Espectres i el color

Batxillerat
Institut Anton Busquets i Punset
Sant Hilari Sacalm

Sovint disposem de mostres de productes de composició desconeguda i necessitem realitzar diverses proves per tal de determinar quins elements formen part de la mostra. Aquest és un problema recurrent, no només en química, sinó també en altres ciències.

L’experiment que presentem aquí és un mètode qualitatiu d’identificació d’elements, és a dir, que ens permetrà identificar la presencia d’alguns elements, però no la seva concentració.

El mètode és en sí molt senzill: es tracta d’apropar una petita mostra a una flama i observar el color obtingut. Aquest color permet identificar l’element del qual es tracta. Tot i la senzillesa de l’experiment, el resultat pot ser espectacular en algunes ocasions i, això sí, la teoria científica que hi ha al darrere d’aquest fet és força complexa, però també molt interessant i engrescadora.

Per conèixer de més a prop l’experiència i rebre una explicació de primera mà, us esperem a Ciència entre tots, a Girona!

Estat ecològic del riu Onyar

onyar1 Núria Ayuso Carreras (alumna)
Xavier Sàbat (tutor)
Institut Vicens Vives
Girona

El treball de recerca que he realitzat aquest curs és l’estudi de l’estat ecològic de l’Onyar.

Els objectius que he volgut assolir amb la realització del treball són: conèixer millor l’Onyar, determinar l’estat ecològic de l’ecosistema fluvial, veure com l’estat de l’Onyar evoluciona al llarg del seu recorregut, observar l’impacte humà en el riu, saber treballar amb els macroinvertebrats com a indicadors biològics per tal de determinar l’estat del riu, i  analitzar els paràmetres fisicoquímics.

La Directiva Marc de l’Aigua promulgada per la Unió Europea considera els rius com a sistemes naturals, i l’estat de les ribes determina el seu estat ecològic.

onyar2Per fer l’avaluació de l’estat ecològic he  utilitzat  índexs biòtics com el  BMWPC, que té en compte la comunitat de macroinvertebrats; i el QBRISI, que observa el bosc de ribera. També he considerat els indicadors tradicionals, paràmetres fisicoquímics com la terbolesa, la conductivitat, l’amoni, els clorurs, els fosfats, els nitrats, els nitrits i el carboni orgànic total.

Metodologia
La metodologia seguida en els índex biològics consistí en prendre mostres a tres punts del curs fluvial, i fer un mostreig dels macroinvertebrats que trobem al riu per l’índex BMWPC i fer una observació de la vegetació de ribera per l’índex QBRISI.
En els paràmetres fisicoquímics he utilitzat les dades facilitades per l’Agència Catalana de l’Aigua que realitza controls periòdics de l’aigua del riu.

Conclusions
La conclusió general del treball és que el riu Onyar està fortament condicionat per les activitats humanes i presenta un bon estat ecològic en la seva capçalera, però ràpidament és produeix una davallada en la seva qualitat.
També s’ha de considerar que la seva conca és petita i molt humanitzada. El cabal és baix  en absència de precipitacions i això produeix una concentració dels contaminants. El contrast entre l’estat del riu en el tram de Brunyola i el riu al pas per Girona és molt accentuat.

Models atòmics i configuració electrònica

models (4) Tercer d’ESO
Institut Ramon Coll i Rodés
Lloret de Mar

Algú ha vist un àtom? Quin aspecte té? Els àtoms són indivisibles? Quines són les seves parts?
Un munt d’interrogants ens apareixen quan no podem visualitzar les partícules. Al llarg de la història s’han desenvolupat una sèrie de models en cmodels (1)onsonància amb els descobriments científics que ens ajuden a imaginar-nos com està constituïda la matèria.

Com ho fem?
A través d’unes breus informacions, fem un recorregut al llarg de la història per conèixer quins han estat els descobriments que han aportat informació per ajudar-nos a imaginar els àtoms.

models (2)Què observen?
Hem construït uns models atòmics que s’ajusten als descobriments de cada època.
El model atòmic de Dalton, el model atòmic de Thomson, el model atòmic de Rutherford, el model atòmic de Bohr i el model atòmic actual.
Distingirem les diferents parts de l’àtom i veurem quants àtoms diferents existeixen.
models (3)Quan estigueu a punt, us hem preparat una petita prova per veure si sou capaços de demostrar que coneixeu els àtoms.

Conceptes científics

  • Conèixer la evolució històrica sobre l’estructura de l’àtom.
  • Diferenciar les partícules que constitueixen els àtoms.
  • Constatar la diferència entre els àtoms de la taula periòdica.
  • Conèixer quina és la configuració electrònica dels àtoms.

Escriure missatges amb tinta invisible

Tercer d’ESO
Institut Montilivi
Girona

Material

  • Paper
  • Pinzells (3)
  • Dissolució de nitrat de plom (II) [també es poden utilitzar sals de plata o coure]
  • Dissolució de sulfur de sodi
  • Suspensió de carbó actiu en etanol
  • Guants de vinil.

Precaucions
La dissolució de sulfur de sodi desprèn sulfur de sodi que és un gas tòxic, cal una bona ventilació.

tintainvisibleCom ho fem?
Primer s’escriu el missatge invisible amb el nitrat de plom, a sobre d’aquest escrivim un missatge visible amb la dissolució de carbó. A continuació es pinta (amb pinzell gruixut o cotó, en aquest cas es necessiten guants) per sobre del missatge amb sulfur de sodi.

Què observem?
Al pintar amb el sulfur de sodi la tinta visible desapareix i la tinta invisible apareix.

Els conceptes científics
La sal de plom és soluble i incolora, en canvi el sulfur de plom és insoluble i de color fosc. Al pintar amb el sulfur de sodi, el sofre reacciona amb el plom i forma el sulfur de plom insoluble i alhora s’emporta les partícules de carbó del paper.

Per saber-ne més…
Tinta invisible, l’adaptació. Josep Duran. Recerca en acció

Generador de Van der Graaff

Primer de batxillerat
Institut Montilivi
Girona

vandergraaffMaterial

  • Generador de Van der Graff
  • Plomall de paper de ceba
  • Flameres d’alumini
  • Caixa de fruita de plàstic

Precaucions
Les descàrregues del generador no són perilloses però si desagradables, per tant és millor evitar-les.

Com ho fem?
Posem en funcionament l’aparell i esperem uns minuts a fi que es vagi carregant.
Realitzem diferents experiències aprofitant la càrrega estàtica acumulada al generador: plomall de paper damunt el generador, acostar-hi la mà, el dit, els cabells, situar les flameres damunt la bola de càrrega. Acabem posant els cabells de punta a un alumne, fent-lo pujar damunt la caixa de plàstic de fruita i engegant el generador.

Què observem?
Observem l’electricitat estàtica com es manifesta visualment i en contacte amb el cos: repulsió entre els objectes carregats i també descàrregues continuades (xispes).

Els conceptes científics

  • Càrrega elèctrica
  • Potencial elèctric

Densitat i colors

densitatcolorsTercer d’ESO
Institut Montilivi
Girona

Material

  • Vasos
  • Balança
  • Culleres
  • Comptagotes
  • Tubs d’assaig
  • Vareta de vidre
  • Aigua
  • Sucre (300 g)
  • Colorants alimentaris

Com ho fem?
Es preparen dissolucions de sucre en aigua de concentracions del 50%, 40%, 30%, 20% i 10% en massa. Les quantitats per 200 g de dissolució són:

  • 50%: 100 g d’aigua + 100 g de sucre
  • 40%: 120 g d’aigua + 80 g de sucre
  • 30%: 140 g d’aigua + 60 g de sucre
  • 20%: 160 g d’aigua + 40 g de sucre
  • 10%: 180 g d’aigua + 20 g de sucre

El millor mètode consisteix en posar el vas a la balança i afegir aigua fins a tenir la massa necessària. Després afegir el sucre al vas amb aigua fins que la balança ens marqui els 200 g de dissolució. Cada dissolució es conserva en un vas que s’etiqueta o es marca amb retolador.
Ara, amb molta cura, amb un comptagotes es diposita la dissolució més concentrada en el tub, fins a una altura d’uns dos centímetres. S’acoloreix amb un dels colorants que tenim. Per fer-ho es recomana mullar la punta de la vareta dins el colorant i tocar la dissolució. Si cal es repeteix més d’una vegada l’operació fins a tenir la intensitat de color que interessi.
A continuació, amb el comptagotes es diposita amb molta cura la següent dissolució per ordre decreixent de concentració. Si es vol que quedi acolorida, es fa la mateixa operació descrita abans amb un altre colorant de diferent color.
Es procedeix així successivament, de manera que podem arribar a tenir 5 capes de diferents colors, o amb alternança de colors si en deixem alguna sense colorants. Una sisena capa es pot fer amb aigua destil•lada i una setena, també treballant amb cura, amb etanol.

Què observem?
Dins un mateix tub d’assaig podem tenir capes de diferent colors (són estables durant dies, però els colorants es difonen i un parell de dies més tard, els colors s’han difuminat força).

Els conceptes científics
La densitat d’una dissolució relaciona la seva massa amb el volum que ocupa. Com major és la massa per unitat de volum, major és la densitat. Podem mantenir dissolucions de diferent densitat sense mesclar-se dins un tub si les col•loquem per ordre decreixent de densitat.

Hologrames i espectre visible

Tercer i quart d’ESO
Instituts de Sils i Palamós
Sils / Palamós

Objectius

  • Conèixer els principis físics dels hologrames.
  • Relacionar els hologrames amb l’espectre visible.

Què tenim? (Material)
Un foli blanc, un full d’acetat, cinta adhesiva, retolador, regle, tisores, una femella petita (aproximadament 1 cm de diàmetre) .

Què fem? (Com ho fem?)
Procedirem a la construcció d’un holograma casolà:holograma

  1. Sobre un full blanc construïm una figura com la del costat.
  2. La figura del full blanc la copiarem amb el retolador al full d’acetat 4 cops.
  3. Retallem les quatre peces i les unim amb cinta adhesiva. Quan unim les quatre peces ens queda una figura en forma de piràmide.
  4. Col·loquem un tall de cinta adhesiva a la banda més petita de la piràmide.
  5. Col·loquem una femella sobre la banda petita de la piràmide.
  6. Ens descarreguem les imatges que apareixen a l’enllaç següent:
    http://imageshack.us/f/528/4dcartest.jpg/
    al nostre dispositiu mòbil.
  7. Col·loquem la nostre piràmide sobre alguna de les imatges.

Què passa? (Què observem?)
Quan situem la piràmide construïda amb paper d’acetat sobre alguna de les imatges del nostre dispositiu mòbil podrem observar la formació d’un holograma.

Per què passa? (Els conceptes científics)
Els hologrames són imatges bidimensionals que mostren objectes tridimensionals des de molts angles. Tot i que els hologrames tenen aplicacions divertides, habitualment són utilitzats com a dispositius de seguretat en targetes de crèdit, roba i bitllets.
L’holografia és la tècnica de fotografia que permet crear imatges sobre suport pla que per il·lusió òptica semblen ser tridimensionals. Per fer-ho habitualment s’utilitza un raig làser que grava microscòpicament una pel·lícula fotosensible. L’holograma apareix degut a la interferència que es produeix entre dos feixos de llum coherents quan la llum d’un dels feixos es reflecteix en l’objecte. Quan la pel·lícula rep la llum des d’una perspectiva adequada es projecta una imatge en tres dimensions.
Per acabar d’entendre el fenomen dels hologrames és interessant repassar el concepte de llum, espectre visible i estructura atòmica.

Taula periòdica i àtoms en 3D

Tercer i quart d’ESO
Instituts de Sils i Palamós
Sils / Palamós

Objectius

  • Conèixer les principals característiques de la taula periòdica dels elements i la seva relació amb l’estructura atòmica.
  • Conèixer la història sobre l’elaboració de la taula periòdica actual.

taulaperiodicaQuè tenim? (Material)

  • Taula periòdica en 3D
  • Model atòmic en 3D.

Què fem? (Com ho fem?)
Es realitzarà una breu descripció de la taula periòdica actual i la seva relació amb l’estructura atòmica.

Què passa? (Què observem?)
Al llarg de la descripció s’anirà relacionant el model atòmic en 3D amb el model en 3D de la taula periòdica.

Per què passa? (Els conceptes científics)
La taula periòdica és una representació esquemàtica mitjançant la disposició en una graella o taula els elements químics, ordenats per nombre atòmic creixent i de forma que s’hi reflecteix la llei periòdica formulada per Dmitri Mendeléiev, és a dir, la semblança dels elements químics cada cert nombre de nombres atòmics.
D’aquesta manera, s’agrupen els elements en:
4 blocs segons les seves configuracions electròniques (bloc s, bloc p, bloc d i bloc f),
7 períodes, (fileres), 18 grups o famílies, (columnes), amb propietats físiques i químiques molt similars (per exemple grup dels halògens, grup dels gasos nobles,…) i 10 sèries o grups d’elements amb propietats semblants però més generals que les famílies.
La primera taula periòdica va ser elaborada pel químic rus Dmitri Mendeléiev el 1869 i per l’alemany Julius Lothar Meyer el 1870 de forma independent. Gràcies a la distribució que realitzà, Mendeléiev pogué predir l’existència d’elements químics encara no descoberts (gal·li, germani,…) i les propietats físiques (punt de fusió, densitat, color…) i químiques (massa atòmica, compostos, reactivitat química amb l’aire, l’aigua, els àcids, les bases…) que tindrien.
Posteriorment la taula periòdica original de Mendeléiev es va haver de modificar per incloure grups d’elements que no havien estat predits (gasos nobles, lantànids) o que es van sintetitzar a laboratoris perquè no existeixen en la natura (actínids) donant lloc a la taula periòdica actual.

Cicle de les roques amb xocolata i representació del cicle de les roques en 3D

Anotació

Tercer i quart d’ESO
Instituts de Sils i Palamós
Sils / Palamós

Objectius

  • Conèixer les principals característiques del cicle de les roques
  • Elaborar un model dinàmic i en 3D del cicle de les roques.
  • Introduir el cicle de les roques de la manera més dolça, potenciar la creativitat i gaudir del dolç aprenentatge.

Què tenim? (Material)
Xocolata de bombons blanca i negra, xocolata de colors, ratllador, paper film, model de relleu fet amb paper, safata, gel, mostres de roques.

Què fem? (Com ho fem?)
Mostrarem un model en dibuix del cicle de les roques. Realitzarem sobre el model de relleu els diferents processos que es donen al cicle de les roques amb xocolata.
Meteorització: ratllar xocolata (negra i blanca alternativament).
Transport i erosió: deixar-la caure per un pendent fet amb paper, deixar caure trossets de xocolata de colors, de mides diferents.
Deposició i sedimentació: observar les bandes que s’hi fan en alternar les diferents xocolates.
Compactació, cimentació, premsar lleugerament les capes amb l’ajuda d’un paper film. En afegir trossets de xocolata de colors i  s’observa com els trocets dins laa matriu de xocolata, com en un conglomerat. Comparar amb una roca sedimentària.
Metamorfisme: Premsar la xocolata sense trossets fins que s’observin bandes més aviat compactes. Comparar amb una roca metamòrfica.
Fusió: premsar amb les mans escalfant un fina capa amb l’ajuda d’un paper film i veure com es fon dins el paper.
Extrusió: deixar refredar sobre gel per a que torni a solidificar.
Cristal·lització: el model no permet fer cap analogia per a que semblin cristalls.

Què passa? (Què observem?)
El model serveix per a mostrar com és el cicle de les roques i alguns dels seus processos: meteorització, transport,  erosió, deposició, sedimentació, compactació, cimentació, metamorfisme, fusió i extrusió  i d’altres no: cristal·lització.

Per què passa? (Els conceptes científics)
Un cop feta la demostració la idea és que amb el públic present es pugui anar relacionant el model construït amb la xocolata amb el model de cicle de les roques acceptat a nivell científic.

Extracció de l’ADN i representació en 3D de l’ADN amb llaminadures

Tercer i quart d’ESO
Instituts de Sils i Palamós
Sils / Palamós

1.  Extracció de l’ADN

Objectius

  • Extreure ADN de bleda, kiwi o el de la pròpia saliva

Protocol de l’experiència
Pots descarregar-te el protocol per treballar amb l’alumnat.

Què tenim? (Material)
Per cada experiment necessitem: aigua de l’aixeta, gots de plàstic incolor d’un sol ús, un tub de plàstic incolor i amb tapa hermètica (només si el voleu guardar), sal comuna, detergent per al rentavaixella, alcohol de desinfectar (de 96º), quatre culleres soperes de plàstic, Eppendorf, una broqueta de barbacoa, mocadors o tovallons de paper per netejar-se, kiwi, bleda o la pròpia saliva.

Què fem? (Com ho fem?)
Extraurem l’ADN del kiwi, bleda o la pròpia saliva amb l’ajuda de sal, detergent i alcohol.

Què passa? (Què observem?)
S’obté un filament d’ADN.

Per què passa? (Els conceptes científics)
Es trenquen les cèl·lules per òsmosi amb la sal. Es desnaturalitzen les proteïnes i precipita l’ADN.

2. Representació en 3D de l’ADN amb llaminadures  

Objectius

  • – Elaborar un model en 3D de l’estructura de l’ADN.
  • – Introduir el model proposat per Watson i Crick de l’estructura secundària de l’ADN.
  • – Potenciar la creativitat de l’alumnat a través de la construcció d’un model científic.

Què tenim? (Material)
Model d’ADN amb material reciclat, llaminadures de diferents formes i colors, escuradents, tires de goma.

Què fem? (Com ho fem?)
Mostrarem un model d’ADN amb material reciclat que ens servirà també com a guia per a realitzar un model d’ADN amb llaminadures. Aquesta esdevindrà una obra col·laborativa on tothom qui vulgui podrà participar per tal de construir-la.

Què passa? (Què observem?)
L’ús del model és una estratègia didàctica que ens permet entendre amb més facilitat el model de doble hèlix com és l’ADN, alhora que potencia la creativitat .

Per què passa? (Els conceptes científics)
James D. Watson i Fancis Crick van rebre el premi Nobel pel descobriment de l’estructura de doble hèlix de l’ADN. No podem deixar de recordar que el descobriment es va fer gràcies a la feina de molts altres investigadors que abans que ells van treballar en “ el secret de la vida”. La més destacable fou Rosalind Franklin qui va donar la pista amb la fotografia 51, fotografia feta a l’ADN per un dels seus alumnes amb la tècnica de difracció de raigs X on la forma de creu indicava que l’estructura era en forma de doble hèlix. Aquesta fotografia va ser mostrada a Watson per Maurice Wilkins sense el permís de Rosalind Franklin.
La herència o informació genètica està en totes les nostres cèl·lules, en les molècules anomenades àcid desoxiribonucleic l’ ADN, o DNA en anglés.
L’ADN és un polímer format per una doble cadena de polinucleòtids enrotllades helicoïdalment sobre un mateix eix formant una doble hèlix . Cada nucleòtid conté una desoxiribosa (sucre pentosa), un grup fosfat i una bases nitrogenada que pot ser: adenina (A), timina (T), citosina (C) o guanina (G). Els grups fosfats es disposen cap a l’exterior i les bases nitrogenades cap a l’interior aparellades per pont d’H.  A i T són complementaries entre si, també ho són: C i G. Així les dues cadenes són complemèntaries.
L’estructura de la doble hèlix  de DNA és semblant a una escala de cargol en espiral, on els esglaons són les bases nitrogenades (adenina, timina, guanina i citosina)aparellades i unides per pont d’H. El grup fosfat i la desoxiribosa serien els dos costats de l’escala disposats alternativament.