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

Substancje o największym znaczeniu w historii ludzkości

Anna-Maria Tryba

Historię naszej cywilizacji możemy rozpatrywać na wiele sposobów. W tej historii znaczącą rolę odgrywają odkrycia różnych naturalnych substancji, ich przekształcanie i znajdywanie dla nich praktycznych zastosowań.


Materia w jej różnorodnych formach i jako substancjalny budulec wszechświata była i jest stałym elementem wszelkich rozważań i systemów filozoficznych, a dziś stanowi przedmiot zainteresowań chemii. Jako chemik postanowiłam dokonać przeglądu tych substancji, które odegrały największą rolę w naszej historii.

 

Śladami dawnych kultur

 

Z dotychczasowych badań archeologicznych wynika, że jedną z najstarszych cywilizacji na Ziemi stworzyli Sumerowie. Ich państwo rozciągało się w dorzeczach Tygrysu i Eufratu, na terenach nazywanych później Mezopotamią. Z terenów tych pochodzą najstarsze zabytki piśmiennictwa. Gliniane tabliczki, na których zostało wyryte pismo obrazkowe, datowane są na około 5 tys. lat p.n.e. To właśnie z tego surowca Sumerowie wytwarzali cegły, z których wznosili wspaniałe budowle. Wytwarzali i wypalali narzędzia oraz bogato zdobioną ceramikę. Dzbany, misy i amfory pokrywali uszczelniającym szkliwem z soli.

 

Gdy Sumerowie odciskali klinowe znaki na glinianych tabliczkach, a Egipcjanie pokrywali hieroglifami papirusy wytwarzane z włókien trawy porastającej obficie brzegi Nilu, Chińczycy pisali na drewnie i bambusie - atramentem, który wytwarzali z sadzy i kleju kostnego. Sadzy dostarczały knoty lampek olejowych, a klej otrzymywano przez gotowanie rogów zwierząt. Najcenniejszymi produktami eksportowymi, których sposób wytwarzania Chińczycy ukrywali skrzętnie przez całe stulecia, były wino ryżowe, jedwab, papier i porcelana.

 

Najwcześniej poznanym metalem było prawdopodobnie złoto. W przyrodzie występuje ono w niewielkich ilościach, za to w postaci czystych samorodków o pięknej barwie, lśniących, przyciągających wzrok. Są to najczęściej drobne jak piasek ziarenka, ale zdarzają się również grudki ważące nawet kilka kilogramów. Samorodki odnajdywano na dnie płytkich strumieni i na plażach. Wydobywano je również, krusząc lite skały. Bardzo wcześnie złoto stało się obiektem pożądania i miarą znaczenia starożytnych władców. Długa też i burzliwa była jego historia. Złoto jest metalem zbyt miękkim, aby wykonane z niego przedmioty były dostatecznie odporne na mechaniczne odkształcenia. Dlatego też od tysięcy lat, aż do naszych czasów, praktyczne zastosowanie mają głównie stopy złota zawierające zwykle ponad 40% miedzi i srebra.

Miedź, srebro, cyna, ołów i cynk także znane były już najstarszym cywilizacjom. A przecież odnajdywanie minerałów, które są rudami metali, wydobywanie ich i rozkruszanie, w końcu wytapianie w specjalnych piecach, to sztuka o wiele trudniejsza niż wypłukiwanie złota. Jednakże te pospolite w porównaniu ze złotem metale były znacznie bardziej przydatne w życiu codziennym. Z miedzi i ołowiu około 2,5 tys. lat p.n.e. w Egipcie wykonywano rury, którymi rozprowadzano wodę. Stopy miedzi: brąz i mosiądz były stosowane do wyrobu narzędzi, broni i ozdób.

Brąz jest stopem miedzi z cyną. Zawiera też często inne domieszki. Wydaje się rzeczą prawdopodobną, iż wynalezienie go było sprawą przypadku. Stop mógł powstać podczas wytopu miedzi z rudy, w której znajdowała się również cyna. Jeśli nawet przypadek był autorem wynalazku, to późniejsze wytwarzanie brązu stanowiło już rodzaj kojarzonego z chemią rzemiosła. Podobnie rzecz się miała z mosiądzem, który jest stopem miedzi i cynku. Mosiądz jest łatwiejszy w obróbce plastycznej niż brąz, ale mniej twardy, toteż wyrabiane z niego groty strzał, włócznie lub ostrza były gorszej jakości. Znalazł natomiast zastosowanie przy wytwarzaniu pięknych przedmiotów użytkowych, a później także monet. Pył mosiężny do dziś stosowany bywa jako mineralny pigment w farbach o barwie złocistej.

W połowie II tysiąclecia p.n.e. na terenach Mezopotamii i Egiptu znane już było żelazo. Ponieważ wytop tego metalu z rudy był bardzo trudny, ceniono je wyżej niż złoto. Europejska epoka żelaza rozpoczęła się 800 lat p.n.e. Wtedy także zaczęły powstawać pierwsze państwa greckie. Można stwierdzić, że od starożytności po współczesność wykorzystywano szerokie spektrum metali rud, stopów i soli.

Poniżej chciałabym bardziej szczegółowo przedstawić wybrane pierwiastki, ich odmiany i główne związki, które miały, a często wciąż mają ogromne znaczenie dla ludzi, bez których bezpośrednio i pośrednio nie potrafimy sobie wyobrazić życia codziennego.

<foto – Złoto – Podpis pod zdjęcie – Złoto występuje rzadko, dlatego jest cenne>

 

Złoto

 

Z pożądania złota ludzie przemierzali kontynenty i morza, choć w porównaniu z żelazem czy miedzią jego praktyczne znaczenie było niewielkie. Występowało ono bardzo rzadko, ale właśnie dlatego było niezwykle cenne – ze względu na wyjątkowy kolor, ale przede wszystkim dlatego, że nie śniedziało, tak jak inne metale, wykazując zatem wysoką trwałość chemiczną. Z tego powodu do dziś złoto, mimo że nie pełni już oficjalnej roli w systemie ekonomicznym, wciąż jest najlepszą inwestycją w czasach kryzysu. Kiedy spadają ceny gruntów i nieruchomości, najbezpieczniejszą lokatą kapitału jest właśnie lokata w złoto.

Inne praktyczne zastosowanie znalazło w czasach współczesnych, m.in. w elektrotechnice i stomatologii. Do bicia monet i wyrobu biżuterii stosuje się zwykle stop złota utwardzonego dodatkiem srebra lub innego metalu. Złoto jest zbyt miękkie, by nadawało się do wytwarzania narzędzi czy broni.

 

Srebro

 

Srebro jest srebrzystobiałym metalem, o największej przewodności elektrycznej i termicznej. Srebrne monety bije się od czasów starożytnych. Do chwili pojawienia się banknotów były one głównym środkiem płatniczym. W V w p.n.e. przypadek sprawił, że w Grecji odkryto bogate złoża rud srebra. Ateńczycy natrafili na rudy srebra w Lawrio na wschodnim wybrzeżu Attyki. Eklezja (zgromadzenie ludowe) miało zdecydować, co począć z takim nieoczekiwanym odkryciem. Ostatecznie po oracji Temistoklesa postanowiono zbudować 200 okrętów wojennych. Dzięki temu Ateny jako posiadające największą flotę, zaczęły dominować w całym regionie egejskim, tworząc własne imperium. Odkrycie to pomogło przetrwać cywilizacji zachodnioeuropejskiej.

Obecnie srebro stosuje się je nie tylko do produkcji biżuterii, ale m.in. styków elektrycznych i luster. Metaliczne srebro jest heterogenicznym katalizatorem. Srebro ma także właściwości bakteriobójcze, o jego zastosowaniu jako nanocząstek pozyskiwanych m.in. z herbaty pisałam w „Chemii w Szkole” w numerze 5/2019. Powoduje to, że w medycynie niekonwencjonalnej stosuje się srebro koloidalne w celu leczenia różnych dolegliwości. Spożycie dużej ilości srebra może jednak spowodować chorobę zwaną argyrią, charakteryzującą się nieodwracalną zmianą koloru skóry na niebieskoszary.

W tej samej grupie pierwiastków co złoto i srebro, znajduje się…

<foto – Miedź – Podpis pod zdjęcie – Miedź jest cennym surowcem m.in. ze względu na swój kolor>

 

Miedź

 

Epoka miedzi, czyli chalkolit, przypada na okres około 10000-7000 lat temu, w którym ludzie prowadzili bardziej osiadły tryb życia, sprzyjający jego jakości i uzyskaniu większej ilości wolnego czasu. Dzięki temu ludzie nauczyli się uzyskiwać i obrabiać miedź, co spowodowało m.in. rozwój nowych technologii, w tym metalurgii. Łacińska nazwa Cuprum wywodzi się od miejsca wydobycia rud miedzi. W starożytności to Cypr był jednym z ich najważniejszych źródeł w basenie Morza Śródziemnego. 

Miedź w postaci tych rud występuje na 8. miejscu najczęściej występujących pierwiastków w skorupie ziemskiej. Z miedzi można było wytwarzać wiele drobnych przedmiotów metodą kucia na zimno. Miedź była dodatkowo cennym surowcem ze względu na swój kolor. Większość metali jest szarych, a powierzchna miedzi, w zależności od stopnia czystości chemicznej, może być czerwona, pomarańczowa, a skorodowana - zielona. Symbol Nowego Jorku, Statua Wolności, jest najwyższym wykonanym na świecie pomnikiem z miedzi. Charakterystyczny kolor zawdzięcza warstwie węglanu miedzi, która powstaje kontakcie z powietrzem i zapobiega dalszej korozji.

 

Cynk

 

Cynk metaliczny jest błękitno-białym, kruchym metalem, aktywnym chemicznie, który w kontakcie z tlenem z powietrza ulega podobnej do aluminium 

pasywacji

, dzięki czemu znajduje różnorodne zastosowania. Dawniej ze stopu cynku z miedzią wyrabiano ozdoby i naczynia. Obecnie metaliczny cynk wytwarzany w procesie galwanizacji służy do ochrony stali przed korozją. Sama galwanizacja jest wynikiem biologicznego eksperymentu z 1800 roku, dzięki któremu powstała pierwsze bateria elektryczna.

Do odkrycia ogniwa elektrochemicznego przez Aleksandra Voltę zainspirował go Luigi Galvani, który przepuścił prąd elektryczny przez nogę martwej żaby i zauważył, że zaczęła się ona wtedy poruszać. Na tej podstawie Volta wysnuł teorię, że żabia noga przewodzi prąd elektryczny. Dla sprawdzenia słuszności swojej teorii zbudował w 1800 roku pierwsze ogniwo elektrochemiczne. Składało się ono z płytek cynkowych i miedzianych, oddzielonych od siebie kartonem nasączonym kwasem siarkowym. Płytki stanowiły elektrody, a kwas pełnił rolę przewodzącego prąd elektrolitu. Połączenie dolnego i górnego metalicznego dysku spowodowało przepływ prądu elektrycznego przez obwód. Przez następne lata udoskonalano „mokrą” baterię Volty i eksperymentowano z innymi materiałami. Cynk pojawiał się jednak we wszystkich prototypach. Baterie węglowo-cynkowe są w użyciu do dzisiaj.

 

Cyna

 

Ze względu na dobrą dostępność, niską temperaturę topnienia, łatwość odlewania oraz dobre własności mechaniczne cyna, w odpowiadającej temperaturze pokojowej (i wyższych) odmianie alotropowej od wczesnego średniowiecza była dość powszechnie używana do wyrobu popularnych przedmiotów codziennego użytku.

Największy rozkwit produkcji przedmiotów z cyny miał miejsce w okresie XIV - XVI w. Cynowe puszki do konserw pojawiły się na początku XIX wieku we Francji. Jednak pierwsza fabryka konserw powstała w 1813 roku w Londynie i zaopatrywała brytyjską armię. Dziś cyny używa się do pokrywania innych metali cienką warstwą antykorozyjną, w celu zabezpieczania naczyń stalowych, stosowanych w przemyśle spożywczym, np. puszek do konserw oraz konwi na mleko. Nadal stanowi tradycyjny składnik stopów do lutowania połączeń elektrycznych i wytwarzania czcionek drukarskich.

 

<foto – Żelazo – Podpis pod zdjęcie – Żelazo – podstawowy materiał drugiej rewolucji przemysłowej>

 

Żelazo i stal

 

Jest to czwarty pod względem rozpowszechnienia pierwiastek w skorupie ziemskiej. Już ludy epoki brązu znały żelazo, dlaczego zatem nie zastąpiło ono brązu wcześniej? Trudniej go było niż miedź i cyna wydobyć z rudy i zamienić w użyteczny materiał do wyrobu narzędzi, dlatego opanowanie tego procesu, rozpoczynające epokę żelaza, było ogromnym krokiem naprzód w rozwoju cywilizacji.

Ruda żelaza umieszczona w niskotemperaturowym piecu (a tylko takie były znane w epoce brązu) nie topiła się, lecz zyskiwała gąbczastą konsystencję i nie rozdzielała się na frakcje: metaliczną i żużel. Ludzie na początku wyrzucali to jako produkt uboczny i dopiero po pewnym czasie, gdy zapewne jakiś kowal uderzył w tę gąbczastą masę, żeby zobaczyć co się stanie, odkryto, że gąbczaste żelazo można wykuć. Gdy żużel zostanie usunięty, pozostaje łupek kutego żelaza. Jest to jednak proces czasochłonny.

Technologia wytopu żelaza ewoluowała od otrzymywania kutego żelaza, które nie wymagało wysokotemperaturowych pieców, do wytwarzania żeliwa, kiedy taki piec był niezbędny. Pierwsze żeliwo otrzymano w Chinach w I tysiącleciu p.n.e. Przypuszcza się, że chińskie piece osiągały „magiczną” temperaturę 1150oC. Magiczną, ponieważ nie tworzy się wówczas gąbczasta substancja, którą należy kuć, tylko właśnie „dojrzałe żeliwo” - mieszanina metalu z węglem, tworząca ciekły stop o zawartości 2% węgla, po ostygnięciu przyjmujący postać żeliwa. Ten nowy rodzaj żelaza można było wlewać do form. Podobne rozwiązania na Zachodzie pojawiły się dopiero w średniowieczu.

Czym jest zatem stal? Choć kowale wytwarzali ze stali narzędzia i broń od chwili, gdy zaczęli wytapiać żelazo, to nie rozumieli jeszcze wtedy procesów chemicznych, w wyniku których jeden stop żelaza z węglem (czyli stal) był twardszy, a inny bardziej kruchy. Szybko jednak odkryli, że mogą zmieniać fizyczne właściwości metalu hartując go, czyli zanurzając rozgrzane do czerwoności ostrze w wodzie. Proces ten zmieniał strukturę metalu i sprawiał, że był ostrzejszy i twardszy.

Pełne zrozumienie procesu wytopu stali nastąpiło dopiero w połowie XIX wieku, kiedy został on udoskonalony w Wielkiej Brytanii, Ameryce i Niemczech. Stal stała się podstawowym materiałem drugiej rewolucji przemysłowej i to dzięki niej powstały koleje, statki parowe czy samochody (…)

Więcej przeczytacie w artykule Anny-Marii Tryba „Substancje o największym znaczeniu dla historii ludzkości”, w najnowszym wydaniu (3/2020) „Chemii w Szkole”.