IBSE e diffusione

Nuova sfida per i miei ragazzi, grande soddisfazione per me.

Proseguiamo l’unità sul movimento delle sostanze (fase di EXPLORE) attraverso le membrane cellulari con un’attività sulla diffusione attraverso una membrana semipermeabile.

Devo essere sincera, ho faticato molto per riuscire a trovare un’idea intrigante sulla diffusione. Con l’osmosi è facile, ma la diffusione? Certo, si possono fare piccole esperienze sulla diffusione di un profumo nella stanza, sulla diffusione del colore in un bicchiere d’acqua, ma questo non rende neanche lontanamente cosa significhi diffusione attraverso una membrana semipermeabile.

Inoltre, avevo bisogno di una attività da poter trasformare in IBSE, un’investigazione scientifica che i ragazzi potessero svolgere PRIMA della fase di spiegazione, solo con la forza delle loro idee e delle conoscenze accumulate fin qui.

Ebbene…cercando cercando l’ho trovata e mi ha dato soddisfazione per cui voglio condividerla con voi.

Siamo andati in laboratorio e in ciascuna postazione ho fatto trovare questi materiali:

  • due becher da 250 ml
  • acqua del rubinetto
  • amido di mais
  • tintura di iodio
  • 2 bustine per alimenti con cerniera
  • contagocce
  • cucchiaio
  • 2 vetrini da orologio
  • cilindro graduato

Per prima cosa ho fatto alcune domande introduttive per richiamare alcuni concetti (prerequisiti) importanti per l’attività, ossia il concetto di soluzione, di soluto e di indicatore.

Questi ragazzi avevano già utilizzato sostanze indicatrici in una investigazione precedente sulle biomolecole, per cui volevo verificare cosa ricordassero.

Fare previsioni prima dell’attività

Lo iodio viene usato come indicatore della presenza di amido. Come si può fare per testare questa sua proprietà? Avete 5 minuti per progettare un modo con i materiali che avete a disposizione.

I ragazzi ricordano da una investigazione precedente che lo iodio a contatto con l’amido cambia colore diventando da rosso/ambrato a viola/nero. Non solo, mentre osservo i gruppi al lavoro, passando tra i banconi del laboratorio, le mie orecchie rimangono incantate.

Odo parole come “controllo positivo” e “controllo negativo” e il mio cuore esulta. Si ricordano!!! Un paio di mesi fa abbiamo fatto un’altra investigazione (sulle biomolecole) in cui, per la prima volta, hanno dovuto riflettere sul significato di questi termini. Da allora non ne abbiamo più parlato e ora li sento usare i termini corretti nel contesto giusto senza alcun tipo di suggerimento, riferimento o scheda. Quasi quasi mi commuovo…

In un attimo ecco la proposta condivisa da tutti: mettono qualche goccia d’acqua nei due vetrini da orologio a disposizione, aggiungono un pizzico di amido in uno dei vetrini e poi un paio di gocce di tintura di iodio in entrambi. Ottimo: controllo positivo e negativo fatto!

Scattano qualche foto e si continua.

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Spiego brevemente che dovranno preparare due becher con una soluzione di acqua e iodio. Nelle due bustine di plastica dovranno versare una uguale quantità di acqua. In una delle due bustine dovranno poi aggiungere un cucchiaio di amido. Quindi, immergeranno entrambe le bustine nelle soluzioni con lo iodio e osserveranno eventuali cambiamenti alla ricerca di evidenze per rispondere alla seguente domanda investigabile: come si può determinare se dei soluti diffondono attraverso una membrana?

Prima di cominciare però dovranno sforzarsi di riflettere su ciò che potrebbe essere un’evidenza del passaggio delle sostanze attraverso la membrana (bustina) di plastica per cui chiedo:

Come si può fare a determinare se l’amido diffonde attraverso la membrana di plastica?

Adesso al lavoro!

Dopo aver discusso le domande e identificato possibili evidenze (ad esempio: se l’amido esce dalla busta la soluzione con lo iodio cambierà colore e diventerà scura, oppure se lo iodio entrerà nella busta l’amido diventerà scuro) riempiono a metà due becher con acqua del rubinetto. Siglano un becher con la lettera A e l’altro becher con la lettera B e aggiungono in ciascun becher 15 gocce di tintura di iodio.

SICUREZZA – Attenzione! Lo iodio è pericoloso se ingoiato o inalato direttamente. Può macchiare i vestiti e la pelle.

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Osservate i due becher. Di che colore diventa l’acqua quando viene aggiunto lo iodio? (giallo ambrato)

Riempiono poi una bustina di plastica con 50 ml di acqua. Nella seconda bustina versano i 50 ml di acqua e un cucchiaio di amido. Chiudono bene le bustine e verificano che non fuoriesca liquido dalle chiusure capovolgendone il contenuto.

Quindi, immergono la bustina contenente solo acqua nel becher A (controllo) e quella con acqua e amido nel becher B e le lasciano immerse per 30 minuti.

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Cosa pensate che accadrà? Scrivete sulla scheda la vostra previsione.

Analisi e conclusioni

Inferenza Dopo che avete immerso le buste di plastica nei becher, cosa è successo allo iodio? Cosa è successo all’amido?

Dopo 30 minuti si compie una “magia” e si verifica un cambiamento di colore nel becher B: l’acqua è un po’ meno gialla mentre sollevando la bustina si può vedere che l’amido all’interno della bustina è diventato viola. Nel becher A non c’è stato nessun cambiamento significativo di colore.

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Inferenza L’acqua è entrata nella busta di plastica o è uscita dalla busta di plastica? Come fate a saperlo? Perché?

L’acqua non si è mossa. Non è entrata nella busta e non è uscita dalla busta. L’evidenza è il fatto che la busta non si è gonfiata e il livello dell’acqua nel becher non è cambiato. La busta è impermeabile all’acqua, quindi se la busta è integra e sigillata, l’acqua non vi può né entrare né uscire.

Applicare i concetti Usate quello che sapete sulla struttura dell’amido per spiegare i risultati ottenuti.

Quanto osservato è un’evidenza del fatto che lo iodio ha attraversato la membrana di plastica e ha reagito con l’amido cambiando colore. Questo è successo perché la bustina è selettivamente permeabile e le molecole di iodio sono sufficientemente piccole per attraversarla, mentre le molecole di acqua e amido no per cui vengono bloccate dalla membrana di plastica. Non c’è amido nel becher perché lo iodio ha cambiato colore solo nella busta e non nel becher.

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Usare analogie In che modo, secondo voi, la bustina di plastica può essere considerata una membrana con un comportamento simile a quello della membrana cellulare?

Il movimento dello iodio attraverso la membrana di plastica è simile a quello delle molecole attraverso le membrane biologiche. La bustina di plastica è, infatti, semipermeabile: si lascia attraversare dallo iodio ma non dall’acqua o dall’amido.

Dalle osservazioni fatte si è potuto constatare, inoltre, che lo iodio si è mosso da dove la concentrazione era maggiore a dove la concentrazione era minore.

Breve sintesi di quanto osservato, breve discussione dei risultati.

Non è ancora arrivato il momento della spiegazione. Prossima tappa: esplorazione dell’osmosi nelle cellule vegetali.

3 pensieri su “IBSE e diffusione

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