Přírodní vědy PROJEKT VĚDA A TECHNIKA NÁS BAVÍ! BYL PODPOŘEN:

Transkript

1 Přírodní vědy PROJEKT BYL PODPOŘEN:

2 Cílem projektu je prostřednictvím vzdělávacích (vzdělávací programy, materiály) a popularizačních ( vědecké road-show) nástrojů a přeshraniční motivační soutěže zvýšit zájem žáků a studentů o techniku a vědu a podpořit vzájemnou komunikaci vzdělávacích institucí v této oblasti, tj. posílit vazby mezi jednotlivými stupni škol i dalšími vzdělávacími subjekty v regionu Cíle 3. 2

3 Obsah Foto na obálce: Water reflections, anamontreal, licence CC BY 2.0, pozměněno 3 Voda 1. stupeň ZŠ: První až třetí ročník: Člověk a jeho svět 6 Dýchání 1. stupeň: Čtvrtý až pátý ročník: Člověk a jeho svět 8 Kyselost a zásaditost ph 2. stupeň ZŠ: Chemie 11 Camera obscura dírková komora 2. stupeň ZŠ: Praktické činnosti, fyzika 12 Rostliny Střední školy: Biologie 14 Modrotisk: Střední školy Chemie 16 Pracovní listy: 3

4 1. stupeň ZŠ: První až třetí ročník: Vzdělávací oblast: Člověk a jeho svět Tematický okruh: Rozmanitost přírody Voda Voda je neživá součást přírody a je podstatná pro všechny formy života na naší planetě. Voda na Zemi nevzniká a nikam se neztrácí, pouze se přeměňuje a obíhá - vytváří cyklus. Vypařuje se z oceánů, řek, jiných vodních nádrží a také z rostlin. Vodní pára stoupá a vytváří mraky. V mracích se vodní pára ochladí a padá k zemi jako déšť a v zimě jako sníh. Část vody se vsákne, část teče do řek nebo jezer a vrací se zpět do oceánů. Voda v mořích a oceánech má slanou chuť a pro člověka je nepoživatelná. Říká se jí voda slaná. Vodě v jezerech, rybnících, přehradách, potocích, půdě a v podzemí říkáme sladká. Také déšť, sníh, kroupy a ledovce jsou tvořeny sladkou vodou. Této vodě se sladká říká proto, že se dá po úpravách použít jako voda pitná. Tato sladká voda je ve skutečnosti bez chuti. V přírodě se voda vyskytuje ve třech skupenstvích pevné (led), kapalné (voda), plynné (pára). Když voda zmrzne, zvětší svůj objem. Zmrzlá voda je také lehčí než kapalná. Voda má i jiné zvláštní vlastnosti. Má neviditelnou elastickou blanku, která drží částice vody pohromadě a je příčinou vyboulení hladiny uprostřed nádoby. Této vlastnosti říkáme povrchové napětí. Částice vody drží pohromadě díky jevu zvanému koheze. ÚKOLY: 1) Nakresli, v jaké podobě se voda vyskytuje v přírodě, a porovnej obrázky s ostatními dětmi. 2) Opravdu existují tři skupenství vody aneb vytvoříme déšť? 3) Kolik kapek se ještě vejde do sklenice? 4) Důkaz neviditelné blanky na povrchu vody. 5) Mýdlové závody. 6) Která kapka je nejrychlejší? METODICKÁ POZNÁMKA: Uvedené experimenty jsou vhodné pro žáky ve věku 6 8 let. Žáci musí být obeznámeni s tím, že v průběhu experimentů nesmí nic ochutnávat. Tyto experimenty jsou vhodné pro úvod do tématu voda. 4

5 Nakresli, v jaké podobě se voda vyskytuje v přírodě, a porovnej obrázky s ostatními dětmi. 45 minut papír, pastelky, cedulky s nápisy 0 C = tání, 100 C = vypařování, gumová lepicí hmota 1) Učitel vyzve žáky, aby nakreslili podobu vody, kterou znají - déšť, ledovec, jezero. 2) Učitel vyzve žáky, aby si vzájemně ve dvojicích nebo čtveřicích porovnali své obrázky. 3) Učitel na tabuli vytvoří tři sloupce, do kterých bude zapisovat podobu vody podle skupenství v pořadí pevné, kapalné, plynné. Dětem nevysvětluje proč. Led Moře Pára Kroupy Sníh Kaluž Přehrada 4) Učitel se žáků zeptá, proč je podoba vody rozdělena do tří sloupců a co mají tyto sloupce společného? 5) Spolu s dětmi vyvodí tři skupenství vody a dopíše je do prvního řádku. Pevné Kapalné Plynné Led Moře Pára Kroupy Sníh Kaluž Přehrada 6) Učitel kamkoliv na tabuli připevní cedulky s teplotami. 7) Spolu s dětmi doplní informace na správné místo pod tabulkou. Pevné Kapalné Plynné Opravdu existují tři skupenství vody aneb vytvoříme déšť? 90 minut mikrotenové sáčky, provázek, lepenka, kostky ledu, popř. termonádoba, pinzeta 1) Učitel vyzve žáky, aby se zamysleli nad tím, jak a kdy dochází ke změně skupenství vody. 2) Učitel diskutuje s dětmi, co o dané problematice vědí. 3) Na dno velkého mikrotenového sáčku dejte 3 kostky ledu tak, aby kostky ledu nepřišly do styku se stěnou sáčku. 4) Sáček utěsněte pomocí provázku a lepicí pásky. 5) Sáček umístěte na sluníčko nebo na hřející topení a pozorujte, co se v něm děje. 6) Sledujte, jak se na stěnách sráží první kapičky, které znamenají začátek kondenzace vody. Je voda teplejší? (Učitel obeznámí žáky s tím, že mraky jsou složeny z mnoha malých kapiček vody, které jsou stejné jako na stěnách pytle.) 7) Do dalšího sáčku vložte 5 kostek ledu. 8) Jakmile začne voda v prvním sáčku kondenzovat, podržte u jeho horní části sáček s ledem. Tím se vyvolá další kondenzace. Některé vodní kapky začnou z horní části pytle kapat dolů. Vlivem chladného vzduchu, který ve výšce působí stejně jako sáček s ledem, se kapky neudrží a padají k zemi. (Učitel vysvětlí, že padající kapky jsou jako dešťové kapky.) 9) Co se stalo s vodou? Popište koloběh vody. Igelitový sáček musí být používán pouze za přímého dohledu vyučujícího. Tento pokus představuje jednoduchý model koloběhu vody v přírodě. Pokud postavíte sáček na teplé topení, tání proběhne asi za 20 minut, k vypařování dojde po dalších cca 30 minutách. Led Moře Pára Kroupy Sníh Kaluž Přehrada 0 C = tání 100 C = vypařování V tomto úkolu si žáci rozšíří či potvrdí své poznání o existenci tří skupenství vody. 5

6 Kolik kapek se ještě vejde do sklenice? 30 minut plastové kelímky nebo sklenice, kapátka nebo injekční stříkačky 1) Učitel rozdá do dvojic kelímky a kapátka. Jeden kelímek naplní až po okraj vodou. Druhý stačí naplnit do ¼. 2) Učitel se zeptá žáků, kolik se ještě vejde kapek do kelímku, než přeteče? Tip si žáci zapíší do pracovního listu. 3) Učitel objasní princip funkce kapátka. Nad druhým kelímkem si žáci zkusí práci s kapátkem nanečisto. 4) Žáci nasají vodu do kapátka a postupným kapáním do plného kelímku zjistí, kolik kapek se do kelímku ještě vejde. 5) Kdo měl nejpřesnější tip? Tento pokus demonstruje povrchové napětí vody. Důkaz neviditelné blanky na povrchu vody. Mýdlové závody. 20 minut karton, lavor, tekutý prostředek na mytí nádobí nebo malý kousek mýdla, kapátko 1) Žáci z kartonu vystřihnou obdélník a na jeho jedné straně vystřihnou tvar písmene V. 2) Do lavoru napustí vodu a kartonovou loďku položí na hladinu vody. 3) Do výkroje ve tvaru V (záď) přidají několik kapek mycího prostředku (ředěný). 4) Sledují, jak se loďka pohybuje po vodě. Prostředek na mytí nádobí se mísí s vodou a oslabuje přitažlivost mezi vodou a zádí lodi. Tah na přídi je silnější a díky tomu se loď posunuje dopředu. Lze také vyzkoušet s malým kouskem mýdla (s obsahem glycerinu), který se zaklíní do výkroje ve tvaru V. 15 minut kelímek naplněný vodou (z předchozího pokusu), mletý pepř nebo paprika, špejle nebo párátko, tekutý prostředek na mytí nádobí 1) Hladinu vody v kelímku posypte pepřem nebo paprikou. 2) Párátko nebo špejli namočte do prostředku na nádobí a dotkněte se vodní hladiny. 3) Co se stalo s vrstvou pepře/papriky? Tento pokus demonstruje porušení povrchového napětí. Mycí prostředek naruší neviditelnou povrchovou vrstvu, která se vytváří na rozhraní voda vzduch. Pepř/paprika umožní tento jev pozorovat. Která kapka je nejrychlejší? 20 minut voda, sirup, olej, alkohol, voskový papír, napínáčky, prkno, kapátka 1) Učitel vyzve žáky, aby se pokusily odhadnout, která kapka vyhraje. 2) Žáci s pomocí učitele připevní voskový papír napínáčky na rovné prkno. 3) Kapky vody, sirupu, oleje a alkoholu umístí žáci pomocí kapátka do řady na voskový papír. 4) Žáci nakloní prkno a pozorují pohyb kapek. Která vyhrála? 5) Žáci porovnají odhady a výsledky. V tomto pokusu je důležitá koheze molekul jednotlivých kapalin a gravitace. Nejrychlejší kapalinou by měl být alkohol, dále voda, sirup a nejpomalejší olej. 6

7 1. stupeň: Čtvrtý až pátý ročník: Vzdělávací oblast: Člověk a jeho svět Tematický okruh: Člověk a jeho zdraví Dýchání Dýchání je proces zajišťující výměnu plynů mezi organizmem a vnějším prostředím. Lidské tělo přijímá nádechem ze vzduchu kyslík, který se dostává do plic přes hrtan, průdušnici a průdušky. V plicích je vzduch veden do plicních sklípků, kde se kyslík dostává cévami do krve. Krev odvádí kyslík do všech orgánů, ze kterých pak přivádí oxid uhličitý zpět do plicních sklípků. Vydechováním odchází oxid uhličitý z těla ven. Dýchání zajišťují dýchací svaly, které umožňují roztáhnutí hrudníku. Bez poklesu bránice by se vzduch do plic nenasál. ÚKOLY: 1) Vyrobte model plic. 2) Kolik vzduchu vyfoukneš? 7

8 Vyrobte model plic. Kolik vzduchu vyfoukneš? 20 minut 20 minut pevnější PET lahev, modelína, 2 brčka, 2 nafukovací balonky, jedna latexová rukavice, nůžky, izolepa 1) Asi v polovině lahve udělejte nůžkami díru. 2) Spodní část lahve odstřihněte. 3) Na latexové rukavici udělejte uzel tak, aby byly prsty pod uzlem. 4) Volnou část rukavice přetáhněte přes odstřiženou část lahve, upevněte izolepou. 5) Do každého balonku vsuňte brčko. 6) Brčka k ústí balonků upevněte izolepou tak, aby se nepohybovala. Izolepa nesmí zdeformovat brčko. 7) Konce obou balonků s brčky prostrčte hrdlem lahve tak, aby brčka z každého balonku koukala ven. 8) Vyčnívající konce brček připevněte k hrdlu lahve pomocí izolepy. Utěsněte modelínou. 9) Zatáhněte za uzlík balonku na spodní straně lahve. 10) Pozorujte, co se děje. dvoulitrová PET lahev, kuchyňská odměrka, lihový fix, plastová mísa, brčko 1) Podle množství vody nalité z odměrné nádoby do lahve si lihovým fixem vytvořte měřidlo. 2) Celou lahev naplňte vodou a zašroubujte ji víčkem. 3) Plastovou mísu naplňte vodou. Nechte alespoň dva litry rezervu, aby při dalších krocích mísa nepřetekla. 4) Převraťte lahev dnem vzhůru a vložte ji do plastové mísy. Pod vodou odšroubujte víčko. 5) Jeden konec brčka vložte do hrdla lahve a do druhého konce vydechněte co nejvíce vzduchu z plic. 6) Kolik ml vzduchu jste vyfoukli? Při tomto pokusu žáci zjistí, kolik mililitrů vzduchu dokáží z plic vyfouknout. Při vytváření měřidla je vhodné odměřovat po 100 ml. Pokud by dvoulitrová lahev nestačila, lze ji nahradit nádobou objemnější, avšak tato nádoba je po naplnění také těžší. Tento úkol demonstruje funkci plic. Nůžky musí být používány pouze za přímého dohledu vyučujícího. Dále je třeba dbát zvýšené opatrnosti při manipulaci s ustřihnutou lahví. Pokud by byla hrana příliš ostrá, lze ji oblepit izolepou. Důležité je, aby bylo vše dobře utěsněné, jinak je model nefunkční. Zatáhnutím za uzlík na latexové rukavici (bránice) se vytvoří v láhvi více místa. Brčky (hrtan, průdušnice) se nasaje vzduch, který jde přímo do balónků uvnitř (plíce) a nafoukne je. Pokud uzlík pustíte, balonky uvnitř se vyprázdní. Tímto způsobem probíhá nádech a výdech. Autorské foto 8

9 2. stupeň ZŠ Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Tematický okruh: Chemie Pozorování, pokus a bezpečnost práce Kyselost a zásaditost ph Pro posouzení zda je roztok kyselý, zásaditý či neutrální byla zavedena stupnice ph. Stupnice ph nabývá hodnot od 0 do 14, kde ph v rozmezí hodnot 0 6 je kyselé, hodnota 7 značí ph neutrální a hodnoty v rozmezí 8 14 označují ph zásadité. Přesnou hodnotu ph lze změřit ph-metrem. Přibližnou hodnotu lze zjistit pomocí acidobazických indikátorů, což jsou látky, které mění barvu v závislosti na prostředí. K určování ph je také možné použít univerzální indikátor nebo si připravit univerzální indikátor z rostlinného materiálu. ÚKOLY: 1) Rozdělte červená barviva v následujících surovinách na dvě skupiny podle jejich reakce na změnu ph. 2) Připravte vlastní indikátor z červeného zelí. 3) Porovnejte barevnou škálu zelného indikátoru s barevnou škálou univerzálních ph papírků. Podle zjištěného ph vyvoďte barevnou škálu zelného indikátoru. 4) Určete přibližnou hodnotu ph jednotlivých látek pomocí indikátoru z červeného zelí. 9

10 Rozdělte červená barviva v následujících surovinách na dvě skupiny podle jejich reakce na změnu ph. 45 minut 6 malých kádinek (lze použít nádoby od přesnídávek), zkumavky (lze použít víčka od přesnídávek nebo lžíce), rychlovarná konvice, prkénko a nůž, kapátka, skleněná tyčinka (špejle nebo párátka) Chemikálie: 5% roztok kyseliny sírové (nebo ocet), 5% roztok hydroxidu sodného (nebo 5% roztok uhličitanu sodného - soda na praní) Suroviny: ovocný čaj, červená cibule, okvětní lístky růží obsahují barvivo kyanidin kečup, rajčatová šťáva, šťáva z vodního melounu obsahují lykopen šťáva z červené papriky obsahuje kapsanthin borůvky, černý rybíz, ostružiny obsahují delfinidin šípky, mrkev obsahují beta karoten ibiškový čaj, okvětní lístky muškátu obsahuje pelargonidin Připravte vlastní indikátor z červeného zelí. 45 minut Pomůcky, chemikálie a biologický materiál: vařič, hrnce, cedník, červené zelí, prkénko a nůž 1) 200 g červeného zelí nakrájejte na malé kousky. 2) Nakrájené zelí vložte do hrnce a zalijte 400 ml vody. 3) Zelí vařte asi 15 minut. 4) Po ochlazení výluh ze zelí sceďte. Takto připravený indikátor je určen k okamžitému použití. Lze připravit i trvalý indikátor nakrájené zelí zalijte ethanolem a nechte v chladu a temnu několik dní louhovat (cca týden). Výluh skladujte v tmavé lahvi. Také je možné vytvořit indikátorové papírky kousky filtračního papíru napusťte lihovým výluhem a nechte uschnout. Takto připravené zelné indikátorové papírky skladujte v uzavřené lékovce v temnu. 1) Pokud je ve skupině na výběr více možností, vyberte jednu nejdostupnější. 2) Z každé suroviny (6 kusů) vylouhujte červené barvivo kečup zřeďte, čaje vylouhujte, ovoce a zeleninu pokrájejte na malé kousky a zalijte vařící vodou. 3) Do třech zkumavek nalijte postupně 3 ml (cca 1 plné kapátko) 5% roztok hydroxidu sodného, do druhé zkumavky 3 ml vody a do poslední zkumavky 3 ml 5% roztok kyseliny sírové. 4) Do každé zkumavky přidejte 3 ml vylouhovaného červeného barviva z příslušné suroviny. 5) Každou zkumavku promíchejte a pozorujte změnu barvy v závislosti na ph. 6) Změnu barvy zapište do tabulky. 7) Zkumavky vylijte a vypláchněte. 8) To samé proveďte i s dalšími červenými barvivy, které máte připravené. 9) Vyvoďte závěr. Suroviny lze rozmělnit v třecí misce s malým množstvím vody. Použité suroviny obsahují dva druhy barviv karotenoidy (lykopen, kapsanthin a beta karoten) a anthokyany (kyanidin,delfinidin a pelargonidin). U karotenoidních barviv se zřetelný barevný přechod s rostoucím ph nemění, ale v zásadité oblasti lze u některých surovin pozorovat jemné zežloutnutí. Anthokyany mění barvu v zásaditém prostředí do modré až zelené lze je tedy použít jako acidobazické indikátory. 10

11 Porovnejte barevnou škálu zelného indikátoru s barevnou škálou univerzálních ph papírků. Podle zjištěného ph vyvoďte barevnou škálu zelného indikátoru. 30 minut 9) Roztok hydroxidu sodného přidávejte, dokud není ph silně zásadité. 10) Vytvořte barevnou škálu zelného indikátoru a porovnejte ji s barevnou škálou univerzálních ph papírků. Tento experiment ukazuje, že dva indikátory mohou vytvářet stejné zbarvení v prostředí o odlišném ph a je nezbytně nutné znát barevnou škálu konkrétního indikátoru. Určování hodnoty ph podle barevné změny je ale velmi neobjektivní. Každý člověk má jiné rozlišovací schopnosti a vnímá odstíny barev jinak. Chemikálie: zkumavky (lze použít skleničky od přesnídávek nebo jogurtů), skleněná tyčinka (špejle nebo párátka), univerzální ph papírky, kapátka, nůžky 5% roztok kyseliny sírové (nebo ocet), 5% roztok hydroxidu sodného (nebo 5% roztok uhličitanu sodného - soda na praní), výluh z červeného zelí Barevná škála zelného indikátoru. Převzato z: 1) Do zkumavky nalijte 10 ml 5% roztoku kyseliny sírové (cca 3-4 plná kapátka). 2) Přidejte 2 ml (1 plné kapátko) zelného výluhu aby bylo zbarvení intenzivní. 3) Do tabulky si poznamenejte barvu. Zelný indikátor červená Hodnota ph Univerzální indikátor 4) Univerzální ph papírky nastřihejte na menší části. 5) Tyčinkou zamíchejte obsah zkumavky. 6) Koncem tyčinky se dotkněte univerzálního ph papírku a zjistěte hodnotu ph. Hodnotu zapište do tabulky (odpovídá dané barvě zelného indikátoru). Zelný indikátor Hodnota ph Univerzální indikátor červená 0 červená 7) Kapátkem postupně přidávejte po kapkách 5% roztok hydroxidu sodného, míchejte. 8) Každou změnu barvy si zapište spolu s ph zjištěným univerzálním ph papírkem. Zelný indikátor Hodnota ph Univerzální indikátor červená 0 červená Určete přibližnou hodnotu ph jednotlivých látek pomocí indikátoru z červeného zelí. Chemikálie: 5 minut kapátka, lžička, zkumavky, hodinové sklo indikátor ze zelí, tekuté mýdlo, jádrové mýdlo, ocet, ovocná šťáva, citronka, savo, voda, kypřicí prášek 1) Do zkumavky dejte lžičku kypřícího prášku a rozpusťte ho v malém množství vody. 2) Na hodinovém skle navlhčete jádrové mýdlo. 3) Do dalších zkumavek postupně nalijte 3 ml (1 plné kapátko) zbývajících kapalin. 4) Do každé zkumavky se vzorkem přidejte asi 3 ml (1 plné kapátko) zelného indikátoru. 5) Pozorované barevné změny zaznamenejte do tabulky. 6) Vzorky seřaďte podle vzrůstající hodnoty ph a určete, zda se jedná o kyselinu, zásadu nebo neutrální látku. Při manipulaci se Savem je třeba dbát zvýšené opatrnosti a pracovat v gumových rukavicích. Savo obsahuje chlornan sodný, který je žíravý. Žáci mohou porovnat zjištěné hodnoty ph s hodnotami zjištěnými univerzálními ph papírky. růžovo - fialová 7 khaki zelená 12 modrá 11

12 2. stupeň ZŠ Praktické činnosti, fyzika Camera obscura dírková komora Objev principu fungování camery obscury je připisován arabským učencům. Tento zobrazovací systém může mít jakoukoli velikost a podobu. Je možné ho vyrobit z místnosti, automobilu nebo krabičky. V podstatě je camera obscura světlotěsná schránka s otvorem na jedné straně. Světlo z vnější strany se na otvoru rozptyluje tak, že se na protější straně vytváří zmenšený a převrácený obraz pozorovaného předmětu. Když je vzdálenost mezi předmětem a dírkou menší než vzdálenost od dírky k promítacímu materiálu, obraz se průmětně zobrazí zvětšený a stranově převrácený. Když délka mezi předmětem a otvorem bude větší, výsledný obraz bude stranově převrácený ale menší. Pokud se tyto dvě délky rovnají, obraz zůstává stejně velký. Sestrojte jednoduchou dírkovou komoru. 40 minut kelímek od jogurtu, černá tempera, štětec, tekutý škrob nebo disperzní lepidlo, svačinový papír (průsvitný, hladký), gumičky, svíčka, jehla, sirky Při práci s otevřeným ohněm je třeba přímého dohledu vyučujícího. Světelný paprsek ze špičky plamene svíčky prochází dírkou a dopadá na spodní část promítací stěny. Paprsek ze spodní části plamene po průchodu dírkou dopadá na horní část stěny. Na promítací stěně se vytvoří obraz stranově převrácený 1) Vnitřní část kelímku natřete černou temperou smíchanou se škrobem nebo disperzním lepidlem. 2) Po zaschnutí udělejte pomocí jehly dírku na dně kelímku. 3) Promítací stěnu vytvořte tak, že na horní část kelímku připevníte pomocí gumiček svačinový papír. 4) Pokus s dírkovou komorou provádějte v tmavé místnosti. 5) Zapalte svíčku a kelímek otočte dnem k plamenu svíčky ve vzdálenosti asi 20 cm. Na promítací stěně se vytvoří obraz plamene svíčky, který je výškově převrácený. 12

13 Střední školy Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Tematický okruh: Biologie Biologie rostlin Rostliny Fotosyntéza je základní anabolický děj umožňující život na Zemi. Při tomto ději si rostliny vyměňují energie a látky se svým okolím. V zelených částech rostlin se část přijaté energie světelného záření mění na energii chemickou, která se ukládá do molekul sacharidu. Za přítomnosti světla tvoří rostliny ve svých zelených částech z oxidu uhličitého a vody organické sloučeniny a kyslík. Hlavním orgánem pro fotosyntézu jsou u rostlin listy. Výměnu plynů mezi pletivem listu a vzduchem zajišťují průduchy (stomata). Kořeny rostlin přijímají vodu, která je do listu přiváděna cévami. Cévy také dopravují vyrobený sacharid do dalších částí rostliny. Pletiva listů (mezofyl) obsahují buňky s organelami, ve kterých probíhá fotosyntéza. Tyto organely se nazývají chloroplasty. Chloroplast je semiautonomní organela, jejíž původ vysvětlujeme endosymbiotickou teorií. Takto vzniklé organely mají svou vlastní DNA a ribozomy. Chloroplasty jsou tvořeny dvěma vrstvami biomembrány. Vnější vrstva je hladká a vnitřní je zvrásněná tvoří lamely (ploché přepážky), ze kterých vybíhají tylakoidy (měchýřky), shluk tylakoidů tvoří grana. Tylakoidy obsahují zelené barvivo chlorofyl. Vnitřní hmota se nazývá stroma. Hlavní fotosyntetické barvivo u rostlin je chlorofyl a. Mezi pomocná barviva rostlin řadíme karotenoidy: karoteny (oranžové až červené, např. β-karoten) a xantofyly (žluté až žlutohnědé, např. xantofyl, fukoxantin). Fotosyntéza probíhá ve dvou fázích - světelné a temnostní. Světelná či primární fáze probíhá za účasti světla v tylakoidech. V této fázi probíhá přeměna světelné energie na chemickou energii. Vedlejším produktem světelné fáze je kyslík, který vzniká fotolýzou vody. Temnostní či sekundární fáze probíhá bez účasti světla ve vnitřní hmotě chloroplastů. V této fázi dochází k postupnému zabudování vodíku a oxidu uhličitého do molekuly sacharidu. Cyklickou soustavu reakcí nazýváme Calvinův cyklus. Přibližně polovina vyrobeného organického materiálu se v mitochondriích rostlinných buněk spotřebuje jako surovina pro buněčné dýchání. Sacharidy také slouží jako zdroj pro syntézu proteinů, tuků, škrobu aj. Dále se využívají v podobě molekul glukózy na tvorbu polysacharidu celulózy a to především v buňkách, které rostou a dozrávají. Průběh fotosyntézy ovlivňuje několik vnějších faktorů teplota, intenzita světla, koncentrace oxidu uhličitého a voda. Teplota neovlivňuje jen fotosyntézu, ale i buněčné dýchání. Při nízké teplotě rostliny fotosyntetizují pomalu. Se zvyšující se teplotou rychlost fotosyntézy roste až po dosažení teplotního optima. Po dosažení teplotního optima rychlost fotosyntézy začne pomalu klesat, až se zastaví. Optimální teplota pro rostliny mírného podnebného pásu je 25 až 30 C. Vliv na rychlost fotosyntézy má také typ rostliny (C3 nebo C4). 13

14 Zjistěte, jak se bude měnit intenzita fotosyntézy vodních rostlin se změnou teploty za jednotku času. Zjištěné výsledky zapište a porovnejte je s ostatními skupinami. Spočítejte, kolik bublin kyslíku rostlina vyprodukuje za 1 hodinu, 1 den. Sestavte graf závislosti intenzity fotosyntézy na teplotě. Proveďte důkaz kyslíku. Zakreslete aparaturu. Zformulujte závěr. 12) Zapalte špejli a sfoukněte ji. Zkumavku vyjměte z kádinky. Otočte ji dnem dolů (kyslík je těžší než vzduch). Doutnající špejli vložte do zkumavky s najímaným kyslíkem. 13) Zakreslete aparaturu, zformulujte závěry. Pro úspěšný průběh experimentu je nezbytné zajistit vodní rostliny v dostatečném množství. Pokus je vhodné provádět při osvětlení přímým sluncem. Důležité je zajištění vhodné teploty vody. Produkci kyslíku lze urychlit přidáním oxidu uhličitého do kádinky lze brčkem najímat z vydechovaného vzduchu. Také je třeba upozornit žáky na existenci vzduchových bublin, které jsou na stoncích a listech vodní rostliny - počítají se pouze uvolněné bubliny kyslíku. Pokus je třeba provádět po předchozím seznámení žáků se základním principem fotosyntézy nebo při výkladu. 90 minut Pomůcky a biologický materiál: 3x skleněné kádinky nebo zavařovací sklenice 3x vysoká nádoba 3x zkumavky 3x teploměry zápalky špejle vodní rostliny: vodní mor kanadský (Elodea canadensis) nebo přeslice vodní (Hydrilla verticillata) lze získat od akvaristy nebo nasbírat ve stojaté vodě 1) Každou kádinku naplňte do ¾ vodou. 2) Zkumavky naplňte až po okraj vodu. 3) Uřízněte výhonky vodní rostliny. 4) Výhonky vložte do zkumavek tak, aby seříznuté konce směřovali nahoru. 5) Zkumavky zazátkujte palcem a vložte je dnem vzhůru do kádinek s vodou. Palec uvolněte až pod vodou, do zkumavky by se neměl dostat žádný vzduch! 6) Kádinky dejte do větších nádob. 7) Nádoby s kádinkami vystavte přímému slunci nebo jinému světelnému zdroji. 8) Do každé nádoby ponořte teploměry. 9) Přiléváním teplé nebo studené vody do nádob udržujte teplotu v první kádince na 10 C, v druhé na 20 C a třetí na 35 C. 10) Po chvíli unikající kyslík vytlačuje vodu a plní zkumavku. Spočítejte uvolněné bublinky kyslíku za jednotku času (1, 5, 10, 15 minut ). Vypočítejte, kolik bublin kyslíku vyprodukuje rostlina za 1 hodinu, 1 den. 11) Když je voda ze zkumavky vytlačena, proveďte důkaz kyslíku. 14

15 Střední školy Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Chemie Modrotisk Modrotisk neboli kyanotypie je kopírovací technika, která byla objevena v roce V roce 1843 použila kyanotypii britská fotografka Anna Atkinsová k ilustraci své knihy o chaluhách. Byla to první kniha s fotografickými ilustracemi i texty. I přes komerční výrobu papíru pro kyanotypii, se tato metoda pro fotografické účely výrazně nerozšířila. Důvodem mohlo být výrazné modré zbarvení, které se příliš nehodilo pro portréty a krajiny, které byly tehdy nejrozšířenějším motivem. Kyanotypie se nejvíce uplatnila pro kopírování stavebních a strojírenských výkresů, které se nazývaly modráky díky své modré barvě. Modrotisk je velmi jednoduchá fotografická technika, která je založena na citlivosti železitých solí ke světlu. Citlivá vrstva obsahuje směs roztoků citronanu železito-amonného (zeleného) a červené krevní soli. Denní světlo obsahující UV záření zčásti redukuje železité ionty na železnaté. Tím vznikají sloučeniny modré barvy (Berlínská a Turnbullova modř). 15

16 Vytvořte pozitivní obraz pomocí kyanotypie. 90 minut Ochranné pomůcky: plášť, rukavice, rouška, brýle 3 kádinky Odměrný válec Negativ Pauzovací papír Sklo na zatížení možno použít Euroklip Štětec Chemikálie: Destilovaná voda Citronan železito-amonný (zelený) Hexakyanoželezitan draselný Ocet 1) Připravte 25% zásobní roztok citronanu železito-amonného (roztok A) 25 g této látky rozpusťte v 75 ml destilované vody. 2) Připravte 10% zásobní roztok hexakyanoželezitanu draselného (roztok B) 10 g této látky rozpusťte v 90 ml destilované vody. 3) Připravte pracovní zcitlivovací roztok smíchejte 5 ml roztoku A a 5 ml roztoku B. 4) Štětcem naneste tento roztok na připravený papír roztok nanášejte při slabém světle žárovky. 5) Napuštěný papír nechte důkladně zaschnout. 6) Po zaschnutí položte na papír negativ a zakryjte ho sklem. 7) Zakrytý foto papír vystavte UV záření cca 8 minut. (Expozice slunečním zářením trvá mnohem déle). 8) Připravte vypírací lázeň do 1 l 25 C teplé vody nalijte 1 víčko octa. 9) Po expozici sundejte sklo i negativ. 10) Fotopapír několikrát vyperte ve vypírací lázni. 11) Po vyprání nechte papír volně uschnout. Citronan železito-amonný se vyrábí v hnědé i zelené formě. Pro fotografické účely je vhodnější zelený, protože je citlivější. Štětec by měl být co nejměkčí, aby nebylo třeba často namáčet a nebylo nutné vyvíjet větší tlak. Také je důležité, aby štětiny štětce nebyly upevněny v kovovém držátku, protože by kov reagoval s roztokem. Působením UV záření dochází k redukci železitých iontů na železnaté. Vzniká hexakyanoželeznatan železnatý, který je bílý. Přerušením expozice se zamezí další redukci. Tím se umožní oxidace vzdušným kyslíkem, který oxiduje železnaté ionty zpět na železité za opětovného vzniku modrého barviva. Při vypírání se neexponované vrstvy odplaví. Ocet se přidává proto, že Turnbullova a Berlínská modř se v alkalickém prostředí rozkládají. Hexakyanoželezitan draselný (červená krevní sůl) patří mezi látky zdraví škodlivé. Pozor: pokud se hexakyanoželezitan draselný dostane do styku se silnými kyselinami, uvolňuje se prudce jedovatý kyanovodík! 16

17 PRACOVNÍ LISTY V jaké podobě se voda vyskytuje? Jak utřídit obrázky? Koloběh vody Nákres pokusu: 1) 2) 3) 4) 5) 6) Co jsme pozorovali?

18 Kolik kapek se vejde do sklenice, než přeteče? Odhad Skutečnost Nejlepší odhad měl: Nákres pokusu: Co jsme pozorovali? Povrchové napětí vody Nákres pokusu: Co jsme pozorovali? 18

19 Mýdlové závody Nákres pokusu: Co jsme pozorovali? Kapky závodnice Kapalina Odhad pořadí Skutečné pořadí Alkohol Olej Sirup Voda První do cíle dorazila kapka: Můj odhad byl: Nejlepší odhad má: Nákres pokusu: 19

20 Jak fungují plíce? Odpověz na následující otázky: 1) Přemýšlej, dokáže člověk dýchat i bez bránice? 2) Co v našem pokusu představuje plastová lahev? 3) Co se stane, když zaškrtíme brčko? Shrnutí: Nákres a popis funkce plic: Kolik vzduchu vyfoukneš? Odhad Skutečnost Nákres pokusu: Můj odhad byl: Nejpřesnější odhad má: Shrnutí 20

21 Rozdělení červených barviv podle reakce na změnu ph Chemikálie: Suroviny: Nákres pokusu: Shrnutí Indikátor z červeného zelí Pomůcky, chemikálie a rostlinný materiál: Nákres pokusu: Shrnutí 21

22 Vytvoření barevné škály zelného indikátoru: Chemikálie: Zelný indikátor Hodnota ph Univerzální indikátor Barevná škála univerzálního indikátorového papírku: Barevná škála zelného indikátoru: barva hodnota ph Shrnutí 22

23 Určování ph jednotlivých látek indikátorem z červeného zelí Chemikálie: Pořadí Látka ph - zelný indikátor ph univerzální indikátor Kyselina či zásada? Tekuté mýdlo Jádrové mýdlo Ocet Ovocná šťáva Citronka Savo Voda Kypřicí prášek Nákres pokusu: Shrnutí 23

24 Dírková komora: Nákres: Shrnutí 24

25 Závislost intenzity fotosyntézy na změně teploty Nákres aparatury: Naměřené hodnoty: Čas Počet bublin Výpočet: Produkce kyslíku za 1 hodinu: Produkce kyslíku za 1 den: Graf závislosti intenzity fotosyntézy na teplotě: Intenzita (počet bublinek) C 25

26 Odpovězte na následující otázky: 1) Fotosyntéza je základní. (anabolický,katabolický) proces. 2) Zelené rostliny využívají vodu jako zdroj., kyslík je. látka. 3) Čím více oxidu uhličitého voda obsahuje, tím je intenzita fotosyntézy. 4) Světelná fáze fotosyntézy probíhá v., kde dochází k přeměně světelné energie pohlcené chlorofylem na energii. 5) Sekundární fáze fotosyntézy probíhá v. Zahrnuje vázání vodíku a oxidu uhličitého do molekuly sacharidu. Tento proces se nazývá. 6) Vytvořený cukr je zapojen do řady reakcí. Stává se výchozí látkou pro vznik dalších organických látek, např.. Shrnutí 26

27 Modrotisk Chemikálie: Nákres pokusu: Shrnutí + výsledná fotografie 27