V predchádzajúcej sérii v rámci tejto rubriky sme sa venovali vápniku. Reč bola o geológii, technológii, biológii, ale najmä o chémii.
Chémia je na základných a stredných školách dlhodobo jedným z najneobľúbenejších predmetov. Dôvodov je veľa. Osnovy nerešpektujú prirodzené záujmy žiakov a študentov, namiesto toho kopírujú abstraktnú štruktúru chémie ako vedeckej disciplíny. Chémia je ťažký predmet, ktorému ani mnohí jej učitelia dosť dobre nerozumejú. Bezpečnostné pravidlá v chemickom laboratóriu neumožňujú robiť mnohé zaujímavé pokusy (nič proti tomu, tak je to správne).
A napriek tomu existujú učitelia, ktorí vedia z chémie urobiť veľmi zaujímavú vec. Porozprávali sme sa s dvoma z nich. So stredoškolským učiteľom Pavlom Dankom a s vysokoľkolským učiteľom Petrom Szolcsányim.
S Pavlom Dankom o vápniku na škole
.čo sa vlastne decká učia o vápniku na hodinách chémie?
V prvom rade to, že je to kov. Pri slove kov si totiž mnohí predstavia železo alebo zlato, ale určite nie vápnik. Keď decká pochopia – na základe dosť nepochopiteľných elektrónových konfigurácií – že je reaktívny, vedia samy odvodiť, že ho v prírode nenájdeme v čistom stave, ale len v podobe zlúčenín na čele s vápencom, sadrovcom a dolomitom. Tu pomáhame aj zemepisárom. Učivo o vápniku sa potom môže „rozliať“ do sveta jaskýň, zlomených rúk a sadrových trpaslíkov, do tvorby vodného kameňa, ale aj mramoru, stavebných materiálov ako vápno a betón. Pri vápniku sa dá žasnúť nad tým, ako ho taká, pre mnohých sprostá sliepka dokáže uložiť do podoby dokonale tvarovaného vajca, slimák do domčeka a človek do kostí.
.tak skúsme ten mramor.
Mramor je, jednoducho povedané, leštiteľná forma vápenca čiže uhličitanu vápenatého, čiže CaCO3. Vo svete exituje niekoľko nálezísk mimoriadne vzácneho a neskôr aj známeho mramoru, napríklad preslávený Carrarský mramor, v ktorom Michelangelo odkryl Pietu, Mojžiša či Dávida. Mnoho sôch je z mramoru, ešte viac ich je z „obyčajného“ vápenca, čiže nie tak dobre leštiteľného – ak vôbec – uhličitanu vápenatého. Všetkým tým sochám však hrozí riziko kyslých dažďov, keďže kyseliny vápenec rozpúšťaju, pričom vzniká rozpustná vápenatá soľ, oxid uhličitý a voda. Študentov niekedy fascinuje extrémne dekadentná predstava, čo by sa stalo, ak by na sochu Dávida vyliali fľašu HáCeelky, t. j. kyseliny chlorovodíkovej HCl.
.a čo by sa stalo, keby tú fľašu vyliali na sadrového trpaslíka?
Nič, aj keď úprimne, neviem, čo by na to povedal trpaslík. Stuhnutá sadra je iná zlúčenina vápnika, konkrétne síran, v ktorom sú navyše akoby uväznené aj molekuly vody – CaSO4.2H2O. A kyselina chlorovodíková s tou látkou nereaguje.
.no prosím, a to mnohí ľudia sadrovými trpaslíkmi opovrhujú, najmä v porovnaní s Michelangelovým Dávidom. Ani o sliepkach nemáme práve najvyššiu mienku. Takže, ako robia sliepky ten dokonalý vajcový tvar?
Tak tu končím. Už keď som hovoril o slepačom fenoméne, tak mi napadlo, že vlastne vôbec netuším, ako to robia. Podobne ako netuším, ako si slimák buduje svoj nádherný domček, alebo morský živočích svoju lastúru či mušlu. Ostáva mi len žasnúť. Vieme z biológie, že škrupina sa tvorí ako posledná, cestou vo vajcovode... ale ako?
.práve si priznal, že niečo nevieš. To nebýva u učiteľov bežné. Pripustíš aj v triede otázky, na ktoré nevieš odpovedať, a keď nevieš, tak to priznáš?
Aha, začala sa spoveď. (Smiech.) Učím desať rokov a verejne priznávam, že poznám viaceré možnosti, ako vybrusliť z kauzy „nevedomosť“. Najhorší extrém je vynadať študentovi, že kladie nezmyslené otázky, alebo že je drzý, alebo ako to, že on nepozná odpoveď. Párkrát som si odpoveď vymyslel, a potom som strmhlav letel do kabinetu zisťovať mieru blbosti, ktorú som vypotil. Najkrajšia je však pravda. Vždy, keď som priznal, že neviem, mal som pocit, že som k študentom bližšie. Milujem otázky, na ktoré musíme odpovede hľadať, lebo naznačujú, že žiak má o vec záujem. Dnes ráno som sa dvakrát drsne pomýlil. Ospravedlnil som sa a vyhlásil bonus na najbližšiu písomku, kde sa môžu aj oni dvakrát beztrestne pomýliť. Tiež som cítil, že sme si bližší. Ako vápnik s horčíkom. Uf, za tento posledný bonmot asi budem niesť následky... (Smiech.)
.samozrejme. Takže, ako sú si blízki vápnik s horčíkom?
Ok, sám si za to môžem. Pán Mendelejev mal pred sebou ťažké zadanie – mal ani nie dve tretiny dnes známych prvkov a mimoriadnu túžbu nejako ich zoradiť. Jeho kartárska vášeň vykladania pasiansu ho zrejme dohnala až k svojráznemu spôsobu vytvorenia prvej skice dnes známej tabuľky, nesúcej jeho meno. Karty s informáciami o prvkoch kládol tak, aby sa v riadkoch zväčšovala ich relatívna hmotnosť a v stĺpcoch pod sebou sa objavovali podobné vlastnosti. Vápnik je pod horčíkom, a teda sa musia v niečom podobať. Za všetko môžu elektróny, presnejšie, ich počet na najvzdialenejšej vrstve od jadra, pomocou ktorých tvoria väzby, ktoré zasa ovplyvnia vlastnosti látok, teda aspoň my tomu veríme, lebo to podozrivo dobre vychádza. A teraz odpoveď – tvoria dvojmocný katión (v názve sa objaví prípona „natý“ zo známej pesničky od skupiny Lojzo), rovnaké oxidy, sírany, uhličitany, jeden dokonca aj spoločný s názvom dolomit. Reagujú podobne s roztokmi kyselín a keď nám to zatiaľ nič nehovorí, tak jedna spoločná vlastnosť – oba sú dôležité pre živé organizmy – horčík najmä pre svalovú činnosť a rastlinnú fotosyntézu a vápnik pre stavbu kostí, zrážanie krvi a mnoho iného.
S Petrom Szolcsányim o vápniku na univerzite
.čo sa vlastne študenti učia o vápniku v základnom kurze chémie?
Skôr také všeobecné a elementárne fakty, napríklad, že ide o pomerne reaktívny prvok s kovovým leskom. Na labákoch si vyskúšajú jeho búrlivú reakciu s vodou a otestujú zásaditosť vzniknutého roztoku lakmusovým papierikom. Niečo viac sa dozvedia o vápenatom katióne, o jeho fyzikálno-chemických charakteristikách a typickej reaktivite, avšak dôraz sa kladie skôr na časticové ako látkové vlastnosti. Nuž, a keďže jeho priemyselné aplikácie sú v porovnaní s inými prvkami skôr skromnejšie, asi aj z toho dôvodu sa mu nevenuje väčšia pozornosť. Žiaľ, o bio vlastnostiach vápnika a jeho nezastupiteľnej úlohe v živých organizmoch sa študenti v základnom kurze veľa nedozvedia, až vo vyšších ročníkoch v rámci niektorých špecializovaných predmetov.
.čo je ten vápenatý katión a akú úlohu hrá v živých organizmoch?
Vápenatý katión je ión, ktorý vznikne z elementárneho vápnika odovzdaním dvoch elektrónov. V takejto bio forme patrí medzi najzastúpenejšie minerály u cicavcov. Najviac sa ho nachádza v kostiach a zuboch, slušné zásoby má aj krv. Z nej sa potom distribuuje do rôznych tkanív po celom tele, aby následne plnil svoje dôležité fyziologické funkcie. Katióny vápnika sú nevyhnutné na prenos nervových vzruchov, prácu svalov, zrážanie krvi, oplodnenie, no a, samozrejme, na stavbu už spomínaných zubov a kostí. Bezstavovce si pomocou vápenatých solí budujú pevné schránky, či už je to pancier kraba, alebo slimačia ulita. Ale ani rastliny sa bez katiónov vápnika nezaobídu, majú kľúčovú úlohu v ich raste a vývoji, spevňujú totiž bunkové steny a zabezpečujú priepustnosť membrán.
.akým spôsobom spevňuje vápnik bunkové steny?
Rastlinné bunkové steny obsahujú komplexné polysacharidy, zvané pektíny. Nuž, a vápenaté katióny práve s nimi vytvárajú pomerne silnú väzbu za vzniku akéhosi molekulárneho lepidla, ktoré nielen spevňuje bunkové steny, ale zároveň aj drží bunky pokope. Zároveň sa tým zvyšuje rastlinná imunita, pretože takto vystužená bunková stena lepšie odoláva útokom patogénnych húb a baktérií. Mimochodom, táto vodorozpustná vláknina tvorí dôležitú súčasť našej zdravej stravy, lebo pektíny viažu cholesterol v tráviacom trakte, vďaka čomu sa nezvyšuje jeho koncentrácia v krvi. A zhodou okolností sú lepkavé pektíny často používanou ingredienciou v kuchyni, napríklad ich schopnosť tvoriť gély sa výborne hodí v príprave omáčok alebo džemov.
.spomínal si špecializované predmety, na ktorých sa študenti dozvedia o vápniku viac ako v základnom kurze. Aké sú to predmety a čo sa na nich dozvedia?
Na špecializovaných predmetoch sa dozvedia o práve o spomínaných záležitostiach v súvislosti s vápenatými katiónmi. Napríklad v biochémii sa preberá ich nezastupiteľná úloha pri svalových kontrakciách a prenose vzruchov v neurónoch. V molekulárnej biológii sú katióny vápnika spomínané v kontexte signalizačných procesov, kde hrajú úlohu kľúčových sekundárnych poslov. Samozrejme, značná pozornosť sa venuje vápniku a jeho zlúčeninám v predmete Výživa človeka, kde sa podrobnejšie objasňuje ich funkcia v mechanizme tvorby kostí a zubov. Okrajovo sa vápnik spomína aj v bioenergetike, v súvislosti s tvorbou akčného potenciálu.
.dobre, a na záver jedna otázka nie o vápniku, ale o študentoch. Baví ich to?
Nuž, ako ktorých a ako veľmi. Časť študentov to baví, časť ani veľmi nie a zvyšku je to asi jedno. Problém je, keď posledné dve kategórie tvoria väčšinu. Kľúčová je však v takýchto prípadoch osobnosť učiteľa. Veď to poznáš: skvelý zanietený učiteľ dokáže príťažlivým urobiť prakticky čokoľvek. A vápnik je z tohto pohľadu veľmi vďačnou témou. Z hľadiska familiárnych kontextov je tam skoro až nevyčerpateľný priestor – veď vápnik je predsa nielen v nás, ale aj úplne všade okolo nás. Bez neho by sme neboli nielen my, ale ani nič živé navôkol. A toto predsa nemôže niekoho nebaviť! Alebo môže?
Chémia je na základných a stredných školách dlhodobo jedným z najneobľúbenejších predmetov. Dôvodov je veľa. Osnovy nerešpektujú prirodzené záujmy žiakov a študentov, namiesto toho kopírujú abstraktnú štruktúru chémie ako vedeckej disciplíny. Chémia je ťažký predmet, ktorému ani mnohí jej učitelia dosť dobre nerozumejú. Bezpečnostné pravidlá v chemickom laboratóriu neumožňujú robiť mnohé zaujímavé pokusy (nič proti tomu, tak je to správne).
A napriek tomu existujú učitelia, ktorí vedia z chémie urobiť veľmi zaujímavú vec. Porozprávali sme sa s dvoma z nich. So stredoškolským učiteľom Pavlom Dankom a s vysokoľkolským učiteľom Petrom Szolcsányim.
S Pavlom Dankom o vápniku na škole
.čo sa vlastne decká učia o vápniku na hodinách chémie?
V prvom rade to, že je to kov. Pri slove kov si totiž mnohí predstavia železo alebo zlato, ale určite nie vápnik. Keď decká pochopia – na základe dosť nepochopiteľných elektrónových konfigurácií – že je reaktívny, vedia samy odvodiť, že ho v prírode nenájdeme v čistom stave, ale len v podobe zlúčenín na čele s vápencom, sadrovcom a dolomitom. Tu pomáhame aj zemepisárom. Učivo o vápniku sa potom môže „rozliať“ do sveta jaskýň, zlomených rúk a sadrových trpaslíkov, do tvorby vodného kameňa, ale aj mramoru, stavebných materiálov ako vápno a betón. Pri vápniku sa dá žasnúť nad tým, ako ho taká, pre mnohých sprostá sliepka dokáže uložiť do podoby dokonale tvarovaného vajca, slimák do domčeka a človek do kostí.
.tak skúsme ten mramor.
Mramor je, jednoducho povedané, leštiteľná forma vápenca čiže uhličitanu vápenatého, čiže CaCO3. Vo svete exituje niekoľko nálezísk mimoriadne vzácneho a neskôr aj známeho mramoru, napríklad preslávený Carrarský mramor, v ktorom Michelangelo odkryl Pietu, Mojžiša či Dávida. Mnoho sôch je z mramoru, ešte viac ich je z „obyčajného“ vápenca, čiže nie tak dobre leštiteľného – ak vôbec – uhličitanu vápenatého. Všetkým tým sochám však hrozí riziko kyslých dažďov, keďže kyseliny vápenec rozpúšťaju, pričom vzniká rozpustná vápenatá soľ, oxid uhličitý a voda. Študentov niekedy fascinuje extrémne dekadentná predstava, čo by sa stalo, ak by na sochu Dávida vyliali fľašu HáCeelky, t. j. kyseliny chlorovodíkovej HCl.
.a čo by sa stalo, keby tú fľašu vyliali na sadrového trpaslíka?
Nič, aj keď úprimne, neviem, čo by na to povedal trpaslík. Stuhnutá sadra je iná zlúčenina vápnika, konkrétne síran, v ktorom sú navyše akoby uväznené aj molekuly vody – CaSO4.2H2O. A kyselina chlorovodíková s tou látkou nereaguje.
.no prosím, a to mnohí ľudia sadrovými trpaslíkmi opovrhujú, najmä v porovnaní s Michelangelovým Dávidom. Ani o sliepkach nemáme práve najvyššiu mienku. Takže, ako robia sliepky ten dokonalý vajcový tvar?
Tak tu končím. Už keď som hovoril o slepačom fenoméne, tak mi napadlo, že vlastne vôbec netuším, ako to robia. Podobne ako netuším, ako si slimák buduje svoj nádherný domček, alebo morský živočích svoju lastúru či mušlu. Ostáva mi len žasnúť. Vieme z biológie, že škrupina sa tvorí ako posledná, cestou vo vajcovode... ale ako?
.práve si priznal, že niečo nevieš. To nebýva u učiteľov bežné. Pripustíš aj v triede otázky, na ktoré nevieš odpovedať, a keď nevieš, tak to priznáš?
Aha, začala sa spoveď. (Smiech.) Učím desať rokov a verejne priznávam, že poznám viaceré možnosti, ako vybrusliť z kauzy „nevedomosť“. Najhorší extrém je vynadať študentovi, že kladie nezmyslené otázky, alebo že je drzý, alebo ako to, že on nepozná odpoveď. Párkrát som si odpoveď vymyslel, a potom som strmhlav letel do kabinetu zisťovať mieru blbosti, ktorú som vypotil. Najkrajšia je však pravda. Vždy, keď som priznal, že neviem, mal som pocit, že som k študentom bližšie. Milujem otázky, na ktoré musíme odpovede hľadať, lebo naznačujú, že žiak má o vec záujem. Dnes ráno som sa dvakrát drsne pomýlil. Ospravedlnil som sa a vyhlásil bonus na najbližšiu písomku, kde sa môžu aj oni dvakrát beztrestne pomýliť. Tiež som cítil, že sme si bližší. Ako vápnik s horčíkom. Uf, za tento posledný bonmot asi budem niesť následky... (Smiech.)
.samozrejme. Takže, ako sú si blízki vápnik s horčíkom?
Ok, sám si za to môžem. Pán Mendelejev mal pred sebou ťažké zadanie – mal ani nie dve tretiny dnes známych prvkov a mimoriadnu túžbu nejako ich zoradiť. Jeho kartárska vášeň vykladania pasiansu ho zrejme dohnala až k svojráznemu spôsobu vytvorenia prvej skice dnes známej tabuľky, nesúcej jeho meno. Karty s informáciami o prvkoch kládol tak, aby sa v riadkoch zväčšovala ich relatívna hmotnosť a v stĺpcoch pod sebou sa objavovali podobné vlastnosti. Vápnik je pod horčíkom, a teda sa musia v niečom podobať. Za všetko môžu elektróny, presnejšie, ich počet na najvzdialenejšej vrstve od jadra, pomocou ktorých tvoria väzby, ktoré zasa ovplyvnia vlastnosti látok, teda aspoň my tomu veríme, lebo to podozrivo dobre vychádza. A teraz odpoveď – tvoria dvojmocný katión (v názve sa objaví prípona „natý“ zo známej pesničky od skupiny Lojzo), rovnaké oxidy, sírany, uhličitany, jeden dokonca aj spoločný s názvom dolomit. Reagujú podobne s roztokmi kyselín a keď nám to zatiaľ nič nehovorí, tak jedna spoločná vlastnosť – oba sú dôležité pre živé organizmy – horčík najmä pre svalovú činnosť a rastlinnú fotosyntézu a vápnik pre stavbu kostí, zrážanie krvi a mnoho iného.
S Petrom Szolcsányim o vápniku na univerzite
.čo sa vlastne študenti učia o vápniku v základnom kurze chémie?
Skôr také všeobecné a elementárne fakty, napríklad, že ide o pomerne reaktívny prvok s kovovým leskom. Na labákoch si vyskúšajú jeho búrlivú reakciu s vodou a otestujú zásaditosť vzniknutého roztoku lakmusovým papierikom. Niečo viac sa dozvedia o vápenatom katióne, o jeho fyzikálno-chemických charakteristikách a typickej reaktivite, avšak dôraz sa kladie skôr na časticové ako látkové vlastnosti. Nuž, a keďže jeho priemyselné aplikácie sú v porovnaní s inými prvkami skôr skromnejšie, asi aj z toho dôvodu sa mu nevenuje väčšia pozornosť. Žiaľ, o bio vlastnostiach vápnika a jeho nezastupiteľnej úlohe v živých organizmoch sa študenti v základnom kurze veľa nedozvedia, až vo vyšších ročníkoch v rámci niektorých špecializovaných predmetov.
.čo je ten vápenatý katión a akú úlohu hrá v živých organizmoch?
Vápenatý katión je ión, ktorý vznikne z elementárneho vápnika odovzdaním dvoch elektrónov. V takejto bio forme patrí medzi najzastúpenejšie minerály u cicavcov. Najviac sa ho nachádza v kostiach a zuboch, slušné zásoby má aj krv. Z nej sa potom distribuuje do rôznych tkanív po celom tele, aby následne plnil svoje dôležité fyziologické funkcie. Katióny vápnika sú nevyhnutné na prenos nervových vzruchov, prácu svalov, zrážanie krvi, oplodnenie, no a, samozrejme, na stavbu už spomínaných zubov a kostí. Bezstavovce si pomocou vápenatých solí budujú pevné schránky, či už je to pancier kraba, alebo slimačia ulita. Ale ani rastliny sa bez katiónov vápnika nezaobídu, majú kľúčovú úlohu v ich raste a vývoji, spevňujú totiž bunkové steny a zabezpečujú priepustnosť membrán.
.akým spôsobom spevňuje vápnik bunkové steny?
Rastlinné bunkové steny obsahujú komplexné polysacharidy, zvané pektíny. Nuž, a vápenaté katióny práve s nimi vytvárajú pomerne silnú väzbu za vzniku akéhosi molekulárneho lepidla, ktoré nielen spevňuje bunkové steny, ale zároveň aj drží bunky pokope. Zároveň sa tým zvyšuje rastlinná imunita, pretože takto vystužená bunková stena lepšie odoláva útokom patogénnych húb a baktérií. Mimochodom, táto vodorozpustná vláknina tvorí dôležitú súčasť našej zdravej stravy, lebo pektíny viažu cholesterol v tráviacom trakte, vďaka čomu sa nezvyšuje jeho koncentrácia v krvi. A zhodou okolností sú lepkavé pektíny často používanou ingredienciou v kuchyni, napríklad ich schopnosť tvoriť gély sa výborne hodí v príprave omáčok alebo džemov.
.spomínal si špecializované predmety, na ktorých sa študenti dozvedia o vápniku viac ako v základnom kurze. Aké sú to predmety a čo sa na nich dozvedia?
Na špecializovaných predmetoch sa dozvedia o práve o spomínaných záležitostiach v súvislosti s vápenatými katiónmi. Napríklad v biochémii sa preberá ich nezastupiteľná úloha pri svalových kontrakciách a prenose vzruchov v neurónoch. V molekulárnej biológii sú katióny vápnika spomínané v kontexte signalizačných procesov, kde hrajú úlohu kľúčových sekundárnych poslov. Samozrejme, značná pozornosť sa venuje vápniku a jeho zlúčeninám v predmete Výživa človeka, kde sa podrobnejšie objasňuje ich funkcia v mechanizme tvorby kostí a zubov. Okrajovo sa vápnik spomína aj v bioenergetike, v súvislosti s tvorbou akčného potenciálu.
.dobre, a na záver jedna otázka nie o vápniku, ale o študentoch. Baví ich to?
Nuž, ako ktorých a ako veľmi. Časť študentov to baví, časť ani veľmi nie a zvyšku je to asi jedno. Problém je, keď posledné dve kategórie tvoria väčšinu. Kľúčová je však v takýchto prípadoch osobnosť učiteľa. Veď to poznáš: skvelý zanietený učiteľ dokáže príťažlivým urobiť prakticky čokoľvek. A vápnik je z tohto pohľadu veľmi vďačnou témou. Z hľadiska familiárnych kontextov je tam skoro až nevyčerpateľný priestor – veď vápnik je predsa nielen v nás, ale aj úplne všade okolo nás. Bez neho by sme neboli nielen my, ale ani nič živé navôkol. A toto predsa nemôže niekoho nebaviť! Alebo môže?
Ak ste našli chybu, napíšte na web@tyzden.sk.