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

Masa atomu, skład izotopowy i masa atomowa

 Co się kryje pod masą atomową pierwiastków?

 

Podczas lekcji o budowie atomu uczniowie dowiadują się, że pierwiastki chemiczne nie zawsze są zbiorami całkowicie identycznych atomów, ale w wielu przypadkach – zbiorami kilku czy kilkunastu izotopów, czyli odmian różniących się liczbą neutronów w jądrze atomowym przy zachowaniu jednakowej liczby protonów.

Stąd każdy atom reprezentujący określony izotop danego pierwiastka ma charakterystyczną dla siebie masę, którą można wyrazić zarówno w gramach, jak i w jednostkach masy atomowej, przy czym pamiętamy, że 1 u odpowiada masie około 1,66 · 10-24 g.

            Masa atomowa danego pierwiastka X (MAX) jest średnią ważoną z mas atomów jego izotopów (MX1, MX2, ..., MXk), wynikającą z procentowej zawartości poszczególnych izotopów w naturalnej mieszaninie (%X1, %X2, ..., %Xk), wyrażoną w atomowych jednostkach masy (u) [3], zgodnie z zależnością:

MA X = (%X1 · MX1 + %X2 · MX2 + ... + %Xk · MXk) / 100%                                                  (1)

            Powyższe określenie masy atomowej wymaga, aby podczas lekcji nauczyciel zwrócił uwagę na kilka istotnych kwestii:

1) W kontekście obliczania masy atomowej jako średniej ważonej należy podkreślić konieczność odróżnienia tej wielkości od znanej wcześniej uczniom średniej arytmetycznej oraz wskazać rolę i sens owej wagi każdego z elementów zbioru, dla którego jest wyznaczana średnia ważona, tj. faktu, iż definicja masy atomowej uwzględnia rozpowszechnienie izotopów pierwiastka. Ponieważ większy wpływ na wartość średniej ważonej z kilku składników mają te składniki, które charakteryzują się większą wagą, masy izotopów o dominującym rozpowszechnieniu bardziej wpływają na masę atomową pierwiastka niż masy izotopów rzadkich. Przykładem jest chlor, który występuje w przyrodzie w postaci dwóch izotopów: 35Cl i 37Cl, zaś masa atomowa tego pierwiastka wynosi 35,45 u i nie stanowi zatem średniej arytmetycznej mas obu izotopów (34,968853 u i 36,965903 u), ale bliższa jest wartości masy izotopu 35Cl. Przyczyną jest znacznie większy udział tego izotopu w naturalnym chlorze, wynoszący ok. 75%. Z podobną sytuacją uczniowie stykają się na lekcjach fizyki przy wyznaczaniu środka masy układu dwóch ciał, gdy środek masy jest położony bliżej ciała o większej masie.

 Średnią arytmetyczną można przedstawić jako przypadek szczególny średniej ważonej dla jednakowych wartości wszystkich wag. Na przykład dla bromu, składającego się z mieszaniny izotopów 79Br i 81Br, masa atomowa wynosi 79,90 u, co jest wartością bardzo zbliżoną do średniej arytmetycznej mas tych izotopów (78,918338 u i 80,916291 u) z powodu ich niemal równych (po ok. 50%) udziałów procentowych w naturalnym bromie. Zauważmy, że tę samą wartość średniej ważonej można uzyskać dla różnych kombinacji więcej niż 2 składników, a zatem z samej tylko wartości liczbowej masy atomowej pierwiastka nie można w ogólności wnioskować o liczbie izotopów, ich indywidualnych masach ani o rozpowszechnieniu w przyrodzie.

2) Warto uzmysłowić uczniom, jakie znaczenie ma zastrzeżenie dotyczące naturalnej mieszaniny izotopów pierwiastka. Chodzi tu bowiem o te izotopy, które występują w przyrodzie z określonym rozpowszechnieniem, natomiast nie uwzględnia się izotopów wytworzonych sztucznie przez człowieka, które są promieniotwórcze i nie występują w próbkach pochodzenia naturalnego.

Należy pamiętać, że także wśród izotopów naturalnych spotykamy nieliczne izotopy nietrwałe, jak np. 40K, 87Rb czy 187Re, nieraz o niemałym udziale w składzie izotopowym pierwiastka (np. naturalny rubid zawiera prawie 28% promieniotwórczego izotopu 87Rb). Są to zwykle nuklidy o bardzo długim czasie życia (okresy półtrwania powyżej 100 milionów lat, w tym także rzędu wieku Ziemi lub więcej) i o istotnym znaczeniu dla procesów geologicznych, a prawdopodobnie również biochemicznych, zachodzących na Ziemi.

Do ważnych, powstających naturalnie na Ziemi nietrwałych nuklidów należą również tryt (3H) oraz węgiel 14C, których jądra tworzą się w górnych warstwach ziemskiej atmosfery wskutek reakcji jądrowych neutronów pochodzących z promieniowania kosmicznego z jądrami atomów azotu obecnymi w atmosferze. Są to izotopy o krótkich okresach półtrwania i znikomym udziale w całkowitej masie wodoru i węgla występującego na Ziemi.

Przypomnijmy tu, że zgodnie z zaleceniem IUPAC, standardowe ciężary atomowe (standard atomic weights), tj. zalecane wartości względnej masy atomowej, uaktualniane i ogłaszane regularnie przez tę organizację, odnoszą się do makroskopowej próbki pierwiastka, pochodzącej z dowolnego dostępnego źródła tego pierwiastka lub jego związków, która nie podlegała znaczącej modyfikacji składu izotopowego w krótkim geologicznie okresie [8].

3) Można zwięźle omówić z uczniami fakt praktycznej stałości składu izotopowego pierwiastków na Ziemi, a często nawet w obrębie całego Układu Słonecznego, ale także pokazać przykłady i przyczyny występowania pewnych różnic w miejscu lub czasie, zarówno w skali globalnej, jak i lokalnej. Obecność poszczególnych izotopów na Ziemi i innych ciałach Układu Słonecznego w określonych ilościach i wzajemnych proporcjach jest tłumaczona jako skutek różnych procesów ich powstania na drodze różnorodnych reakcji jądrowych, przebiegających we wnętrzu stabilnych gwiazd i podczas wybuchów supernowych w skali czasowej poprzedzającej powstanie Układu Słonecznego.

Na ogół skład izotopowy pierwiastków nie zależy od rodzaju i miejsca pozyskania jego makroskopowej próbki, tj. np. od tego, z jakiego minerału i złoża ona pochodzi. Spotyka się jednak czasem niewielkie odchylenia w składzie izotopowym niektórych pierwiastków w różnych strukturach geologicznych na Ziemi (np. siarka wulkaniczna i siarka z osadów podmorskich lub ciałach niebieskich w porównaniu z Ziemią (np. tlen w skałach księżycowych, wodór w wodzie z komety Czuriumow-Gierasymienko).

We wcześniejszym artykule, na potrzeby przybliżenia pojęć atomowej jednostki masy, mola oraz masy molowej, posłużyliśmy się pewną analogią, w której gatunek rośliny - jabłoń domowa - grała rolę pierwiastka chemicznego, owoc jabłoni, czyli jabłko - rolę atomu pierwiastka chemicznego, zaś jabłko wyidealizowanej odmiany wzorcowej – atomu izotopu węgla 12C, tj. wzorca, na którego masie oparta jest definicja jednostki masy atomowej. Wykorzystajmy dalej tę ideę, aby zobrazować pojęcia składu izotopowego i masy atomowej pierwiastka.

Wiadomo z codziennego doświadczenia, że poszczególne odmiany jabłoni wydają owoce o niektórych parametrach istotnie różniących się od siebie i mających znaczenie dla konsumentów tych owoców, jak np. wielkość owocu, smak, zapach, barwa skórki i miąższu, soczystość, twardość. Do parametrów, które są mierzalne, należy też oczywiście masa typowa dla pojedynczego owocu danej odmiany. Na przykład, jak wynika z danych statystycznych, przeciętna masa jabłka odmiany Lobo wynosi ok. 170 g, a odmiany Cortland – ok. 200 g. Znane są także odmiany jabłoni o przeciętnej masie owocu poniżej 100 g lub powyżej 200 g. Zauważmy jednak, iż niezależnie od tego, czy kupujemy i spożywamy małe, słodkie jabłuszka, czy też np. duże i bardziej kwaśne, nie mamy wątpliwości, że są to owoce określane przez nas jako jabłka i nie pomylimy ich z owocami jakiejkolwiek odmiany innego gatunku, np. gruszkami czy śliwkami.

            Podobnie, trzy izotopy tlenu: 16O, 17O i 18O różnią się liczbą neutronów w ich jądrach atomowych, skutkiem czego są m.in. inne masy tych jąder, ale w reakcjach chemicznych reprezentują one zespół tych wszystkich charakterystycznych właściwości, jakie przypisujemy pierwiastkowi nazywanemu przez nas tlenem. Tym czynnikiem, który decyduje o wspólnym chemicznym mianowniku dla tych trzech zbiorów nuklidów jest bowiem taka sama liczba protonów w jądrze – liczba atomowa - równa 8, a tym samym i identyczna liczba elektronów w każdym atomie tlenu (…)

 

Więcej przeczytacie w artykule Mariusza Łukaszewskiego i Iwony Paleska „Masa atomu, skład izotopowy i masa atomowa” w najnowszym (4/2018) wydaniu „Chemii w Szkole”