche sono modificazioni che comportano una variazione della composizione chimica delle sostanze con formazione di nuove sostanze o la scomparsa di sostanze presenti in precedenza.

Nelle trasformazioni chimiche le sostanze originarie si dicono reagenti, le nuove sostanze prendono il nome di prodotti.

Per rappresentare una reazione chimica si scrivono a sinistra i reagenti e a destra i prodotti, collegati da una freccia:

REAGENTI → PRODOTTI

Non sempre è facile riconoscere a vista se una trasformazione è chimica o fisica.

Per riconoscere la natura della trasformazione si deve far ricorso all’analisi chimica, che permette di determinare con notevole sicurezza la composizione dei reagenti e dei prodotti.


Materiale:
  • Aceto
  • Bicarbonato di sodio
  • NaCl
  • AgNO3
  • Acqua distillata
  • Acqua di rubinetto
  • Candela
  • Accendino
  • Idrolitina o brioschi
  • Idrossido di calcio
  • Blu di bromotimolo
  • Colorante verde alimentare
  • Aceto rinforzato
  • Conchiglia
  • Granito
  • Acqua ossigenata 30%
  • Lievito di birra
  • Detersivo per piatti

Strumenti:

  • portaprovette
  • provette
  • cannucce
  • spatoline
  • contagocce
  • tappo provetta con tubo in silicone
  • vaschetta
  • cilindro graduato

Procedimento:

  1. effettuare le seguenti trasformazioni dall'1 all'8 nelle provette a disposizione
  2. utilizzare la vaschetta e il cilindro graduato per la trasformazione 10
  3. costruire una tabella in cui si definiscono quali sono le trasformazioni fisiche e quali le reazioni chimiche in relazione alle osservazioni

titolo

reazione chimica

reazione fisica

materiali e metodo x 1 prova

1

formazione bollicine

Aceto più bicarbonato

aceto + sale

aceto, bicarbonato, 2 provette, cucchiaino, sale

2

precipitato bianco

AgNO3 vs H2O + NaCl

AgNO3 vs H2Odist

nitrato argento (contagocce), sale, acqua distillata, 2 provette, cucchiaino

3

effervescenza

acqua +Idrolitina 

acqua e bicarbonato

idrolitina, bicarbonato, 2 provette, , cucchiaino

4

fiamma

Lumino che brucia con porcellana sopra

lumino che fonde

2 lumini, fiammiferi, capsula di porcellana, piastra riscaldante, 1 vaso di alluminio, pinza di legno

5

soffio bianco

Soffiare nell’acqua di calce

Soffiare nell'acqua del rubinet.

acqua di calce, 2 pipette da soffiare, 2 provette e, acqua rubinetto

6

soffio giallo

Soffiare in una soluzione di acqua oligominerale con blu di bromo timolo

Soffiare in una soluzione di acqua oligominerale con color. Alimentare verde

2 cannucce, blu di bromotimolo, 2 provette, colorante alimentare verde, acqua distillata

7

doppia trasformazione

idrolitina + acqua e raccogliere CO2 nell'acqua di calce

idrolitina + acqua e raccogliere CO2 nell'acqua

4 provette, 2 sistemi composti da tappo, tubo rigido e tubo silicone (vedi foto sotto), acqua di calce, idrolitina, acqua

8

doppia trasformazione 2

idrolitina + acqua e raccogliere CO2 in H2O dist + blu di bromotimolo

idrolitina + acqua e raccogliere CO2 nell'acqua distillata 

4 provette, 2 sistemi composti da tappo, tubo rigido e tubo silicone (vedi foto sotto), latte di calce, bludi bromotimolo, acqua

9

aceto rinforzato

aceto rinforzato (in contagocce) su pezzo di calcare (per es conchiglia

aceto rinforzato (in contagocce) su pezzo di granito

aceto rinforzato in contagocce, conchiglie, granito, 2 piastre petri

10

Dentifricio dell'elefante

Acqua ossigenata detersivo e lievito di birra

Acqua ossigenata, detersivo  e sale 

Si libera ossigeno molecolare


 

 

 


Risultato:

Le reazioni chimiche mostrano sempre un cambiamento sostanziale, come la formazione di un precipitato, il cambiamento di colore o la liberazione di un gas, quindi i prodotti sono diversi dai reagenti utilizzati.

Consigli di sicurezza:

Utilizzare sempre tutti i dpi disponibili (camice, guanti e occhiali), fare attenzione in particolar modo:
-al AgNO3 per le sue proprietà corrosive, smaltirlo in modo idoneo per la sua tossicità ambientale.
-al Perossido d'idrogeno concentrato per le sue capacità altamente corrosive, utilizzare sempre i DPI.

Commenti:

Bibliografia:

Disidratazione dello zucchero


Durata: 30'

Scopo:

Osservare la reazione della disidratazione dello zucchero da parte dell'acido solforico.

Teoria:

L'acido solforico è un acido forte che ha una grande affinità con l'acqua. Se messo a contatto con lo zucchero quindi lo disidrata completamente attraendo a se le molecole di acqua. 

C12H22O11+H2SO4 → 12H2O+12C +SO3

Lo zucchero viene disidratato:
C12H22O11 → 12C (grafite) + 11H2O

L'acido solforico viene idratato:
H2SO4 x nH2O + mH2O → H2SO4 x n1H2O + calore
(n=0.11 moli, m=11x2.0 moli saccarosio=2.2 moli, n1=2.3 moli)


La reazione è fortemente esotermica perché l'energia necessaria alla formazione dei legami acqua-anidride solforica è minore rispetto a quella liberata dalla rottura dei legami del saccarosio e dell'acido solforico.
Il calore liberato durante la reazione fa evaporare l'acqua che "gonfia" il carbonio in una massa scura e alveolata.

Materiale:

  • Zucchero granulare
  • Acido solforico concentrato

Strumenti:

  • Cilindro graduato da 300 ml
  • Bacchetta
  • Carta assorbente
  • Bacinella di plastica
  • Becher da 100 ml
  • Spatola

Procedimento:

  1. Pesare 70 g di zucchero granulare e metterlo nel cilindro
  2. Porre il cilindro nella bacinella di plastica sotto cappa aspirante
  3. Misurare 70 ml di Acido solforico e versarlo nel cilindro
  4. Allontanarsi e osservare la reazione

Risultato:

Nel cilindro dovrebbe formarsi una colonna di carbone che cresce al procedere della reazione.
In conclusione si possono evidenziare tutte le caratteristiche tipiche delle reazioni chimiche: la formazione di precipitato (carbonio), il cambiamento di colore, la formazione di effervescenza e fumo, lo scambio di energia.

Consigli di sicurezza:

L'acido solforico è un acido fortemente corrosivo, indossare sempre guanti e occhiali. Durante la reazione si generano vapori molto caldi e irritanti, lavorare sotto cappa aspirante.

Commenti:


Bibliografia:

Peli urticanti al microscopio

Nel loro eccezionale processo evolutivo, non potendosi muovere, o potendolo fare in maniera relativamente lenta, le piante hanno dovuto sviluppare molteplici meccanismi di difesa contro i naturali predatori o contro le avversità climatiche e atmosferiche.
Tra i meccanismi di difesa troviamo particolari estroflessioni delle cellule epidermiche dette tricomi, o peli.
I peli possono svolgere differenti funzioni. Per esempio, i peli radicali, oltre ad essere vivi, cercano e assorbono l'acqua contenuta nel terreno. I peli che rivestono la parte aerea possono assorbire l'umidità dell'aria, oppure possono proteggere la pianta contro l'eccessiva perdita di umidità per evapotraspirazione, oppure ancora possono proteggere la pianta dall'eccessiva irradiazione solare. Sempre i peli della parte aerea possono proteggere la pianta dagli attacchi di parassiti. I peli svolgono le stesse funzioni che in altre piante sono svolte dalle spine (fusti o foglie trasformate), dagli aculei (emergenze dell'epidermide che coinvolgono anche i tessuti profondi, come gli aculei delle rose, chiamati anche spine), dai rivestimenti cerosi.
I peli possono essere unicellulari o pluricellulari, semplici o ramificati, con forme di stella, scudetto, uncino, piuma, ecc.

Tra i peli ve ne sono alcuni tipi detti ghiandolari poiché contengono particolari sostanze. I peli ghiandolari sono costituiti da cellule vive e le sostanze che contengono possono servire a scopo di difesa (peli urticanti), a richiamare insetti impollinatori (peli contenenti sostanze aromatiche e zuccherine),  a "sentire" la presenza di insetti (peli sensitivi di alcune piante carnivore), a eliminare l'eccesso di sali (ghiandole saline delle piante alofite), a digerire gli insetti catturati (peli digestivi di alcune piante carnivore), eccetera.


Durata: 30 min


Scopo:

Osservare la struttura dei peli urticanti delle ortiche al microscopio

Teoria:

Le ortiche sono notoriamente ricoperte di peli urticanti (Ortica da urere = bruciare), sono peli ghiandolari vivi che si sono evoluti per iniettare nel predatore acido formico, acetilcolina e istamina. 
Il pelo presenta alla base un rigonfiamento a bulbo, contenente il nucleo, e una punta chiusa da un bottone sferico(ben visibile al microscopio). Il bulbo è contenuto in una struttura basale a forma di calice, formata da cellule epidermiche, anch'esse ben visibili al microscopio. Verso la punta le pareti del pelo sono ricche di silicati che la rendono fragile come il vetro; invece verso la parte bassa sono ricche di carbonato di calcio. In questo modo il pelo risulta rigido ma fragile. Al contrario, il bulbo non possiede incrostazioni e, quindi, ha una parete elastica che si può comprimere. Il bottone apicale non è centrato all'estremità del pelo ma fissato in modo obliquo, in corrispondenza di una rientranza.
Quando viene toccata la punta , l'intero pelo si piega, il bulbo si comprime e il bottone apicale si rompe distaccandosi dalla punta. Poiché il bottone è fissato obliquamente, quando si stacca rimane una punta silicea obliqua, simile alla punta di un ago ipodermico. Il bulbo, compresso, spinge il liquido urticante verso la punta che, essendo sottilissima (microscopica) e affilatissima, penetra facilmente nel corpo del predatore, iniettandovi il liquido.

Materiale:

  • Pianta di ortica

Strumenti:

  • forbici;
  • pinzetta;
  • ago da dissezione;
  • bisturi;
  • lente d'ingrandimento;
  • microscopio;
  • vetrini portaoggetto;
  • vaschetta;

Procedimento:

  1. Recidere con le forbici un rametto da una pianta di ortica
  2. Con una pinzetta riporre il campione su un piattino
  3. Utilizzando la lente d'ingrandimento, staccare diverse piccole parti della pianta con l'aiuto di forbici e pinzette; 
  4. Prelevare parti di foglia, picciolo, fusticino utilizzando il bisturi e l'ago da dissezione
  5. Porre i campioni su vetrini portaoggetti 
  6. Osservare al microscopio

Risultato:

E' possibile osservare al microscopio tutta la struttura dei peli urticanti distinguendo le cellule dell'epidermide sul bulbo dalle pareti silicate e il bottone apicale obliquo.

Consigli di sicurezza:

Si consiglia di utilizzare guanti per la manipolazione delle foglie di ortica e prestare attenzione nell'utilizzo del bisturi

Commenti:


Bibliografia:

https://www.stelledegliiblei.it/ortica_peli_urticanti.html
https://www.stelledegliiblei.it/ortica_peli_urticanti_bis.html