chemia

W ramach wykładu z energetyki jądrowej będą przedstawione podstawowe informacje na temat budowy i działania elektrowni jądrowej. Omówione zostaną również nowe technologie i generacje reaktorów jądrowych. Uczestnicy wykładu będą mieli okazję dowiedzieć się jakie zalety mają reaktory jądrowe generacji III+ takie jak na przykład reaktor EPR francuskiej firmy AREVA, który według programu polskiej energetyki jądrowej ma być budowany w Polsce. Słuchacze wykładu zostaną również zapoznani z technologią reaktorów jądrowych IV generacji, które obecnie istnieją tylko w skali laboratoryjnej.

W trakcie pokazów zobaczymy, że za efekt leczniczy niektórych substancji odpowiadają ich struktury chemiczne, które jednocześnie nadają tym związkom różnorakie własności barwne. Biologiczna aktywność tych substancji zależy bowiem od tych samych struktur, co ich własności optyczne. Natomiast konkretny skutek przejawiający się tym, czy dana biologicznie aktywna substancja jest lekiem, czy trucizną, nie jest a priori łatwy do przewidzenia.

Jako „motyw przewodni” zostanie wykorzystany kolor żółty.  Jak zobaczymy,  nawet  pozornie „takie same” wizualnie substancje mogą mieć  inną strukturę chemiczną, mogą inaczej świecić i wywoływać inne skutki medyczne. Wykorzystamy do pokazu nie tylko leki, ale również przyprawy i powszechnie dostępne kwiaty i zioła. Dzięki temu zobaczymy,  że substancje lecznicze występują nie tylko w lekach.  Do wyjaśnienie procesów świecenia zastosujemy poglądowe modele opracowane przez polskiego fizyko-chemika  prof. Jabłońskiego. Natomiast budowę cząsteczek przedstawimy  na schematach, na podstawie których uczestnicy zajęć będą mogli samodzielnie  zbudować „z kulek i patyczków” modele badanych cząsteczek. W dalszej części wykładu uczestnicy samodzielnie będą sporządzać roztwory wybranych „żółtych substancji leczniczych” (np. rivanol, kurkumina) oraz ekstraktów roślinnych zawierających takie substancje (np. żonkile). Sporządzone roztwory będą następnie oświetlane przez uczestników lampką do kontroli banknotów (niewidzialne promieniowanie ultrafioletowe UV) lub niebieską diodą z ładowarki do telefonów.  Jak się okaże, takie oświetlanie powoduje, że  roztwory zaczynają świecić na żółto, a więc zupełnie w innym  kolorze niż kolor światła pobudzającego.

Niektóre polimery po odpowiednim usieciowaniu tworzą hydrożele poprzez zaabsorbowanie dużej ilości wody. Dzięki temu posiadają właściwości i cieczy, i ciał stałych. Posiadają jeszcze inną interesującą cechę: pod wpływem zmiany warunków zewnętrznych mogą ulegać odwracalnej przemianie fazowej (objętościowemu przejściu fazowemu) i wyrzucać z siebie wodę. Mogą więc w zależności od warunków zewnętrznych istnieć w dwóch stanach: napęczniałym i skurczonym. Związana z tym zmiana objętości może być nawet tysiąckrotna. Ta cecha hydrożeli spowodowała, że zaliczają się one do materiałów inteligentnych.

Odpowiednia funkcjonalizacja żeli polimerowych powoduje że nabierają one zdolności do samonaprawiania i samoporządkowania się. Zachowania takie powodują, że zrobione z nich materiały upodabniają się do tkanek miękkich u ssaków. Znane jest wykorzystanie zjawiska przejścia fazowego żeli przez niektóre organizmy do regulacji ich gospodarki wodnej oraz obrony przed drapieżnikami.

Zjawisko objętościowego przejścia fazowego, samonaprawiania i samoporządkowania się oraz możliwości praktycznych ich zastosowań będą szczegółowo omówione w trakcie wykładu.

1. Za co kochamy czekoladę? – dr Beata Dasiewicz (SGGW)

Co powoduje, że jedzenie czekolady tak wielu ludziom sprawia przyjemność? Czy to tylko słodki smak, a może coś więcej? Czy czekolada uzależnia? Czy może leczyć? Czy biała czekolada to naprawdę czekolada?

1. Jak Maria Skłodowska-Curie odkrywała rad, czyli promieniotwórczość wokół nas – 

dr Beata Dasiewicz (SGGW) i dr inż. Katarzyna Dobrosz-Teperek (SGGW)

Maria Skłodowska-Curie, polska uczona wszech czasów, dwukrotna noblista, która zajmowała się badaniami nad promieniotwórczością polonu i radu. Poznamy ciekawostki i anegdoty dotyczące Marii oraz zanalizujemy aktualne korzyści i zagrożenia, które niesie promieniotwórczość.

Barwne związki organiczne zawarte w roślinach (tzw. barwniki roślinne) pełnią wiele funkcji: uczestniczą w procesach oddychania komórkowego, fotosyntezie, przenoszą tlen. Najbardziej popularne dla roślin zabarwienie zielone pochodzi od chlorofilu, żółte i pomarańczowe od flawonoidów oraz karotenoidów, natomiast czerwone od antocyjan. Stosując odpowiednie rozpuszczalniki organiczne możliwe jest wydzielenie z materiału roślinnego wymienionych związków, a następnie rozdzielenie ich na kolumnie chromatograficznej. Dzięki temu można otrzymać czyste frakcje karotenu, chlorofilu A, chlorofilu B oraz ksantofili.

Podczas pokazu zaprezentowane zostaną proste doświadczenia chemiczne, które będą skupiały się na efektownych barwnych reakcjach. W pokazie wykorzystana zostanie także instalacja - boks rękawicowy, czyli stanowisko, w którym pracuje się z izotopami promieniotwórczymi. Prowadzący opowiedzą o pracach w nim prowadzonych. Dzieci będą mogły samodzielnie wypróbować instalację. Wewnątrz boksu znajdować się będą różne elementy: klocki, naczynia z wodą, małe przedmioty, a dzieci będą miały za zadania wykonać z nimi nieskomplikowane czynności. Dodatkowo prowadzący opiszą działanie i zastosowanie bramki dozymetrycznej, natomiast chętne osoby będą mogły skontrolować i wykryć powierzchniowe skażenie dłoni i obuwia radionuklidami.

Spotkania z Inżynierią Chemiczną.

Wykonując kilka prostych doświadczeń, uczniowe dowiedzą się, na czym polega zjawisko wymiany ciepła.

Dlaczego metale są zimne? Co sprawia, że przedmioty wykonane z metalu są zawsze zimne? Dlaczego płytki w łazience są zimniejsze niż podłoga drewniana w pokoju?
W doświadczeniu posłużymy się płytkami wykonanymi z różnych materiałów, aby odpowiedzieć na te pytania i wyjaśnić kryjące się za nimi zjawisko.

Dlaczego metalowa łyżeczka włożona do gorącej herbaty bardzo szybko się nagrzewa? Dlaczego garnki mają plastikowe uchwyty? W doświadczeniu zaprezentujemy różnice w przewodności cieplnej różnych materiałów, a uczniowie poznają pojęcia dobrych i słabych przewodników ciepła.

Czym jest ciepło dla fizyka lub inżyniera? Czy przeciwieństwem ciepła jest zimno? Wyjaśnimy, używając wody o różnych temperaturach, czym jest ciepło i energia cieplna. Pokażemy w jakim kierunku odbywa się transport ciepła.

Czy ciepło może latać? Dlaczego grzejniki umieszczamy na podłodze, a klimatyzatory pod sufitem? Po co pod oknem jest kaloryfer? Posługując się sympatycznym wężem - spiralą, pokażemy zjawisko konwekcji cieplnej. Omówimy zastosowanie tego zjawiska na przykładzie bajki o rakiecie, którą wyślemy w kosmos.

W trakcie zajęć dzieci otrzymają karty pracy, które będą wypełniać przy każdym ćwiczeniu. Na koniec zajęć omówimy zaobserwowane zjawiska i poprosimy dzieci o wyciągnięcie wniosków.

Techniki medycyny nuklearnej wykorzystują promieniowanie pochodzące od wprowadzonych do organizmu związków biologicznie czynnych, popularnie zwanych radiofarmaceutykami, które są znakowanie izotopami promieniotwórczymi. Jedną z najbardziej zaawansowanych i dynamicznie rozwijających się technologii medycyny nuklearnej jest pozytonowa tomografia emisyjna (PET), która pozwala na diagnozowanie wielu poważnych schorzeń. W ramach lekcji zostaną przedstawione zagadnienia historii i ewolucji metod izotopowych oraz metod diagnostyki obrazowej, otrzymywania radioizotopów, charakterystyka i zastosowania podstawowych radiofarmaceutyków.

Podczas pokazu zaprezentowane zostaną proste doświadczenia chemiczne, które będą skupiały się na efektownych barwnych reakcjach. W pokazie wykorzystana zostanie także instalacja - boks rękawicowy, czyli stanowisko, w którym pracuje się z izotopami promieniotwórczymi. Prowadzący opowiedzą o pracach w nim prowadzonych. Dzieci będą mogły samodzielnie wypróbować instalację. Wewnątrz boksu znajdować się będą różne elementy: klocki, naczynia z wodą, małe przedmioty, a dzieci będą miały za zadania wykonać z nimi nieskomplikowane czynności. Dodatkowo prowadzący opiszą działanie i zastosowanie bramki dozymetrycznej, natomiast chętne osoby będą mogły skontrolować i wykryć powierzchniowe skażenie dłoni i obuwia radionuklidami.

Barwne związki organiczne zawarte w roślinach (tzw. barwniki roślinne) pełnią wiele funkcji: uczestniczą w procesach oddychania komórkowego, fotosyntezie, przenoszą tlen. Najbardziej popularne dla roślin zabarwienie zielone pochodzi od chlorofilu, żółte i pomarańczowe od flawonoidów oraz karotenoidów, natomiast czerwone od antocyjan. Stosując odpowiednie rozpuszczalniki organiczne możliwe jest wydzielenie z materiału roślinnego wymienionych związków, a następnie rozdzielenie ich na kolumnie chromatograficznej. Dzięki temu można otrzymać czyste frakcje karotenu, chlorofilu A, chlorofilu B oraz ksantofili.

Podczas pokazu zaprezentowane zostaną zamknięte źródła promieniowania jonizującego alfa, beta i gamma o małej aktywności. Prowadzący opowiedzą o rodzajach promieniowania, jego przenikliwości, zasięgu i sposobach wykrywania, a także o możliwości zastosowania radioizotopów w diagnostyce i terapii nowotworowej. Ponadto pokazane zostaną uczniom przedmioty spotykane w codziennym życiu i przy użyciu liczników promieniowania Eko-C mierzony będzie poziom ich promieniowania. Zainteresowani uzyskają również informacje nt. zjawiska promieniowania tła oraz usłyszą o zagrożeniach, dawkach pochłoniętych i poziomie naturalnego promieniowania. Na koniec osoby prowadzące zajęcia opiszą działanie i zastosowanie bramki dozymetrycznej, natomiast chętne osoby będą mogły skontrolować i wykryć powierzchniowe skażenie dłoni i obuwia radionuklidami.

Podczas pokazu zaprezentowane zostaną zamknięte źródła promieniowania jonizującego alfa, beta i gamma o małej aktywności. Prowadzący opowiedzą o rodzajach promieniowania, jego przenikliwości, zasięgu i sposobach wykrywania, a także o możliwości zastosowania radioizotopów w diagnostyce i terapii nowotworowej. Ponadto pokazane zostaną uczniom przedmioty spotykane w codziennym życiu i przy użyciu liczników promieniowania Eko-C mierzony będzie poziom ich promieniowania. Zainteresowani uzyskają również informacje nt. zjawiska promieniowania tła oraz usłyszą o zagrożeniach, dawkach pochłoniętych i poziomie naturalnego promieniowania. Na koniec osoby prowadzące zajęcia opiszą działanie i zastosowanie bramki dozymetrycznej, natomiast chętne osoby będą mogły skontrolować i wykryć powierzchniowe skażenie dłoni i obuwia radionuklidami.

Podczas pokazu zaprezentowane zostaną zamknięte źródła promieniowania jonizującego alfa, beta i gamma o małej aktywności. Prowadzący opowiedzą o rodzajach promieniowania, jego przenikliwości, zasięgu i sposobach wykrywania, a także o możliwości zastosowania radioizotopów w diagnostyce i terapii nowotworowej. Ponadto pokazane zostaną uczniom przedmioty spotykane w codziennym życiu i przy użyciu liczników promieniowania Eko-C mierzony będzie poziom ich promieniowania. Zainteresowani uzyskają również informacje nt. zjawiska promieniowania tła oraz usłyszą o zagrożeniach, dawkach pochłoniętych i poziomie naturalnego promieniowania. Na koniec osoby prowadzące zajęcia opiszą działanie i zastosowanie bramki dozymetrycznej, natomiast chętne osoby będą mogły skontrolować i wykryć powierzchniowe skażenie dłoni i obuwia radionuklidami.

Spotkania z Inżynierią Chemiczną

Coraz powszechniej występujące schorzenia układu oddechowego są typowo leczone przez inhalację leków aerozolowych. Skuteczność dostarczenia leku inhalacyjnego do płuc w znacznym stopniu zależy od konstrukcji urządzenia rozpraszającego (inhalatora), a także od charakteru przepływu aerozolu w drogach oddechowych. W trakcie wykładu zaprezentowany zostanie opis fizyczny procesów wytwarzania aerozolu w inhalatorach medycznych, a następnie jego przepływu i osadzania się (depozycji) cząstek leku w różnych regionach układu oddechowego. Prezentowana tematyka stanowi jeden z przykładów zastosowania metod badawczych inżynierii chemicznej w analizie zagadnień biomedycznych.

Spotkania z Inżynierią Chemiczną

Zaczniemy od zapoznania uczniów z definicją płynu. Dowiedzą się oni, że płynami mogą być gazy i ciecze. Jedną z różnic pomiędzy gazami, a cieczami jest ich ściśliwość. Uczniowe dowiedzą się, które płyny są ściśliwe a które nie. Bardzo często dzieci zapytane o to, czy powietrze coś waży, odpowiadają, że nie. Wykonując proste doświadczenie dowiedzą się, że powietrze jednak ma jakąś masę. Będą mogli zaobserwować różnicę w gęstości różnych gazów, porównując ich ciężar.

Wyjaśnimy też pojęcie ciśnienia atmosferycznego i hydrostatycznego. Uczniowie dowiedzą się, jak mierzy się ciśnienie atmosferyczne, co to jest wieża ciśnień i jak można wykorzystać ciśnienie słupa wody.

Zaprezentujemy zjawisko rozszerzalności cieplnej płynów, czyli zmiany objętości płynu pod wpływem temperatury. Uczestnicy dowiedzą się, jak działają termometry rozszerzalnościowe i gdzie ma zastosowanie zjawisko rozszerzalności cieplnej gazów.

Jednym z ważniejszych równań w mechanice płynów jest równanie Bernouliego. Uczestnicy dowiedzą się, kim był Daniel Bernoulli i dlaczego równanie, które sformułował jest takie ważne. Zaprezentujemy im również efekt Coandy. Następnie dowiedzą się, czym jest aerodynamika i jak powstaje siła nośna w samolotach.

Wyjaśnimy też pojęcie gęstości i lepkości płynów. Uczniowie dowiedzą się, że nie zawsze gęste znaczy lepkie. Porównają gęstość różnych substancji, następnie porównają lepkość dwóch płynów i dowiedzą się dlaczego gęstość i lepkość są ważne dla inżynierów.

Podczas wykładu z pokazem młodzi adepci dowiedzą się, że chemia to nie tylko skomplikowane wzory i równania, ale również cała paleta barw, to gra kolorów. Wyjaśnione zostanie co to właściwie jest kolor i jak powstaje. Podjęta zostanie próba wytłumaczenia dlaczego liść jest zielony, śnieg biały, a węgiel czarny. Omówiony zostanie także wpływ środowiska chemicznego na zmianę barwy różnorodnych substancji.

Poznamy historię wytwarzania mydła i innych związków powierzchniowo czynnych. Otrzymamy mydło z tłuszczu naturalnego, a także laurylosiarczan sodu. Zbadamy i porównamy ich własności fizykochemiczne i użytkowe.

Podczas wykładu z pokazem uczniowie dowiedzą się, jakie są podstawowe składniki produktów spożywczych. Omówione zostaną ich wszystkie rodzaje oraz funkcje, jakie spełniają w ludzkim organizmie. Zainteresowani będą mogli zobaczyć doświadczenia chemiczne potwierdzające ich obecność w różnych produktach, np. wykrywanie białka w twarogu, glukozy w soku jabłkowym czy skrobii w ziemniaku.

Podczas wykładu z pokazem uczniowie dowiedzą się, jakie są podstawowe składniki produktów spożywczych. Omówione zostaną ich wszystkie rodzaje oraz funkcje, jakie spełniają w ludzkim organizmie. Zainteresowani będą mogli zobaczyć doświadczenia chemiczne potwierdzające ich obecność w różnych produktach, np. wykrywanie białka w twarogu, glukozy w soku jabłkowym czy skrobii w ziemniaku.

Spotkania z Inżynierią Chemiczną

Zakres wykładu obejmuje analizę przykładów zastosowań  układów emulsyjnych w nowoczesnej medycynie - do modyfikowanego uwalniania substancji aktywnych i enkapsulacji komórek macierzystych, kosmetologii oraz jako alternatywnych paliw w aspekcie ochrony środowiska. Omówione będą typy i przykłady emulsji, metody ich otrzymywania, a także ich podstawowe cechy oraz przykłady zastosowań w wymienionych wcześniej obszarach. Pokazane będą zdjęcia emulsji wielokrotnych na tle wyników  badań naszego zespołu, pracującego na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Procesowej PW, dotyczących układów rozproszonych o złożonych strukturach. Przedstawiona zostanie również opracowana przez nas szybka i wydajna metoda wytwarzania emulsji wielokrotnych o różnym stopniu złożoności ich struktury, co będzie połączone z prezentacją w laboratorium naszego zespołu (pokaz poprowadzi mgr inż. Agata Metera).