Nauki ścisłe w inowrocławskich Solankach

Po wspaniałej przygodzie w parku linowym przeszliśmy do pobliskich tężni, aby tam na zielonej trawce odbyć zajęcia naukowe. Pierwsze doświadczenie polegało na tym, że zmieszaliśmy w specjalnym pojemniku sole wapnia oraz denaturat.Następnie rozpyliliśmy je i zapaliliśmy przy pomocy palnika. Powstały płomień miał kolor ceglastoczerwony. Stało się tak, ponieważ w wysokiej temperaturze związki niektórych metali wyparowują, a ich pary pobudzone do świecenia zabarwiają płomień. Zabarwienie to wynika z faktu jonizacji metali, czyli powstawania odpowiednich kationów, w obecności których płomień przybiera określone barwy.
W kolejnym doświadczeniu do szklanej kolby wlaliśmy denaturat i kwas borowy. Płomień, który otrzymaliśmy po podpaleniu wytworzonego w tej reakcji gazu miał kolor zielony. Pod wpływem ciepła utworzyły się lotne związki boru, które zabarwiły płomień na ten właśnie kolor.
Do trzeciego doświadczenia była nam potrzebna: mąka, lejek, gumowa rurka oraz palnik. Lejek połączyliśmy z rurką i wsypaliśmy do niego mąkę. Jedna osoba trzymała lejek, a druga dmuchała w rurkę aby wydmuchać mąkę w powietrze. Kłęby mąki, które unosiły się w powietrze, podpalaliśmy. Ku naszemu zdziwieniu mąka łatwo się zapalała i mogliśmy zobaczyć ogromny obłok ognia.  Nasze doświadczenia były tak efektowne, że spacerowicze przechadzający się akurat po Parku Solankowym zatrzymywali się i z zaciekawionymi minami oczekiwali na rezultaty doświadczeń.
Na sam koniec każdy z nas dostał papierowego ptaka, długopis i patyczek. Mieliśmy napisać na nich nasze marzenie, a potem spróbować tak ustawić patyczek aby ptaszek utrzymywał się jedynie na czubku głowy. Komu ta sztuka się udała mógł być pewny, że życzenie się spełni.
Dzisiejsze zajęcia były bardzo fajnie. Pogoda dopisała i było bardzo ciepło. Wielkie podziękowania należą się p. Kunickiej za to, że przygotowała dla nas te wspaniałe doświadczenia. Oby takich zajęć było jak najwięcej. ;-)

(text by Agata H.)

Komentarz eksperta - mgr Wioletty Kunickiej:

Zanim przejdziemy do omówienia pierwszych doświadczeń tytułem przypomnienia  opiszemy w skrócie budowę atomów.

Atomy zbudowane są z dodatnio naładowanego jądra (w skład, którego wchodzą protony i neutrony) i elektronów poruszających się na powłokach. Im dalej od jadra to elektrony mają większą energię.  Energie elektronów w atomie przyjmują jedynie określone wartości (porcje), tzn. nie mogą zmieniać się w sposób ciągły, tak jak na przykład zmienia się energia kopniętej piłki poruszającej się w polu grawitacyjnym Ziemi. Mówimy, że energia w atomach jest skwantowana.
Atom posiada szereg poziomów energetycznych. Stan o najniższej energii, czyli taki, w którym zbiór elektronów otaczających jądro przyjmuje najmniejszą możliwą wartość energii nazywa się stanem podstawowym atomu, pozostałe zaś stanami wzbudzonymi. Atom może znaleźć się w stanie wzbudzonym pobierając z otoczenia (absorbując) energię tylko określonymi porcjami. Te porcje energii nazywamy kwantami.
Powrót do stanu podstawowego jest związany z emisją kwantu promieniowania elektromagnetycznego - fotonu o energii hv równej różnicy energii poziomu wzbudzonego (np. E₂) i podstawowego E₁.

E₂ - E₁= hv

h - stała Plancka
v - częstość promieniowania elektromagnetycznego

Wzbudzić możemy elektrony każdego pierwiastka jednak zaobserwować za pomocą oczu tylko te które emitują powracając do stanu podstawowego światło widzialne. W pierwszych doświadczeniach wykorzystaliśmy właśnie to zjawisko. Kolorowy płomień- w tym doświadczeniu wykorzystaliśmy związki wapnia, których elektrony wracając do stanu podstawowego emitują światło czerwone barwiąc w ten sposób płomień. W doświadczeniu pt. ”Zielony smok” wykorzystaliśmy związki boru, którego elektrony wracając z wzbudzenia do stanu podstawowego emitują światło zielone barwiąc w ten sposób płomień z kolby. 

 

Teraz troszkę teorii dotyczącej dotyczących „Ptaszków”.  

Środek ciężkości (barycentrum) ciała, to taki szczególny punkt (czasami może on nawet nie zawierać się w obrębie ciała), że po podparciu w tym punkcie za pomocą siły przeciwnej do siły grawitacji (równoważącej tę grawitację), grawitacja nie spowoduje obrotu tego ciała. I to bez względu na początkowe ustawienie - nachylenie. Dla ciała znajdującego się w jednorodnym polu grawitacyjnym środek ciężkości pokrywa się ze środkiem masy. Nasz ptaszki utrzymywały się na wykałaczkach i spełniały nasze życzenia ponieważ w  dzióbku ptaszka znajduje się jego środek ciężkości.  Podpierając wykałaczką dzióbek równoważymy środek ciężkości i mamy równowagę. 

 

I doświadczenie z mąką. 

Mąka jest substancją o dużej zawartości skrobi. Skrobia, podobnie jak znaczna część węglowodanów, do których należy, wykazuje dużą palność. Do zapłonu jednak nie dojdzie, jeżeli mąka pozostaje w postaci zbitego proszku – włożenie zapalonej zapałki w mąkę nie spowoduje jej zapalenia. Jednakże, gdy otoczymy cząsteczki mąki odpowiednią ilością tlenu wówczas może dojść do reakcji utlenienia. Właśnie taką sytuację obserwujemy w przeprowadzonym doświadczeniu: rozpylona mąka gwałtownie spala się (wybucha) w kontakcie z płomieniem.(I tu ostanie zdjęcie z mąką)