Grafitové kresby

Chémia
Výtvarná výchova
7. ročník ZŠ
9. ročník ZŠ

Vzdelávacia oblasť: ORGANICKÉ LÁTKY; VÝZNAMNÉ CHEMICKÉ PRVKY A ZLÚČENINY
Tematický celok: VLASTNOSTI JEDNODUCHÝCH ORGANICKÝCH LÁTOK; PERIODICKÁ SÚSTAVA PRVKOV
Téma: UHLÍK

Chemický prvok uhlík je základnou stavebnou jednotkou všetkých organických zlúčenín (aj mnohých anorganických), základným stavebným kameňom každej živej hmoty.

Uhlík je typický nekovový prvok, ktorý sa ako minerál v elementárnom stave vyskytuje v prírode v niekoľkých základných modifikáciách. Najznámejšie z nich sú grafit a diamant – dve čisté formy uhlíka s úplne rozdielnymi vlastnosťami.

Grafit alebo tuha (starší názov) vytvára kryštály v tvare plochých tabuľkovitých doštičiek. Názov pochádza z gréckeho slova gráphein = písať, čiže kameň slúžiaci k písaniu.

Grafit je extrémne mäkký, lámavý, mastný a žiaruvzdorný, čiernej farby so strieborným kovovým leskom. Z týchto jeho vlastností vyplývajú konkrétne využitia grafitu v priemysle, v bežnom živote či v umeleckej sfére, ba dokonca v kozmetike.

Zaujímavou vlastnosťou nekovového čistého uhlíka v podobe grafitu je jeho elektrická vodivosť.

Pomôcky:

lyžička na chemikálie, tyčinka, trecia miska, kadička, kresliaci kartón, nožnice, špendlík, zdroj elektrického napätia, elektrické vodiče s krokodílkami, LED diódy, plastová fľaštička so špicatým koncom alebo štetec

Chemikálie:

grafitový prášok, vodné sklo

Postup: 

  1. Z kartónu si priprav maketu, ktorú neskôr “rozsvietiš” (napr. snehuliaka) . 
  2. Navrhni a nakresli jednoduchý elektrický obvod, ktorý bude zahrňovať niekoľko LED diód, zdroj el. napätia a rozvrhnutie elektrických vodičov. Nakresli smer el. prúdu (+/-)
  3. Na miestach, kde bude v el. obvode zapojená LED dióda, sprav špendlíkom do makety dve dierky vzdialené od seba približne 3mm
  4. Do trecej misky nasyp 2 lyžičky grafitového prášku a prilej rovnaké množstvo vodného skla.
  5. Zmes miešaj, kým sa nevytvorí jednotná tmavosivá kaša, ktorá sa jemne prelieva.
  6. Vytvorenú grafitovú zmes nanášaj pomocou fľašky s úzkym uzáverom (alebo štetcom) na miesta, kde máš navrhnuté grafitové vodiče v tvojom el. obvode na makete.
  7. LED diódy vlož do pripravených dierok ešte kým grafitová zmes nie je zatuhnutá. Dbaj na správne smerovanie pólov (+/-).
  8. Keď grafitové vodiče trochu zatuhnú a s maketou sa už dá manipulovať, drôtiky LED diód na druhej strane makety pozahýnaj, aby netrčali a nedotýkali sa jeden druhého.
  9. Po úplnom zatuhnutí grafitových vodičov môžeš zapojiť do elektrického obvodu zdroj napätia a rozsvietiť svoju maketu.

TIPY:

  • LED dióda začína “svietiť” pri cca 1,9 až 3,5V (záleží aj od vyžarovanej farby LED-ky). Zároveň u LED diód platí pravidlo – čím vyšší prúd do nich pustíme, tým jasnejšie svietia. Tieto fakty treba mať na pamäti pri navrhovaní elektrického obvodu a podľa toho použiť a nastaviť aj zdroj elektrického napätia. Napríklad tri sériovo zapojené LED diódy potrebujú 3 x 3,5V = 10,5V.
  • Pokiaľ nemáš k dispozícii regulovateľný zdroj napätia, môžeš použiť aj 9V batérie zapojené sériovo.
  • Grafitovú zmes môžeš pripraviť rovno do fľaštičky, čo ti značne zjednoduší manipuláciu.
  • Konzistencia grafitovej zmesi by mala byť polotekutá, resp. po nanesení na papier by sa nemala roztekať, ale držať svoj tvar. Ak taká nie je, pridaj podľa potreby buď grafitový prášok alebo vodné sklo.
  • Pokiaľ nemáš k dispozícii vhodnú fľaštičku, grafitové vodiče môžeš kresliť/maľovať aj štetcom.
  • Je dôležité, aby vytvorené grafitové vodiče mali rovnakú hrúbku, pretože pokiaľ sa zužujú a potom rozširujú, vytvára sa v týchto miestach vyšší odpor a môže sa stať, že sa LED dióda nerozsvieti.
  • Grafitovú zmes nanes aj do dierok v makete určených na vloženie LED diód
  • Všimni si, že LED diódy majú dva póly, kladný je dlhší drôtik a záporný kratší drôtik – je dôležité zapojiť ich do el. obvodu správnym smerom (striedanie + a -).
  • Nezapájaj do obvodu viac ako 5 LED diód, začni radšej s menším počtom
  • Pokiaľ sa ti nedarí maketu rozsvietiť
    • skontroluj spoje jednotlivých LED diód a grafitového vodiča,
    • skontroluj, či grafitový vodič nie je niekde prasknutý
    •  zmenši el. obvod o 1-2 LED-ky
  • Grafit ako vodič el. prúdu sa využíva na kratšie vzdialenosti, pretože jeho mechanické vlastnosti ho nepredurčujú k tvorbe dlhých el. vodičov. Aj to je dôvodom, prečo pri návrhu svojho el. obvodu pamätaj na to, že grafitové el. vodiče by mali byť čo najkratšie

SVIETIACA CERUZKA:

Starší názov grafitu je tuha. A tuhu určite poznáš ako kresliacu časť, ten tmavý “kamienčok” v „obyčajných“ ceruzkách. Keďže už o grafite vieš, že vedie elektrický prúd, skús si vyrobiť ceruzku, ktorá sa po zapojení do elektrického obvodu rozsvieti.

Inšpiráciou ti môže byť ceruzka v podobe vianočného stromčeka, ktorý má na vrchole hviezdu vyrobenú z LED diód.

Potrebuješ k tomu „obyčajné“ ceruzky, drôtik, LED-ky, el. vodiče s krokodílkami, zdroj el. napätia a trochu fantázie a šikovnosti.

GRAFITOVÉ OBRÁZKY

Možno na začiatok jednoduchšia práca s grafitovým vodičom je vytvorenie obrysov obrázkov alebo nápisu z grafitovej zmesi a zapojenie jednej LED diódy do takéhoto el. obvodu. Po napojení na batériu grafitová „kresbička rozsvieti“ LED-ku.

Kresby vytvorené žiakmi chemického krúžku Kremík.


POPREMÝŠĽAJ, VYHĽADAJ, ZISTI a POPÍŠ…

  1. Vyhľadaj uhlík v PSP, uveď jeho protónové číslo, číslo periódy a skupiny, v ktorej sa nachádza.
  2. Uveď koľko elektrónových vrstiev má uhlík a koľko elektrónov sa nachádza na poslednej elektrónovej vrstve.
  3. Uhlík je v organických zlúčeninách štvorväzbový. Popremýšľaj ako jeho väzbovosť súvisí s jeho miestom v PSP.
  4. Organická chémia sa označuje aj ako chémia uhlíka. Popremýšľaj prečo je to tak.
  5. Uveď dve základné prírodné modifikácie čistého uhlíka a popíš aký je medzi nimi zásadný rozdiel.
  6. Popremýšľaj ako súvisí grécky pôvod slova grafit s jeho využitím.
  7. Grafit je extrémne mäkký, lámavý, mastný a žiaruvzdorný, čiernej farby so strieborným kovovým leskom. Vyhľadaj, ako sa tieto jeho vlastnosti využívajú v praxi.
  8. Hoci je grafit nekov, vedie elektrický prúd. Vyhľadaj, ako sa táto jeho vlastnosť využíva v praxi a aké sú jej limity v prípade grafitu.
  9. Komerčné LED pásiky sú zložené z modulov, v ktorých sú sériovo zapojené LED diódy a rezistor.  Vyhľadaj, na čo slúži rezistor nachádzajúci sa v LED pásikoch.
  10. Zisti chemický názov vodného skla a uveď jeho chemický vzorec.
  11. Vyhľadaj na čo a kde sa vodné sklo štandardne používa.
  12. Opíš akú úlohu zohráva vodné sklo v príprave tvojich grafitových elektrických vodičov.



Mohlo by vás zaujímať

Chémia
Výtvarná výchova
Základná škola
Dejepis
Stredná škola
Chémia
Stredná škola
Geografia
Základná škola