FOLYADÉKOK

Néhány közismert folyadék: víz, tej, méz, benzin, olaj. Összehasonlítva a felsorolt anyagokat tulajdonságait megállapítható, hogy az anyagok színe, átlátszósága, önthetősége (ún. viszkozitása), szaga különböző. Valamennyi anyagra jellemző azonban, hogy a folyadékmennyiség egybetartásához tartóedényre van szükség. Ugyancsak közös tulajdonságuk, hogy megfogni, megtapintani, a szilárd tárgyakhoz hasonlóan, nem lehet őket, kifolynak ujjaink közül.

A folyadékok általános tulajdonságai

37. A folyadék térfogata meghatározott, a folyadék a gázokhoz képest összenyomhatatlan

A.) Szükséges eszközök anyagok: 2 db műanyag üdítőspalack, víz

Kísérletezzünk két egyforma puha falú (nem visszaváltható) műanyag üdítős palackkal! Az egyiket zárjuk le "üresen"- azaz levegővel teli, a másikat töltsük meg kicsordulásig vízzel és ekkor csavarjuk rá szorosan a kupakot! Próbájuk a diákokkal oldalról összenyomatni a palackokat! A levegővel teli palack benyomása nem gond, a vízzel töltött azonban "összenyomhatatlan"


B.) Szükséges eszközök anyagok: műanyag injekciós fecskendő, víz

Használt (és aztán jól kimosott) műanyag injekciós fecskendő dugattyúját húzzuk hátra, a fecskendő nyílását fogjuk be újjunkkal, majd nyomjuk előre a dugattyút! A fecskendőbe zárt levegő jelentős mértékben összenyomható. Ismételjük meg a kísérletet úgy, hogy a fecskendőd telsjesen vízzel szívjuk tele (a víz felett ne maradjon kicsi levegő se!) A vízzel telt fecskendő dugattyúját nem tudjuk elmozdítani - a folyadék a gázhoz képest összenyomhatatlan.

38. A folyadék térfogata nem függ az edény alakjától

Szükséges eszközök anyagok: hengeres befőttesüveg vagy üres műanyag üdítős palack, három egyforma műanyagpohár, befőttes-gumi

Töltsünk meg három egyforma poharat azonos magasságig vízzel! Öntsük át az egyik pohár tartalmát egy hengeres befőttesüvegbe és jelöljük meg a vízszint magasságát az üvegre húzott befőttes-gumi karikával! Öntsük be az üvegbe a második pohár vizet is és jelöljük meg a szintet ismét egy gumikarikával! Öntsük hozzá a harmadik pohár tartalmát is! Tapasztaljuk, hogy a víz térfogata nem változott az átöntés során, a második pohár víz betöltésével megduplázódott, a harmadik adag víz hozzáadásával megháromszorozódott a vízszint magassága a befőttesüvegben.
Kísérletünk igazolja, hogy a folyadékok mennyiségüktől függően töltik ki az edényt. A folyadékok felveszik a tartóedény alakját.

39. A nyugvó folyadékok szabad felszíne vízszintes

Szükséges eszközök anyagok: 3 csavaros tetejű befőttesüveg, víz, tej, méz.

Megfigyeljük a különböző folyadékokkal félig töltött üvegekben a folyadék felszínét, majd az üvegeket sorra megbillentjük. A folyadékok felszíne az edény új helyzetében is vízszintes. A folyamatot a sűrűn folyó méz esetén figyelhetjük meg: méz a lassan átfolyik a magasabbra került üvegrészből az alacsonyabb helyre. Az új helyzetben a méz felülete ismét vízszintes helyzetű lesz.



Legfontosabb folyadékunk a víz

40. A tiszta (desztillált) víz érzékszervi vizsgálata

Szükséges eszközök, anyagok: Üvegpohár, desztillált víz

Töltsünk a pohárba desztillált vizet. Vizsgáljuk meg színét, átlátszóságát, szagoljuk és ízleljük meg!
Érzékszerveink a vizet színtelen, átlátszó, szagtalan, ízetlen folyadéknak érzékelik.
Tapasztalat: A desztillált víz színtelen, átlátszó, szagtalan, íztelen folyadék. Íztelenségét a természetes vizekben mindig jelenlevő oldott anyagok hiánya okozza.

41. A tiszta (desztillált) víz olvadás- és forráspontja

Szükséges eszközök, anyagok: Főzőpohár, hőmérő (0 - 100 Celsius-fokra), desztillált víz

a.) Jégkocka készítéséhez használt tálban fagyasszunk le desztillált vizet! Rakjunk néhány jégkockát a főzőpohárba és amikor a jég olvadni kezd helyezzünk bele hőmérőt! Olvassuk le a hőmérsékletet! A hőmérő 0 C hőmérsékletet jelez.

b.) A főzőpohárban forraljunk fel kevés desztillált vizet! Amikor forr mérjük meg a hőmérsékletét! A hőmérő 100 C hőmérsékletet jelez. Óvatosan forraljuk mindaddig, amíg teljesen el nem fogy a víz! A pohárban semmi nem marad.

Magyarázat: A tiszta víz 0 C hőmérsékleteken jéggé fagy, a jég 0 C hőmérsékleteken olvad. A tiszta víz 100 C hőmérsékleten forr és maradéktalanul elillan.

42. A víz és más folyadékok (benzin, étolaj, alkohol, tej, stb.) elegyedése

Szükséges eszközök, anyagok: Kémcsövek, benzin, ecet, étolaj, alkohol, tej stb., desztillált víz

A kémcsövekbe kevés desztillált vizet öntünk, majd hozzáöntünk egy keveset az elegyíteni kívánt folyadékból. A víz könnyen elegyedik az ecettel, alkohollal, tejjel stb., de nem elegyedik az étolajjal, benzinnel stb.
Magyarázat: A víz nagyon sok folyadékkal képes elegyedni. Néhány folyadék azonban nem elegyíthető vízzel. (A jelenség mélyebb magyarázatát majd a kémiából tanuljuk.)
Megjegyzés: A húsleves tetején úszó zsírfoltok is arról árulkodnak, hogy a víz nem képes elegyedni az olvadt zsírral. A tartályhajók katasztrófái során a kiömlő kőolaj - mivel nem elegyedik a vízzel - szétterül a tengervíz tetején, és így meggátolja a tengeri élővilág levegőhöz jutását.

43. A víz jó oldja a sókat (pl. konyhasó, szódabikarbóna, stb )

Szükséges eszközök, anyagok: Főzőpohár, konyhasó, szódabikarbóna, timsó stb., desztillált víz

Főzőpohárba töltsünk vizet és tegyünk bele kávéskanálnyi konyhasót! Óvatosan kevergessük a vizet! A só hamarosan feloldódik. Kóstoljuk meg a konyhasós vizet. Próbáljunk meg oldani más sókat is! Azokat azonban nem szabad megkóstolni!!!
Magyarázat: A víz nagyon sok szilárd anyagot is képes oldani. Néhány anyag azonban nem oldódik vízben. (A jelenség mélyebb magyarázatát majd a kémiából tanuljuk.) Az oldás hatására a víz íze megváltozott: sós lett.
Megjegyzés: A tengerek vizének sótartalma változatos. Átlagosan 1 liter tengervíz 35 g oldott sót tartalmaz. A Holt-tenger - melynek legsósabb a vize - literenként több, mint 250 g oldott sót tartalmaz. Ezért nincs is benne élet.

44. A természetes vizek vizsgálata

Szükséges eszközök, anyagok: Négy főzőpohár, ásványvíz, gyógyvíz, csapvíz, tiszta esővíz

a.) Négy főzőpohárban forraljunk fel külön-külön kevés ásványvizet, gyógyvizet, csapvizet és esővizet! Óvatosan forraljuk mindaddig, amíg teljesen el nem fogy belőlük a víz! Az esővizes pohárban semmi nem marad, míg az ásványvizes, gyógyvizes és csapvizes pohárban szürkés-fehér színű szilárd anyag marad vissza.

b.) Kóstoljunk meg egy keveset mindegyik vízből! Az ásványvíz és a csapvíz jó ízű, az esővíz viszont íztelen. A gyógyvizek íze általában jellegzetes (pl. keserű, savanyú, kénes, stb.).

Magyarázat: Az esővíz - hasonlóan a desztillált vízhez - nem tartalmaz szilárd oldott anyagot. Ezért íze sem olyan, mint a megszokott víz íz. A csapvíz, az ásványvíz és a gyógyvíz szilárd anyagokat is tartalmaz oldott állapotban, melyek visszamaradnak a víz bepárlásakor. Ízük kellemes. A gyógyvizek jellegzetes íze a bennük oldott anyagoktól függ.

Élet a vízben, a vízszennyezés és az élővilág

45. Élet a vízben

Szükséges eszközök, anyagok: tiszta befőttes üvegek, akváriumi növény, tó, vagy folyó vize, kevés széna, fénymikroszkóp, szemcseppentő, tárgylemez

Kísérlet: Egyik befőttes üvegbe tegyünk vízinövényt és öntsünk rá tóvizet. Egy másik üvegbe tegyünk egy kis csomó szénát és öntsünk rá csapvizet. Mindkét tenyészetet tegyük meleg, napfényes helyre, majd kb. két hét múlva vizsgáljuk meg azokat szabad szemmel és mikroszkóppal.
A vízinövényt tartalmazó üveg egyre zöldebb, mert algák szaporodtak el benne.
Mikroszkóp alatt vizsgálva a vízmintákat, különféle algafajokat és egysejtűeket láthatunk, a szénás tenyészetben pedig papucsállatkákat, és egyéb csillós egysejtűeket. Figyeljük meg a papucsállatkák csillóinak mozgását!

Rajzoljunk le néhány élőlényt a megfigyelt mikroszkópi kép alapján!

Példaként szolgló mikrofotók

       
       

A mikroszkópos fényképek az ELTE Mikrobiológiai Tanszékén készültek


  Ostoros és gyökérlábú
egysejtűek
Méret
(mikrométer)
1 Egyostorú állatka 5-10
2 Felemásostorú állatka 10-20
3 Zöld szemesostoros 40-80
4 Nyeles napállatka 70-80
5 Zománcállatka 180-500
6 Óriás amőba 200-500


Csillós egysejtűek Méret
(mikrométer)
Papucsállatka 120-330
Varsaállatka 100-150
Kagylóállatka 100-400
Kürtállatka 1-2 mm!!
Veseállatka 100-150
Harangállatka 40-80

Megjegyzés: Előfordulhat, hogy ha nagyon szennyezett vízforrásból származott a víz, nem fejlődnek algák, ezért lehetőleg tisztább vízből szerezzük a mintát. Amennyiben a környéken többféle vízmintát is tudunk gyűjteni, akkor a megjelenő élőlények alapján összehasonlíthatjuk a mintákat.

46. Mikroszkopikus élőlények megfigyelése vízcsepp-vetítéssel
Gorazd Planinsik: " Water-Drop Pojector" c közleménye alapján, Physics Teacher 2001. Februar

Szükséges eszközök, anyagok: Műanyag injekciós-fecskendő, állvány, szabályozható magasságú állvány (alkalmas a csavarosan kitolható deo-stift kiürült tartója) szigetelőszalag, egyszerű lézer-pointer Mikroorganizmusokat, papucsállatokat, apró rákokat tartalmazó víz

A műanyagfecskendőt rögzítsük függőleges helyzetben állványra! A célra megfelelő egy iskolai Bunsen-állvány rúdja, egy cserépben álló karó , de építhetnek állványt a gyerekek a közkedvelt LEGO-játékból is. A fecskendő rögzítése műanyag szigetelő-szalaggal a legegyszerűbb. A fecskendőt szívjuk meg élőlényeket tartalmazó vízzel és egy cseppet nyomjunk ki a fecskendő nyílásán annyira, hogy a jól kigömbölyödjön de még ne szakadjon le! A vízcseppet világítsuk meg oldalról a lézer-fénnyel! A lézer beállítását megkönnyíti, ha változtatható magasságú asztalkára vagy állványra helyezzük. Könnyű ceruza-lézer (laser pointer) használata esetén egyszerű de praktikus megoldás, ha kiürült dezodor-stift csavaros tartóját használjuk fel állványként. A csavar állításával a lézer-nyaláb jól ráirányítható a cseppre.

A gömbölyű vízcsepp úgy viselkedik mint egy nagyon kis fókusztávolságú gyűjtőlencse. A lézer-fény párhuzamos sugarai a rajzon látható módon megtörve haladnak át a cseppen, majd miután a fókuszpontban találkoztak nagy felületen szétterülve érik el a csepp mögé helyezett ernyőt, vagy világítják meg a fehér falat.
A vízben lévő parányi élőlények teste kitakarja a fény egy részét és kinagyított árnyékot vet az ernyőre. A nagyítás mértéke 2m-es ernyőtávolság esetén 1000-2000 szeres. Ilyen nagyítás mellett az élőlények alakja és mozgása is jól megfigyelhető.

A jelenség a lézerfény elhajlása, interferenciája miatt lép fel, a kivetítés szempontjából nem lényeges.
Érdekes, hogy a kivetített árnyékoknak nincs éles vonala, hanem sötétebb-világosabb vonlak rendszere rajzolja ki a határokat.
Megjegyzés: Az iskolai bemutatás során a vetítés optikai részletei nem fontosak, elegendő, ha a nagyítás mértékére felhívjuk a tanulók figyelmét, majd az élőlények megfigyelésére összpontosítunk.

47. A víz az a növényi szervezet fontos alkotója (tanulói kísérlet)

Szükséges eszközök, anyagok: bab palánta, joghurtos pohár, virágföld, zellerlevél nyéllel együtt, pohár
Előkészítés: Csíráztassunk babot, majd ültessük el, és várjuk meg, amíg a palánta kifejlődik.

Kísérlet: A kifejlődött palántát hagyjuk pár napig öntözetlenül, és közben figyeljük meg, ahogy fokozatosan lankad a növény, majd mielőtt elpusztulna, öntözzük meg. Kissé fonnyadt zeller levélnyelének végét vágjuk vissza, és állítsuk vízbe egy éjszakára. Mindkét esetben figyeljük a változást.
Víz hiányában a növények fonnyadnak, ellankadnak, de víz hatására felélednek, és újra feszessé válnak.

Magyarázat: A sejtek tartását, feszességét a bennük lévő víz adja, ezért, ha vizet veszítenek, csökken a tartásuk, majd egy idő után víz hiányában elpusztulnak.

48. A növényi sejtek víztartalmának kimutatása

A növényi sejtek víztartalmát közvetve bizonyítjuk azzal, hogy vizet lehet belőllük elvonni.

Bevezető kísérlet:A só megköti a vizet

Szükséges eszközök, anyagok: műanyag doboz jól zárható tetővel (lehetőleg átlátszó), két kisebb műanyag doboz (pl. lapos margarinos doboz, vagy csavaros üvegek műanyag teteje), konyhasó

Kísérlet: Öntsünk sót az egyik kis dobozkába, döntsük meg, és figyeljük meg, hogy a só kristályok könnyedén elgurulnak egymáson. Helyezzük a sót tartalmazó tálát nagyobb műanyag dobozba, amelybe már egy másik, tiszta vizet tartalmazó tányér is tettünk. A nagy dobozt zárjuk jól le, és hagyjuk állni pár napig! Néhány nap múlva vegyük ki a sót tartalmazó tálkát és döntögetve figyeljük meg, hogy a korábban könnyen mozgó sószemcsék összetapadnak és nem mozgnak. További néhány nap után a só felülete jól érzékelhetően nedves.


Magyarázat:A konyhasó vízelvonó hatású, a levegő páratartalmát is megköti.
(A jelenséget a hétköznapokban is tapasztalhatjuk. Párás helyen tárolt só szemcséi egyetlen tömbbé "állnak össze". A házasszonyok ezt úgy akadályozzák meg, hogy a sótartóba néhány szem rizst tesznek. A rizs a sónál is erősebben köti meg a vizet és ezzel megakadályozza a só nedvesedését.)

A növényi sejtek sóval kivonható vizet tartalmaznak (tanuló kísérlet)

Szükséges eszközök, anyagok: műanyag tálkák (fejenként 2 db.), konyhasó, kanál, burgonya, uborka

Kísérlet: Szeleteljük fel a növényeket kb. fél centis szeletekre. Tegyünk a tálkákba vizet, és az egyikben keverjünk el 2-3 teáskanál sót (kb. 2 dl vízhez 3 kanál). Mindkét edénybe helyezzünk krumpli és uborka szeleteket. Várjunk kb. 15 percig, és vegyük ki a szeleteket. Hajlítgassuk meg, és figyeljük meg a különbséget
Tapasztalat: A tiszta vízben lévő szeletek feszesek, nehezen hajlíthatók, míg a sós vízben lévők puhává, hajlékonnyá váltak.

Magyarázat: A só elvonta a sejtekben lévő vizet, ezért összeestek, a feszességük csökkent.
Megjegyzés: Vízvesztés miatt ráncosodik meg télen a száraz helyen tárolt alma. Ahogy. Kóstoljunk meg egy friss és egy megpuhult almát! Figyeljük meg, hogy a friss alma ropogósabb, "vizesebb".
Figyeljünk meg néhány aszalt gyümölcsöt! Beszéljük meg, hogy aszaláskor a víz távozik el a sejtekből, és ettől eltarthatóbb lesz a növény. Utaljunk arra, hogy amíg nem volt hűtőszekrény, addig pl. a húst részben szárítással tartósították, mivel víz hiányában az ételek romlásáért felelős mikroorganizmusok sem tudnak élni.

49. Vízelvonás krumpliból (tanuló kísérlet)

Szükséges eszközök, anyagok: széles szájú Erlenmeyer-lombik, (megfelelően szűk szájú befőttes üveg) az üveg nyílásán éppen fennakadó burgonya, száraz konyhasó

Kísérlet: Mossuk meg a krumplit, de ne hámozzuk le! Fúrjunk a felső részébe egy mély lyukat, és tömjük tele konyhasóval! Helyezzük rá egy akkora lombik szájára, amelybe belefér, de éppen nem esik bele! Vizsgáljuk meg a változást egy nap múlva!

Tapasztalat: A krumpli összezsugorodott, ráncos lett és belepottyant a lombikba.
Magyarázat: A megelőző kísérlethez hasonlóan az történt, hogy a só jobban vonzza a vizet, mint a sejt, ezért elvonta a sejtekből és a krumpli összeesett.


50. A sejtek vízfelvétele

A) Áztatott mazsola: (tanuló kísérlet)

Szükséges eszközök, anyagok: szárított mazsola, pohár, csapvíz,

A mazsola kiszárított szőlőszem. Szárításkor a víz eltávozott a szőlőszem sejtjeiből, a szem összezsugorodott, ráncossá vált. Tegyük a mazsolákat néhány órára vízbe, és figyeljük meg a változást!

Tapasztalat: A mazsolák kigömbölyödtek, felületük simává válik. A sejtek vízet szívtak magukba.

B) Víztől feldagadt tojás (tanári bemutató)

Szükséges eszközök, anyagok: Nyers tojás, kb. 10 %-os sósav, vagy 20%-os ecet, üvegpohár, gombostű, burgonya, só, Erlenmeyer-lombik
A kísérlet előkészítése néhány órát (kb. egy éjszakát) vesz igénybe, és a vizsgálat is egy nap!

Kísérlet: Válasszunk egy akkora poharat, amibe a kiválasztott tojás nem esik bele, de egy része belelóg. Tegyük a poharat egy műanyag tálcára, (elkerülendő a sav ki löttyenését az asztalra), és töltsük meg a savoldattal. Helyezzük bele a tojást! Várjuk meg, amíg a tojás kemény héja leoldódik (20%-os ecetben kb. egy éjszaka - az elején a pezsgés miatt az ecet egy része kicsurog, ezért utána kell tölteni). Vegyük ki óvatosan a tojást, és tegyük egy nagyobb pohár vízbe úgy, hogy ellepje! Hagyjuk benne 1 napig, és figyeljük meg a változást! Öntsük le a tojásról a vizet, és szúrjuk ki gombostűvel!

A tojás a vízben megduzzadt, és amikor kiszúrjuk, folyadék spriccel ki belőle.

   

Magyarázat: A tojás egyetlen óriás méretű sejt. A meszes tojáshéj eltávolítása után a vékony sejthártyán keresztül víz jutott a tojásba. A sejt belsejében olyan anyagok vannak, amelyek a konyhasóhoz hasonlóan magukhoz vonzzák a vizet. Ezek az anyagok biztosítják, hogy a sejtben legyen víz. Amikor a tojást kiszúrtuk, a benne felgyűlt felesleges víz távozott el. A sejtek vízfelvételét tehát a bennük lévő anyagok határozzál meg, de a környezet víztartalma is befolyásolja.

Összegzés: Az elvégzett kísérletek azt szemléltetik, hogy az élőlények sejtjei vizet tartalmaznak. A víztartalom elvesztése az élőlények pusztulását okozza. Láttuk azt is, hogy hogyan tudnak a sejtek vizet felvenni, illetve, hogy környezet befolyásolja a sejtek vízfelvételét, vagy leadását. Bizonyos körülmények közt a sejtben felesleges víz halmozódhat fel, vagy lecsökkenhet a vízmennyiség. Mindkettő veszélyes lehet az élőlényre.

Vízszennyezés - víztisztítás

51. Tintával vagy kékítővel megfestett, homokkal és szénporral szennyezett víz többlépcsős tisztítása (ülepítés, szűrés, desztillálás)

Szükséges eszközök anyagok: Négy főzőpohár, csapvíz, homok, szénpor, metilénkék (töltőtoll tinta), szűrőkarika, szűrőtölcsér, szűrőpapír, fedő

Készítsünk műszennyvizet csapvízből, homokból, szénporból és metilénkékből (töltőtoll tintából). Hagyjuk leülepedni belőle a homokot! Öntsük le az oldat "tisztáját"! Szénporos, kék oldatot kapunk. Ezután szűrjük át az oldatot szűrőpapíron! Kék színű átlátszó oldatot kapunk. Óvatosan forraljuk fel az oldatot, párologtassuk el belőle a víz egy részét, majd a pára útjába tartsunk hideg fedőt (vagy üveglapot)! A lecsapódó vizet fogjuk fel egy tiszta főzőpohárban. Vizsgáljuk meg a víz színét! A víz színtelen.

Magyarázat: A szennyezett víz ülepítéssel, szűréssel szabadítható meg a nem oldott - lebegő, úszó - szennyező anyagoktól. Az oldott anyagok eltávolításának egyik módja a desztilláció lehet.

Megjegyzés:A kísérlet elvégezhető úgy is, hogy Plusz tablettát oldunk vízben (élelmiszerszínezéket tartalmaz), homok és szénpor helyett pedig rizst és búzadarát használunk.

Az olajszennyezés a vízben

52. Az olajfolt szétterül a vízen

Szükséges eszközök, anyagok: Nagy méretű lapos tál vagy tepsi, szemcseppentő, víz, finom krétapor, benzinnel higított olaj

A lapos tálba töltsük tiszta vizet, várjuk meg amíg a folyadék mozgása megáll, és szórjunk a víz tetejére finom krétaport! 15-20 ml benzinben oldjunk egy csepp olajat, majd cseppentsünk ebből egy cseppet a víz krétaporral borított felszínére! A benzines olajcsepp gyorsan, nagy területre szétfut a víz felületén félretolva a felületre szórt port. A benzin gyorsan elpárolog, de a víz felszínén megmarad a finom olajréteg. Ez utóbbi jelenlétét jelzi, hogy a krétapor nem tér vissza a olaj-filmmel borított területre.

Megjegyzés: Az olaj az utcai pocsolyák felszínén is gyakran megfigyelhető. Ha a fény szerencsésen esik a vízre és onnan a szemünkbe, a pocsolya felszínét szivárványosan színesnek látjuk. A jelenség oka a víz felszínét borító vékony olajhártya, ami színhatást ún. interferenciaszíneket okoz.

53. Az olajszennyezés hatása az élővilágra

Szükséges eszközök, anyagok: papucsállatka tenyészet, étolaj, mikroszkóp

Kísérlet: Papucsállatka tenyészetből (lásd 45. gyakorlat) öntsünk egy keveset egy másik üvegbe, és a tetejére rétegezzünk étolajat. Néhány nap múlva vizsgáljuk meg a mintát mikroszkóp alatt!

Tapasztalat: A mikroszkópban elpusztult papucsállatkák láthatók, amelyeknek a csillói nem mozognak, mint az élőké.

Magyarázat: Az olaj nem oldódik a vízben, hanem szétterül a víz felszínén, és már kis mennyiségben megakadályozza az oxigén bejutását a vízbe. Az oxigén utánpótlás megszakad, ezért a légzéshez nem kapnak az élőlények oxigént, így elpusztulnak. Már kis mennyiségű olajszennyezés is jelentős pusztulást okozhat.

54. Az utak sózásának káros hatásai a növényekre (tanuló kísérlet)

Szükséges anyagok, eszközök: bab palánta, csapvíz, sós víz

Kísérlet: A felnevelt palánták egy részét kezdjük el kb. három héten át 10%-os sós vízzel öntözni, a többit továbbra is csapvízzel öntözzük! Figyeljük meg a változást!

Tapasztalat: A sós vízzel öntözött palánták elpusztulnak.

Értékelés: Az utak sózása káros a növényekre, mivel a só lemosódik a talajba. A só elvonja a növényi sejtektől a vizet, mint a korábbi kísérletekben láthattuk, ezért a növények elpusztulhatnak.

55. A különböző sótartalmú vizek hatása a csírázásra (tanuló kísérlet)

Szükséges eszközök, anyagok: műanyag tálkák, bab magok, desztillált víz, csapvíz, sós víz, vatta

Kísérlet: Három tálkába tegyünk vattát, rá a babszemeket (a 15. gyakorlathoz hasonlóan), majd locsoljuk meg az egyiket desztillált vízzel, a másikat csapvízzel, a harmadikat sós vízzel! Figyeljük meg egy hét múlva, közben pótoljuk a megfelelő vizet, ha kell! Tapasztalat:A bab csak a csapvízben csírázott ki.

Magyarázat: Azt már tudjuk, hogy a só elvonja a sejtektől a vizet, és azt is láttuk, hogy víz hiányában nem tudnak élni a sejtek. Ezek után érthető, hogy miért nem csírázott ki a sós vízben a bab. A desztillált vízben nincs só. Miért nem csírázott ki abban a bab? Azért, mert az élőlények fejlődéséhez valamennyi só, illetve ásványi anyag szükséges. Ezt a csapvíz tartalmazza. A desztillált víz viszont teljesen ásványi anyag mentes, így nem alkalmas az élő sejtek növekedéséhez. Sőt, az ásványi sók teljes hiánya miatt a sejtek olyan sok vizet vesznek fel, hogy szétdurranhatnak tőle (ahogy a tojás esetében láttuk a 50/b. gyakorlatban). Ezért nem szabad desztillált vizet inni, mert a mi sejtjeink is így viselkednek!!!

56. Vízminőség vizsgálata (erdei iskola, csoportos tanulói kísérlet)

5. évfolyamon csak nagyon egyszerű megfigyeléseket végzünk természetes vízeken, mintegy tudatosítva a tanulókkal, hogy természetes vizeink gyakran nem megfelelően tiszták, a vizek tisztaságát óvni és rendszeresen vizsgálni kell. A különféle szennyezések kimutatását csak magasabb évfolyamokon érdemes elvégezni, amikor már valamennyi kémiai ismerettel is rendelkeznek a tanulók.

Szükséges eszközök, anyagok: vízminták folyó és állóvizekből, kémcsövek, tölcsér, szűrőpapír, univerzál indikátorpapír, (mikroszkóp)

Kísérlet: Tiszta kémcsőbe öntsünk a vizsgálandó vízből és figyeljük meg a színét, szagát, zavarosságát! Vannak-e benne élőlények? A nagyon zavaros vizet szűrjük meg, és úgy vizsgáljuk a színét!
Indikátorpapírral nézzük meg a kémhatást! A természetes vizek kémhatása ritkán semleges, de az erősebben savas, vagy lúgos kémhatás szennyeződésre utal.

Értékelés: A tapasztalatok alapján beszéljünk a vízminőség és az élővilág kapcsolatáról, a szennyezések lehetséges forrásairól, és a vizek védelméről! A nagyon zavaros vízbe nem jut elég fény, ami a vízinövények számára különösen fontos. A savas vizek káros hatását pedig a 15. kísérletben tapasztaltuk. Bár jelen vizsgálatunk erre nem terjed ki, megemlíthetjük, hogy különösen veszélyes a természetes vizekre a műtrágya és növényvédő szer bemosódása, mivel olyan folyamatokat indít el, ami a víz zavarosodásához, oxigén tartalmának csökkenéséhez, és poshadáshoz vezet.

57. A szennyezés ott lehet, akkor is ha nem látszik (tanuló kísérlet)

Szükséges eszközök, anyagok: 5 literes befőttes üveg, pohár, tinta, vagy ételfesték, vagy valamilyen színes kristály (rézszulfát, kálium-permanganát)

Keverjünk el a pohárban annyi festéket, hogy jól látsszon a színe, de ne legyen nagyon sötét! Öntsük az oldatot a befőttes üvegbe, majd poharanként töltsük fel vízzel! Figyeljük meg, hogy a szín fokozatosan eltűnik! (Ha túl töményre sikerült az oldat, a befőttes üvegből öntsünk ki, ha megtelt, és folytassuk a feltöltést.) A szín először jól látható, majd ahogy hígul, úgy tűnik el, mivel a festék részecskék egyre távolabb kerülnek egymástól. Egy idő után már nem látszanak, de ez nem jelenti azt, hogy nincsenek ott a vízben. A szennyező anyagok sorsa is ez. A szennyező forrástól távolodva hígul a víz, de attól még a szennyezés ott van, és néhányuk már kis mennyiségben is mérgező, ha az élőlényekbe kerül.

SZILÁRD ANYAGOK

A környezetünkben található tárgyak, - a bútorok a szobában, a kavicsok az útszélen, a az edények a konyhában, a játékok a polcon, a munkások szerszámai, a házak építőanyaga, az autók karosszériája, - mind-mind úgynevezett szilárd anyagok.
A felsorolt tárgyak igen különbözők. Különbözik használati céljuk, színük, keménységük, rugalmasságuk, felületük simasága, méretük, súlyuk, stb. Közös tulajdonságuk viszont, hogy valamennyi könnyen megtapintható, megfogható. Mindegyik tárgynak állandó térfogata és állandó alakja van, amit csak külső hatások változtathatnak meg.
A szilárd anyagoknak nevezzük azokat az anyagokat, amelyek jól körülhatárolható kiterjedésűek, azaz meghatározható térfogatuk és saját, jellemző alakjuk van.

Kristályok

A kristályokkal foglalkozó órákat a gyakorlatban nem célszerű mereven elválasztott altémákra bontani. Ajánljuk, hogy a kristályok geometriai szabályosságát a bemutatás, a kísérletezés közben folyamatosan figyeltessük meg a diákokkal, a jellegzetességeket rajzoltassuk le! Bíztassuk a diákokat önálló házi kristálynövesztésre, kísérletezésre, kristályok illetve kristályokat bemutató fotók gyűjtésére. Fontos, hogy az igyekezetet mindig elismeréssel honoráljuk!
Múzeumok gyűjteményeiben megcsodálhatók, de az ásványkereskedelemben is beszerezhetők változatos színű és formájú természetes kristályok. Ezeket bemutatva hívjuk fel a gyerekek figyelmét arra, hogy a néhány centiméteres szabályos alakú kristályok nagyon hosszú ideig - több évezreden keresztül- egy-egy sziklaüreg belsejében lassan növekedtek. Feladatunk az, hogy vigyázzunk rájuk és ne engedjük, hogy a természet csodálatos lassú építőmunkáját tudatos rongálással vagy nemtörődöm figyelmetlenséggel tönkretegyék!

  
A bemutatott fotók az ELTE Ásványtani Tanszékének gyűjteményéről készültek.

Javasolt demonstráció:

Kristálynövesztés vízes oldatból

58. Kristálynövekedés vizsgálata mikroszkóppal

Szükséges eszközök anyagok: biológiai mikroszkóp mikroszkóp, kis nagyítású objektív (az élesre állításhoz nem kell nagyon közel menni a tárgyhoz, így a folyadékcsepp nem szennyezi be a lencsét!), mikroszkóp tárgylemezek, 3 db. kisméretű főzőpohár, desztillált víz, konyhasó, timsó, gipsz

Készítsünk szobahőmérsékleten telített oldatokat a következő sókból: konyhasó, timsó, gipsz

Az oldatokat tiszta edényben, néhány ml desztillált vizet használva készítsük el. és szűrőpapíron szűrjük át. A konyhasó és a timsó jól oldódik a vízben, a gipsz kevésbé. A nem oldódó gipszet hagyjuk leülepedni, majd a viszonylag tiszta felső oldatot öntsük le és szűrjük át. A szűrés után kapott tiszta telített oldatokból helyezzünk egy-egy cseppet mikroszkóp-tárgylemezre (fedőlemez nem szükséges!), és helyezzük azt a mikroszkóp tárgyasztalára. A kristályosodás megfigyelésére bármely iskolai mikroszkóp alkalmas, amelynek tárgyasztala vízszintesre állítható. A megfigyeléshez kb. 5-10-szörös nagyítású (nagy gyújtótávolságú) objektívet és 10-15-szörös nagyítású szemlencsét célszerű használni.
A tárgylemezre helyezett oldatcsepp, térfogatához képest, nagy szabad felülettel rendelkezik, ezért jelentős párolgás lép fel. A víz elpárolgása következtében a kezdetben telített oldat hamarosan túltelítetté válik, és megindul a kristályosodás. Az apró kristályok megjelenése és növekedése a mikroszkópon keresztül jól megfigyelhető.
A mikroszkópban jól megfigyelhetők a különböző anyagi minőségre jellemző kristályformák. Érdemes meggyőződni arról, hogy bár egy adott anyag esetén az egyes kristályok mutatnak több-kevesebb eltérést (pl. a NaCl kristályai közt kocka és hasáb alakúak egyaránt megfigyelhetők), a jellemző kristálylapok által bezárt szög mindig szigorúan állandó. A mikroszkópban jól látható a kristályok növekedése. Megfigyelhető, hogy egyes irányokban a növekedés gyors, míg más irányokban lényegesen lassabb.
A vizsgált anyagok kristályai jellegzetesen más alakúak. A konyhasó jellemző formája a kocka, a timsó-kristályt háromszöglapok határolják. A gipsz kristályai hosszúkás oszlopok, amelyek véletlenszerű irányítódással kuszán egymásra nőnek.

  
 
  

59. Nagyméretű timsó-kristály növesztése vizes oldatból

Szükséges eszközök anyagok: Tisztára mosott befőttes üvegek, tölcsér, szűrő(itatós)papír, cérna, hurkapálca, kerékpár szelepgumi bélyegnagyító

A kristálygyűjteményekben megcsodált szabályos kristályokhoz hasonlók az iskolai szertárban, vagy akár otthon is növeszthetők.
Ha megfelelő anyagot -pl. timsót- választunk, a kristály viszonylag gyorsan, néhány nap alatt több milliméteres nagyságúra is megnő, ahogy azt a mellékkelt fotó mutatja.
A hosszú kísérletet közösen kezdjük el, beszéljük meg a gyerekekkel a tennivalókat, és az érdeklődő vállalkozó diákok részvételével folytassuk a kristálynövesztést napi néhány perces munkával a szertár egy nyugodt sarkában. A végeredményt - a növesztett kristályokat - mutassuk be ismét az egész osztálynak!

A) Kristálymagok előállítása Tiszta üvegedényben készítsünk kb. 40°C hőmérsékletű telített timsó oldatot. Ehhez 1 dl vízhez mintegy .......g timsó feloldása szükséges. Az oldat akkor tekinthető telítettnek, ha az edény alján gyakori keverés mellett hosszabb idő után is marad még feloldatlan szilárd anyag. Az oldás lassú folyamat, ezért külön figyelnünk kell a hőmérséklet állandó értéken tartására. Ez legegyszerűbben úgy oldható meg, ha az edényt, amiben az oldást végezzük, egy nagyobb méretű, néhány fokkal melegebb vizet tartalmazó másik edénybe állítjuk.
A meleg telített oldatot tölcsérbe helyezett szűrőpapíron (itatóspapíron) tiszta edénybe szűrjük (ezt is célszerű meleg vízbe állítani). A leszűrt oldatot tartalmazó edényt a külső meleg vizes edénnyel együtt rázkódásmentes helyre tesszük félre, és türelmesen megvárjuk, amíg néhány óra alatt szobahőmérsékletre hűl le. A lehűlés következtében az oldat túltelítetté válik. A túltelített oldatból a felesleges oldott só az edény alján apró kristályok formájában kiválik. Ha tisztán dolgoztunk és ügyeltünk arra, hogy az oldat rázkódásmentes helyen nagyon lassan hűljön ki, akkor az edény alján néhány szabályos alakú, több mm nagyságú, víztiszta, átlátszó kristály képződik. A kristályokról leöntjük az oldatot (tiszta edénybe, esetleg át is szűrjük), majd az edény alján maradt kristályok közül kiválasztjuk a legszebb példányokat, amelyeket tovább növesztünk.

A kristálynövesztési eljárás két, egymást követő szakaszra osztható. Először apró hibátlan kristályokat, ún. "kristálymagokat" állítunk elő, majd a második lépésben egy-egy kiválasztott kristálymagot növesztünk nagyméretű kristállyá.

A kristálynövesztési eljárás két, egymást követő szakaszra osztható. Először apró hibátlan kristályokat, ún. "kristálymagokat" állítunk elő, majd a második lépésben egy-egy kiválasztott kristálymagot növesztünk nagyméretű kristállyá.

B) Kristálymagok továbbnövesztése A továbbnövesztésre kiválasztott kristályokat a leszűrt, szobahőmérsékletű telített oldatba helyezzük vissza. A lassú párolgás miatt (az edény nem zárt!) a telített oldatból az anyag a behelyezett kristálymagra válik ki, a kristály lassan növekszik. Ezzel az eljárással egy közel állandó hőmérsékletű helyiségben néhány nap alatt pár centiméter nagyságú, átlátszóan tiszta, szabályos kristályokat kaphatunk. A kristálymagot legjobb az edény falától távol, a telített oldat "közepébe" helyezni. Ez egyszerűen megoldható például a következő módon: vastagabb, műanyag szigetelésű alumíniumhuzal végére kerékpárszelep-gumit húzunk majd a drótot az ábrán látható módon meghajlítjuk és kettős piramis alakú timsókristályt egyszerűen ráültetjük a szelepgumi tartóra. A párolgás miatt az oldat szintje fokozatosan csökken, ügyeljünk arra, hogy a növekvő kristály mindig kb. egy cm-rel a felszín alatt maradjon.

60. Kristályok geometriai hasonlósága

Szükséges eszközök anyagok: gyűjtött természetes kristályok, saját növesztésű kristályok, szögmérő. vonalzó

A kristályok jellegzetes alakját színét az anyagi minőség és a növekedésük körülményei együtt határozzák meg. Az azonos lelőhelyen talált kristályok formája nem teljesen egyforma, de erősen hasonló.
Figyeltessük meg a gyerekekkel a saját növesztésű kristályok alakjának különbözőségeit és hasonlóságait! A leginkább érdekes az összevetés azokban az esetekben amikor a kristályok anyaga azonos.
Különösen jól megfigyelhető a szabályosság mikroszkóp alatt növesztett tiszta konyhasókristályokon. Az egyes kristályok mérete eltérő, alakjuk téglalapot vagy négyzetes formát mutat, ami azonban mindig jól láthatóan hasonló az a kristálylapok merőleges találkozási szöge. Mondassuk el a diákokkal tapasztalataikat! A szavakat egészíttessük ki rajzokkal!

Fémek

Szilárd használati anyagaink közül talán a legfontosabbak a fémek. Fémből készülnek a gépalkatrészek, a legtöbb szerszám, a közlekedési eszközök motorja és karosszériája, sok fémet használnak fel az építkezéseknél, de fémből készülnek az elektromos vezetékek, a köztéri szobrok nagy része, a legritkább és ezért legdrágább fémekből ékszereket, dísztárgyakat készítenek.
A széleskörű felhasználást a fémek sokfélesége mellett olyan általános jó tulajdonságok biztosítják mint, az időtállóság, a könnyű megmunkálhatóság, alakíthatóság, szilárdság. Fontos tulajdonságuk, hogy a jó hő- és elektromos vezetők.

61. Fémöntés

Szükséges eszközök anyagok: forrasztó ón, üres konzervdoboz, gázláng, fogó, műanyagtál, gipsz, játék-gyurma

A fémtárgyak kialakításának egyik gyakori módszere a fémöntés. A fémet először melegítéssel megolvasztják, majd a folyékony állapotban a megfelelő alakú hőálló formába öntik. A fém-olvadék kitölti a forma üregeit és így lehűlve megszilárdul. A leggyakrabban vas és bronz-tárgyakat, szobrokat készítenek öntéssel. A fémöntés folyamatát a tanteremben könnyen megolvasztható ón-fém öntésével modellezzük.(Az ónt bádogosok használják forrasztáshoz, a szakboltokban rúd alakban kapható.)
A fémöntés előkészítő művelete a minta-készítés, majd a mintáról a megfelelő öntőforma levétele. Vas és bronz öntéséhez a formát speciális formázó-homokból készítik. Az általunk végzett ón-öntéséhez gipsz-formát használunk.
Válasszunk ki egy nem túl bonyolult alakú műanyagtárgyat, vagy formázzanak a gyerekek plasztilinből egyszerű figurát! (ügyeljünk arra, hogy a tárgyon ne legyenek konkáv -visszahajló formák) Egy alkalmas konzerves dobozba öntsünk sűrű tejfel-állagú gipszpépet, majd helyezzük bele a kiválasztott mintát! (ha a mintát óvatosan mozgatva engedjük bele a gipszbe elkerülhetjük, hogy zavaró légbuborék szoruljon alá) A mintát néhány óra elteltével kiemeljük a megszilárdult gipszből, majd a gipszformát hagyjuk néhány napig jól kiszáradni.

A tulajdonképeni öntés, a fém megolvasztásával kezdődik. Az ónt vas vagy porcelán-tégelyben (ha jobb nincs - konzervdobozban)gázlángon olvsztjuk meg. A megolvadt fém felületén vékony oxidhártya képződik. Ez kevés hegedűgyanta-por rászórásával megszüntethető és előtűnik az ezüstösen csillogó olvadt fém. Ha gyantánk nincs, az oxidréteget félretoljuk és a tégelyből, fogó segítségével a formába öntjük az olvadékot. A formából néhány perc múlva kivehetjük a megszilárdult öntvényt. Kis gyakorlat megszerzése után ilyen módszerrel akár egész ólomkatona-sereget is önthetünk.

62. A látható fémkristályok bádoglemez felületén

Szükséges eszközök anyagok: Ónozott bádoglemez, nagyító

A fémek kristályos anyagok. Kristályaik általában olyan parányiak és olyan szorosan egymáshoz tapadnak, hogy észre sem vesszük őket. A fémek apró kristályszemcséinek tanulmányozásához általában speciális mikroszkópra van szükség. A időjárási hatásoknak kitett, régebbi ónozott bádoglemezeken azonban szabad szemmel is megfigyelhetők a kristályok. A fotó bádog locsolókanna felületéről készült. A lemez felületét szabálytalan mozaikhoz hasonlítható, sötétebb- világosabb foltok mintázzák. Ezek a tartományok a kristályszemcsék. Érdekes, hogy a nézőponttól függ sötétnek vagy világosnak észlelünk-e egy tartományt. Ha például a kiválasztunk egy szemcsét,. ami éppen sötétnek látszik, biztosan találunk olyan nézőpontot amiből nézve a világosabbnak, esetleg ezüstösen csillogónak tűnik.

63. A fémek maradandó deformációja

Szükséges eszközök anyagok: puha aluminium- vagy vörösréz lemez, hegyes ceruza, filctoll, újságpapír

Puha aluminium-lemezt könnyen lehet formázni, alakítani. Papír- és háztartási boltokban kaphatók vékony aluminium lemezből készült tálcák. Vágjuk kisebb lemez-darabokra a tálcát! (A vékony lemez nagyobb papírvágó ollóval jól vágható) A lemezre filctollal rajzoljunk egyszerű vonalas mintát (pl. tervezzünk osztály-jelvényt), helyezzük többrétegű újságpapírra és egy kihegyezett ceruzával vagy kifogyott golyóstollal húzzuk át a rajzolt vonalakat! A ceruza, a golyóstoll hegye már kis erő hatására belenyomódik a puha fém-anyagba. A lemez alsó felén a kihúzott vonalak kidomborodnak. Kissé nehezebben, de hasonló módon alakítható, domborítható a vékony puha vörös-réz lemez is.

64. A fémek alakítási keményedése, törése

Szükséges eszközök anyagok: 1-2 mm vastag aluminium huzal

Vastagabb, 1-2 mm-es aluminiumból készült huzalt, vagy vékonyabb alu-lemez csíkot kézzel könnyen meg tudunk hajlítani - az anyag látszólag minden károsodás nélkül elviseli az erős deformációt. Ismételt oda-vissza hajlítgatás során azonban már jól érezhető, hogy egyre nagyobb erőt kell fordítani az alakításra. Ezt a jelenséget nevezzük a fémek alakítási keményedésének. Tovább folytatva a hajlítgatást a fém felületén vékony repedések jelennek meg, majd néhány hajlítás után az anyag eltörik.

65. Fémek vezetik az elektromos áramot

Szükséges eszközök anyagok: zsebtelep, zseblámpaizzó foglalatban, 3 db. vezeték, különböző fém-tárgyak

Az elektromos vezetés vizsgálatára alkalmas legegyszerűbb berendezés zsebtelepből, kis izzóból és két vezetékből áll. A telep egyik sarkához csatlakozik az egyik vezeték, a másik pólushoz a másik vezeték, közbeiktatva a lámpa. Ha a két szabad huzalvéget összeérintjük, az izzó világít. Ha a két huzalvéget egy fémtárgy két pontjához érintjük a lámpa szintén világít, jelezve ezzel, hogy a fém vezeti az elektromos áramot. Ismételjük meg a kísérletet több különböző fémtárggyal és más anyagokkal is. Fém esetén a lámpa mindig kigyullad, más esetekben, amikor fához, kőhöz, műanyaghoz érintetjük a huzalvégeket, az izzó nem ég.

Tapasztalat: A szilárd anyagok közül a fémek vezetik az elektromos áramot.