Chemie a světlo

02 Chemie svetlo 01 300x200

Inovativní didaktická souprava Chemie a světlo – Student je určena pro práci studentům základních a středních škol, ať už do samotné výuky laboratoří chemie, ke zpestření výuky přímo ve školních lavicích či jako zábavný výukový prostředek mimoškolních aktivit.

Cílem této soupravy je představit dětem přírodní vědy z jiného úhlu pohledu a prostřednictvím zábavných barevných a světelných pokusů jim umožnit co nejnázorněji pochopit vyučovanou látku na vlastnoručně prováděných pokusech.

Ke každému pokusu je přiložena návodová karta s detailním a srozumitelně napsaným postupem pro maximální usnadnění přípravy a samotné práce studentům. Obsah soupravy Chemie a světlo – Student je tedy navržen tak, aby vyhovoval aktuálním požadavkům bezpečnosti a aby provedení samotných pokusů bylo pro studenty co nejjednodušší. Pro efektivní práci je jeden kufr soupravy Student určen pro jednoho žáka či do dvojice.

Celá souprava je kompaktně sbalená v plastovém kufříku, návodové karty jsou zpracovány graficky i obsahově velmi pěkně a srozumitelně (Obrázek 1). Vždy je označeno, co je obsaženo v sadě a co musí učitel (student) připravit z vlastních zásob.

Pokusy jsou jednoduché a efektní, souprava je sestavena dle norem a je metodicky propojena s RVP. K sadě obdržíte příručku pro učitele. Doplňující informace lze vyčíst na přehledně vytvořeném webu.

 chemie a svetlo 02Obrázek 1: Návodové karty a příručky pro učitele

V sadě jsou obsaženy návody a chemikálie na tyto experimenty:
•    peroxyoxalátová chemiluminiscence,
•    experimenty s hydrogely (fluorescenčně obarvenými),
•    fotochemický modrotisk – kyanotypie,
•    fotosyntetický tisk,
•    pyroluminiscence,
•    pokusy s fosforescencí a fluorescencí.

Každý pokus  má kapacitu na 100–150 opakování (výjimkou je kyanotypie: 1000 A4 tisků a pyroluminiscene: 50 opakování). Sama jsem si vyzkoušela jednoduchý pokus s pyroluminiscenční směsí (roztok trimethyl-boritanu v methanolu). Na Obrázku 2 vidíte hoření tekutiny v kalíšku (vlevo) a „tančící“ plamen par ve sklenici (uprostřed a vpravo):

chemie a svetlo 03 chemie a svetlo 04 chemie a svetlo 05

Obrázek 2: Pyroluminiscence trimethyl-boritanu v methanolu

Celkově se mi zpracování sady moc líbí, vše je pečlivě označeno a vyladěno. Jako učitel bych jistě pro sadu našla uplatnění a pomohla tím zvýšit zájem studentů o chemii. Přesto však mám jeden faktický poznatek, nebo spíše poznámku k zamyšlení.

Celková cena této sady uvedená v e-shopu je 7 999 Kč (9 679 Kč včetně DPH a dopravy). Pro zajímavost jsem vyhledala přibližné ceny chemikálií a pomůcek v sadě, kdyby si ji člověk chtěl sestavit sám. Vše je uvedeno v Tabulce 1.

Tabulka 1: Porovnání cen chemikálií 

 

Cena (Kč)

Hmotnost (g)

Hmotnost v soupravě (g, ml)

Cena za množství v soupravě

Dodavatel

2-ethylimidazol

           677 Kč

100

12

     81 Kč

Sigma-aldrich

Močovina

           438 Kč

500

25

     22 Kč

P-lab

Karbamidperoxid

           580 Kč

100

5

     29 Kč

Sigma-aldrich

Hlinitan strontnatý dop. Eu

             99 Kč

10

25

   248 Kč

partykostym.cz

Rhodamin B

        1 340 Kč

25

0.7

     38 Kč

Sigma-aldrich

Eosin Y

        1 340 Kč

10

0.7

     94 Kč

Sigma-aldrich

Fluorescein

           350 Kč

25

0.7

     10 Kč

Lach-ner

Methyloranž

           150 Kč

10

0.7

     11 Kč

Lach-ner

Kumarin 7

           805 Kč

50

0.7

     11 Kč

Sigma-aldrich

Ethylimidazol

           677 Kč

100

0.7

       5 Kč

Sigma-aldrich

Kurkuma

             17 Kč

20

0.7

       1 Kč

supermarket

Divanillyl-oxalát

nenalezeno

nenalezeno

12.5

      -  

Triethyl-citrát

           799 Kč

1000

500

   400 Kč

Fichema

Polyvinylalkohol

             80 Kč

1000

500

     40 Kč

Sigma-aldrich

Akátové dřevo

              -  

0

krabička

      -  

Parky lesy

Kaštanová kůra

              -  

0

krabička

      -  

Parky lesy

Borax

           125 Kč

500

215

     54 Kč

Lach-ner

Kys. boritá

           225 Kč

1000

100

     23 Kč

Lach-ner

Kys. citronová

           158 Kč

1000

150

     24 Kč

Lach-ner

Lugolův roztok

           145 Kč

250

120

     70 Kč

Lach-ner

Trimethyl-boritan

           731 Kč

250

150

   439 Kč

Sigma-aldrich

Methanol

           100 Kč

1000

150

     15 Kč

Lach-ner

Malé váhy

           195 Kč

-

-

   195 Kč

Heureka

UV lampa (4 W)

           259 Kč

-

-

   259 Kč

Heureka

Hliníkové kalíšky (od svíček)

             30 Kč

-

12

     30 Kč

supermarket

Plastové zkumavky

           435 Kč

1000 ks

30

     13 Kč

P-lab

Plastový box na chemikálie

           300 Kč

-

-

   300 Kč

Heureka

Celková cena za celá balení chemikálií: cca 10 000 Kč. Tolik tedy musíte investovat, kdybyste si produkty chtěli koupit sami v nejmenších možných baleních. Vystačí vám však na několik obdobných sad.

Přepočítáme-li cenu chemikálií na množství, které máme v krabici, dojdeme k částce 2 400 Kč, což už je značně odlišné a představuje na první pohled úsporu.

ALE… Přičteme-li opravdu krásné zpracování, štítky, návody, web a velké množství času, které by učitel sháněním chemikálií strávil, rozhodně se tato sada vyplatí. Nehledě na nutnost syntézy nebo náhrady divanillyl-oxalátu, který jsem ani pod systematickým názvem nenašla nikde ke koupi.

Jelikož je téma luminiscence obsahem mého doktorátu, musím se pozastavit nad vymezením některých pojmů. Student na střední škole tím asi tolik ovlivněn nebude, nicméně ráda uvádím věci vždy na pravou míru a nespoléhám na to, že „většina studentů nikdy nepůjde tak moc do detailu.“ Uvádím to zde pouze jako poznámku k zamyšlení, jelikož tyto definice nejsou jednotné, což mi osobně dost vadí a preferuji proto nejlogičtější variantu vysvětlení.

Na luminiscenci se můžeme dívat z pohledu dějů při emisi a excitaci. Z fyzikálního hlediska může návrat elektronu z excitovaného stavu proběhnout buď za změny spinu elektronu a multiplicity (většinou singlet-triplet) nebo bez. Bavíme se o fluorescenci (zářivý přechod bez změny multiplicity) nebo o fosforescenci (zářivý přechod se změnou multiplicity). Takto se dělí luminiscence např. dle Lakowicze4.

Z hlediska jiného děje excitace, můžeme luminiscenci klasifikovat na fotoluminiscenci, chemiluminiscenci, triboluminiscenci, radioluminiscenci apod. Tedy dle způsobu, jakým byla látka excitována.

Nejčastěji se vysvětlují fluorescence a fosforescence na příkladu fotoluminiscence (excitace fotonem). A proto často dochází k tomu, že fluorescenci a fosforescenci řadíme pouze pod kategorii fotoluminiscence, logicky však ke změnám multiplicity může docházet nezávisle na způsobu excitace.

Bohužel toto, svým způsobem zavádějící rozdělení, kdy jsou fluorescence a fosforescence uvedeny jako děje spadající jen pod fotoluminiscenci, můžeme najít v často citované knize B. Valeura5.  I tady však nemůžeme řadit fluorescenci, fosforescenci a např. chemiluminiscenci vedle sebe. V případě textů k této sadě je naznačeno, že fluorescence a fosforescence stojí vedle chemi- a pyro- a bioluminiscence. Ale fluorescenční a fosforescenční děje probíhají i v rámci chemi- a pyroluminiscence, stejně tak u bioluminiscence a ostatních.

Za sebe tedy rozhodně udílím kladné hodnocení. Doporučuji ji všem středoškolským učitelům. Máte-li dostatek finančních prostředků, tato sada se určitě stane oblíbenou pomůckou vašich studentů.

Zdroje:

1. Erigo. Souprava Chemie a světlo – Studenthttps://www.chemieasvetlo.cz/soupravy/souprava-student/.

2. Jarošová, Petra. Návodové karty a příručky pro učitel. Tento obrázek je publikován pod licencí Creative Commons Uveďte původ-Zachovejte licenci 3.0 Česká republika.

3.  Jarošová, Petra.  Pyroluminiscence trimethyl-boritanu v methanolu. Tento obrázek je publikován pod licencí Creative Commons Uveďte původ- Zachovejte licenci 3.0 Česká republika.

4. LAKOWICZ, Joseph R. Principles of fluorescence spectroscopy. 2nd ed. Moskva: Mir, 1986.

5. VALEUR, Bernard. Molecular fluorescence: principles and applications. New York: Wiley-VCH, c2002. ISBN 352729919X.