Chemia: Fascynująca Nauka i Jej Praktyczne Zastosowania
- Szczegóły
Odkrycia w dziedzinie chemii od wieków budziły dużo emocji. Także obecnie w laboratoriach odkrywa się wiele substancji o praktycznym znaczeniu. Niektóre z nich z pewnością zrewolucjonizują świat. Chemia jest wszędzie wokół nas.
Chemia jako nauka: ścisła, przyrodnicza i eksperymentalna
Już w gimnazjum dowiedzieliście się, że chemia to nauka, która zajmuje się badaniem składu i budowy substancji, ich przemianami oraz warunkami, w jakich one zachodzą. Naturę i właściwości substancji analizuje również fizyka. Te dwie nauki wzajemnie się przenikają i podobnie jak matematyka są zaliczane do przedmiotów ścisłych. Chemii nie wyobrażamy sobie także bez powiązania jej z biologią i geografią. Chemicy zajmują się bowiem wieloma ważnymi kwestiami dotyczącymi ludzkiego życia, jak i całego świata.
Podstawą rozwoju tej nauki jest eksperyment, który fascynuje, pobudza wyobraźnię, ale może również powodować zagrożenie naszego zdrowia i życia. Zanim zaczniesz swoją kolejną przygodę z chemią, zapoznaj się z regulaminem pracowni chemicznej i z przepisami BHP.
Ciekawostka: Ira Remsen i jego pierwsze spotkanie z chemią
Ira Remsen (amerykański chemik, który żył na przełomie XIX i XX w.) opowiadał o swoim pierwszym spotkaniu z chemią:
Czytając podręcznik chemii, natrafiłem na zdanie Kwas azotowy działa na miedź. Męczyło mnie czytanie takich pustych fraz, ale postanowiłem zobaczyć, co to oznacza. Miedź znałem jako tako, ponieważ w użyciu były miedziane centy. W gabinecie doktora, gdzie przesiadywałem, widziałem na stole butelkę podpisaną „kwas azotowy”. Nie znałem jego szczególnych właściwości, ale byłem żądny wiedzy, a duch przygody był ze mną. Dla dobra nauki byłem nawet gotów poświęcić jedną z monet. Otworzyłem więc butelkę oznaczoną „kwas azotowy”, nalałem trochę cieczy na miedziaka i przygotowałem się do obserwacji. Ale cóż to za dziwo ujrzałem? Cent zmienił się i nie była to mała zmiana. Zielonkawoniebieska ciecz pieniła się i dymiła nad centem oraz stołem. Powietrze w otoczeniu zabarwiło się na kolor ciemnoczerwony. Wyrosła wielka, barwna chmura. Była nieprzyjemna i dusząca. Jak miałbym to zatrzymać? Spróbowałem pozbyć się tego paskudztwa przez zebranie go i wyrzucenie przez okno, które w wcześniej otworzyłem. Poznałem wówczas inny fakt - kwas azotowy działa nie tylko na miedź, ale również na palce. Ból doprowadził do kolejnego niezaplanowanego eksperymentu. Wytarłem palce o spodnie i nastąpiło odkrycie kolejnego faktu - substancja ta działa też na spodnie. Nawet dzisiaj mówię o tym z ożywieniem. Wówczas była to dla mnie rewelacja. Wywołała ona potrzebę dowiedzenia się czegoś więcej o tym szczególnym rodzaju działania. Jedynym sposobem poznania go było eksperymentowanie, praca w laboratorium...
Przeczytaj także: Praktyczne wskazówki: Odwrócona lekcja niemieckiego
Chemia w życiu codziennym
Rok 2011 został nazwany, przez Zgromadzenie Ogólne Organizacji Narodów Zjednoczonych Międzynarodowym Rokiem Chemii. Celem ONZ było uświadomienie ludzkości, że chemia jest nieodłączną częścią naszego życia. Praktycznie wszystko, co nas otacza, ma z nią coś wspólnego. Organizm każdego z nas to niezwykłe laboratorium chemiczne. Przez cały dzień człowiek ma kontakt z różnymi substancjami i procesami - zarówno w domu, szkole, jak i w pracy, podczas podróży czy też w trakcie wypoczynku. Hasło, które towarzyszyło obchodom roku 2011, brzmiało: Chemia - nasze życie, nasza przyszłość i choć od tego czasu minęło kilka lat, to jest ono nadal aktualne. Chemia odgrywa bardzo ważną rolę we wszystkich gałęziach przemysłu wpływających na postęp cywilizacyjnych. Chemia życia codziennego będzie przedmiotem naszych rozważań na tym etapie kształcenia.
Świat, jaki znamy, nie istniałby bez betonu, stali, aluminium, szkła czy tworzyw sztucznych. O węglu, występującym w postaci diamentu czy grafenu, może już słyszeliście, a jeśli nie, to z pewnością poznacie ten pierwiastek na lekcji chemii. Wiele odkryć, bez których nie wyobrażamy sobie współczesnej cywilizacji, zawdzięczamy właśnie chemikom. Do jej odkrycia doszło, jak to często bywa, przez przypadek. Czy słyszeliście kiedyś o metodzie hodowli kryształów Jana Czochralskiego?
Metoda Czochralskiego
Profesor Czochralski przez pomyłkę zanurzył stalówkę swojego wiecznego pióra w tyglu z roztopioną cyną i okazało się, że wisząca na końcu stalówki cienka nić skrystalizowanego metalu była w całości jednolitym kryształem (monokryształem). Jego pomysł, opracowany w 1916 roku, to najstarszy i do dzisiaj jedyny znany sposób na otrzymywanie tego typu materiałów.
Metoda opracowana przez Czochralskiego stała się fundamentem współczesnego przemysłu elektronicznego, ponieważ wykorzystuje się ją w procesie produkcji wszystkich układów scalonych. Nie będzie przesady w stwierdzeniu, że właśnie to odkrycie wyprzedziło swoją epokę historyczną. Bez układów z krzemu nie byłoby: telewizorów, komputerów, telefonów, tabletów, zegarków elektronicznych itd. Krzem stał się materiałem XX wieku.
Przykłady eksperymentów chemicznych
Doświadczenie 1: Reakcja glinu z siarczanem(VI) miedzi(II)
Po zanurzeniu folii aluminiowej do roztworu siarczanu(VI) miedzi(II) nie obserwujemy żadnych objawów reakcji chemicznej. Glin jest metalem bardziej aktywnym od miedzi, ale na powietrzu pasywuje. Na jego powierzchni tworzy się cienka ochronna warstwa związków glinu, która uniemożliwia dalszą reakcję chemiczną. Jednak dodatek chlorku sodu, a właściwie jonów chlorkowych prowadzi do zniszczenia tej powłoki na folii aluminiowej i glin zaczyna gwałtownie reagować (roztwarza się), przeprowadzając jony miedzi w metal. Niebieski roztwór siarczanu(VI) miedzi(II) ciemnieje, po czym na dnie zlewki gromadzi się ciemnoczerwony osad wytrąconej metalicznej miedzi.
Przeczytaj także: Biologia: Lekcja Odwrócona
Doświadczenie 2: "Niebieska butelka"
Glukoza w środowisku zasadowym redukuje błękit metylenowy, a sama się utlenia. Produkty tego procesu są bezbarwne. Potrząsanie naczyniem doprowadza tlen z powietrza, co powoduje, że odtwarza się błękit metylenowy, więc ponownie pojawia się niebieskie zabarwienie roztworu. Obserwowana zmiana barwy roztworu to wynik dwóch procesów, które zachodzą w przeciwnych kierunkach.
Chemia w życiu codziennym - zapachy
Jak często sięgasz po środki myjące lub czyszczące? Czy możesz sobie wyobrazić, jak wyglądałoby nasze życie bez substancji zapachowych? Już w starożytności pachnidła miały wysoką cenę i robiły zawrotną karierę. We współczesnym świecie spotykamy niezliczenie wiele zapachów. Uważa się, że zapachy mogą na nas silnie oddziaływać, wprawiając w odpowiedni nastrój. Prawdopodobnie aromat kawy pobudza i usuwa zmęczenie, woń cytryny i fiołka wspomaga koncentrację, a sam fiołek wonny korzystnie wpływa na szybkość uczenia się. Aromaterapia jest stosowana w medycynie, np. ostatnio do wspomagania procesów wybudzania ludzi ze śpiączki. Zapachy ułatwiają komunikację w świecie zwierząt. Przykładem może być bombikol - pierwszy z opisanych chemicznie feromonów, wydzielany przez samice jedwabnika morwowego i wabi samce już z odległości ok. 10 kilometrów.
Ciekawostka: Odkrycie bombikolu
Historia odkrycia bombikolu to opowieść o niezwykłej pomysłowości, determinacji i pracowitości. Niemiecki biochemik Adolf Butenandt w 1959 roku po raz pierwszy wyizolował ten związek organiczny, zaliczany do alkoholi.
Przeczytaj także: O Lekcji Odwróconej
tags: #lekcja #odwrócona #chemia #doświadczenia #przykłady
