ASPress - czasopisma pedagogiczne


ARCHIWUM WYDAŃ CYFROWYCH
       
Język Niemiecki



Wydania z lat 2009-2016 dostepne są w wersji elektronicznej jako pliki PDF. Są one identyczne z wersjami drukowanymi. Jednakże nie zawierają materiałów, które były na płytach CD/DVD dołączanych do niektórych wydań drukowanych.
W wersji drukowanej dostepne jest tylko jedno wydanie - 3/2016.
Więcej


Zbiór 52 felietonów poświęconych współczesnej Polsce, Polakom, polityce, roli telewizji i mediów we współczesnym świecie, globalizacji i konsekwencji wynikającej z naszego otwarcia na świat.
Wydanie w postaci pliku PDF
Cena 10 zł.
Zamów


Książka o podróżach, poznawaniu, odkrywaniu i podbijaniu świata, o pokonywaniu kolejnych horyzontów ludzkiego rozwoju. Ludzie wędrują od wieków, zawsze chcieli zobaczyć, co jest za kolejną rzeką, górą, morzem, za nowym horyzontem. Ta wędrówka pozwoliła najpierw poznać naszą planetę, a dziś już zaprowadziła człowieka poza granice Układu Słonecznego. Kim są ci, którzy zmieniają historię świata? Dlaczego Krzysztof Kolumb odkrył Amerykę, a Mikołaj Kopernik „poruszył” Ziemię?
Wydanie w postaci pliku PDF.
Cena 10 zł.
Zamów

Wydanie drukowane



Historia powstania  * Dane techniczne * Słynne rajdy * Rozwiązania konstrukcyjne

Pierwszy pojazd z napędem na obie osie skonstruowano w 1824 r. a więc ponad pól wieku wcześniej od samochódu. Jednak dopiero wojskowi amerykańskiej armii jako pierwsi chcieli mieć pojazd, który pojedzie każdą drogą, pokona głębokie rowy  i wyposażony będzie we wciągarkę, tak by mógł poruszać się w każdym terenie.
Cena 10 zł.
Zamów

Wydania specjalne "Geografii w Szkole"

2011

2010

2009

2008


Cena kompletu wydań 50 zł
Cena jednego wydania 10 zł
Zamów



Nowość!


Więcej

Gazy szlachetne

Niewiele ponad wiek temu nikt nawet nie przypuszczał, że takie pierwiastki w ogóle mogą istnieć. Po odkryciu zadziwiły uczonych swoimi właściwościami chemicznymi, a ściślej mówiąc – ich brakiem. Później okazały się nie wybrykiem, lecz konsekwencją praw natury. Położone na końcu każdego rzędu układu okresowego. Gazy szlachetne.

W dotychczasowej podstawie programowej [1] helowce wprost występują tylko w gimnazjum, gdzie uczeń „wyjaśnia, dlaczego gazy szlachetne są bardzo mało aktywne chemicznie; wymienia ich zastosowania” (dział: „Powietrze i inne gazy”). Oczywiście nie sposób nie wspomnieć o helowcach przy omawianiu związku pomiędzy budową atomu a położeniem pierwiastka w układzie okresowym, zapisu konfiguracji elektronowych, tworzenia wiązań chemicznych czy też trwałości powstających jonów (gimnazjum i zakres rozszerzony szkoły ponadgimnazjalnej). Nowe podstawy programowe dla szkoły podstawowej [2] oraz dla liceum i technikum [3] zawierają praktycznie te same treści dotyczące helowców, a ponadto w szkole podstawowej uczeń w dziale „Niemetale i ich związki” dodatkowo „opisuje właściwości fizyczne gazów szlachetnych” (oprócz dotychczasowego zapisu dla gimnazjum).

Helowce to ciekawe pierwiastki, choć właściwie tak samo można określić i innych członków tablicy Mendelejewa. Niniejszy artykuł ma na celu przedstawienie pasjonującej historii ich odkrycia, występowania w przyrodzie, prób określenia właściwości chemicznych nowych pierwiastków zakończonych syntezą pierwszych związków w II połowie ubiegłego wieku, zastosowań gazów szlachetnych w gospodarce oraz znaczenia naukowego. Plus nieco ciekawostek o helowcach, które – mamy nadzieję – ubarwią Państwa lekcje.

Próba pierwsza, czyli niedokończony eksperyment

Arystokratyczny rodowód Henry’ego Cavendisha sięgał X wieku, ale lord miał odmienne zainteresowania niż inni przedstawiciele jego klasy społecznej. Był mianowicie naukowcem i to jednym z najsławniejszych w swoich czasach. Cavendish stał się odkrywcą wodoru (1766), a ściślej jako pierwszy opisał go jako odrębną od innych substancję (już alchemicy obserwowali wydzielanie gazu w wyniku działania kwasów na metale). Zasługą lorda jest również dość dokładne wyznaczenie wartości stałej grawitacji.

W roku 1785 Cavendish badał, jak wielu innych uczonych w owym czasie, skład powietrza atmosferycznego. Zgiął szklaną rurkę w kształt litery V, a jej końce umieścił w naczyniach wypełnionych rtęcią. Do rurki wprowadził powietrze i spowodował wyładowania elektryczne między jej końcami. Ponieważ były to dopiero początki nauki o elektryczności i brakowało jeszcze odpowiedniej aparatury, różnicę napięć wywoływano przez pocieranie szklanego koła o skórę (dlatego całe doświadczenie trwało aż kilka tygodni). Drut metalowy łączył koło z jednym z naczyń wypełnionych rtęcią, natomiast drugie było uziemione do gruntu. W toku eksperymentu powstawały tlenki azotu, które usuwano przy pomocy roztworu zasady. Gdy tlen w naczyniu ulegał zużyciu, Cavendish wprowadzał nowe jego porcje i kontynuował doświadczenie. Po zauważeniu, że cały azot przereagował, usunął resztę tlenu przy pomocy wątroby siarczanej, czyli brunatnego produktu stopienia węglanu potasu lub sodu z siarką (powstające wielosiarczki mają zdolność wiązania tlenu). Jednak w rurce pozostał pęcherzyk gazu, oszacowany przez Cavendisha na 1/120 początkowej objętości powietrza. Sir Henry nie dociekał powodu takiego właśnie wyniku doświadczenia (pęcherzyk w rurce uznał za efekt popełnionego błędu) i zadowolił się stwierdzeniem, że powietrze składa się w 1/5 z tlenu, a w 4/5 z azotu. Pierwsza próba, w której można było odkryć gazy szlachetne, zakończyła się fiaskiem. [4-6]

Próba druga, czyli tajemnicza linia widmowa

Zaćmienie Słońca z 18 sierpnia 1868 toku było pierwszym, podczas którego astronomowie użyli spektroskopu do zbadania protuberancji słonecznych, dobrze widocznych przy zasłoniętej tarczy gwiazdy. Skonstruowany niespełna dekadę wcześniej przyrząd umożliwił już odkrycie kilku pierwiastków na podstawie analizy światła emitowanego przez ich atomy wzbudzone w wysokiej temperaturze płomienia palnika. Jednym z obserwatorów był francuski astronom Pierre Janssen, który swoją aparaturę ustawił w miejscowości Guntur na wschodnich wybrzeżach Indii. Janssen dowiódł, że protuberancje to gigantyczne wyrzuty gazu z powierzchni Słońca, składające się z wodoru i innych znanych pierwiastków.

Następnego dnia, gdy ponownie skierował spektroskop w stronę naszej gwiazdy, dostrzegł tajemniczą linię widmową. Była ona położona w pobliżu charakterystycznej żółtej linii D sodu. Janssen nie mógł jej przypisać żadnemu ówcześnie znanemu pierwiastkowi i wysłał list z informacją o odkryciu do Akademii Francuskiej. Identycznej obserwacji dokonał również angielski astrofizyk Norman Lockyer, który także zawiadomił Paryż. Co ciekawe, listy z doniesieniami dotarły na miejsce tego samego dnia – 24 października 1868 roku. Doceniono osiągnięcia obu astronomów, honorując ich specjalnie wybitym pamiątkowym medalem. Przyznano go jednak nie za odkrycie nowego pierwiastka, lecz za opracowanie metody badania ciał niebieskich. Niebawem analiza widma gwiazd pozwoliła stwierdzić, że i one są zbudowane ze znanych na Ziemi substancji.

Hipotetyczny pierwiastek został nazwany przez Lockyera i angielskiego chemika Edwarda Franklanda helem (gr. Helios = Słońce). Wysuwano różne hipotezy dotyczące tajemniczego składnika słonecznej atmosfery. Nie wszyscy uważali go za pierwiastek, np. Mendelejew nie bez powodu (nie znano żadnych jego właściwości) nie uwzględnił helu w swojej tablicy układu okresowego. Większość naukowców sądziła, że przypisana mu linia widmowa należy do wodoru znajdującego się w ekstremalnych warunkach temperatury i ciśnienia panujących na Słońcu. W roku 1881 Luigi Palmieri, włoski fizyk i meteorolog, analizował gazy wydobywające się z Wezuwiusza. Spektroskop pokazał obecność żółtego prążka widmowego przypisywanego helowi. Jednak Palmieri dość enigmatycznie opisał obserwację, a inni nie potwierdzili jego wyników. Obecnie wiemy, że hel jest składnikiem gazów wulkanicznych, Palmieri mógł być więc pierwszym, który obserwował widmo ziemskiego helu. Druga próba odkrycia gazów szlachetnych również zakończyła się niepowodzeniem. [4-6]

Do trzech razy sztuka, czyli co kryje się na trzecim miejscu po przecinku?

W latach 90-tych XIX wieku lord Rayleigh (John William Strutt) podjął próby dokładnego wyznaczenia gęstości różnych gazów, co pozwalało określić równie dokładne masy atomowe wchodzących w ich skład pierwiastków. Rayleigh był starannym eksperymentatorem i otrzymywał próbki do badań z różnych źródeł w celu zauważenia ewentualnych zanieczyszczeń i wyeliminowania ich wpływu. Udało mu się zmniejszyć błąd oznaczenia do setnej części procenta, ówcześnie wielkości bardzo małej.

Analizowane przez Rayleigh’a gazy, otrzymane różnymi metodami, wykazywały zgodność wyznaczonej gęstości w granicach błędu pomiaru. To było oczywiste, skład związków chemicznych jest niezależny od ich pochodzenia. Jedynym wyjątkiem był azot. Taka sama objętość znajdującego się w tych samych warunkach gazu otrzymanego z powietrza (po usunięciu tlenu, dwutlenku węgla i wilgoci) była zawsze cięższa niż pochodząca z rozkładu zawierających azot związków chemicznych (amoniaku, azotanu(III) amonu). Różnica – co zadziwiające – była stała i wynosiła około 0,1%, znacznie przekraczając błąd metody. Rayleigh skrupulatnie rozważał i eliminował przypuszczalne niedokładności, np. zanieczyszczenie azotu atmosferycznego cięższym od niego tlenem lub „chemicznego” lżejszym wodorem. Nie mogąc sam dociec przyczyn rozbieżności wyników, zwrócił z prośbą o pomoc.

Na artykuł opublikowany w „Nature” odpowiedział brytyjski chemik William Ramsay. W dyskusji obaj uczeni doszli do wniosku, że jedynym logicznym wytłumaczeniem różnicy gęstości jest obecność domieszki cięższego gazu w azocie atmosferycznym. Gdy przeczytali opis doświadczenia Cavendisha, poczuli, że są na dobrym tropie. Rayleigh powtórzył eksperyment sprzed ponad wieku, ale zastosowanie nowoczesnej aparatury pozwoliło wkrótce otrzymać dużą próbkę nowego gazu. Odmienną taktykę zastosował Ramsey. Osuszył porcję powietrza i usunął z niej dwutlenek węgla. Tlen został związany przez rozgrzane opiłki miedzi. Następnie wielokrotnie przepuszczał pozostały azot przez ogrzewaną rurkę z granulkami magnezu (powstawał azotek magnezu Mg3N2). Gdy objętość gazu przestała się zmniejszać w wyniku pochłaniania azotu, Ramsay oznaczył gęstość pozostałości i na tej podstawie określił masę znajdujących się w niej drobin na około 40 u. W dalszych doświadczeniach do rozdzielenia azotu i nieznanego gazu wykorzystano dyfuzję przez rurki z porowatej gliny (gaz o mniejszej gęstości przechodzi szybciej) oraz lepszą rozpuszczalność nowego gazu w wodzie w porównaniu z azotem.

Wykonane pomiary pozwoliły na podstawie kinetycznej teorii gazów dowieść, że otrzymana substancja jest gazem jednoatomowym. Dotychczas nie spotkano się z takim przypadkiem (pierwiastki gazowe występowały w postaci cząsteczek dwuatomowych, np. H2, N2, O2, Cl2), a jednocześnie fakt ten oznaczał, że Rayleigh i Ramsay odkryli nowy pierwiastek. Obaj uczeni stracili dużo czasu na bezskuteczne próby zmuszenia otrzymanego gazu do reakcji z różnymi odczynnikami – nie poddał się nawet najagresywniejszym chemikaliom ani wysokiej temperaturze czy wyładowaniom elektrycznym. Nadana nazwa – argon – odzwierciedlała zatem charakter nowego pierwiastka (gr. argos = leniwy)...

Więcej przeczytacie w artukule Iwony i Krzysztofa Orlińskich "Na krańcu układu - gazy szlachetne" w najnowszym wydaniu (3/2018) "Chemii w Szkole"