Scambi gassosi nella respirazione

LA CANDELA CHE BRUCIA

Esperimento n. 1

Materiali

Un piccolo becher di vetro, una candelina, plastilina, fiammiferi

Cosa fare

  • Utilizzando la plastilina come supporto, sistema verticalmente la candelina ed accendila
  • Tieni l’imboccatura del becher sopra alla fiamma per circa 10 secondi
  • Allontana il becher e lascialo raffreddare
  • Tocca con il dito le pareti interne del becher. Cosa noti?
  • Tiene ora l’imboccatura del becher sopra alla fiamma per circa 30 secondi. Cosa noti?

Cosa osservare

Dopo pochi secondi l’interno del becher si appanna perché la candela, bruciando, produce vapore acqueo
Dopo un tempo un po’ più lungo la candela si spegne

Cosa accade

La candela si spegne perché bruciando produce anidride carbonica, che è un gas che spegne le fiamme (infatti è usato come estintore). Attenzione, non è la mancanza di ossigeno a far spegnere la candela, l’aria può circolare liberamente.


Esperimento n. 2

Materiali

Un piccolo becher di vetro, un piccolo imbuto di vetro, una candelina, plastilina, fiammiferi, una pipetta, blu di bromotimolo

Cosa fare

  • Utilizzando la plastilina come supporto, sistema verticalmente la candelina nel becher ed accendila
  • Cospargi con la pipetta qualche goccia di blu di bromotimolo sulla superficie interna dell’imbuto
  • Tieni per qualche minuto l’imbuto sopra la candela, tenendone tappato il collo con un dito.
  • Osserva cosa accade alle gocce di indicatore

Cosa osservare

Le gocce di blu di bromotimolo nell’imbuto cambiano colore (da blu a verde/giallo)

Cosa accade

Il cambiamento di colore è dovuto alla produzione di CO2 da parte della candela che brucia (vedi esperimento sulla respirazione). Combustione e respirazione producono quindi gli stessi gas. Anche il gas consumato è lo stesso (l’ossigeno). Inoltre in entrambi i casi si produce energia sotto forma di calore

La respirazione cellulare è la reazione attraverso la quale il corpo umano produce l’energia di cui ha bisogno per svolgere tutte le sue funzioni.


LA RESPIRAZIONE PRODUCE CO2

Esperimento n.1

Materiali

Due becher piccoli, blu di bromotimolo, una siringa senza ago, una cannuccia da bibita, una bacchetta di vetro, acqua

Cosa fare

  • Prendi due becher e riempi ciascuno con circa 50 ml di acqua
  • Aggiungi qualche goccia di blu di bromotimolo, mescola e registra in tabella il colore ottenuto.
  • Utilizzando la siringa, pompa aria fresca in uno dei becher e registra in tabella il colore ottenuto.
  • Soffia forte e ripetutamente attraverso la cannuccia nell’altro becher registra in tabella il colore ottenuto.
  • Confronta il colore del liquido nei due becher.

    Colore
    iniziale con blu di bromotimolo
    Colore dopo aver iniettato aria con la siringa
    Colore dopo soffiato aria con la cannuccia
         

Cosa osservare

Il liquido nel primo becher mantiene il colore blu che ha assunto dopo l’aggiunta di blu di bromotimolo, mentre quello dove hai soffiato con la cannuccia diventa di colore verde.

Cosa accade

Il blu di bromotimolo è un indicatore acido-base, cioè una sostanza che assume un colore diverso a seconda del grado di acidità (pH) della soluzione.
Nell’acqua, che è neutra, il blu di bromotimolo non cambia colore, mentre diventa verde chiaro/giallo in ambiente leggermente acido.
L’aria immessa con la siringa non fa cambiare il colore della soluzione perché contiene poca CO2, mentre l’aria che espiriamo contiene molta più CO2, che rende acida l’acqua.
Ecco perchè ha cambiato colore solo la soluzione in cui abbiamo soffiato con la cannuccia

Esperimento n. 2


Materiali

Un becher piccolo, acqua di calce, una cannuccia da bibita

Cosa fare

Versa nel becher circa 20ml di acqua di calce e soffia a lungo al suo interno con la cannuccia.

Cosa osservare

La soluzione con acqua di calce diventa torbida.

Cosa accade

L’aggiunta dell’anidride carbonica contenuta nell’aria espirata provoca una reazione chimica, con formazione di una polvere bianca (carbonato di calcio, cioè calcare)

Anidride carbonica + acqua di calce carbonato di calcio + acqua
C02 + Ca(OH)2 CaCO3+H2O

LA RESPIRAZIONE PRODUCE VAPORE ACQUEO

Materiali

Un becher di vetro

Cosa fare

Alita in un becher di vetro, osserva, passa un dito all’interno del becher

Cosa osservare

il becher si appanna, passando un dito al suo interno si sente umido

Cosa accade

Quando respiriamo produciamo vapore acqueo

COMPOSIZIONE DELL’ARIA

ARIA INSPIRATA
ARIA ESPIRATA

Misura della concentrazione di CO2 dentro e fuori la scuola con un sensore Vernier

L’anidride carbonica è un gas incolore ed inodore. Viene usata in molti modi:

  • rende frizzanti bibite, birra e spumanti
  • è rilasciata dai lieviti nella preparazione del pane, facendo aumentare di volume della pasta
  • è utilizzata in alcuni estintori
  • è un prodotto della respirazione cellulare ed un reagente nella fotosintesi clorofilliana
  • il ghiaccio secco è anidride carbonica solida

Ma una sostanza utile come l’anidride carbonica, se in dosi eccessive, può far male. La concentrazione di anidride carbonica è un indice di inquinamento negli ambienti chiusi e può causare sonnolenza e mal di testa.
Sono desiderabili livelli di CO2 inferiori a 600 ppm.
Livelli superiori a 1000 ppm sono in genere considerati indice di una ventilazione inadeguata. Livelli di 2500 ppm o superiori possono causare mal di testa
(traduzione del testo dal sito web della Vernier)

Esempi di investigazioni

Come varia nel tempo la concentrazione di CO2 in un’aula occupata?
Quanto varia la concentrazione di CO2 dentro e fuori l’aula?
Quanto varia la concentrazione di CO2 se teniamo aperta la finestra per 5 minuti?

Misure prese nell’aula della II E della scuola media Coletti il 14 Febbraio 2009

Situazione
Concentrazione di CO2
Aula occupata per 30 min
1950 ppm
Aula dopo aver tenuto la finestra aperta per 5 min
800 ppm
All’esterno ( sensore appoggiato sul davanzale)
600 ppm