SCIENCE
TECHNOLOGY
STEM
ENGINEERING
MATHS
PŘÍRODNÍ VĚDY NÁS BAVÍ!
AUTOR
Colin Stuart
Text, design and illustration © 2018 Carlton Books Limited Z anglického originálu Astonish Atoms and Matter Mayhem , vydaného nakladatelstvím Carlton Books v roce 2018, přeložil Marek Chvátal Redaktorka Jana Jůzlová Odpovědná redaktorka Ivana Nováková Technická redaktorka Růžena Hedrichová Vydala Euromedia Group, a. s., v edici Pikola, Nádražní 30, 150 00 Praha 5, v roce 2018 jako svou 9670. publikaci Sazbu zhotovilo a obálku podle anglického originálu upravilo TYPOSTUDIO, s. r. o., Praha Vytištěno v Číně Vydání první ISBN 978-80-7549-662-1 Naše knihy na trh dodává Euromedia – knižní distribuce, Nádražní 30, 150 00 Praha 5 Zelená linka: 800 103 203 Tel.: 296 536 111 Fax: 296 536 246 objednavky-vo@euromedia.cz Knihy lze zakoupit v internetovém knihkupectví www.knizniklub.cz www.knihyzpikoly.cz
Colin Stuart je lektor vědy a autor, který o divech vesmíru mluvil jistě před více než čtvrt milionem lidí. Jeho knih se po celém světě prodalo přes 100 000 výtisků a je také autorem více než 150 vědeckých článků. Je členem Královské astronomické společnosti.
REDAKČNÍ PORADCE STEM
Georgette Yakmanová
Georgette Yakmanová je zakládající výzkumná pracovnice a tvůrkyně integračního rámce STEM s akademickými tituly z integrovaného STEM vzdělávání, techniky a módního návrhářství. Je generální ředitelkou společnosti STEM Education a působí ve více než 20 zemích, kde nabízí vzdělávací kurzy profesního rozvoje a pracuje jako poradkyně v oblasti mezinárodní politiky.
ILUSTRÁTORKA
Annika Brandowová
Annika Brandowová je výtvarnice zaměřená na figurální ilustraci a ilustrační typografii. Její práce má zejména reklamní, publikační a webový obsah. Ráda zkoumá možnosti, jak prostřednictvím ilustrací podat složitá témata odlehčenou a snadno stravitelnou formou. Vydavatel děkuje následujícím osobám a institucím za laskavé svolení k reprodukci obrázků v této knize: 9 Nationalmuseum, Stockholm, prostřednictvím Wikimedia Commons, 13 soukromá sbírka, 17 volné dílo, 18 GL Archive/Alamy Stock Photo, 19 ITV/REX/Shutterstock, 21–22 volné dílo, 23 Bob Daugherty/AP/ REX/Shutterstock, 24 volné dílo, 27 Getty Images, 29 Universal History Archive/UIG prostřednictvím Getty Images, 31 Wellcome Library, London, 32 Science Photo Library, 35 Wellcome Library, London, 37 volné dílo, 39 NASA, 40–53 volné dílo, 61 Photogravure Meisenbach Riffarth & Co. Leipzig prostřednictvím Wikimedia Commons, 63 National Maritime Museum, Greenwich, London, 65 volné dílo, 66 CORBIS/Corbis prostřednictvím Getty Images, 68 Smithsonian Institution, 70 volné dílo, 72 Wellcome Library, London, 74 Sam Ogden/Whitehead Institute Jaenisch, 75 Topfoto.co.uk Bylo vynaloženo veškeré úsilí k správné identifikaci a kontaktování držitele zdroje a/nebo autorských práv ke každému obrázku. Společnost Carlton Books se omlouvá za jakékoli neúmyslné chyby nebo opomenutí, které budou opraveny v budoucích vydáních této knihy
SCIENCE
TECHNOLOGY
STEM
ENGINEERING
MATHS
PŘÍRODNÍ VĚDY NÁS BAVÍ! Colin Stuart
OBSAH
Vítej ve světě STEM!...................... 6 Rostliny........................................ 8 Vyzkoušej si doma: Experiment se světlem a listy
Úžasní živočichové...................... 10 Potravní sítě................................ 12 Vyzkoušej si doma: Tvůj vlastní potravní řetězec
Lidské tělo.................................. 14 Vyzkoušej si doma: Tvé úžasné oči
Dýchání a krevní oběh.................. 16 Vyzkoušej si doma: Jak udržet krok
Super buňky............................... 18 Vyzkoušej si doma: Buňky v akci
Geniální geny.............................. 20 Vyzkoušej si doma: Kuličkové děti
Adaptace a evoluce...................... 22 Úžasné atomy............................. 24 Vyzkoušej si doma: Model atomu v měřítku
4
Výjimečné prvky......................... 26
Vyzkoušej si doma: Detektivem v periodické tabulce
Molekuly a sloučeniny.................. 28 Vyzkoušej si doma: Vyrob si želé molekuly
Smíchej to!.................................. 30 Vyzkoušej si doma: Jak oddělit sůl od písku
Kyseliny a zásady........................ 32 Vyzkoušej si doma: Vyrob si svůj pH indikátor
Chemické reakce......................... 34 Vyzkoušej si doma: Vyrob si sloní zubní pastu Vyzkoušej si doma: Nahé vejce
Pevné látky, kapaliny a plyny....... 36 Vyzkoušej si doma: Ledový výtah
Gravitace.................................... 38 Vyzkoušej si doma: Padající tělesa
Jiskry a volty.............................. 40 Vyzkoušej si doma: Ohýbání vody
Magické magnety........................ 42 Vyzkoušej si doma: Udělej si vlastní kompas
OBECNÉ KATEGORIE
biologie
chemie
fyzika
vědy o Zemi a vesmíru
biochemie
biomedicína
biotechnologie
Optický klam............................... 44
Měsíc.......................................... 62
To zní dobře!................................ 46
Planety....................................... 64
Pojď se hýbat!............................. 48
Slunce......................................... 66
Teplo a teplota............................. 50
Hvězdy....................................... 68
Horniny a zkameněliny 52
Chemie tvého těla....................... 70
Sopky a zemětřesení................... 54
Pozoruhodná biomedicína............ 72
Oceány....................................... 56
Neuvěřitelné biotechnologie......... 74
Voda, všude samá voda!............... 58
Slovníček.................................... 76
Vyzkoušej si doma: Zlomená tužka Vyzkoušej si doma: Udělej si duhu
Vyzkoušej si doma: Zahraj si na vlastní hudební nástroj
Vyzkoušej si doma: Nakloněná rovina
Vyzkoušej si doma: Tepelný tok v akci
Vyzkoušej si doma: Staň se geologem
Vyzkoušej si doma: Udělej si vlastní sopku
Vyzkoušej si doma: Postav si přílivový bazén
Vyzkoušej si doma: Déšť ve sklenici
Předpověď počasí........................ 60
Vyzkoušej si doma: Měsíční deník Vyzkoušej si doma: Udělej si vlastní krátery
Vyzkoušej si doma: Proč planety obíhají kolem Slunce?
Vyzkoušej si doma: Postav si sluneční hodiny
Vyzkoušej si doma: Barvy hvězd
Vyzkoušej si doma: Získej DNA z banánu
Vyzkoušej si doma: Pohraj si s bakteriemi
Vyzkoušej si doma: Biotechnologie – dobro, nebo zlo?
Rejstřík...................................... 78
Vyzkoušej si doma: Postav si svou větrnou korouhvičku
5
Vítej ve světě STEM! Jde o moderní metodu vzdělávání, která vychází z přirozené blízkosti a příbuznosti přírodních věd, techniky, technologie a matematiky (zkratka STEM je složená z prvních písmen anglických názvů Science, Technology, Engineering a Math). Každý z těchto oborů ti nabízí fascinující poznání, příklady, experimenty z reálného života a poznatky, které ti pomohou propojit tyto obory s okolním světem. S pomocí STEM se jednou můžeš stát tím, kým chceš být: vědcem či vědkyní v oboru, který ti bude nejblíž! A teď do toho… PŘÍRODNÍ VĚDY
TECHNIKA
S pomocí přírodních věd poznáš svět kolem nás.
Technika slouží k vývoji výrobků a zařízení, které nám usnadňují život.
Carlos a Ella
Lewis a Violet
Supervědec Carlos se vyzná v supernovách, gravitaci i bakteriích. Ella je Carlosova laboratorní asistentka. Carlos plánuje výpravu do amazonského deštného lesa, kde bude Ella sbírat, pořádat a ukládat údaje.
Skvělý technik Lewis sní o tom, že bude členem první posádky letící na Mars. Geniální stroj Violet postavil z recyklovaného odpadu.
TECHNOLOGIE
MATEMATIKA
Jako inženýr řešíš problémy související s budováním neobyčejných staveb a strojů.
Matematika se zabývá čísly, měřeními a tvary.
Olivie a Clark
Sophie a Pierre
Olivie je vynikající inženýrka, která postavila svůj první mrakodrap (z psích sucharů), když jí byly tři. Clarka objevila na cestě k pyramidám v Gíze.
6
Matematická čarodějka Sophie zaujala svoji třídu výpočtem poměru milovníků popcornu k požíračům koblih. Pierre je Sophiin počítačový pomocník. Jeho výpočetní schopnosti pomáhají prolomit tajemství prvočísel.
VĚDA JE TO, CO NASTANE,
KDYŽ SI ZVÍDAVÍ LIDÉ KLADOU OTÁZKY.
Věda je zkoumání světa kolem nás. Jde o veškerou naši snahu pochopit, jak Země a vesmír fungují. Přírodní vědy jsou srdcem našeho moderního života, od posledního léku a nejnovějšího chytrého telefonu po hledání života na jiných planetách a ochranu oceánů před znečištěním. Nejsou jen sbírkou faktů a vynálezů – je to způsob myšlení. Vědci jsou vždy ostražití vůči tomu, co se jim předkládá k věření: proto vymýšlejí a provádějí experimenty a snaží se zjistit, jak se věci doopravdy mají. Existuje mnoho odvětví přírodních věd. Prozkoumej je!
B iologie Zkoumání všeho živého.
C hemie
Zkoumání látek, které tvoří náš svět.
F yzika
Zkoumání energie a sil.
V ědy o Z emi a vesmíru
B iomedicína Zkoumání organismů k léčebným účelům.
Zkoumání naší planety a vesmíru.
B iochemie
Zkoumání chemických dějů v organismech.
Mnozí lidé si neuvědomují, že jsou vědci či vědkyněmi každý den svého života. Když si nastavíš budík na nezvykle časnou hodinu a pozoruješ, co to s tebou udělá – provádíš experiment. Když jdeš z domova ke kamarádovi nebo kamarádce jinou cestou a měříš, zda není o něco kratší – i to je experiment. Už jsi vědec!
B iotechnologie
Zkoumání a využívání organismů v zemědělství, potravinářství a medicíně.
V této knize se budeš zabývat tím, co nám věda říká o způsobu, jakým funguje náš svět. Existuje spousta činností a experimentů, které můžeš zkusit a poznat tak na vlastní kůži, jak úžasná věda je. Co ti brání stát se vědcem, který jednoho dne rozlouskne některou z největších záhad? S tvrdou prací a odhodláním není absolutně žádný důvod, proč by se ti to nemohlo splnit. Velké sny a hodně štěstí! 7
Rostliny
okvětní lístek květ
list
nektar
Rostliny patří k nejvýznamnějším obyvatelům Země. Nejenže nám poskytují potravu, ale vyrábějí také kyslík k dýchání. JAK TO JE?
I T S ČÁ
N I L T S RO
Kořeny čerpají z půdy vodu a živiny a ty se stonkem dostávají do listů. Listy převádějí sluneční světlo na energii, takže rostlina může růst. Některé kvetoucí rostliny mají barevné okvětní lístky a sladký nektar, které přitahují hmyz. Květy také nesou jemné zrnka zvaná pyl. Hmyz přenáší pyl z jedné rostliny na druhou. Dostane-li se pyl na květ téhož druhu rostliny, může vzniknout semeno a z něj nová rostlina.
Jaká je
kořen
HLAVNÍ myšlenka?
FOTOSYNTÉZA
Fotosyntéza je pochod, jímž si rostlina buduje své tělo. Zelená látka v listech, zvaná chlorofyl, získává energii ze slunečního světla. Buňky listů používají tuto energii k přeměně vzdušného oxidu uhličitého a vody na kyslík a druh cukru zvaný glukóza, který je jejich stavební látkou. 8
stonek
sluneční světlo + oxid uhličitý + voda
fotosyntéza
glukóza + kyslík
VYZKOUŠEJ SI DOMA
E N M T I R E P EX EM A LI STY! ĚTL V S SE Rostliny potřebují k životu hlavně světlo, vodu a živiny. Vyzkoušej, jak významné pro rostlinu jsou.
BUDEŠ POTŘEBOVAT:
✔ z dravou domácí nebo venkovní rostlinu s velkými listy, které nebude vadit, když o několik z nich přijde ✔ světlé místo
✔ p otravinářskou fólii
✔ a lobal
✔ papír
✔ s íťovinu
✔ kancelářské sponky
1
Dej rostlinu na světlé místo, kde ji můžeš nechat stát 7–10 dnů.
2
Opatrně zakry j dva listy kouskem fólie. Přichyť ji sponkami.
3
Totéž udělej s papírem, alobalem a síťovinou. Nepoškoď při tom listy nebo stonky.
4
Během následujících dnů sleduj zakryté listy a zaznamenej si všechny změny, které zjistíš.
5
Po 10 dnech porovnej všechny pozorované změny u různě zakrytých listů.
6
Porovnej oba stejně zakryté listy. Pokud na nich uvidíš stejné změny, budeš vědět, že jsou výsledkem zakrytí.
JAK TO FUNGUJE? Některé ze zakrytých listů začaly blednout a přišly o svoji zelenou barvu. Přemýšlej, čím by to mohlo být a který z pokryvů zastínil sluneční světlo nejvíc. Který ovlivnil listy nejrychleji? Zahříval se některý z nich na Slunci, a škodil tím listům?
FAKTA...
390 000 DRUHŮ ROSTLIN
KDO BYL LINNÉ?
Carl Linné (1707–1778) byl švédský botanik – vědec studující rostliny. Přišel se způsobem, jímž i dnes pojmenováváme a pořádáme rostliny i živočichy.
Zhruba tolik druhů rostlin vědci popsali a stále nacházejí nové. Rostliny najdeme na všech světadílech, dokonce i v Antarktidě! Patří k nim stromy, trávy, kapradiny, mechy i zelenina a všechny budují svá těla stejným způsobem.
9
Lidské tělo
lebka žebra
kost pažní
Každý z nás je úžasný soubor buněk, kostí a orgánů, z nichž každý dělá svoji práci, která nás udržuje při životě. Většinou o nich ani nevíme!
kost vřetenní kost loketní pánev
JAK TO JE?
E Š A N
A R T S O K
kost stehenní
Kostra je oporou celého těla a chrání vnitřní orgány. Rodíme se s 270 kostmi, ale jak rosteme, některé z našich kostí, například ty tvořící lebku či pánev, srůstají. Dospělý člověk tak má jen 206 kostí.
Jaká je
ústa
HLAVNÍ myšlenka?
jícen žaludek
TRÁVENÍ
Naše potrava prodělává pozoruhodnou cestu. Poté, co ji v ústech rozmělníme a smísíme se slinami, prochází trubicí zvanou jícen do našeho žaludku, kde se začíná rozkládat. Následuje tenké střevo, v němž živiny přecházejí do krve. V tlustém střevě se vstřebává voda a zbytek je vylučován z těla.
tlusté střevo
tenké střevo
14
kost lýtková
kost holenní
FAKTA...
NAŠE OČI
duhovka
Světlo vstupuje do oka zornicí – dírkou uprostřed viditelné části oka. Čočka světlo zaostřuje na oblast zvanou sítnice na zadní straně oka. Sítnice přeměňuje světlo na elektrické signály, které se vedou do mozku – a jejich prostřednictvím vidíme!
zornice
sítnice
signály do mozku
čočka
VYZKOUŠEJ SI DOMA
TVÉ ÚŽASNÉ
OČI
Lidské oko je skvělé. Má mnoho částí, které pracují společně, abychom viděli tak dobře, jak jen to je možné. Vyzkoušej si, jak rychle se tvé oči přizpůsobí okolí.
BUDEŠ POTŘEBOVAT: ✔ malé zrcátko
✔ t mavou místnost s žárovkou
1
4
Zůstaň chvilku v tmavé místnosti s otevřenýma očima.
2
Dej si před obličej zrcátko.
3
Rozsviť světlo.
5
Několikrát rychle zhasni a rozsviť a pozoruj své zornice.
Sleduj, co udělají tvé zornice.
JAK TO FUNGUJE? Zornice mění svoji velikost podle množství světla v tvém okolí. Ve tmě se zornice zvětší, aby posbíraly co nejvíce světla. Když rozsvítíš a místnost zaplaví světlo, zornice se zase zmenší. Za jasného světla mají tvé zornice průměr 2–4 mm, ve tmě se rozšíří až na 8 mm.
15
Výjimečné prvky
Atomy se vyskytují v odlišných typech zvaných prvky. Každý prvek má svůj vlastní počet protonů ve svém jádru, například kyslík jich má osm. Má-li jich atom víc nebo míň, není to kyslík! JAK TO JE?
PERIODICKÁ
TABULKA Prvky jsou v tabulce uspořádány do skupin podle podobnosti svého chování. Počet protonů se v řádcích postupně zvyšuje, takže první vodík má jen jeden a zatím poslední oganesson jich má 118!
Vědci uspořádali všechny známé prvky do mřížky zvané periodická tabulka. Představ si, že je to seznam ingrediencí v kuchařské knize. Všechno kolem nás je z těchto ingrediencí zkombinovaných nejrůznějšími způsoby.
prvky vpravo od černé čáry jsou nekovy
Periody
Skupina 1 1
H
vodík 3
Li
4
Be
lithium
beryllium
11
12
Na
hořčík
19
20
K
draslík 37
Rb
rubidium 55
Cs
cesium 87
Fr
francium
21
Ca
Sc
vápník
23
titan
vanad
Ti
skandium
38
39 yttrium
zirkonium
56
57-71 lanthanoidy (viz dole)
hafnium
Sr
Ba
baryum
40
Y
radium
57
La 89
Ac
aktinium
58
Ce cer
90
Th
thorium
Cr
72
73
106
dubnium
59
60
Nd
neodym
91
92 uran
U
61
93
Np
Hs
bohrium
Pm
neptunium
77 iridium 109
hassium
62
Sm
samarium 94
Pu
plutonium
78
Au
110
63
Eu 95
Am
americium
64
Gd
gadolinium 96
Cm
curium
65
Tb 97
Bk
berkelium
17
66
Dy 98
Cf
S
Cl
křemík
fosfor
síra
chlor
31
32
33
34
35
Ge 50
67
Ho 99
kalifornium einsteinium
68
Er
100
Fm
fermium
53 jod
69
Tm 101
Md
At
astat
116
moscovium
thulium
85
Po
polonium
115
Mc
I
84
Bi
flerovium
erbium
52
tellur
Te
bizmut
114
nihonium
brom
83
82
Pb
olovo
Br
selen
51
Sb
antimon
cín
Fl
Se
arzen
Sn
Nh
holmium
As
germanium
113
Es
P
hliník
81
Cn
dysprosium
Si
Tl
112
Rg
terbium
fluor
16
thallium
meitnerium darmstadtium roentgenium kopernicium
europium
kyslík
15
49
rtuť
111
Ds
vodík
14
In
Hg
zlato
F
uhlík
indium
80
79
Pt
platina
Mt
48
kadmium
9
O
13
gallium
Cd
Ag
stříbro
8
N
bor
Ga
zinek
47
Pd
palladium
Ir
108
Bh
promethium
76
Zn
měď
46
Rh
osmium
Cu
nikl
rhodium
30
7
C
Al
29
Ni
45
Ru Os
107
seaborgium
protaktinium
Pa
Re
Sg
Co
44
rhenium
28
kobalt
ruthenium
75
W
105
Pr
43
wolfram
Db
Fe
technecium
74
Ta
27
železo
Tc
molybden
tantal
praseodym
Mn
Mo
niob
26
mangan
42
Nb
Hf
25
chrom
41
Zr
89-103 104 aktinoidy Rf (viz dole) rutherfordium
88
Ra
24
V
stroncium
lanthan
26
22
2
He
helium
6
B
prvky vlevo od černé čáry jsou kovy
Mg
sodík
5
Skupina 18
117
Lv
Ts
livermorium
70
Yb
ytterbium 102
No
mendelejevium nobelium
tennesin
71
Lu
lutecium 103
Lr
lawrencium
10
Ne neon 18
Ar
argon 36
Kr
krypton 54
Xe
xenon 86
Rn
radon 118
Og
oganesson
Jaká je
HLAVNÍ myšlenka?
KDO BYL MENDĚLEJEV? Dmitrij Ivanovič Mendělejev (1834–1907) byl ruský chemik, který vynalezl periodickou tabulku prvků. Prvek mendelejevium (číslo 101) je pojmenován na jeho počest.
PERIODY A SKUPINY
Řádky periodické tabulky se nazývají periody. Sloupce se nazývají skupiny. Prvky v jedné skupině mají podobné chování. Například prvky v 18. skupině se označují jako vzácné plyny. Nemají chuť ani vůni a jsou velmi stálé. Ostatní prvky jsou mnohem reaktivnější – například cesium při styku s vodou vybuchuje!
Cu
VYZKOUŠEJ SI DOMA
Au
Se
V E M I T K E T DE RIODICKÉ
F
BUDEŠ POTŘEBOVAT: ✔ tužku a papír
✔ p ár věcí z domácnosti, třeba zubní pastu, šperk, balíček sušenek, mýdlo, lahev minerálky, lahvičku od šamponu.
E P V
E C L U B TA
Te
C
V běžném životě se příliš nezatěžujeme přemítáním o tom, z čeho jsou věci kolem nás. Avšak prvky z periodické tabulky jsou všude. Vydej se na jejich lov přímo u vás doma! 1
Rozhlédni se po periodické tabulce. Poznáváš některé názvy, například uhlík, železo, vápník a sodík?
2
Sežeň si několik věcí z domácnosti a podívej se na seznam složek na obalech, případně požádej dospělého, aby ti pomohl.
3
Najdi složky jednotlivých věcí v periodické tabulce a zapiš si je.
Ca
Mg
Cl
AL
FAKTA...
Fe
UMĚLÉ PRVKY
Vědci dokážou vytvořit umělé prvky, které se na Zemi nikde nevyskytují. Většina z nich dostala jména podle osob nebo míst, například einsteinium, nobelium, kalifornium.
27
Molekuly a sloučeniny Stejně jako superhrdinové jsou atomy a buňky ještě silnější, když se spojí! Pojďme se v roli vědců podívat, jak se atomy spojují, aby se staly molekulami a sloučeninami. JAK TO JE?
OBÍHA JÍCÍ
STAVBA ATOMU KYSLÍKU
Y N O ELEKTR
elektron na vnější slupce
proton
Elektrony krouží kolem jádra ve slupkách. Do první slupky se vejdou jen dva elektrony, ve druhé je místo pro osm elektronů. Takže atom kyslíku, který má celkem osm elektronů, má dva z nich v první slupce a šest v druhé.
Jaká je
HLAVNÍ myšlenka?
VELKOLEPÉ MOLEKULY
Atomy se vždy snaží zaplnit svou vnější slupku elektrony. Jedním ze způsobů, jak toho mohou dosáhnout, je sdílení elektronů s jinými atomy. Kyslíku chybí ve vnější slupce dva elektrony. Když se dva atomy kyslíku spojí v molekulu, sdílejí své elektrony a oba si zaplní „díry“ v obalu.
28
neutron
FAKTA...
elektron na vnitřní slupce
KOVALENTNÍ A IONTOVÁ VAZBA Existují dva způsoby, jak se můžou atomy spojovat do molekul. Kovalentní vazba vzniká společným sdílením elektronů. V iontových sloučeninách si jeden z atomů přivlastní některé z vnějších elektronů svého protějšku. O
O
kovalentní vazba mezi dvěma atomy kyslíku
Na+
Cl-
Na+
Cl-
iontovou vazbou mezi sodíkem a chlorem vzniká chlorid sodný (kuchyňská sůl)
O2
KDO BYL PAULING?
FAKTA...
JEDINEČNÁ VODA
Linus Pauling (1901–1994) byl americký chemik, který získal Nobelovu cenu z chemii v roce 1954 za svůj výzkum chemických vazeb.
Kyslík si může opatřit dva chybějící elektrony spojením se dvěma atomy vodíku, které mají po jednom elektronu. Tak vzniká molekula H 2O neboli voda. Molekula tvořená dvěma nebo více prvky se nazývá sloučenina.
VYZKOUŠEJ SI DOMA
I S B O R VY
ŽELÉ
Y L U K E L MO
vodík
1
Mnohé z nejrozšířenějších látek nejsou prvky, ale sloučeniny – látky tvořené nejméně dvěma druhy atomů pospojovanými dohromady. Ze želé bonbonů namísto atomů si můžeš postavit vlastní sloučeninu!
Tak nějak vypadá struktura vody H 2O ze želé a párátek.
vodík
kyslík
BUDEŠ POTŘEBOVAT:
✔ sáček želé bonbonů různých barev ✔ několik párátek
FAKTA...
SNĚHOVÉ VLOČKY
Sněhové vločky jsou krystaly z miliard molekul vody. Pod mikroskopem vypadá každá jinak. To proto, že když padají k zemi, prochází každá poněkud jinými teplotními a vlhkostními podmínkami, takže každá se vyvine jinak.
2
Zkus postavit podobné modely následujících sloučenin:
AMONIAK (NH 3 – jeden atom dusíku a tři atomy vodíku) METAN (CH 4 – jeden atom uhlíku a čtyři atomy vodíku) OXID UHLIČITÝ (CO 2 – jeden atom uhlíku a dva atomy kyslíku)
29
Slovníček
ELEKTROMAGNETICKÁ SÍLA Síla, která působí uvnitř atomů a udržuje elektrony na oběžné dráze kolem jádra. Spojuje částice hmoty k sobě.
ATOMY Drobné částice, které budují všechny pevné, kapalné a plynné látky. Mají jádro, kolem kterého krouží elektrony.
ELEKTŘINA V obvyklém významu elektrický proud, většinou pohyb elektronů vodičem.
ATMOSFÉRA Vrstva plynu obklopující planetu nebo měsíc.
BAKTERIE Jednoduché jednobuněčné organismy. BUNĚČNÁ BLÁNA Velmi tenká vrstva oddělující buňku od vnějšího prostředí. Mají ji rostlinné i živočišné buňky. BUNĚČNÁ STĚNA Pevná struktura chránící rostlinné buňky; živočišné buňky ji nemají. BUŇKY Stavební bloky všech živých věcí. CYTOPLAZMA Kapalina vyplňující vnitřek buňky. ČOČKY Zakřivené prvky z průhledného materiálu, které ohýbají světelné paprsky. DESUBLIMACE Změna skupenství z plynného přímo na pevné (bez předchozího zkapalnění). DMUTÍ Stoupání a klesání mořské hladiny vlivem přitažlivosti Měsíce a Slunce; příliv a odliv. DNA (DEOXYRIBONUKLEOVÁ KYSELINA) Chemická sloučenina přítomná v chromozomech a nesoucí genetickou informaci, která funguje jako návod pro stavbu a fungování všeho živého. DOBA LEDOVÁ Období (někdy trvající miliony roků), kdy teplota na Zemi poklesne a velké oblasti se pokry jí ledem. DRUH (V BIOLOGII) Skupina vzájemně podobných organismů, které spolu mohou mít plodné potomstvo. DVOUŠROUBOVICE Dvě vzájemně se obtáčející spirály; tvar DNA. 76
ELEKTRON Drobná součást atomu s malým záporným elektrickým nábojem. Elektrony krouží kolem atomových jader.
ENERGIE Schopnost hmoty konat práci. Nelze ji vytvořit ani zničit, jen přeměňovat z jedné formy na jinou. EVOLUCE Proces, jímž se organismy proměňují, vyvíjejí v čase; výsledkem je rozvoj a rozrůznění pozemského života. GEN Část chromozomu. Geny jsou nejmenší části genetického „návodu“ na vytvoření organismu. GRAVITACE Síla, která přitahuje tělesa k sobě. Gravitace drží Měsíc u Země a způsobuje, že věci padají na zem. HMOTA Všechno, co ve vesmíru existuje; všechna látka a energie. HUSTOTA Hmotnost tělesa dělená jeho objemem, hmotnost jednotkového objemu látky. CHEMICKÁ REAKCE Děj, v němž zanikají výchozí chemické látky a vznikají látky nové. JÁDRO Ústřední část atomu, tvořená protony a neutrony. Též „řídicí centrum“ buňky, středová část hvězdy apod. KAPALNĚNÍ, KONDENZACE Vznik kapalné látky z plynu téhož složení, například utváření kapiček vody z vodní páry na chladných površích nebo na částicích prachu v atmosféře. KOMETA Těleso z prachu a ledu kroužící kolem Slunce. Poblíž Slunce se u komet vytváří plynný ohon. KONCENTRACE Množství látky v daném objemu. Často vy jadřuje „sílu“ roztoku.
KYSELINA Látka, která ve vodném roztoku uvolňuje kladně nabité vodíkové ionty.
POLOHOVÁ (POTENCIÁLNÍ) ENERGIE Energie tělesa spjatá s výškou. Při výstupu tělesa vzhůru jeho potenciální energie roste, při sestupu klesá.
KYSLÍK Plynný prvek nepostradatelný pro život, tvořící asi pětinu zemské atmosféry.
PROTON Drobná kladně nabitá částice, součást atomových jader.
LÁTKA Hmota tvořená atomy. LOM SVĚTLA Změna směru šíření světla na rozhraní dvou prostředí, například skla a vzduchu. MITÓZA Dělení buňky na dvě přesně stejné dceřiné buňky. MOLEKULA Dva nebo více atomů spojených chemickými vazbami. Molekula může obsahovat atomy téhož prvku nebo různých prvků (chemická sloučenina). MUTACE Náhodná změna genetického kódu, vznikající chybami v kopírování DNA v buňkách. NÁBOJ (KLADNÝ NEBO ZÁPORNÝ) Schopnost některých částic, například elektronů a protonů, působit elektrickou silou. NEKTAR Sladká tekutina vytvářená kvetoucími rostlinami, aby přilákala hmyz. NEUTRON Částice atomového jádra, jež nemá ani kladný, ani záporný elektrický náboj. ODOLNOST VŮČI ANTIBIOTIKŮM Schopnost bakterií přizpůsobit se působení antibiotik, takže se i v jejich přítomnosti mohou rozmnožovat. OXID UHLIČITÝ Plyn tvořený molekulami z uhlíku a kyslíku. PLANETKA Malé kamenné nebo kovové těleso menší než planeta, kroužící kolem Slunce. PODNEBÍ Dlouhodobý vzor počasí v dané oblasti. POHYBOVÁ (KINETICKÁ) ENERGIE Druh energie spjatý s pohybem tělesa. Rychlejší a těžší tělesa mají vyšší pohybovou energii.
PŘIROZENÝ VÝBĚR Proces, na němž stojí evoluce. Organismy s vlastnostmi, které jim pomáhají v jejich prostředí přežít, se pravděpodobněji rozmnoží a přenesou tyto vlastnosti na potomky. PYL Prášek vytvářený semennými rostlinami a obsahující samčí pohlavní buňky, jejichž splynutím se samičími pohlavními buňkami vzniká semeno. ROZMNOŽOVÁNÍ Tvorba potomstva. SÍTNICE Vrstva světločivných buněk na vnitřní straně oka, která snímá světlo a posílá elektrické signály do mozku. SLUNEČNÍ SOUSTAVA Slunce a jeho osm planet, trpasličí planety, měsíce, planetky, komety a další tělesa obíhající kolem Slunce. SOUHVĚZDÍ Skupina hvězd vytvářející pojmenovaný obrazec, například souhvězdí Orionu. STŘEVO (TENKÉ A TLUSTÉ) Orgán živočichů sloužící ke vstřebávání živin do organismu. TÁNÍ, TAVENÍ Změna skupenství z pevného na kapalné, například tání ledu. TEPNY Cévy vedoucí okysličenou krev ze srdce do těla. TLAK VZDUCHU Síla, kterou vzdušný obal planety působí na jednotkovou plochu v daném místě. TÓN Výška zvuku daná jeho frekvencí (rychlostí chvění zdroje). TUHNUTÍ Změna skupenství z kapalného na pevné, například mrznutí vody. VODÍK Bezbarvý plyn bez zápachu, nejlehčí ze všech prvků. 77
VYPAŘOVÁNÍ Změna skupenství z kapalného na plynné, například vypařování vody. ZÁSADA V chemii látka, která do vodního roztoku uvolňuje hydroxidové ionty (tvořené kyslíkem a vodíkem). ŽÍLY Cévy vedoucí odkysličenou krev z těla zpět k srdci. ŽIVINY Chemické sloučeniny, které organismy potřebují ke své výživě, tj. buď jako zdroj energie, nebo k výstavbě svého těla. ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ Vše, co působí na daný organismus.
Zamysli se Odpovědi
STRANY 22–23 ADAPTACE A EVOLUCE Přizpůsobivá zvířata Velbloud – má hrby pro ukládání tuku Žirafa – dlouhým krkem dosáhne na větvičky Chameleon – změna barvy jej ochrání před dravci Orel – má drápy a zobák k lovu kořisti Tuleň – má tlustou kůži pro zahřátí
STRANY 64–65 PLANETY Přiřaď planetám oběžnou dobu 30 687 dnů: Uran 687 dnů: Mars 365 dnů: Země 60 190 dnů: Neptun 88 dnů: Merkur 225 dnů: Venuše 4 333 dnů: Jupiter 10 756 dnů: Saturn
Rejstřík
Položky vysazené tučně odkazují na experimenty a projekty.
A
adaptace 23 Al-Džáhiz 13 amplituda viz výchylka amyláza 70 Anningová, Mary 53 antibiotika 23, 72 archebakterie 16 Arrhenius, Svante 61 asteroidy viz planetky astronomové 63, 68, 69 atmosféra 60, 66 atomy 24–25, 26, 28, 29, 30, 32, 34, 36, 40, 50, 66
B
bakterie 10, 18, 23, 72, 73, 74, 75 barvy 44 barvy hvězd 69 baterie 40 báze (DNA) 20, 71 Berthollet, Claude Louis 35 Bethe, Hans 66 biochemie 70
78
biomedicína 72–73 biotechnologie – dobro, nebo zlo? 75 biotechnologie 74–75 blesk 41 bod varu 37 Bohr, Niels 24 buňky 16, 18–19 buňky v akci 19
C
Celsiova stupnice 50 Celsius, Anders 50 CT skenery 73 cukr 8, 17, 70 cukrovka, diabetes 74 cytoplazma 18
Č
čočky 15 čpavek 29
D
Darwin, Charles 22, 23 déšť 58, 59 déšť ve sklenici 59
detektivem v periodické tabulce 27 diabetes viz cukrovka dinosauři 53 DNA 20, 21, 71, 74, 75 doby ledové 60 dráhy planet viz oběžné dráhy dravci a kořist 13, 22 druhy (biologie) 9, 10, 11 duha 44, 45 dvoušroubovice 20, 21, 71 dýchání 11, 17
E
elektrická energie 48 elektrický náboj 24, 32, 40, 41 elektrický obvod 40 elektromagnetická síla 25, 42–43 elektrony 24, 28, 29, 32, 40, 41, 43 elektřina 40–41, 42 emise skleníkových plynů 13 energie 8, 12, 17, 36, 42, 48–49, 50, 60, 66 energie vlnění 48 enzymy 70 etanol, líh 75
eubakterie 10 evoluce, vývoj života 22–23 experiment se světlem a listy 9
F
Fahrenheit, Daniel 50 Fahrenheitova stupnice 50 fáze Měsíce 62 Fleming, Alexander 72 fosilie, zkameněliny 23, 53 fosilní paliva 48, 60 fotosyntéza 8, 18 Franklinová, Rosalind 21 frekvence 46, 47 fúze viz jaderné slučování
G
galapážské pěnkavy 23 Galileo Galilei 39, 63 geneticky upravené potraviny 74 geny 20–21, 22 geologové 52, 53 globální oteplování 60 gravitace 38–39, 57, 65
H
Haldane, J. B. S. 75 helium 66, 68 Henry, William 30 hluchý příliv 57 hmota 36, 38 hmotnost 38, 39 Hooke, Robert 18 hormony 70 horniny 52–53, 54, 56 houby 10 hudební nástroje 47 hustota 45, 51 hvězdná velikost, magnituda 69 hvězdy 68–69 hydroxidy 32
CH
chemické reakce 34–35, 55, 70 chemické vazby 28, 29, 34 chlorofyl 8 chromozomy 20 chvění viz vibrace
I
inzulin 70, 74 iontová vazba 28 ionty 32 izolátor 41
J
jaderné slučování 66 jádro 18, 24, 26, 28, 40 Jaenisch, Rudolf 74 jak oddělit sůl od písku 31 jak udržet krok 17 joule 49, 50 Joule, James 49
K
kapaliny 36 kapalnění, kondenzace 36, 58 katalýza 70 Kepler, Johannes 65 klonování 75 kmen (organismy) 10, 11 kmenové buňky 75 komety 63 kompas 43 koncentrace 19 kondenzace viz kapalnění kontinentální drift 55 kostra (člověka) 14 kovalentní vazba 28 krátery 63 krev 16, 70 krevní oběh 16–17 kuličkové děti 21 kyselina chlorovodíková 32 kyselina octová 35 kyseliny 14, 32, 33, 35, 55 kyslík 8, 16, 17, 26, 28, 29, 32, 34
L
Lacksová, Henrietta 19 Leakeyová, Mary 23 led 37, 58 ledový výtah 37 lidské tělo 14–15, 70–71 líh viz etanol Linné, Carl 9 Loganová, Myra Adele 17 lom světla 45 Lyell, Charles 53
M
magma 52, 54 magnetické pole 42, 43 magnetické póly 42, 43 magnety 31, 42–43 magnituda viz hvězdná velikost Marianský příkop 56 Mars 64 Maxwell, James Clerk 42
medicína 72–73 Mendělejev, Dmitrij 27 Měsíc 38, 39, 57, 62–63 měsíční deník 62 metan 29 mitóza 19 model atomu v měřítku 25 molekuly 28, 29, 30, 37, 46, 50, 51, 70 mořská voda 56 mořské dmutí 57 MRI skenery 73 mrznutí 36, 37 mutace 22
N
nahé vejce 35 nakloněná rovina 49 nanotechnologie 73 nektar 8 neobnovitelná energie 48 neutrony 24 Newton, Isaac 38 nukleotidy 71
O
oběžné dráhy 24, 64, 65, 67 oblačnost 58, 59 obnovitelné energie 48 oceány 56–57, 58 ocet 35, 53, 55 oči (člověka) 15 oddělení vody od písku 31 odolnost vůči antibiotikům 23, 72 ohýbání vody 41 ochlazování 50, 58 organizmy 10 osmóza 19 oxid uhličitý 6, 17, 29, 35, 53, 60, 61 oxid železitý 34
P
padající tělesa 39 paleontologové 23, 53 Pangea 55 Pauling, Linus 29 Payneová, Cecilia 68 penicilín 72 periodická tabulka prvků 26, 27 petrichor 59 pevné látky 36 pH stupnice 32, 33 planetky, asteroidy 63 planety 38, 64–65 plíce 16, 17
79
plyny 36 počasí 60–61 podnebí 60 pohraj si s bakteriemi 73 pohybová energie 49 polohová energie 49 postav si přílivový bazén 57 postav si sluneční hodiny 67 postav si svou větrnou korouhvičku 61 potravní řetězce a sítě 12–13 potřeba potravin 13 proč planety obíhají kolem Slunce? 65 producenti a konzumenti 13 protony 24, 26 prvky 26–27 prvoci 10 přehrady 59 přeměněné horniny 52 přeměny energie 48, 49 příliv a odliv viz mořské dmutí přílivové bazény 57 přirozený výběr 22 pulz 17 pyl 8
R
recyklace 31 rez 34 rezistence viz odolnost vůči antibiotikům rostliny 8–9, 10, 12, 13, 18, 53 rostliny, části 8 rozmnožování 11, 23 rozpouštědla 30 rozpouštěné látky 30 rozpouštění 30 rozpoznávání souhvězdí 69 roztoky 30
Ř
říše (biologie) 10
S
savci 10, 11 síla větru 48 skleníkové plyny 13 skočný příliv 57 skupenství 36–37 slinivka břišní 70
80
sliny 70 sloučeniny 28, 29 sluch 46 Slunce 57, 64, 65, 66–67 sluneční soustava 64, 66 sluneční světlo 8, 9, 12, 44, 45 směsi 30–31 sněhové vločky 29, 58 Sohonieová, Kamala 70 solární energie 48 sopky 54, 55 Sørensen, S. P. L. 32 souhvězdí 69 srážky 58 staň se geologem 52 strunatci 10, 11 střeva 14 sublimace 36 sůl (kuchyňská) 30, 31, 37, 56 supernova 69 světelný rok 68 světlo 15, 44–45, 48
T
tavenina 36, 37 tektonické desky 54 tepelný tok v akci 51 teplo 48, 50–51 teploměr 50 teplota 30, 50, 51, 60, 66 tepny viz žíly a tepny Tesla, Nikola 41 tlak vzduchu 37, 61 tón 46, 47 trávení 14, 70 tvé úžasné oči 15 tvůj vlastní potravní řetězec 13
U
udělej si duhu 45 udělej si vlastní kompas 43 udělej si vlastní krátery 63 udělej si vlastní sopku 55 uhličitan vápenatý 35, 53 ukládání 36 usazené horniny 52, 53 uši 46
V
Van der Waals, Johannes 37 větrná korouhev 61 vibrace, chvění 46, 47 vidění 15 vítr 61 vlny 57 voda 19, 29, 37, 41, 45, 51, 56, 57, 58–59, 64 vodiče 41 vodík 25, 26, 29, 32, 66, 68 vodní pára 58 Volta, Alessandro 40 volty 40 výchylka, amplituda 46 vylučování 11 vymírání 11 vypařování 36, 58 vyrob si sloní zubní pastu 34 vyrob si svůj pH indikátor 33 vyrob si želé molekuly 29 vývoj života viz evoluce vyvřelé horniny 52 vzácné plyny 27
Z
zahraj si na vlastní hudební nástroj 47 zásady 32, 33, 55 Země 38, 42, 43, 53, 64, 67 zemětřesení 54 získej DNA z banánu 71 zkameněliny viz fosilie zlomená tužka 44 zlomy 54 změna klimatu 60 zvuk 46–47 zvukové vlny 46
Ž
žaludek 14, 32 železo 42, 43 žíly a tepny 16, 17 živí tvorové, charakteristika 11 živiny 8, 12, 14 živočichové 10–11, 13, 18, 22, 23, 53, 57 žlázy 70