Sól, mieszaniny i kryształy

Ludzie lubią mieszać. Zwłaszcza w garnku. Warto mieszać umiejętnie, by potem otrzymać miłą dla oka i podniebienia mieszaninę.  

Mieszaniny można podzielić na:
a) jednorodne (zwane roztworami), czyli takie, w których nie można rozróżnić składników, nawet za pomocą mikroskopu, np. kawa rozpuszczalna z cukrem (rozpuszczalnikiem jest tu woda, a substancje rozpuszczone to kawa i cukier)
b) niejednorodne, czyli takie, w których można rozróżnić składniki mieszaniny okiem nieuzbrojonym lub korzystając z mikroskopu, np. kutia (składniki tej mieszaniny to m. in.: pszenica gotowana, mak mielony, rodzynki, orzechy, figi...)

Roztwory mogą mieć różne stężenie. Gdy chcemy otrzymać roztwór o mniejszym stężeniu do 1 litra wody dosypiemy pół łyżeczki soli (w takiej wodzie można np. ugotować trochę ziemniaków na obiad). Roztwór o większym stężeniu to 1 litr wody z 2 dużymi łyżkami soli (w takiej mieszaninie można ukisić ogórki na zimę).
A zatem im więcej substancji rozpuszczonej, tym większe stężenie roztworu.

Co pomaga soli rozpuszczać się w wodzie?
- mieszanie
- podgrzanie wody
- szybciej rozpuści się sól drobniejsza od gruboziarnistej (zastanów się, dlaczego?)


Czy można dosypywać soli do wody bez końca? 
Nie da rady. Gdy dosypujemy, mieszamy, dosypujemy, podgrzewamy, dosypujemy, dosypujemy, dosypujemy - w pewnej chwili można zauważyć, że sól, mimo naszych zabiegów, leży na dnie pojemnika z wodą i rozpuścić się nie chce. Taki roztwór nazywamy roztworem nasyconym. Mieszanina jednorodna, w którym można jeszcze rozpuścić sól (lub inną substancję, którą rozpuszczaliśmy) to roztwór nienasycony.

Co można zrobić z nasyconym roztworem soli kuchennej?
Można wyhodować kryształy soli - zobacz instrukcję.

Na obrazku poniżej naturalne kryształy, które wyhodowała Natura, oczywiście w sposób bardziej skomplikowany i baaaaardzo długi:

Pytania dla uczniów:
1. Jaka jest naukowa nazwa soli kuchennej? (spójrz na torebkę z solą)
2. Gdzie w Polsce wydobywa się sól? Pokaż te miejscowości na mapie.
3. Wyszukaj informacje na temat wód mineralnych zwanych solankami. Jakie są ich właściwości lecznicze?
4. Znajdź na mapie Morze Martwe. Wyszukaj informacje o tym, jakie jest jego zasolenie.

Post w prążki

Przy oględzinach ciała karpia z Milicza oczywiście zwróciliśmy uwagę na łuski, które są rzeczą arcyciekawą. Mianowicie, gdy się im bliżej przyjrzeć można zobaczyć na nich linie przyrostu - każda taka linia to sezon, w którym karp intensywnie żerował (najpewniej lato) albo pożywiał się bardzo rzadko lub wcale (zima). Wprawne oko potrafi zatem na podstawie obserwacji łuski określić wiek ryby. Niestety z przykrością stwierdzam, że brak mi wprawnego oka. W jakim wieku był mianowicie nasz karpik?

Podobnie rzecz się ma z drzewem. Spójrzcie na fotografię ściętego pnia. Jeden pasek (zwany słojem) to jeden rok przyrostu drzewa na grubość. A zatem licząc słoje możemy z dużą dokładnością określić wiek drzewa - niestety dopiero po jego ścięciu. Uczniowie, którzy uważali na lekcjach wiedzą też, jak za pomocą ściętego pnia drzewa określić strony świata...

A na tej fotografii - przekrój przez stalaktyt zwisający ze stropu jaskini - na nim też widać "słoje" czyli linie przyrostu na grubość. Warto zaznaczyć, że stalaktyty jaskiniowe rosną bardzo długo.

 
Warstwy tworzą się na dnie jaskini, morza czy jeziora. Może nanosić je woda lub nawiewać wiatr. W ten sposób powstają skały osadowe, a z nich można wyczytać kawał historii Ziemi na danym terenie. W warstwach gleb, lodu i skał gromadzą się pyłki roślin, kości, ślady i odchody zwierząt. 

Na muszlach również widoczne są linie przyrostów:

A to piękny krzemień pasiasty:

Jak widać prążki i paski są w przyrodzie częstym dokumentem tego, co się w niej wydarza. Pełnią też inne funkcje, ale o tym innym razem...

Karp wigilijny

Karpie to najczęściej jadane przez Polaków ryby wigilijne. Pamiętajcie o tym, że zwierzęta te mają świadomość i odczuwają strach, ból i stres całym mózgiem, podobnie jak człowiek. Wielodniowe przetrzymywanie tych zwierzaków w malutkich, brudnych zbiornikach, z których są sprzedawane, nieumiejętne ich zgładzanie, noszenie żywych karpi w reklamówkach jest zwyczajnym znęcaniem się nad nimi. Karp nie ma strun głosowych i nie potrafi krzyczeć, ale "otwarty pysk, wybałuszone oczy, rozpaczliwe łapanie odrobiny tlenu, drgawki, rzucanie się - to jest język, którym komunikują nam swój ból. Naszym obowiązkiem jest zrozumieć te sygnały". Karpie powinny być zabijane przez fachową obsługę, w miejscu, gdzie są hodowane.

Pęcherz pławny

Przy okazji sprawiania wigilijnego karpia warto zwrócić uwagę na ten ciekawy rybi narząd. Pęcherz pławny karpia jest tworem parzystym, czyli składa się z 2 części, choć większość ryb ma w swoim wnętrzu pojedynczy "balonik". Pęcherz pławny umożliwia rybie pływanie na określonej głębokości. Przy niewielkiej ilości tlenu w pęcherzu karp opada na dno, gdy pęcherz wypełnia się gazem - ryba unosi się ku górze zbiornika wodnego.

W przedniej części pęcherza znajduje się grupa komórek, które mają zdolność przekazywania tlenu z krwi do jego wnętrza, zaś w tylnej części pęcherza leżą komórki, które usuwają tlen z powrotem do krwi. Jest to zdolność nie spotykana u innych, poza rybami, zwierząt.

U niektórych ryb (np. żabnic)  pęcherz pławny pozwala na wydawanie głosu. A zatem nieprawdziwe  jest stwierdzenie "Dzieci i ryby głosu nie mają". Dzieci mają i ryby jak się okazuje - też mają! Są też ryby wykorzystujące pęcherz pławny do oddychania.

Drugim bardzo ważnym narządem karpia są oczywiście skrzela, które umożliwiają rybce oddychanie tlenem rozpuszczonym w wodzie. Przyjrzyjcie się skrzelom: są ciemnoczerwone, dlatego, że zawierają bardzo dużo naczyń krwionośnych (mówimy, że są dobrze ukrwione). Są stale wilgotne, delikatne, mają cienkie ścianki, przez które łatwo do krwi przenika tlen, mają dużą powierzchnię chłonną.

Jak karp posługuje się skrzelami?
1. Otwiera pysk i nabiera łyk wody.
2. Zamyka pysk, co powoduje wypchnięcie wody w kierunku skrzeli.
3. Woda opłukuje skrzela, oddaje im tlen i zostaje wyrzucona szparami skrzelowymi na zewnątrz.

Rybom słonowodnym skrzela umożliwiają usuwanie z ciała nadmiaru soli.

Linia boczna (naboczna) ciągnie się wzdłuż ciała karpia, pośrodku obu jego boków. Znajdują się w niej komórki rozpoznające zmiany w otaczającym rybę środowisku. Dzięki linii (na)bocznej ryby mogą rozpoznawać zmiany w składzie wody czy zmiany w ruchu wody spowodowane przez inne zwierzę. Po prostu linia ta ułatwia orientację, nawet gdy woda wokół jest mętna lub gdy jest ciemno.

Po co rybie potrzebne są ości?
To proste: zwiększają elastyczność ciała, czyli ułatwiają rybie wyginanie się na boki - dzięki nim ryba może na ruch wydatkować o wiele mniej energii, niż w wypadku, gdyby ich nie posiadała. A że konsumentowi ryby ości raczej utrudniają jedzenie, to już inna sprawa...

Dlaczego butelka pękła?

Wieczorem nalałyśmy wody do butelki po soku marchewkowym (po brzegi). Zakręciłyśmy dokładnie i wystawiłyśmy na mroźny balkon. Co zobaczyłyśmy rano? Otóż to:

Jak widać na obrazku - butelka popękała. Dlaczego? Gdy woda znajdzie się w temperaturze poniżej 4 stopni Celsjusza zaczyna się rozszerzać. Cząsteczki wody tworząc lód układają się w sześciokątne struktury budujące kryształy lodu. Aby te struktury powstały cząsteczki wody muszą nieco oddalić się od siebie i ulec uporządkowaniu.Woda przestaje mieścić się w butelce, a jej ciśnienie na ścianki naczynia jest tak duże, że rozsadza ją od wewnątrz.

Woda jest pod tym względem dość nietypową cieczą. Prawie wszystkie substancje podczas ogrzewania rozszerzają się (spójrz na rtęć lub alkohol w termometrze!), a kurczą się tracąc ciepło.

Zamarzająca w szczelinach woda potrafi rozsadzać skały i mury oraz niszczyć nawierzchnię ulic (aż nadto wyraźnie widać to po zimie).

Pytania dla ucznia:
1. Jak myślisz, jaka zimowa pogoda spowoduje większe zniszczenie nawierzchni asfaltowej drogi: częste zmiany temperatur (również poniżej zera), czy stała mroźna pogoda? Wyjaśnij dlaczego?
2. Dlaczego  na rury doprowadzające wodę do mieszkań zakłada się izolację?
3. Czy słyszałeś o innych czynnikach, które mogą rozsadzić skały?

Ładunki elektryczne

O ładunkach elektrycznych będzie zapewne mowa wcześniej czy później na lekcjach przyrody. Ten temat trudno wyczerpać. Najważniejsze rzeczy wyczyta uczeń z podręcznika. Zachęcam też do obejrzenia krótkiego filmu pt. "Elektryczny snopek", gdzie pokazano i objaśniono ciekawe doświadczenie związane z ładunkami elektrycznymi.
Jak jeszcze w prosty sposób można sprawdzić i pokazać w szkole istnienie ładunków elektrycznych? W naszym domu użyłyśmy do tego celu balonika.

1. Potrzyj balonik wełnianą szmatką i zbliż go do drobnych kawałeczków papieru (plastikowa linijka przyciągnęła więcej papierków)
 

 2. Potarty balonik można też zbliżyć do fryzury:

 
3. Elektryczność można także badać przy okazji weselnej :)

 

4. Potarty balonik (lub linijka) będzie też przyciągał cienki strumień wody z kranu (niestety moje zdjęcia nie oddają wystarczająco dobrze tego efektu).

Napięcie powierzchniowe

Nalej do głębokiego talerza wody z kranu.
Powierzchnię wody posyp równomiernie mielonym pieprzem (można spróbować z talkiem, cynamonem, czy innym proszkiem).

Na koniec palca wylej małą kropelkę płynu do mycia naczyń.
Przyłóż palec z płynem do powierzchni wody na środku talerza.


 A teraz opisz co się stało!

Dlaczego? Na powierzchni wody istnieje tzw. napięcie powierzchniowe. Sprawia ono, że powierzchnia ta zachowuje się jak cienka sprężysta błonka, gdyż cząsteczki wody przyciągają się wzajemnie. Lekkie drobiny pieprzu utrzymują się na powierzchni tej błonki. Płyn do mycia naczyń (detergent) zmniejsza napięcie powierzchniowe wody, czyli zmniejsza wzajemne przyciąganie się cząsteczek wody. Na pozostałej powierzchni wody napięcie nie zmienia się, więc przyciąga pieprz z obszaru zmniejszonego napięcia powierzchniowego. 

Woda sama nie jest w stanie wypłukać brudu z talerza czy tkaniny. Detergenty mają wspaniałe właściwości:  rozpuszczają się w wodzie zmniejszając siłę wzajemnego przyciągania się jej cząsteczek, a jednocześnie przyciągają i wiążą ze sobą małe cząsteczki brudu. W ten sposób brud jest rozbijany na kawałki i rozpraszany w wodzie, co umożliwia skuteczne pranie czy mycie naczyń.

Można też "zobaczyć" napięcie powierzchniowe wody wykonując doświadczenie takie, jak na poniższym zdjęciu.

Ważne jest to, aby położyć pieniążki na wodzie płaską powierzchnią, wtedy napięcie powierzchniowe jest na tyle duże, aby utrzymać ciężar monety. Nie uzyskacie tego efektu wkładając do wody, jak do skarbonki, najlżejszy nawet pieniążek.

Jest jednak jeszcze jedno ciekawe doświadczenie z monetami i napięciem powierzchniowym w roli głównej. Zajrzyjcie do "Frajdy Przyrodnika"


Zadania dla Uczniów:
 
1. Napięcie powierzchniowe wody jest wykorzystywane przez nartniki, drapieżne owady, które polują ślizgając się po powierzchni stawu. Nie polują jednak w czasie deszczu. Czy wiesz dlaczego?

2. Dlaczego krople wody mają kształt kuli?

3. W jaki sposób sprawić, aby, nie dotykając monet ze zdjęcia powyżej, spowodować ich zatonięcie?

4. Dlaczego tak ważne jest, aby nie dotykać napiętego, mokrego od deszczu płótna tropiku namiotu?

Atrament sympatyczny - odsłona druga

Dziś będzie mowa o niewidzialnym piśmie ujawniającym się pod wpływem reakcji chemicznej.

Potrzebne są:
- jodyna (czyli roztwór jodu* w spirytusie, do kupienia w aptece - służy do dezynfekcji ran)
- miseczka, do której wlewamy pół kubka wody
- sok z cytryny
- patyczek lub cienki pędzelek do pisania
- kartka papieru


Uwaga! Jodyna barwi palce i stół na żółto i brązowo. Można wykonywać to doświadczenie w rękawiczkach, zaś stół zabezpieczyć np. grubą warstwą papieru czy folii. Ewentualne plamy usuwamy spirytusem. Poproście o pomoc dorosłego!

Wykonanie:
Do miseczki z wodą trzeba wkropić 10 kropli jodyny. Do tego celu Młody Naukowiec używa zakraplacza. Jeśli go nie mamy przydatna okazuje sie buteleczka po kroplach do oczu, z której można wylać odpowiednią ilość kropli jodyny.
Na malej karteczce (takiej, która zmieści sie w miseczce) zapisujemy tajną informację za pomocą soku z cytryny.
Teraz suszymy zapisany tekst kładąc go w przewiewnym miejscu, na kaloryferze lub posługując się suszarką do włosów (wersja przyspieszona).
Odbiorca wiadomości zamacza karteczkę w wodzie z jodyną. Po chwili napis staje się widoczny. Jest, jak widzicie, biały, zaś cała otaczająca go kartka - fioletowa!

Dlaczego?
Jodyna łączy się ze skrobią znajdującą się w papierze i zabarwia ją na fioletowo. Kwas cytrynowy wchodzi w reakcję z jodyną dając białą barwę - i takie też są litery.

Trochę historii...
Aby nie wzbudzać podejrzeń szpiegów, którzy mogliby przechwycić tajną korespondencję, na ukrytej wiadomości zapisywano inną, widoczną, np. ołówkiem lub długopisem (atrament z pióra wiecznego może rozpływać się w miejscu niewidzialnego zapisu i stąd nie jest wskazany). Pisano na białym papierze, na liniach lub kratce atrament sympatyczny może pozostawić rozmazane zacieki. Bywają też atramenty sympatyczne widoczne po podświetleniu światłem ultrafioletowym. Tych używa się dziś do opisywania dzieł sztuki, które mogłyby ulec kradzieży.

*jod to pierwiastek chemiczny o symbolu I, niemetal, o ciemno stalowej barwie i krystalicznej budowie.

Czego potrzebują drożdże?

Najprostszy przepis na drożdżówkę znajdziecie we Frajdzie Przyrodnika. Każdy uczeń może ją samodzielnie wykonać, najprzyjemniej robi się to w towarzystwie członka rodziny albo koleżanek czy kolegów. Bywa wtedy wesoło, spróbujcie...

Sprawdzałyśmy z Hanią, co lubią drożdże, czyli innymi słowy, jakie składniki są im potrzebne do wzrostu i rozmnażania. Typowy rozczyn, czyli początek każdego ciasta drożdżowego składa się z drożdży, mleka lub wody, mąki i cukru. Sprawdziłyśmy zatem, który z tych składników drożdże lubią najbardziej, a poza tym wypróbowałyśmy inne składniki.

Kieliszek z literką K to próba kontrolna - niezwykle ważna w każdym doświadczeniu. Z nią porównujemy otrzymane wyniki. W naszym wypadku K to mieszanina drożdży i letniej wody. Nic poza tym do niej nie dodałyśmy.
W pozostałych kieliszkach oprócz drożdży i wody umieściłyśmy następujące składniki:
1. cukier - 1/2 łyżeczki
2. mąka - 1/2 łyżeczki
3. ksylitol, czyli "cukier" brzozowy używany m.in. do słodzenia gum bezcukrowych, ale też przez osoby chorujące na cukrzycę - 1/2 łyżeczki
4. sól - 1/2 łyżeczki
5. mleko - 1 łyżeczka
6. keczup ziołowy do pizzy firmy Dawtona - pomysł Hani, wycisnęła bezpośrednio z butelki, dlatego trudno mi jest oszacować dokładnie ilość, ale podejrzewam, że była to niepełna łyżeczka

A oto efekt (dobrze jest powiększyć zdjęcie):

Gdy przyjrzymy się kieliszkom można zauważyć pęcherzyki gazu (jest nim dwutlenek węgla) w kieliszkach z cukrem, mąką i keczupem. My widziałyśmy jak bardzo mocno "pracowały" drożdże w kieliszku nr 1 i 6. Można było obserwować dość szybki ruch pęcherzyków gazu.  Najintensywniej drożdże urosły jednak w kieliszku z mąką, choć tu proces fermentacji nie był tak burzliwy. Dla mnie zaskoczeniem był efekt działania keczupu. Byłam przekonana, że sól i ocet wymienione w składzie keczupu, zahamują rozwój drożdży. Widocznie obecny w nim cukier był dla naszych grzybów łakomym kąskiem.

Dokładne dane na temat fermentacji drożdżowej uczniowie zdobędą w szkole, a ten eksperyment (nawet z mniejszą ilością próbek) jest z pewnością interesującą częścią lekcji, zwłaszcza, jeśli uczniowie wykonają go samodzielnie. Wystarczy pół godziny.

Zachęcam do prób z innymi eksperymentalnymi składnikami rozczynu!