L’uso dei giocattoli in didattica secondo me è molto proficuo: gli studenti sono molto più attenti quando gli si propone un esperimento con oggetti che conoscono molto bene e con cui hanno un rapporto emotivo di solito positivo. Infatti i testi di pedagogia sono concordi nell'affermare che si impara più facilmente quando si è emotivamente coinvolti. Inoltre l’uso dei mattoncini come modello permette di consolidare il concetto di atomo come particella discreta che, almeno nell'ambito delle reazioni chimiche, non si divide in parti più piccole e conserva la sua identità.

Qui voglio proporvi un semplice esperimento, sicuro e rapido, per aiutare gli studenti nella comprensione delle basi della chimica ponderale. Nello specifico l’esperimento è diviso in due parti: nella prima parte si spiegherà il concetto alla base della legge di Proust (proporzioni definite) mentre nella seconda si affronterà la legge di Dalton (proporzioni multiple).

Con la mia prima del liceo scientifico abbiamo utilizzato (esperimento condotto in aula normale, non il laboratorio):

• una bilancia digitale casalinga con sensibilità ± 1 g;
• 2 serie di mattoncini di tipologia diversa (noi abbiamo usato dei mattoncini DUPLO^® di colore diverso, rossi più grandi e pesanti e blu, più piccoli e quindi più leggeri). In genere i mattoncini della stessa tipologia hanno una massa abbastanza simile;
• una scatola di cartone, piccola (va bene anche di altri materiali, purché non sia trasparente).

Si preparano le due serie di mattoncini, che saranno distinte in A e B: questi saranno i nostri due “elementi”.

Prima prova

L’insegnante prende 5 mattoncini del tipo A (non devono essere visti dalla classe) e li chiude nella scatola che è stata precedentemente tarata. Uno studente viene invitato ad effettuare la pesata, che verrà annotata da tutta la classe.  La definizione potrebbe essere “massa dell’elemento A”.

Poi l’insegnante prende un egual numero di mattoncini del tipo B e li unisce a coppia con i mattoncini del tipo A (rapporto 1:1). Questa operazione, che va fatta sempre lontano dallo sguardo della classe, rappresenta la reazione chimica che avviene tra A e B (la formazione del legame chimico è rappresentata dall’incastro tra i mattoncini). Anche stavolta uno studente viene invitato ad effettuare la pesata, che verrà annotata da tutta la classe.  La definizione potrebbe essere “massa del composto X”.

A questo punto la classe eseguirà i calcoli:

massa di B = massa del composto X – massa dell’elemento A

% di A = (massa di A *100)/massa X

% di B = (massa di B *100)/massa X

Rapporto tra le percentuali (che sarebbero i grammi di B che hanno “reagito” con i grammi di A):

% di B/% di A = K

Seconda prova

L’insegnante prende 5 mattoncini del tipo A (che come prima non devono essere visti dalla classe) e li chiude nella scatola che è stata precedentemente tarata. Uno studente viene invitato ad effettuare la pesata, che verrà annotata da tutta la classe.  La definizione potrebbe essere “massa dell’elemento A”.

Poi l’insegnante stavolta prende un numero doppio di mattoncini del tipo B e li unisce con i mattoncini del tipo A (rapporto tra A e B = 1:2). Questa operazione, che va fatta sempre lontano dallo sguardo della classe, rappresenta la reazione chimica che avviene tra A e B (la formazione del legame chimico è rappresentata dall’incastro tra i mattoncini). Anche stavolta uno studente viene invitato ad effettuare la pesata, che verrà annotata da tutta la classe.  La definizione potrebbe essere “massa del composto Y”.

La classe può eseguire i calcoli:

massa di B = massa del composto Y – massa dell’elemento A

% di A = (massa di A *100)/massa Y

% di B = (massa di B *100)/massa Y

Rapporto tra le percentuali (che sarebbero i grammi di B che hanno “reagito” con i grammi di A):

% di B/% di A = W

Ora la classe viene invitata a confrontare K con W, vedendo facilmente che essi sono in rapporto 1:2.

Volendo potete ripetere le prove con quantità iniziali sempre diverse, così gli studenti potranno constatare facilmente che i rapporti non cambiano.

LEGO^® and DUPLO^® sono marchi registrati del gruppo LEGO^®

The resolving power of an optical instrument is represented by the minimum distance between two distinct points, below which they are perceived as a single point.

The optical microscope has a resolving power of 0.2 μm i.e. 200 nm, so this tool improves the resolving power of 500 times of the human eye. In fact, the resolving power of the human eye is about 0.1 mm which corresponds to 100 microns. From the relationship between the eye and the resolving power of the optical microscope is obtained: 100 μm / 0.2 μm = 500. One cannot  go further since there is a physical limit which depends on the wavelength of the radiation used. The wavelength of the visible light ranges from 0.4 μm to 0.75 μm and this makes it impossible to go to a smaller resolving power. It is necessary to use electron beams: in this case we will have electron microscopes.

Do not confuse the resolving power with magnification. If we take a picture with an optical microscope, even if it is the best on the market, its resolving power will always be 0.2 μm. This means that the pictures we have done it can be magnified as we want, but if two points or two lines are closer than 0.2 μm will continue to see them as a single point or a single line, in other words we increase the blur and enough.

With the transmission electron microscope (TEM) the resolving power is 0.2 nm, about 5∙ 10⁵ times greater than that of the human eye. The scanning electron microscope (SEM)has a resolving power of 10 nm, then in a sense "passed" by TEM, but fails to provide three-dimensional images, allowing you to appreciate the contours and shape of the observed structures, a valuable aid for biologists.