Budowa substancji - drobiny

W zeszłym roku dzieci uczyły się o stanach skupienia substancji. Rozróżniliśmy wtedy podział na ciała stałe, ciecze i gazy. Tym razem zastanawialiśmy się, jak te substancje są zbudowane.

Uczyliśmy się, że świat jest zbudowany z drobin. Chcąc wytłumaczyć lepiej chłopcom, czym są owe drobiny, pokazałam im sól, cukier biały i cukier brązowy. Dzieci od razu zauważyły, że różnią się one między sobą wielkością. I są drobne ;)

Każda substancja, ciecz, gaz i ciało stałe, jest zbudowana z drobin, jednak w każdej z nich te drobiny są inne, mają inną charakterystykę, cechy.

By zilustrować różnorodność drobin wykonaliśmy następujący eksperyment.
Potrzebne materiały to:
- woda w dzbanku
- spirytus salicylowy (może być inny)
- gruba strzykawka (u nas o pojemności 20 cm³, sztuk 3)
- szklanki/miseczki (u nas w sumie 5, dla jednej osoby minimum 2)

Zadaniem dzieci było nabranie strzykawką najpierw 10 cm³ wody i przelanie jej do pustej szklanki. Następnie nabranie strzykawką 10 cm³ spirytusu (umieszczonego wcześniej w drugiej pustej szklance celem łatwiejszego nabierania go) i wlania go do szklanki z wodą.

Czyli w jednej szklance mieliśmy zmieszane ze sobą 10 cm³ wody i 10 cm³ spirytusu. Ważne jest, by to podkreślić. Kolejnym krokiem było ponowne nabranie do strzykawki całej mieszaniny (niektórzy poznali nowe słowo) spirytusu i wody.

Jak myślicie, jaką objętość wskazywała podziałka na strzykawce?
Z matematycznego punktu widzenia, powinniśmy mieć 20 cm³substancji. W rzeczywistości otrzymanej mieszaniny jest nieco mniej, ponieważ drobiny wody i drobiny spirytusu różnią się między sobą wielkością. Nie jest to widoczne gołym okiem (od tego dnia Staś często używa tego określenia ;)), ale jedynie pod bardzo silnym mikroskopem.

Poniżej zdjęcie wykonane pod mikroskopem elektronowym, gdzie wyraźnie widać te różnice.

Dzieciaki były zdziwione i poruszone 

- zwłaszcza te co potrafią już dodawać ;)

By zobrazować (zrozumieć) jeszcze lepiej ten fakt, wykonaliśmy drugie doświadczenie.
Potrzebne materiały to:
- cukier biały
- fasola drobna (też biała :))
- gruba strzykawka (u nas o pojemności 20 cm³, oczywiście sztuk trzy)
- łyżeczka do herbaty (j.w. razy trzy)

Zadaniem małych uczniów było znowu odmierzenie po 10 cm³ danej substancji (cukru i fasoli) i wsypanie ich do szklanki.

 

Przy okazji było ćwiczenie motoryki małej ;)

 Niektórzy cukier podjadali...

Później wszystko zostało dokładnie wymieszana.
Czyli znowu powstała nam mieszanina :)

Następnie należało całość wsypać ponownie do strzykawki.  

Oczywiście okazało się, że zawartości jest mniej niż 20 cm³ . 

Chociaż matematycznie byłoby inaczej, bo przecież 10 + 10 = 20 podkreślał Staś ;))

Tym razem widoczne było wzajemne ułożenie obydwu substancji, czyli cukru i fasoli, pokazujące nam, jak mogło to wyglądać w mieszaninie wody ze spirytusem.

W kolejnym poście opowiemy o właściwościach substancji.

Pomysły i inspiracje na doświadczenia oraz zdjęcie drobin substancji wykonane mikroskopem elektronowym zasięgnęliśmy z podręcznika "Na tropach przyrody" dla kl. VI Wydawnictwa Nowej Ery.

Stany skupienia materii - wprowadzenie i przemiany fazowe cz. I

Zabawę (i naukę) przygotowałam bardziej pod kątem Ani, gdyż przerabiamy stany skupienia w IV klasie szkoły podstawowej - przynajmniej w naszym domowym nauczaniu, ale według Nowej Ery, której podręczniki posiadamy też ;)
Chłopcy oczywiście również z niej skorzystali. W pedagogice Montessori ten temat zapewne jest wprowadzany duuużo wcześniej.

Zaczęłam od wygonienia dzieci na dwór z trzema pojemnikami i łyżkami oraz zadaniem nazbierania jak największej ilości śniegu. U nas już go nie ma ale może w Waszej okolicy jeszcze jest.

Gdy towarzystwo wróciło radosne i zziajane, po odtajaniu zabrali się do kolejnej zabawy - napełniania mniejszych miseczek śniegiem "po brzegi". Myślałam, że z takimi pojemnikami wrócą już z dworu, ale ponieważ tak nie było, zabawa zaczęła się od nowa. Przypadkiem - a wyszło fajnie. Chłopcy poćwiczyli motorykę małą.

Czemu chciałam, żeby pojemniki były wypełnione po brzegi? By lepiej był widoczny efekt, że po rozpuszczeniu śniegu w pojemnikach, woda będzie zajmowała mniejszą powierzchnię niż śnieg. Będzie miała mniejszą objętość. W zielonych miskach widać, że śniegu jest dużo.

Tak wyglądały nasze miseczki po rozpuszczeniu się śniegu.

Następnego dnia zadziałaliśmy w drugą stronę.
Przygotowałam trzy plastikowe kubki, wodę, kolorową taśmę i nożyczki.

Dzieci same (Antoś z małą pomocą) napełniły kubki wodą i zaznaczyły taśmą, do jakiego poziomu ona sięga.

 

Kubeczki napełnione wodą wsadziliśmy do zamrażalnika. I znowu - lodu było więcej niż wody - jak to stwierdził Staś. Czyli zamrożona woda zajmuje więcej powierzchni niż płynna.

Zmienia się jej stan skupienia, a co za tym idzie - jej gęstość. Inna jest też jej objętość. Przy zamarzaniu lodu jest ona większa niż tworzącej go wody, natomiast gęstość lodu jest mniejsza - o jakieś 10%.

A czy wiecie, że lód jest minerałem? :)

Lód okazał się bardzo smaczny ;) Dzieciaki nie omieszkały spróbować. Przed zamrożeniem oczywiście też podpijały wodę (na szczęście przed oklejeniem kubeczków taśmą).

Kolejnym krokiem była sublimacja lodu w wodę. Chociaż można się przyczepić, że najpierw było topnienie, a następnie parowanie. Tak czy siak wszystkie procesy sobie ponazywaliśmy.

Zaczęliśmy od wyjęcia lodu z kubeczków... Nie było to takie prostu, do momentu odkrycia odpowiedniej metody.. ;)

Należało trochę pościskać kubek, następnie odwrócić go do góry nogami i energicznie uderzyć nim w stół. Zadziałało :)

 

Następnie garnek z lodem powędrował na kuchenkę.

 

I lód topił się..

 

...topił...

 

.. aż roztopił ;)

  

Antoś zdezerterował podczas trwania tego procesu..
A woda w końcu zaczęła parować.

 

Co nie było łatwe do uchwycenia na zdjęciu.. ;)
Ale ostatecznie udało się!

Załączam jeszcze rozpiskę z przemianami fazowymi.

Halityt. A cóż to takiego?

Halit to minerał z gromady halogenków.
A HALITYT to monomineralna skała zbudowana z Halitu, a potocznie.. sól kamienna :)))
Już dawno, dawno  obiecałam, że opiszę nasze doświadczenia z tym domowym minerałem. Wizyta u Kumów nam o tym przypomniała.
Doświadczenie ma na celu pokazanie dlaczego jedne minerały są większe, a inne mniejsze i jak może wyglądać proces krystalizacji.

Jak z gruboziarnistej soli zrobić sól drobnoziarnistą - czyli jak z większych kryształów powstają mniejsze:
Na dno patelni (nie polecam teflonowej) lub garnka wrzucamy dwie-trzy garście soli gruboziarnistej. Sól zalewamy wodą, tak by pokryła się ok 1 cm warstwą wody. Następnie podgrzewamy naszą "miksturę" na ogniu do momentu wyparowania wody. Na dnie naszej patelni zostanie warstwa soli, ale już drobnoziarnistej. Nie polecam używania patelni teflonowej, ponieważ można ją sobie zniszczyć tak jak to nam się przydarzyło. Ma teraz urocze wgłębienia i rysy.. Przyczyną było pewnie używanie przez nas łyżki do mieszania naszego roztworu. Mieszanie nie jest konieczne, ponieważ podgrzewana woda i tak wyparuje :)

Jak z soli gruboziarnistej zrobić jeszcze bardziej gruboziarnistą - czyli jak z mniejszych kryształów zrobić większe:
Postępujemy podobnie jak powyżej, na dno naczynia/talerza/miseczki wsypujemy sól kamienną i również zalewamy ją wodą. Jednak tym razem odstawiamy ją w bezpieczne miejsce - z dala od małych rączek, kotów etc.- by woda mogła sama wyparować. Po kilku dniach możemy zaobserwować na dnie naszego naczynia piękne kryształy solne. Jeśli dodatkowo włożymy w roztwór kawałek włóczki, kryształki soli osadzą się na niej. Wtedy są one bardziej widoczne i możemy je pooglądać z bardzo bliska np. pod mikroskopem.

Po kilku dniach nasze kryształki soli wyglądały tak:

Pomysł eksperymentu został zaczerpnięty z książki "Zjawiska naturalne. Moje pierwsze encyklopedie." Larousse'a. Rozdział nt. minerałów.