Projekt „ROZWÓJ PRZEZ KOMPETENCJE” jest

Prezentacja na temat: "Projekt „ROZWÓJ PRZEZ KOMPETENCJE” jest"— Zapis prezentacji:

1 Projekt „ROZWÓJ PRZEZ KOMPETENCJE” jest
współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego

2 DANE INFORMACYJNE Nazwa szkoły:
Publiczne Gimnazjum Nr 1 im. Lotników Polskich ID grupy: 96/19_MP_G1_angelika.oczki Kompetencja: Matematyczno-przyrodnicza Temat projektowy: Budowa cząsteczkowa materii Semestr/rok szkolny: Semestr I rok szkolny 2009/2010 2

3 BUDOWA CZĄSTECZKOWA MATERII

4 Materia Wszystko, co nas otacza- książka, krzesło, woda- jest zbudowane z materii. Materia jednak to nie tylko rzeczy, których można dotknąć. To także powietrze, którym oddychamy, planety we Wszechświecie, istoty żywe, np. owady i twory martwe, jak skały- są także zbudowane z materii. Wszelka materia składa się z małych cząstek, zwanych atomami. Materia występuje w czterech stanach: stałym, ciekłym, gazowym, oraz jako plazma. Właściwościami materii są: gęstość, ciężar, masa, objętość, wytrzymałość, plastyczność, sprężystość, kruchość, rozpuszczalność, przewodzenie ciepła, przewodzenie elektryczności, temperatura topnienia i wrzenia.

5 Oni zajmowali się budową materii:
Empedokles z Akragas (V w. p.n.e.) uważał, że ziemia, powietrze, woda i ogień są podstawowymi elementami (żywiołami), których wzajemne oddziaływanie prowadzi do powstania innych substancji. Leukippos i Demokryt przyjmowali, że materia składa się z niepodzielnych cząstek- atomów. Około 300 r. p.n.e. filozofowie greccy: Platon i Arystoteles twierdzili, że można bez końca dzielić materię na coraz mniejsze części. W 1661r. Robert Boyle opublikował dzieło The Sceptical Chymist, w którym określił on pierwiastki chemiczne jako proste, trwałe substancje nie dające się rozłożyć na składniki.

6 W 1808r. chemik angielski John Dalton sformułował nowoczesną koncepcję pierwiastków i związków chemicznych zbudowanych z atomów i cząsteczek, która mówi o tym, że pierwiastki chemiczne składają się z atomów o określonej masie i rozmiarach. VII postulatów współczesnej teorii Daltona: Każdy pierwiastek chemiczny jest zbiorem małych cząsteczek zwanych atomami. Wszystkie atomy tego samego pierwiastka mają takie same własności chemiczne. Atomy różnych pierwiastków różnią się od siebie cechami fizycznymi i chemicznymi. Istnieje tyle rodzajów atomów, ile mamy pierwiastków. Atom danego pierwiastka nie może ulec przekształceniu w atom innego pierwiastka na drodze zwykłej reakcji chemicznej. Łączenie się pierwiastków w związki chemiczne, polega na łączeniu się atomów różnych pierwiastków w większe zespoły zwane cząsteczkami. Związek chemiczny jest zbiorem cząsteczek. Wszystkie cząsteczki danego związku chemicznego zawierają tę samą liczbę tych samych atomów i mają identyczne własności chemiczne. Rozłożenie związku chemicznego na pierwiastki polega na rozpadzie cząsteczek na atomy Atomy tego samego pierwiastka mogą połączyć się w cząsteczki np O2

7 W 1869r. chemik rosyjski Dymitr Mendelejew ogłosił układ okresowy pierwiastków; uszeregował on je według wzrastającej masy atomowej. Joseph Thomson w 1897r. odkrył elektrony, co wskazało, że atomy nie są najmniejszymi cząstkami materii, a w 1906r. ułożył on pierwszy model budowy atomu. Max Karl Planck w 1900r. wprowadził pojęcie kwantu energii. Teorię tę rozwinął w 1905r. A. Einstein. W 1911r. Ernest Rutherford stwierdził, że atom składa się z jądra i krążących wokół niego elektronów. Zbudował drugi model atomu (zwany planetarnym lub słonecznym). W 1913r. N.H.Bohr zaproponował teorię dotyczącą budowy atomu i jego właściwości, w której zastosował teorię kwantów. Według Bohra elektrony krążą wokół jądra atomu, po pewnych ściśle określonych orbitach, nie promieniując przy tym energii elektromagnetycznej. Na każdej z tych orbit elektrony mają ściśle określoną energię. Teoria Bohra pomogła wyjaśnić wiele zjawisk dotyczących widm atomowych, lecz nie wszystkie.

8 Budową materii zajmowali się również uczniowie Publicznego Gimnazjum Nr 1 w Aleksandrowie Kujawskim

9 Budowa atomu W centralnej części atomu znajduje się dodatnio naładowane jądro, w którym znajdują się protony i neutrony. Za zwartą strukturę jądra atomowego odpowiadają siły jądrowe. Natura tych sił nie została do dzisiaj poznana. Wokół jądra, w bardzo znacznej od niego odległosci (biorąc pod uwagę rozmiar samego jądra), bezustannie i z ogromną prędkością krażą po eliptycznych torach elektrony. Między jądrem a elektronami istnieje wolna przestrzeń. Tę pozornie pustą przestrzeń wypełnia chmura elektronowa i ich pole elektromagnetyczne. Elektrony krążą z ogromną prędkością i wykonują około 6 mld okrążeń na mikrosekundę! W rezultacie bardzo trudno jest jednoznacznie powiedzieć w którym konkretnie miejscu, znajduje się elektron w danej chwili. Możemy nawet powiedzieć, że elektron znajduje się wszędzie dokoła jadra i tworzy coś w rodzaju chmury. Elektrony krążące w tej samej odległości od jądra tworzą tzw. powłokę elektronową.

10 Czasteczka wody Cząsteczka węgla

11 Cząsteczka Pod pojęciem cząsteczki rozumiemy trwały układ złożony z co najmniej dwóch atomów (tego samego pierwiastka lub różnych pierwiastków) powiązanych wiązaniem chemicznym dowolnego typu. Masa cząsteczkowa to suma mas atomowych wszystkich atomów tworzących daną cząsteczkę.

12 Mikroskopy Mikroskop jest to urządzenie służące do obserwacji małych obiektów, zwykle niewidocznych gołym okiem. Mikroskop pozwala spojrzeć w głąb mikroświata. Pierwsze mikroskopy były mikroskopami optycznymi, w których do oświetlania obserwowanych obiektów wykorzystywano światło dzienne. Za twórców tego rodzaju mikroskopów uważa się Holendrów, Zachariasza Janssena i jego ojca Hansa. Pierwsze konstrukcje wykonali oni około roku 1590. Ze względu na słabe powiększenie (10 razy) mikroskopy nie zdobyły wtedy uznania jako narzędzie badawcze. Budowa mikroskopu tradycyjnego

13 Budowa mikroskopu Mikroskop jest zbudowany z:
* okularu, który służy do powiększenia obrazu tworzonego przez obiektyw mikroskopu, * tubusa, który służy do formowania powiększonego obrazu pośredniego, * śruby makrometrycznej, która służy do wstępnej regulacji odległości, * śruby mikrometrycznej, która służy do ustalenia ostrości, * rewolweru, który umożliwia prostą zmianę obiektywu, * obiektywów, które zbierają światło wychodzące z przedmiotu i tworzą jego powiększony obraz pośredni, * kondensora, który koncentruje światło formując z niego stożek, * lusterka, które służy do naświetlania badanego obiektu

14 Nowoczesne mikroskopy

15 Mikroskop sił atomowych
Jest to rodzaj mikroskopu ze skanującą sondą (ang. scanning probe microscope, SPM). Umożliwia uzyskanie obrazu powierzchni ze zdolnością rozdzielczą rzędu wymiarów pojedynczego atomu dzięki wykorzystaniu sił oddziaływań międzyatomowych, na zasadzie przemiatania ostrza nad lub pod powierzchnią próbki. Mikroskop ten skonstruowali po raz pierwszy Gerd Binnig, Calvin F. Quate i Christoph Gerber w 1986 roku. Obraz z mikroskopu

16 Rozmiary cząsteczek 1 nanometr to 0,000000001 metra!
Cząsteczki są bardzo małe – mierzy się ich średnicę w nanometrach (nm). I tak np. średnica cząsteczki wody wynosi ok. 0,3nm średnica cząsteczki denaturatu to ok. 0,6nm a średnica oleju wynosi kilka nanometrów 1 nanometr to 0, metra!

17 Ruch cząsteczek Materia jest zbudowana z cząsteczek, które znajdują się w ciągłym ruchu. Na skutek wzajemnych zderzeń, w dowolnej chwili różne cząsteczki mają różne prędkości. Jak na rysunku prędkości te mają różne zwroty, kierunki i wartości, które ciągle się zmieniają.

18 Budowę cząsteczki można przedstawić w sposób:
Budowę cząsteczki można przedstawić w sposób:

19 jako model

20 lub za pomocą kolorowych rysunków

21 ZADANIA I DOŚWIADCZENIA

22 Dyfuzja Dyfuzja – jest to proces samorzutnego rozprzestrzeniania
się cząsteczek lub energii w danym ośrodku (np: w gazie, cieczy lub w ciele stałym)

23 Dyfuzja - ciecze Doświadczenie nr 1 Obserwowanie mieszania się wody i atramentu w zimnej wodzie Napełnij naczynie szklane wodą, dodaj jedną kroplę atramentu. Obserwacje: Obserwujemy, że atrament powoli miesza się z wodą. Atrament się rozjaśnia woda ma teraz jasno czarny kolor. Wnioski: Woda zmienia kolor i zmienia się jej gęstość.

24 Obserwowanie mieszania się wody i atramentu

25 Dyfuzja - ciecze Doświadczenie nr 2 Szybkość dyfuzji
Przygotuj dwie szklanki. Jedną o temperaturze pokojowej, a drugą z wodą gorącą. Do każdej włóż torebkę z herbatą. Obserwuj szybkość dyfuzji herbaty w obu szklankach. Obserwacje: Obserwujemy, że w ciepłej wodzie szybciej zachodzi proces dyfuzji. Herbata zaparzyła się szybciej. Wnioski: W wyższej temperaturze średnia energia kinetyczna cząsteczek jest większa.

26 Szybkość dyfuzji Woda ciepła Woda zimna po 1 minucie po 2 minutach

27 Dyfuzja- produkty sypkie
Doświadczenie nr 3 Obserwowanie mieszania się kaszy i soli Napełnij naczynie szklane kaszą, dodaj soli. Zaznacz górny poziom mieszaniny pisakiem na naczyniu. Wymieszaj kaszę z solą. Obserwacje: Obserwujemy, że poziom powstałej mieszaniny jest niższy od zaznaczonego o około 1 cm. Wnioski: Puste miejsca między ziarnami kaszy zajęły ziarenka soli.

28 Obserwowanie mieszania się kaszy i soli
przed wymieszaniem po wymieszaniu

29 Dyfuzja - gazy Doświadczenie nr 4 Dyfuzja gazów
Przygotuj dezodorant lub perfumy. Obserwacje: W jednym końcu pokoju rozpylono dezodorant lub perfumy. Po chwili zapach było czuć w całym pomieszczeniu. Cząsteczki dezodorantu rozprzestrzeniły się między cząsteczkami powietrza i przemieszczały się po całym pomieszczeniu we wszystkich kierunkach. Wnioski: Występowanie dyfuzji świadczy o cząsteczkowej budowie materii i nieustannym ruchu cząsteczek.

30 Przykłady dyfuzji: Spaliny samochodów z powietrzem
Dym z kominów z powietrzem Tlen i woda (dzięki takiej dyfuzji możliwe jest natlenianie zbiorników wodnych)

31 Obliczanie objętości Doświadczenie nr 5 Obliczanie objętości Napełnij menzurkę wodą i odczytaj na podziałce jej objętość. W menzurce zanurz kulkę metalową i odczytaj objętość wody i kulki. Obserwacje: Obserwujemy, że poziom wody po zanurzeniu metalowej kulki podniósł się. Wnioski: Różnica między odczytami objętości z zanurzoną w wodzie kulką i samej wody to objętość zanurzonej w wodzie kulki metalowej.

32 Obliczanie objętości

33 Sporządzanie roztworów o zadanym stężeniu
Doświadczenie nr 6 Sporządzanie roztworów o zadanym stężeniu Sprzęt: kolby miarowe, zlewka, cylinder, lejek, szkiełko zegarowe, waga Odczynniki: siarczan (VI) miedzi (II), woda Uczeń musiał obliczyć następujące zadanie i sporządzić roztwór. Zadanie: Ile g siarczanu (VI) miedzi (II) i wody potrzeba do przygotowania 500 g 1% roztworu. Obserwacje: Uczeń odważył określoną ilość substancji (wyliczoną z zadania 5 gram) i dodał do kolby miarowej na 500 ml. Dopełnił wodą do kreski i wymieszał.

34 Obliczenia: Jeżeli w 100 g roztworu znajduje się 1 g siarczanu (VI) miedzi (II) to w 500g roztworu znajduje się xg siarczanu (VI) miedzi (II) 100g * xg = 500g * 1g x = 5g siarczanu (VI) miedzi (II) masa wody = masa roztworu - masa substancji= 500 g - 5 g = 495g Odp : do sporządzenia 500g 1% roztworu potrzeba  5g siarczanu (VI) miedzi (II)  i 495g wody.

35 Stężenia roztworów

36 Świat – płyty litosfery
b Budowa wnętrza Ziemi Świat – płyty litosfery                                                                                                                                                                                                                                            

37 Ponieważ możliwości bezpośredniego poznania budowy wnętrza Ziemi są ograniczone (najgłębsze wiercenia sięgnęły zaledwie 12 kilometrów) uczeni posłużyli się innymi metodami badawczymi. Najwięcej informacji przyniosły badania geofizyczne ze szczególnym uwzględnieniem metod sejsmicznych. Pozwoliły one wyróżnić 3 podstawowe strefy: - skorupę ziemską, - płaszcz (górny i dolny), - jądro (zewnętrzne i wewnętrzne).

38 Skorupa ziemska – zbudowana jest ze sztywnych skał magmowych, osadowych i przeobrażonych. Jej grubość sięga od około 5 km pod oceanami do ponad 70 km pod kontynentami, tworzą ją głównie skały zawierające dużo związków krzemu (Si) oraz glinu (Al). Wraz ze wzrostem głębokości, w skorupie ziemskiej rośnie ciśnienie (średnio o około 1 atmosferę na 3,7 metra) oraz temperatura (średnio 1°C na każde 33m głębokości – stopień geotermiczny). Płaszcz Ziemi – położony pod skorupą ziemską sięga do głębokości około 650 km (górny) i dalej do około 2900 km (dolny). W składzie chemicznym zdecydowanie dominują tlenki krzemu (SiO2), magnezu (MgO) i żelaza (FeO). W zewnętrznej części płaszcza górnego wyróżnia się sztywną warstwę perydotytową oraz leżącą poniżej astenosferę – warstwę odznaczającą się sprężystością i plastycznością – w tej części płaszcza powstają prądy cieplne zwane konwekcyjnymi, które są odpowiedzialne za ruchy płyt tektonicznych. Jądro – badania wykazują, że jądro zewnętrzne ma cechy ciała ciekłego, natomiast wewnętrzne (od głębokości około 5100 km) zachowuje się jak ciało stałe. W składzie chemicznym dominują pierwiastki metali ciężkich – głównie żelazo (Fe) i nikiel (Ni). We wnętrzu naszej planety panuje bardzo wysokie ciśnienie (ok. 0,36 x 1012 GPa), a temperatura osiąga wartości ponad 6000°C. Jest to najsłabiej poznana sfera naszej planety. Poszczególne warstwy Ziemi rozdzielone są tzw. powierzchniami nieciągłości.

39 Podział Ziemi na płyty tektoniczne

40 Płyty tektoniczne powoli przemieszaczają się po płynnych warstwach górnego płaszcza. Ruch ten wywołany jest prądami konwekcyjnymi, które występują we wnętrzu Ziemi. Na stykach płyt tworzą się strefy subdukcji i strefy ryftowe, którym zawsze towarzyszą zjawiska wulkaniczne i trzęsienia ziemi.

41 W poznaniu budowy Ziemi pomagają przekroje geologiczne
te profesjonalne

42 I te wykonane przez nas w czasie wycieczki do lasu
Glina poziom strumyka Piasek drobnoziarnisty namuły rzeczne Piasek drobnoziarnisty deluwia

43 Najczęściej występujące minerały na Ziemi
Minerały są to naturalne składniki budujące skorupę ziemską, mają określony skład chemiczny, jednorodną strukturę oraz wyodrębnione właściwości fizyczne i chemiczne. Te minerały dzięki którym jest taki a nie inny skład w skorupie ziemskiej to minerały skałotwórcze. Zaliczamy do tej grupy minerały: kwarc i kalcyt oraz dolomity, czy skalenie. Do zasadniczych minerałów złożonośnych zaliczamy: rudę żelaza, rudę aluminium, rudy cynku, rudy ołowiu, kruszec metali szlachetnych i kolorowych oraz kamienie szlachetne. ruda żelaza ruda ołowiu

44 Kwarc Kalcyt Dolomity

45 Kamienie szlachetne Diament Szmaragd Rubin Szafir Akwamaryn Turmalin
I wiele innych pięknych kamieni

46 Prezentację wykonali:
Anna Szymańska Anna Zając Dariusz Antoszewski Patryk Paś Paulina Bratkowska Dominik Szajerski Miłosz Szrejter Magdalena Linowska Karolina Kaźmierczak Marta Sikorska Klaudia Staszyńska Łukasz Bogatkowski Wiktoria Marcinkowska Patrycja Głowacka Pod czujnym okiem opiekuna grupy pani Angeliki Oczki