Dottora Query Professore Challenge Professore Kaizen

Dottora Query
Professore Challenge
Professore Kaizen
Storia
Idintorno
nel 1780 lo scienziato italiano Luigi Galvani scoprì che le anche
rana si contraevano quando le maneggiava con una specie di forbice
metalliche. Galvani pensò che questo effetto era causato dalla elettricità
prodotta nei tessuti della rana.
Galvani raccontò la sua scoperta al suo amico Alessandro Volta. Ma la
spiegazione di Galavani non convinse a Volta. Lui pensava che l’elettricità
era generata per gli strumenti metallici che Galvani utilizzava per
manipolare la rana.
Rame
Volta scoprì che quando metteva la lingua
stoffa
tra due monete di metalli differenti
zuppa
sentiva un curioso sapore acido al palato.
Lui pensò che questo effetto era prodotto
da una reazione chimica che produceva
zinco
corrente elettrica. La sua prima pila era
fatta da dischi di rame e zinco. Tra questi
metalli aveva una stoffa zuppa di acqua
salata. Questa incredibile invenzione
accadde intorno nel 1799.
A quei tempi non esistevano gli strumenti
per misurare l’intensità di una corrente elettrica. L’intensità di una scarica
elettrica si misurave di solito per gli effettti che provocava nel corpo
umano, specialmente nel palato.Volta verificò che quando impilava
diversi elementi di zinco, stoffa zuppa e rame, le scariche nel palato erano
sempre piú intense. Lui inventò il primo strumento che generava corrente
elettrica durante un periodo lungo di tempo.
Il Professore
Challenge, dopo
alcune ore, verifica
gli effetti
dell’esperimento con
la sua lingua.
42
Dentro delle pile elettriche si
producono alcune reazioni
chimiche che generano un
eccesso di elettroni in uno dei
poli (polo-), mentre che nel
altro polo c’è una carica positiva
(polo +). Se colleghi un cavo alla
pila, gli elettroni del cavo sono
rifiutati dalla carica del polo
negativo e sono attratto dalla
carica del polo +. Gli elettroni
comiciano a muoversi e formano
una corrente.
Atomi e corrente elettrica
T
utta la materia che ci circonda è formata
da piccole particelle chiamate atomi.
Ciascuno degli atomi è come un piccolo
sistema solare. Nel centro c’è un “sole”
o nucleo formato da particelle con carica
positiva. Intorno al nucleo ci sono piccoli
“pianete” con carica negativa chiamati
elettroni.
In un cavo di rame gli atomi sono messi
in ordine uno accanto all’altro come uovi
in un portauovo. Quando gli atomi di
rame sono messi in ordine così, gli elettroni
piú lontani al núcleo abbandonano l’orbita
è si muovono liberamente tra gli atomi.
1
ATOMO
particella con carica
positiva +
particella con carica
negativa -
cobertura
plastica
atomi
elettroni
Cavo di rame
Se adesso colleghiamo il nostro cavo ai poli di una pila, verifichiamo che
la nuvola di elettroni si mueve e segue una direzione come si muove l’acqua
per una tubatura. Così è una corrente elettrica.
2
elettroni
corrente elettrica
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Atomo di sodio
Ioni
Iè l formato
mondo che ti circonda
da diverse
SALIERA
sostanze e materiali.
Malgrado ciò, non ci
sono più di 103 tipi di
molecola
SALE
atomi differenti. Questi
de SALE
atomo di cloro
tipi di atomi si chiamano
elementi chimici. La maggior parte dei materiali sono il risultato della
combinazione degli atomi di diversi elementi.
Se prendiamo un pezzo di sale e lo dividiamo in due parti, ancora abbiamo
sale. Ma se dividiamo la sale in pezzi sempre più piccoli, non avremo più
particelle di sale, bensì atomi di cloro e diPez
sodio.
abisal BIOluminiscente
Gli atomi si uniscono per formare altre sostanze. Per esempio, l’acqua
è formata da particelle formate da un atomo d’ossigeno e due d’idrogeno.
Queste unioni si chiamano molecole. Nella sale ci sono atomi di cloro
e di sodio che si uniscono per formare cristalli di sale. Se un atomo di
cloro si scontra con un atomo di sodio, succede una cosa curiosa: l’atomo
di cloro acciuffa due degli elettroni dell’atomo di sodio.Questo succede
perché l’atomo di sodio non attrae gli elettroni più lontani del nucleo
con molta forza. Così l’atomo
di cloro si converte in quello
che si chiama IONE negativo
(ci sono elettroni di troppo).
L’atomo di cloro, invece, si
converte in IONE positivo (gli
manca elettroni). Come uno
ione ha carica positiva e l’altro
ione ha carica negativa, si
attraggono. Così gli ione sono
insieme e formano quello che
noi chiamamo sale.
Elementi chimici
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Pila Limone
È
impossibile dividere gli atomi di cloro e sodio
di un granello di sale con un coltello. Ma possiamo
dividere gli atomi, se diluiamo la sale in acqua. Le
molecole d’acqua sono come piccole barre con un
bordo positivo ed altro negativo. Quando diluiamo
la sale, le molecole d’ acqua attraggono gli ioni di cloro e
sodio, dividono gli ioni e provoca si muovano liberamente per l’acqua.
Molte sostanze conosciute come acidi, basi e sali producono ioni positivi
e negativi quando si diluiscono nell’acqua. Grazie a questi ioni, l’acqua
si converte in un ELETTROLITO, cioè, in un liquido conduttore di
elettricità. Se in un bicchiere con acqua e sala immergi due cavi, in modo
che siano un cavo collegato al polo positivo della pila e l’altro cavo
collegato al polo negativo della pila. Gli ioni negativi si muovono verso
il polo negativo e producono corrente elettrica.
Limone
È possibile fabbricare un pila semplice
con poca potenza se immergi una barra
di rame e una barra di zinco in un
elettrolito. Ma, come possiamo
¡Toc
produrre un elettrolito? È molto
Toc
facile. Possiamo produrre un
Toc!
elettrolito con il succo di
molte frutte e verdure. Il
succo di questi alimenti
è acqua con sostanze
acide che producono
ioni positivi e negativi.
Un buon esempio è
il limone.
Ma non tutte le
verdure servono per
fabbricare pile. La
grandezza delle
verdure non importa.
Zucche
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Pila Secca
Grafite
+
N
el 1865 l’ingegnere francese
LeClanchet inventò un tipo di
batteria che non necessitava
liquido. Questa batteria necessitava
solo una pasta umida. Era più sicura
e facile di trasportare e presto si
dilagò il suo uso. Le pile classiche
che usiamo oggi giorno sono
versioni migliorate dell’invenzione
di LeChanchet.
La pila secca convenzionale è
formata da un recipiente o
bicchiere di zinco che fa da polo
negativo. Il recipiente o bicchiere
deve essere riempito da pasta umida
di clorato ammonico. C’è una barra
di carbonio incastrata nella pasta
di clorato ammonico. Questa barra
fa da polo positivo.
MnO2 (+C)
Nh4Cl (+ZnCl2)
Zn
-
Il recipiente di zinco reagisce con
il clorato ammonico. Durante
questa reazione gli atomi di zinco perdono elettroni e si convertono in
ioni positivi che si diluiscono nella pasta umida. Questo provoca che nel
bicchiere con zinco si sia un ecceso di cariche negative e che la barra di
carbonio abbia carica positiva.
Recipiente
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46
Elettrolisi
Grafite
+-
Batteria
U
na batteria elettrica è un esempio di
come alcune reazioni chimiche producono
elettricità. Ma anche possiamo lavorare
ed utilizzare l’elettricità per produrre e
controlare le reazioni chimiche che senza
corrente elettrica non possono esistere.
Cloro
Un buon esempio di reazioni che si
producono grazie alla corrente elettrica
Idrogeno
è l’elettrolisi di sale che si usa per ottenere
acqua salata
cloro, hidrógeno ed una sostanza
corrosiva che si chiama soda caustica.Diluiamo sale in un recipiente per
realizzare questo processo ed introduciamo due barre di grafite, una
collegata al polo + e l’altra collegata al polo- di un generatore a corrente.
Nel polo positivo comincia a apparire alcune bolle di cloro, mentre che
nel polo negativo si formano bolle d’idrogeno delle molecole d’acqua.
Se diluiamo la sale nell’acqua si formano ioni liberi di cloro e sodio. Gli
ioni di cloro sono negativi e sono attratti dalla barra collegata al polo
positivo. Quando gli ioni arrivano alla barra, liberano gli elettrono di
più e si convertono in atomi neutri e liberi.
L’elettrolisi è il metodo utilizzato per fabbricare molti prodotti. Questa
tecnica è utilizzata per ottenere alluminio da un minerale chiamato bauxite
o per ottenere ossigeno ed idrogeno dall’acqua.
BZZZZZZZZZ
Batteria
d’idrogeno
In un futuro non
molto lontano, le
pile d’idrogeno
saranno una
alternativa
energetica pulita
ed ecologica. Qui
potete osservare
i professori con un
prototipo adattato
al suo tandem. Il
pedalare è finito!
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Galvanizzazione
Batteria
+-
L
Chiodo
Rame
a corrente elettrica può essere utilizzata
per depositare un manto fino di metallo
resistente come il cromo, níkel o oro, ma
sopratutto metallo di peggiore aspecto e
meno resitente come l’acciaio. Questo
processo si chiama galvanizzazione. Un
buon esempio di questo processo è la
cromatura di pezzi di macchine e
motociclette. Con questo processo
possiamo fare che i pezzi d’acciaio delle
macchine e motociclette abbiano un
aspetto più brillante e lucido.
Acqua + solfato di rame
Per esempio, se vogliamo ricoprire un cavo di rame (o altro pezzo) con
un manto di rame, dobbiamo immergere il cavo e la barra di rame in
un recipiente con solfato di rame dissolto in acqua. La barra di rame si
collega al polo positivo e il cavo al polo negativo.
Un po’ per volta si genera un manto di rame sul cavo, mentre che la
barra di rame si dissolve. Se diluiamo il solfato di rame nell’acqua, gli
ioni di rame si muovono liberamente e sono attratti dal cavo che è
collegato al polo negativo della batteria.
Quando gli ioni di rame arrivano al
¿mmmmm
cavo prendono elettroni e
?
convertono questi elettroni in
atomi neutri che si depositano sul
cavo. D’altra parte, il polo positivo
della pila “ruba” elettroni alla barra
e produce ioni positivi di rame
che si diluiscono nell’acqua.
Il professore Kaizen comincia a sospettare
che la coppa d’oro puro del secolo XIV che
comprò al mercatino non è quello che pare.
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Elettricità animale
A
lessandro Volta non fu il primo a generare corrente elettrica grazie
a reazioni chimiche. Nella sua epoca si conoscevano diversi tipi di pesci
che producevano scariche elettriche, come per esempio il “Pesce gatto
elettrico” che abita in alcuni fiumi d’Africa. Il Pesce gatto elettrico può
produrre scariche di 350 Volts; o l’ Anguilla Elettrica, pesce che abita
nella torbida acqua di alcuni fiumi d’ America del Sud. L’ anguilla elettrica
può produrre scariche di più di 600 Volts.
Questi animali hanno cellule nervose o muscolari modifícate che fanno
da piccole batterie che possono generare correnti elettriche. Queste
correnti possono essere espresse con scariche pronte e rapide o con una
sequenza di piccole scariche. L’intensità e frequenza di queste piccole
scariche è controllata dal crevello.
I pesci elettrici non producono solo elettricità. Loro percepiscono anche
come il suo ambiente cambia per l’elettricità che loro producono. Questa
percezione gli aiuta per orientarsi in
acqua torbida o per trovare le sue
Il professore Challenge
experimenta in questo
“vittime” sotto la sabbia o tra le alghe.
momento: è possibile
pescare pesci elettrici
con spine? Che pensi?
Le forte scariche che alcuni pesci
producono possono uccidere o stordire
le sue “vittime” o disorientare i suoi
nemici. Queste scariche gli aiutano
anche a trovare l’amore.
Spina
Anguilla elettrica
49
Pro
e
ng
È sempre pronto per provare ed
esperimentare. Il professore
Challenge è iperattivo e distratto.
Solo smette di lavorare alle
cinque per prendere il tè. Gli piace
moltissimo la musica popolare,
specialmente le polke.
re Chall
o
s
s
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fe
ra Que
o
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ry
Do
ssore Kaiz
e
f
e
ro
n
Il professore Kaisen è un
lavoratore infaticabile e sempre
ha voglia di superarse sé stesso.
Lui è metodico, esauriente e
molto paziente. Gli piace molto
fare scherzi i suoi compagni.
P
Se c’è qualcuno che non smette
mai di domandare, lei è la Dottora
Query. Le piace moltissimo gli
enigma ed è una appassionata delle
torte e dei cioccolatini.
Ci vediamo nella prossima avventura!
MINILAND S.A. Ctra. Castalla, km 1. Pol. Industrial 03430 Onil. Alicante. Spain.
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Design, creatività e testi: Sieteleguas Ediciones S.L.
Consulente scientifico: Obdulio Serrano. Laureato in Scienze Fisiche.