DANE INFORMACYJNE

2. DANE INFORMACYJNE Gimnazjum nr 1 w Swarzędzu szkoła społeczna Fundacji Edukacji Społecznej Ekos ID grupy: 98_65_mf_g1 Opiekun: Elżbieta Paluczek Kompetencja: Matematyczno-fizyczna Temat projektowy: Spełnione marzenia alchemików. Semestr/rok szkolny: semestr 4 / rok szkolny 2011/2012

3. Gimnazjum nr 1 w Swarzędzuszkoła społeczna Fundacji Edukacji Społecznej EKOS

4. Spełnione marzenia alchemików IV semestr Uczniowska grupa projektowa 98/65/mf/g1 Opiekun Elżbieta Paluczek

5. Spełnione marzenia alchemików – krótkie przedstawienie tematyki projektu „Od eksperymentów alchemicznych, poprzez odkrycia pierwiastków chemicznych, zjawisk promieniotwórczości, rozpadu i syntezy jąder atomowych, wzbogacała się wiedza o budowie atomu i możliwościach jego przemian. I choć dziś wiemy, że teoretycznie możliwe było by uzyskanie złota z innych pierwiastków, proces ten jest całkowicie nieopłacalny i technicznie trudny do zrealizowania. Znacznie cenniejsze od złota są sztucznie otrzymywane pierwiastki, które leczą, umożliwiają produkcję energii i mają dziesiątki innych zastosowań…” Klaus Hoffmann „Sztuczne złoto” Wiedza Powszechna 1985

6. Cele projektu • Przedstawienie podstawowych pojęć związanych z budową materii i atomu. • Przedstawienie historii badań i odkryć prowadzących do zrealizowania marzeń średniowiecznych alchemików o przekształceniu innych substancji w złoto. • Przedstawienie mechanizmu przekształcania jednych pierwiastków w drugie. • Zapoznanie się z życiem i twórczością Marii Curie Skłodowskiej. • Ocena fizyki jądrowej jako alchemii XX wieku z punktu widzenia znaczenia dla gospodarki człowieka. • Przedstawienie zastosowań promieniotwórczości oraz zagrożeń z nią związanych.

7. Podział zadań • 1.Pojęcia wstępne – Jan Wieczorek. • 2. Opracowanie informatyczne całej prezentacji – Magda Dyjak. • 3. Wybór filmów o Marii Skłodowskiej - Curie, tłumaczenie z języka angielskiego – Klaudia Derendal i Karolina Chrobot. • 4. Biografia i quiz o życiu M. Skłodowskiej – Curie – Ela Czerniak i Patrycja Targosz. • 5. Ewolucja poglądów na temat budowy materii-Ania Krokowicz i Zuzia Mielewczyk. • 6. Prawo rozpadu promieniotwórczego – Marcin Przybylski i Piotr Kaczmarek. • 7. Zastosowania promieniotwórczości – Magda Dyjak i Jan Wieczorek. • 8. Zagrożenia związane z promieniotwórczością – Kamil Mieczyński i Jędrek Łomżyński. • 9. Ilustracje do historii pewnego alchemika – wszyscy. • 10. Modele atomu oraz modele reakcji jądrowych – wszyscy.

8. Pojęcia wstępne – jądro atomowe domowechemicum.blogspot.com efizyka.win.pl

9. Pojęcia wstępne • Nukleon – wspólna nazwa dla protonów i neutronów • Nuklid – jądro atomowe • Liczba atomowa Z– liczba protonów jądra danego pierwiastka • Liczba masowa A – wyraża liczbę protonów i neutronów danego pierwiastka • Izotopy – odmiany pierwiastka różniące się liczbą neutronów (liczbą masową)

10. Pojęcia wstępne • Okres połowicznego zaniku – czas rozpadu połowy jąder danego pierwiastka, charakteryzuje dany pierwiastek. • Przemiana jądrowa – przemiana jądra atomu • Rozszczepienie – rozpad jądra atomowego na części, któremu towarzyszy emisja cząstek lub promieniowania energii • Reakcja łańcuchowa – reakcja rozszczepienia jądra, która wywołuje kolejne rozszczepienie bez potrzeby udziału następnego czynnika inicjującego. • Masa krytyczna – najmniejszailość paliwa jądrowego potrzebna do wywołania reakcji łańcuchowej. • Równoważność masy i energii – E=mc2 • Synteza jądrowa –reakcja łączenia się jąder lekkich pierwiastków w jądra cięższych pierwiastków (nukleosynteza), jądra posiadają dodatni ładunek elektryczny i wzajemnie się odpychają, ich zbliżenie się do siebie na odległości, przy których przyciąganie powodowane przez oddziaływanie silne(jadrowe) przezwycięży to odpychanie. Najłatwiej osiąga się to w wysokich temperaturach (większych niż 107 K), stąd reakcje syntezy jądrowej nazywane są reakcjami termojądrowymi. portalwiedzy.onet.pl

11. Pojęcia wstępne Promieniowanie Alfa – rozpad jądra atomowego z emisją cząstki α - jądra atomu helu 4He emitowanego przez niektóre substancje promieniotwórcze lub w wyniku reakcji jądrowych. Cząsteczka alfa zbudowana jest z 2 protonów i 2 neutronów, ma więc ładunek elektryczny równy +2 ładunku elementarnego. Po rozpadzie alfa powstaje jądro atomowe o liczbie masowej A mniejszej o 4 i liczbie atomowej Z mniejszej od 2 względem jądra pierwotnego.  Promieniowanie Beta β - rozpad jądra promieniotwórczego, w wyniku którego z jądra emitowana jest cząstka β, czyli(rozpad beta minus)  elektron (negaton) i neutrino elektronowe lub (rozpad beta plus) pozyton i neutrino elektronowe.W pierwszym przypadku liczba atomowa Z nowo powstałego jądra jest większa o jeden od Z jądra macierzystego, w drugim - zmniejsza się o jeden. Liczba masowa jądra A nie ulega zmianie w rozpadzie beta. Odkryto też odwrotny rozpad beta, tzn. reakcję zmiany Z jądra wywołaną oddziaływaniem neutrina (lub antyneutrina) z emisją cząstki beta jako produktu reakcji. http://portalwiedzy.onet.pl fizyka.net.pl

12. Pojęcia wstępne • Gamma promieniowanie, strumień kwantów gamma, promieniowanie elektromagnetyczne. W otaczającym nas środowisku istnieje naturalne tło promieniowania gamma, którego źródłem są pierwiastki gamma promieniotwórcze zawarte w skorupieziemskiej oraz promieniowanie kosmiczne. • Ciężka woda – woda, w której wodór jest całkowicie albo częściowo zastąpiony deuterem, czyli izotopem wodoru zawierającym 1 neutron, w przeciwieństwie do zwykłego wodoru, który nie zawiera neutronu. Ciężka woda jest stosowana w reaktorach jądrowych jako moderator (nie paliwo). • Niedobór masy – w rzeczywistości jądro atomu waży mniej niż to wynika z zsumowania masy protonów i neutronów. Różnica ta to tzw niedobór masy= masa protonów+ masa neutronów – M (masa jądra) Δm=Z*mp+(A-Z)*mn-Mj • Energia wiązania atomowego – energia równoważna niedoborowi masy zgodnie z wzorem Einsteina uzyskiwana w procesie rozszczepienia jąder. brasil.cel.agh.edu.pl

13. Przykład – bromZ=35 Δm – niedobór masyA=79A-Z=44 neutronyΔm=35*mp+44*mn*35-MjEj=Δm*c2

14. Z historii alchemii • Historia alchemii to historia chemii wzbogacona o teatralne i prestidigatorskie sztuczki, które miały przekonać widzów, że złoto można uzyskać z przemiany rtęci, cyny, ołowiu lub srebra po dodaniu do niego tajemniczego czerwonego proszku zwanego kamieniem filozoficznym. Marzenia o bogactwie pobudzały szybki rozwój tej nauki. Dzięki eksperymentom służącym wynalezieniu sposobu produkcji złota odkryto najważniejsze tajemnice budowy świata natury. • Najbardziej znanym eksperymentem, który jeszcze długo po śmierci jego autora pozostawał niewyjaśniony było doświadczenie Wenzela Seylera na zlecenie cesarza Leopolda I panującego w latach 1658-1705. • Wenzel Seyler był zakonnikiem klasztornym w Pradze, którego w 1675 roku przywiodły do cesarskiej stolicy wieści o barwnym życiu alchemików na dworze Leopolda I. Skradłszy jakiś czerwony proszek jednemu ze swych zakonnych braci udał się do Wiednia z zamiarem poświęcenia się sztuce robienia złota……

15. Historia pewnego alchemika … W 1676 r. mnich Wenzel Seyler dotarł na dwór cesarski. Leopold I był nieufny w stosunku do niego, lecz pozwolił wykonać pokazowe doświadczenie, które miało udowodnić, że Wenzel nie jest kolejnym oszustem. Mnich wzbudził ogromny podziw, gdy udało mu się zamienić w złoto miedzianą miseczkę z czerwonym proszkiem. Seyler postanowił pójść o krok dalej i zamienił rtęć w bryłkę złota. Po tym pokazie cesarz zaniósł próbkę złota do złotnika, a ten orzekł, że jest to jedna z najczystszych, jakie miał okazję badać. Cesarz był zachwycony. Kazał Seylerowi zamienić cynę w złoto, a gdy i ta próba zakończyła się sukcesem, postanowił, że ze złota tworzonego przez Seylera mają być bite monety. Samego mnicha mianował nadwornym chemikiem i szczodrze go wynagrodził. Seyler żył do końca swoich dni w dostatku na królewskim dworze, a jego tajemnica pozostawała nieodkryta jeszcze przez wiele stuleci. Opracowała Zuzia Mielewczyk

16. Komiks narysowany przez Patrycję Targosz i Klaudię Derendal

17. Inne ilustracje do historii Seylera Komiks w wykonaniu Elżbiety Czerniak

18. I jeszcze jedna ilustracja… …wykonana przez Marcina Przybylskiego i Piotra Kaczmarka

19. Medalion Seylera

20. 1. Odkrycie promieni Roentgena 1895 2. Odkrycie promieniowania uranu – Becquerel 1896 3. Odkrycie pierwiastków promieniotwórczych – polonu i radu – Maria Skłodowska- Curie i Piotr Curie 1898 4. Konsternacja naukowego świata chemików lawinowymi odkryciami kolejnych „pierwiastków promieniotwórczych”, które okazały sie być izotopami mniej licznych pierwiastków. 5. Uporządkowanie układu okresowego pierwiastków przy pomocy liczby atomowej, a nie liczby masowej (masy atomowej). Każdy pierwiastek emituje określone widmo promieniowania rentgenowskiego, odpowiadające jego liczbie atomowej. (Henry Moseley) 6. Odkrycie elektronów, protonów i neutronów – teoria budowy atomu Thomson, Rutherford, Bohr. 7. Naturalne reakcje jądrowe. 8. Sztuczne reakcje jądrowe – Rutheford (azot+ α), Irena Curie (aluminium+ α), Fermi (fluor + neutrony) 9. Spełnione marzenia alchemików - sztuczne złoto. Od promieniowania Rentgena do „sztucznego złota” 10. Cenniejsze niż złoto, czyli zastosowania promieniotwórczości.

21. Odkrycie promieni Roentgena 1895 • Fotografia obok ma znaczenie historyczne, przedstawia bowiem widok ręki żony Roentgena otrzymany na kliszy fotograficznej z pomocą odkrytego przez Roentgena promieniowania.

22. Odkrycie promieniowania uranu – Becquerel 1896 • Po lewej jedna z błon fotograficznych przechowywana w całkowitej ciemności w szufladzie zaczerniona przypadkowo przez promieniowanie soli uranu, które leżały obok niej.

23. Odkrycie nowych pierwiastków promieniotwórczych – polon i rad • Maria Skłodowska- Curie kontynuując badania Henriego Becquerela odkrywa, a potem wraz z mężem wyodrębnia dwa nowe pierwiastki promieniotwórcze – polon i rad

24. Najsławniejsza kobieta świata • Warto obejrzeć filmy o Marii Skłodowskiej – Curie • http://www.youtube.com/watch?v=nQHVH5WQSAw • http://www.youtube.com/watch?v=5OpEqjARa9Y • http://www.youtube.com/watch?v=-sIjZCe-CRs&feature=related • http://www.youtube.com/watch?v=fY-Pufm4Ug8&feature=related • http://www.youtube.com/watch?v=fRtZqvvgQhM&feature=related • http://www.youtube.com/watch?v=ioDfPq0In4I&feature=related • http://www.youtube.com/watch?v=FQngDruGcyc&feature=related Znalezione i przedstawione przez Klaudię Derendal i Karolinę Chrobot

25. Prezentacje wykonane przez naszych uczniów • Życie i twórczość Marii Skłodowskiej- Curie ( Ela Czerniak i Patrycja Targosz) • Rozwój teorii na temat budowy atomy (Ania Krokowicz i Zuzia Mielewczyk) • Promieniotwórczość naturalna – rozpad jednych pierwiastków w drugie. (Marcin Przybylski i Piotr Kaczmarek) • Zastosowanie izotopów promieniotwórczych (Magdalena Dyjak i Janek Wieczorek) • Negatywne skutki promieniotwórczości (Kamil Mieczyński i Jędrek Łomżyński)

26. Życie i twórczość Marii Skłodowskiej- Curie opracowały: Ela Czerniak i Patrycja Targosz

27. „DZIESIĘĆ NAJWAŻNIEJSZYCH FAKTÓW Z ŻYCIA MARII SKŁODOWSKIEJ CURIE” W 1903 roku małżeństwo Curie (wraz z Henrim Becquerelem) otrzymali nagrodę Nobla badania nad odkrytym przez Becquerela zjawiskiem promieniotwórczości W 1911r. otrzymała po raz drugi Nagrodę Nobla z chemii za wydzielenie czystego radu. Została prekursorem nowej gałęzi chemii – radiochemii. Po wojnie szefowała Instytutowi Radowemu w Paryżu i jednocześnie jeździła po świecie, gdzie pomagała poprzez swoją fundację zakładać medyczne instytuty leczenia chorób nowotworowych. Zmarła 4 lipca 1934 roku w alpejskiej klinice w Passy na aplazję szpiku, czyli zanik elementów krwiotwórczych w szpiku kostnym, spowodowany najprawdopodobniej wysokimi dawkami promieniowania pochłoniętymi podczas badań nad promieniotwórczością. • Maria Skłodowska-Curie urodziła się w 1867 roku w Warszawie. • W 1891 roku wyjechała do Francji, gdzie podjęła studia na Sorbonie. Ukończyła fizykę i matematykę. • Wyszła za mąż za Piotra Curie - 25 lipca 1895 roku. • Sprawdziła, że promieniowanie związków uranu jest wprost proporcjonalne do zawartości tego pierwiastka w danym związku. • W 1898 roku ogłosiła (wraz z mężem) odkrycie dwóch nowych pierwiastków promieniotwórczych - polonu i radu.

28. HISTORIE Z ŻYCIA UCZONEJ Skłodowskie we Francji Po śmierci matki siostry Skłodowskie nie zamierzały zrezygnować z dalszej edukacji i dążenia do kariery. Wspólnie ustaliły, iż najpierw starsza Bronisława będzie pracowała, by Maria mogła się kształcić. Później, rzecz jasna, kobiety miały zamienić się rolami. FAŁSZ

29. HISTORIE Z ŻYCIA UCZONEJ AteistkaMaria Skłodowska-Curie odrzuciła religię już jako nastolatka. Na jej postawę wpłynęła śmierć matki, którą straciła jeszcze jako dziewczynka.  Jako osoba nie wierząca, Maria nie zdecydowała się na ślub kościelny. Ślub z Piotrem Curie był wyłącznie ślubem cywilnym. PRAWDA

30. HISTORIE Z ŻYCIA UCZONEJ Nieszczęśliwy romans z Kaziem. W wieku 18 lat młoda Maria wyjechała do Warszawy do domu państwa Żórawskich w Szczukach, gdzie objęła posadę guwernantki. Chciała zarobić trochę pieniędzy, aby móc później studiować fizykę i matematykę w Paryżu. Kazimierz, najstarszy z rodzeństwa Żórawskich, o rok starszy od Marii, od razu wpadł jej w oko. W końcu mężczyzna odwzajemnił uczucie kobiety i wkrótce postanowili się pobrać. Rodzice Kazia, kiedy dowiedzieli o uczuciach łączących parę, natychmiast odmówili synowi wydania zgody na małżeństwo. Nie chcieli, aby ich pierworodny ożenił się ze zwykłą guwernantką bez grosza przy duszy. Kazimierz z kolei nie chciał się sprzeciwiać rodzinie i wolał kontynuować studia rolnicze w Warszawie i całkowicie zerwać kontakt ze Skłodowską. PRAWDA

31. HISTORIE Z ŻYCIA UCZONEJ Odwiedziny. W 1894 roku Maria Skłodowska ukończyła studnia matematyczne. Pojechała na wakacje do Polski. Bardzo tęskniła za rodziną i krajem. W ojczyźnie postanowiła zaszaleć. Jak wiemy, Maria była kobietą bardzo kochliwą i umiejącą dobrze się bawić. Robiąc sobie roczną przerwę od nauki, spotykała się po kryjomu z Robertem, narzeczonym swojej przyjaciółki. W końcu, gdy romans wyszedł na jaw, urażona przyjaciółka (która pracowała jako dziennikarka) napisała o Skłodowskiej nieprzychylny artykuł opisujący jej lekkie obyczaje i całkowite oddanie mężczyznom. Po tym fakcie kobieta stwierdziła, iż nauka bardziej jej wychodzi, niż kontakty z płcią przeciwną, po czym wyjechała na studia fizyczne do Paryża. FAŁSZ

32. QUIZ O MARII SKŁODOWSKIEJ - CURIE Wszyscy członkowie rodziny Marii Skłodowskiej lubili się uczyć. Rodzice byli nauczycielami, siostra Bronia studiowała medycynę, brat Józef również był lekarzem, a Helena kontynuowała tradycję rodzinną i również była nauczycielką. Maria Skłodowska Curie była kobietą bardzo wszechstronną. W wolnym czasie pisała wiersze. Jednym z jej najlepszych utworów jest „Oda do pierwiastka”. Curie była wyczerpana tyloma latami pracy. Schudła w krótkim czasie aż 10 kg. Jej mąż również nie czuł się dobrze. Gdy bolała go ręka, postanowił sprawdzić na własnej skórze efekty promieniowania związków radu. Ku ich zdziwieniu, rany goiły się w bardzo szybkim tempie. Rad, który odkryła Curie wysyłał promieniowanie tysiąc razy silniejsze niż uran. Kolejną niezwykłą właściwość radu polegała na tym, że był zdolny przekazywać swoją radioaktywność ciałom znajdującym się w pobliżu. PRAWDA FAŁSZ FAŁSZ PRAWDA

33. QUIZ O MARII SKŁODOWSKIEJ - CURIE Po upływie stu lat od śmierci państwa Curie ich ubrania oraz rzeczy osobiste nadal są napromieniowane. Druga córka państwa Curie, Eva, była socjalistką, wraz z mężem wstąpiła do Partii Socjalistycznej. Jako jedna z trzech kobiet uczestniczyła w utworzonym roku 1936 koalicyjnym rządzie Frontu Ludowego, w którym była sekretarzem stanu ds. badań naukowych. Państwo Curie byli bardzo zajętymi osobami. Marii w pracy nie przeszkodziły nawet narodziny córek- wnuczkami zajmowała się babcia, matka Piotra. Córka państwa Curie, Irene, poszła w ślady rodziców i została fizykochemiczką. W 1935r. otrzymała wraz z mężem nagrodę Nobla za odkrycie sztucznej promieniotwórczości (syntezy nowych nuklidów promieniotwórczych). PRAWDA FAŁSZ FAŁSZ PRAWDA

34. Maria Skłodowska - Curie Powrót do spisu treści

35. Rozwój teorii na temat budowy atomu opracowały: Ania Krokowicz, Zuzanna Mielewczyk

36. Poglądy Arystotelesa „Materia jest ciągła i składa się z jednolitych substancji.” Źródło: bryk.pl

37. Pogląd Demokryta „Materia składa się z bardzo małych, niepodzielnych cząstek - atomów i próżni.” Pogląd Demokryta, mimo, że był bliższy prawdy, niż pogląd Arystotelesa, został wyparty, ponieważ Arystoteles był w tamtych czasach bardziej szanowanym filozofem. Źródło: bryk.pl

38. Poglądy Johna Daltona (1803 r.) „Materia zbudowana jest z trwałych, niepodzielnych atomów” Źródło: bryk.pl. www.wikipedia.pl

39. Poglądy Thomsona (XIX w.) W 1896 r. Thomson odkrył elektron. Według niego atom to kula elektryczności dodatniej, w której tylko gdzieniegdzie rozmieszczone były elektrony o ładunku ujemnym równoważące ładunek dodatni całej kuli Model atomu Thomsona często nazywany jest potocznie "ciastem z rodzynkami„. Źródło: bryk.pl

40. Patrycja i Klaudia przygotowują model

42. Doświadczenie • Wyobraźcie sobie stóg siana, do którego strzelamy pociskiem. Jak zachowa się stalowa kulka trafiając w stóg siana z dużą prędkością? • Kulka oczywiście przeleci przez stóg niewiele zmieniając swój kierunek i prędkość. • Jaki jest związek między opisanym doświadczeniem, a eksperymentem Rutherforda?

43. Eksperyment Rutherforda Obejrzyjmy film ilustrujący teneksperyment http://www.youtube.com/watch?v=kHaR2rsFNhg&feature=related Eksperyment polegał na przepuszczaniu przez atomy złota (cienka złota folia) cząstek alfa, które uległy rozproszeniu w różnych kierunkach. Stąd wniosek, że ta część cząstek, która przeszła przez folie nie zmieniając kierunku musiała trafić na pustą przestrzeń, zaś te które odskakiwały do tylu musiały trafić na twarde jądro, od którego nastąpiło odbicie. Źródło: atomistyka.pl

44. Eksperyment Rutherforda http://library.thinkquest.org/19662/low/pol/biog-rutherford.html Źródło: bryk.pl

45. Teoria Rutherforda (1911 r.) Interpretując ten eksperyment Rutherford ustalił, że w atomie znajduje się dodatnio naładowane jądro, w którym skoncentrowana jest prawie cała masa atomu. Dookoła jądra jest pusta przestrzeń, w której po odpowiednich torach krążą maleńkie i lekkie elektrony. Żródło: bryk.pl

47. Teoria Bohra (1913 r.) Obejrzyjcie najpierw film: http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=wCCz20JOXXk Elektrony krążą wokół jądra po torze ściśle określonym energetycznie zwanym orbitą stacjonarną, elektron może zmienić orbitę gdy odda lub pobierze energię Źródło: bryk.pl

48. Teoria kwantowa Atom składa się z dodatniego jądra w skład którego wchodzą protony i neutrony, jądro każdego atomu otacza chmura elektronów, których położenie jest niemożliwe do ustalenia. W modelu kwantowym mówi się jedynie o prawdopodobieństwie znalezienia się elektronu w danym obszarze. Elektrony mają własności falowe. Źródło: bryk.pl

50. Poglądy na budowę atomu -podsumowanie Na zakończenie obejrzyjcie zobaczcie teledysk piosenki, która przedstawi jeszcze raz skróconą historię ewolucji poglądów na temat budowy atomu. http://www.youtube.com/watch?v=GwD67ET_7Bw&feature=related Powrót do spisu treści