Nové Školstvo: Slaná voda

Slaná voda

20.5.2008 | Martin Mojžiš | Nielen o škole

Prečo je morská voda slaná? Prečo nie je slaná voda pitná? Prečo je na svete tak veľa slanej a tak málo sladkej vody? Prečo sladká voda nie je sladká? Prečo sa v škole nepýtame prečo?

Ako je možné, že jedna zo základných detských otázok – otázka prečo – sa v škole vyskytuje tak zriedkavo? Dôvod je celkom prostý: pre náš školský systém je to v podstate nepriateľská otázka.

Časť tohto nepriateľstva pochádza z komunizmu. Hlavnou úlohou komunistického školstva bolo vštepovanie pozoruhodného svetonázoru, ktorého základ tvorilo niekoľko veľmi vratkých a ľahko odhaliteľných lží. Otázka prečo mala v takomto systéme potenciál zápalky v muničnom sklade.

Iná časť tohto nepriateľstva pochádza z nedostatku prirodzenej autority. Odpoveď na otázku prečo býva často zložitá a nie vždy úplne uspokojivá. V prípade učiteľa s jasnou prirodzenou autoritou by to nemalo predstavovať nijaký vážny problém. Nuž, ale ak je autorita z umelej hmoty...

No a do tretice tu máme časový faktor. Ak chceme zoznámiť deti s celou monumentálnou stavbou fyziky, chémie či biológie, potom sa nemôžeme obmedziť len na prirodzené otázky. Ak by sme sa pridlho zaoberali slanou vodou, už by nám nezvýšil čas na termistory, nuklidy, cykloalkány, orbitaly, belemnity, reducenty a vráskovcové teleso.

.slaná

Predstavme si, že by sa nám nejakým zázrakom podarilo odstrániť uvedené tri dôvody nepriateľstva medzi školou a otázkou prečo. V takom prípade by bolo možné opustiť súčasný systém osnov kopírujúcich (v skutočnosti karikujúcich) systém príslušnej vedeckej disciplíny. O zaujímavosti nejakej otázky by prestala rozhodovať jej dôležitosť v rámci systému danej vedy (v tejto súvislosti nemožno nespomenúť známu definíciu stredoškolskej fyziky ako systému odpovedí na otázky, ktoré nikto nikdy nepoložil). Otázka by bola zaujímavá len vtedy, ak by ju za takú považovali žiaci.

Bolo by možné založiť vyučovanie prírodovedných predmetov na detsky zaujímavých otázkach? Možné by to bolo, ale bolo by to rozumné? Nestala by sa tak z učebných osnov iba nesúrodá zbierka atrakcií? Nezničili by sme tým akékoľvek systematické prírodovedné vzdelanie? Nie, ak by sme to robili rozumne.

Vychádzajúc z detských otázok, sa dá úplne prirodzene vybudovať jasný a zrozumiteľný systém. Vezmime si napríklad tú slanú vodu. Prečo sa vlastne soľ vo vode tak dobre rozpúšťa? Odpoveď na túto otázku, podobne ako odpovede na mnohé iné zaujímavé otázky, je ukrytá až na úrovni atómov a molekúl. Mnohým vlastnostiam vody sa pritom dá porozumieť aj bez detailnej znalosti zákonov týchto malinkých častíc hmoty. Pre akési základné porozumenie je často celkom dostatočná jediná informácia: molekula vody je Mickey Mouse.

Molekula vody sa skladá z jedného atómu kyslíka a dvoch atómov vodíka. Tieto atómy sú v molekule usporiadané tak, že pripomínajú myšiaka Mickeyho – vodíky sú uši a kyslík hlava. Veľmi dôležité pritom je, hoci je molekula vody ako celok elektricky neutrálna, že elektrický náboj v nej nie je rozdelený rovnomerne. Na vodíkoch je viac kladného a na kyslíku viac záporného náboja.

Toto nerovnomerné rozloženie náboja má ďalekosiahle dôsledky. Pripomeňme si, že opačné náboje sa priťahujú a rovnaké sa odpudzujú. Ak sa vo vode vyskytnú nejaké elektricky nabité častice, molekuly vody sa k nim rady pritúlia. Robia to tak, že sa vhodne natočia. Ku kladnému náboju sa pritúli kyslík, k zápornému vodíky. Na základe tohto túlenia sa vodných Mickey Mousov k iónom sodíka a chlóru sa dá deťom celkom zrozumiteľnou a prístupnou formou vysvetliť rozpúšťanie soli. A nielen to, vysvetliť sa dá aj veľa ďalších vecí.

.sladká

Na niektoré zaujímavé otázky deti neprídu samy, ale s veľkou pravdepodobnosťou ich zaujmú, keď im ich položí učiteľ. Napríklad ak sa ich spýta, prečo morské kryhy nie sú slané. V prvom momente mu asi neuveria, že nie sú slané, ale ľahko ich presvedčí pokusom. Ak strčia slanú vodu do mrazničky, po čase z nej vznikne ľad a okrem toho nezamrznutá voda, ktorá bude slanšia ako pôvodne. Ak potom ľad roztopia, dostanú z neho sladkú vodu.

Prečo sa soľ do ľadu nedostane? Dobrá otáz¬¬ka. Čo na ňu hovorí náš kamarát Mickey Mouse? Kryštáliky ľadu majú pravidelnú štruktúru. Premena vody na ľad spočíva v tom, že molekuly vody sa prestanú len tak nezáväzne potulovať a na¬miesto toho vytvoria pra¬videlnú štruktúru, v ktorej sa kladne nabité ušká túlia k záporne nabitým hlavičkám. Ióny sodíka a draslíka však do tejto štruktúry nezapadajú, a tak sa do nej nedostanú. Pomocou obrázkov alebo dokonca animácií je toto vysvetlenie zrozumiteľné už na základnej škole.

Mimochodom, z obrázkov znázorňujúcich kryštalickú štruktúru ľadu sa dá porozumieť aj ďalšej nesmierne dôležitej vlastnosti vody – jej takzvanej anomálii. Vďaka tejto vlastnosti a vďaka Archimedovmu zákonu sa ľad tvorí na vodnej hladine a nie na dne, čo má úplne zásadný význam pre život na Zemi (pozri .týždeň 7/2007).

Keď už sme pri tej sladkej vode, asi by sme sa mali s deťmi pohrať aj s rozpúšťaním cukru vo vode (v chémii sú soľ a cukor ďaleko od seba, lebo jedno patrí do anorganickej a druhé do organickej chémie – v kredenci sú však hneď vedľa seba, a to je pre deti podstatnejšie). Určite by stála za diskusiu otázka, prečo sú ovocné šťavy sladké, ale sladká voda sladká nie je. A tiež otázka, prečo nie je slaná voda pitná (pozri .týždeň 32/2005).

A kde sa vlastne berie sladká voda? Ak sa soľ tak ľahko rozpúšťa vo vode, ako je vôbec možné, že nejaká voda zostane od soli ušetrená? Odpoveď nájdu deti s učiteľovou pomocou celkom ľahko. Vezmú misku so slanou vodou a nechajú odparovať. Vody je v miske čoraz menej a je čoraz slanšia, až sa nakoniec všetka voda odparí a soľ zostane. (Vedeli by decká zistiť, či sa neodparila aj nejaká soľ? Nech to zistia.)

Čo to znamená pre kolobeh vody v prírode? Nuž to, že zo slaných morí sa vyparuje sladká voda, a tá sa potom vracia na zem v podobe dažďa a snehu. Voda zo zrážok napája potoky a rieky a nakoniec sa dostane späť do mora, kde ju už čaká soľ, ale aj možnosť znovu sa vypariť.

.kyslá

Tak, a teraz jeden chyták: aká je dažďová voda, slaná alebo sladká? Správna je tretia možnosť: dažďová voda je kyslá. Naozaj, dažďová voda je slabá kyselina.

Ako je to možné? Veď predsa dážď pochádza z vyparenej vody a to je predsa čistá voda. Vtip je v tom, že vo vzduchu sa nachádza veľa látok, ktoré s vodou reagujú a tým vznikajú príslušné kyseliny (pri týchto reakciách stratí veľa vodných Mickey Mousov jedno uško, kyseliny sú látky, ktoré obsahujú veľa odtrhnutých ušiek).

To má ďalekosiahle dôsledky. Dažďová voda chemicky reaguje s minerálmi a vytvára, napríklad, krasové útvary aj vodný kameň v práčkach. S deťmi sa môžeme baviť o tom, ako tento kameň vzniká, ako ho odstraňujeme, ako vlastne práčka perie (na chemickej úrovni sa dá veľa pochopiť na základe toho, že molekula mydla sa podobá na žubrienku). A tak ďalej, učiteľ môže klásť stále ďalšie a ďalšie otázky prirodzene vyplývajúce z predchádzajúcich, deti môžu klásť svoje otázky. Postupne sa dá takto prejsť takmer celou chémiou, fyzikou aj biológiou.

Článok bol uverejnený v týždenníku .týždeň 20/2008 dňa 12. mája 2008.

Nielen o škole

Webinár: Výhody a riziká domáceho vzdelávania

2.12.2022, Nielen o škole

Analytička OZ Nové školstvo Zuzana Zimenová diskutovala spolu s ďalšími pozvanými o domácom vzdelávaní na webinári Komenského inštitútu. Pozrite si videozáznam.

TÝŽDEŇ V ŠKOLSTVE MAILOM

Slaná voda

20.5.2008 | Martin Mojžiš | Nielen o škole

Nielen o škole