ّ ل متوسطه دورۀ او ٔ هشتم پایه لــــی ُ مَح َّم ٍ ــــد َ و ِ آل ُ مَح َّم ٍ ــــد َ و َ عِّج َ ــــلْ فَرَجُه ْ ــــم ُّٰه َّ ــــم َ ص َ ـــــلِّ ع ٰ اَلل
نام کتاب پدیدآورنده مدیریت برنامهریزی درسی و تألیف شناسه افزوده برنامهریزی و تألیف مدیریت آمادهسازی هنری شناسه افزوده آمادهسازی نشانی سازمان ناشر چاپخانه سال انتشار و نوبت چاپ وزارت آموزش و پرورش سازمان پژوهش و برنامهریزی آموزشی ISBN: 978 -964 - 05 - 2365 - 0 9٧٨-964-05-۲۳۶۵-۰:شابک ّ ل متوسطه ـ 806 ٔ او ٔ هشتم دوره علوم تجربی ـ پایه سازمان پژوهش و برنامهریزی آموزشی دفتر تألیف کتابهای درسی عمومی و متوسطه نظری آمنه احمدی، احمد احمدی، محمود امانی تهرانی، پرویز انصاریراد، محمدحسن بازوبندی، عابد ّیآرانی، حسن حذرخانی، محمد حسنی، محمدتقی زائری، بدریان، ناهید بریری، سیدمرتضی جد معصومه سلطانیمطلق، دوستمحمد سمیعی، مریم شباک، حسن طاهری، الهه علوی، فائزه فاضلی، بهمن فخریان، ژینوس کشتکاری، الهام سادات میرمحمدی و حمید نقیزاده )اعضای شورای برنامهریزی( احمد احمدی، پرویز انصاری راد، محمدحسن بازوبندی، حسن حذرخانی، روحالله خلیلی بروجنی، ّد اکبر میرجعفری دوستمحمد سمیعی، الهه علوی و بهمن فخریان )اعضای گروه تألیف(ـ سی )ویراستار ادبی( ّ نظارت بر نشر و توزیع مواد آموزشی ٔ کل اداره احمدرضا امینی )مدیر امور فنی و چاپ( ـ مجید ذاکری یونسی )مدیر هنری( ـ احسان رضوانی )طراح گرافیک،طراح جلد و صفحهآرا( ـ الهه بهین)تصويرگر( ـ علی بخشی، علیرضا ّدهفاطمه امریکاظمی)عکاس( ـ ساسان پناهی)ویرایشعکس( ـ فاطمه باقریمهر، سی محسنی، سیفالله بیکمحمد دلیوند، رعنا فرجزاده دروئی، فاطمه پزشکی، ناهید خیامباشی )امور آمادهسازی( ٔ ۴ آموزش و پرورش)شهید موسوی( تهران: خیابان ایرانشهر شمالی ـ ساختمان شماره تلفن:۹ـ88831161 ، دورنگار: 88309266 ،کد پستی: 1584747359 ، www.irtextbook.ir و www.chap.sch.ir :وبگاه ّ ۀ مخصوص کرج ـ خیابان شرکت چاپ و نشر کتابهای درسی ایران:تهران ـ کیلومتر ۱۷ جاد ۶۱( داروپخش( تلفن: ۵ ـ ۴۴۹۸۵۱۶۱ ،دورنگار: ۴۴۹۸۵۱۶۰ ،صندوق پستی: ۱۳۹ـ ۳۷۵۱۵ شرکت چاپ و نشر کتابهای درسی ایران »سهامی خاص« چاپ نهم 1401 کلیه حقوق مادی و معنوی این کتاب متعلق به سازمان پژوهش و برنامهریزی آموزشی وزارت آموزش و پرورش است و هرگونه استفاده از کتاب و اجزای آن بهصورت چاپی و الکترونیکی و ارائه در پایگاههای مجازی، نمایش، اقتباس، تلخیص، تبدیل، ترجمه، عکسبرداری، نقاشی، تهیه فیلم و تکثیر به هر شکل و نوع بدون کسب مجوز از این سازمان ممنوع است و متخلفان تحت پیگرد قانونی قرار میگیرند.
در علم و تقوا کوشش کنید که علم به هیچکس انحصار ندارد. علم مال همه است. تقوا مال همه است و کوشش برای رسیدن ٔ شماست. ٔ ماست و همه به علم و تقوا وظیفه همه ) ُ ُّه ّ َس ِسر ِ د ُ امام خمینی )ق
سخنی با همکاران ارجمند ٔ درسی ملی است. براساس جهتگیریهای ٔ یادگیری در برنامه علوم تجربی یکی از یازده حوزه این برنامه، علوم تجربی کوشش انسان برای درک واقعیتهای خلقت و کشف فعل خداوند تعریف ٔ مسئوالنه از طبیعت به مثابه بخشی از خلقت الهی شده است. به همین جهت شناخت و استفاده با هدف تکریم، آبادانی و آموختن از آن برای ایفای نقش سازنده در ارتقای سطح زندگی فردی، ّی و جهانی از ضرورتهای علوم تجربی است. به همین دلیل باید همهجانبهنگری، خانوادگی، مل رویکرد تلفیقی، تفکر، آ گاهی، توانایی، ایجاد ارتباط بین آموزههای علمی و زندگی واقعی و به عبارتی کسب علم مفید، سودمند و هدفدار که بتواند انسانهایی مسئولیتپذیر، متفکر و خالق پرورش دهد، در سازماندهی محتوا و آموزش مورد توجه قرار گیرد. برای حرکت در جهت تحقق این اهداف ّ ه همکاران گرامی را به موارد زیر جلب میکنیم: ٔ درسی ملی، توج و همسوسازی این حوزه با برنامه کالس علوم را به فضایی شاد و پرجنبوجوش تبدیل کنید که در آن مشاهده، تجربه، آزمایش، ّر، اظهارنظر و همکاری گروهی جریان دارد. گفتوگو، تفک ٔ خود، خلق، خلقت و خالق متعال ارتباطی درس علوم بهآسانی میتواند بین چهار عرصه منسجم، منطقی و معنادار بهوجود آورد. ّم و دیگر پیش از تدریس هر فصل، همیشه به منابع یادگیری یعنی کتاب راهنمای معل ّمان مانند فیلم و نرمافزار مراجعه کنید. رسانههای آموزشی معل ٔ یادگیری از زندگی واقعی دانشآموزان باید شکل گیرد ٔ یک زمینه هر فصل علوم، درباره و فرصتی را برای تلفیق علوم با زندگی روزمره فراهم کند. این فرصت را به پرسش و پاسخهای حافظهمدار تبدیل نکنید. محیط یادگیری علوم را متنوع کنید؛ گاهی کالس را به بیرون ببرید و گاهی بیرون را به کالس بیاورید. ّت اطالعات، بر کیفیت یادگیری متمرکز شوید. به جای کمی آموزش را با پدیدههای محسوس و ملموس آغاز کنید. به دانشآموزان فرصت دهید تا نظر خود را بیان کنند.
دانشآموزان را در جمعآوری، طبقهبندی و تحلیل شواهد راهنمایی و تشویق کنید. به فرازهای تاریخی علوم بپردازید. از رویکرد گروهی در آموزش و تحقیق استفاده کنید. دانستن را از یافتن جدا نسازید ) علم و عمل توأم(. بهجای تمرکز صرف بر اصطالحات، بر علم و فرایند علمی متمرکز شوید. ٔ ارزشهای انسانی باشید. بازتاب دهنده ٔ پرسشگری صحیح را تقویت کنید. روحیه ٔ اعتماد به نفس، اضطراب دانشآموزان را کاهش دهید. با تقویت روحیه آموزش علوم را در مدرسه محدود نکنید و آنها را به سایر محیطهای اجتماعی گسترش دهید. ٔ رمزینه سریع پاسخ ) ( آمده است که به کمک گوشی تلفن همراه در ابتدای هر فصل، نشانه یا تبلت، میتوان به محتوای آموزشی آن دسترسی پیدا کرد. ٔ لحظههای کالس علوم، زمان مناسبی در ارزشیابی علوم زمان خاصی وجود ندارد. همه ٔ رفتار و عملکرد دانشآموز و سوق دادن او به سمت یادگیری بهتر است )ارزشیابی برای مشاهده در خدمت یادگیری(. مطالبی که با عنوانهای »آیا میدانید«، »اطالعات جمعآوری کنید« و »تحقیق و پژوهش« ٔ آ گاهیبخشی دارند و نباید در ارزشیابی ً جنبه آمده است و با پیرابند آبی رنگ مشخص شدهاند، صرفا پایانی مورد پرسش قرار گیرند. ّت برای نسلهای برای تقویت، حفظ و گسترش زبان فارسی بهعنوان یک زبان کامل و پر اهمی آینده، در این کتاب برای واژههای بیگانه از معادل آنها که مصوب فرهنگستان زبان و ادب فارسی است استفاده شده است. برای آشنایی بیشتر دانشآموزان اصل این واژهها در پاورقی نیز آمده است. این کتاب برای آموزش علوم تجربی بر اساس هفتهای سه جلسه تألیف شده است و هر جلسه درس ۵۰ دقیقه و به صورت تک زنگ باید در کالسهای درس اجرا شود.
فهرست مطالب ّ ل فصل او فصل دوم فصل سوم فصل چهارم فصل پنجم فصل ششم فصل هفتم فصل هشتم فصل نهم فصل دهم فصل یازدهم فصل دوازدهم فصل سیزدهم فصل چهاردهم فصل پانزدهم مخلوط و جداسازی مواد ۱ تغییرهایشیمیایی درخدمتزندگی ۹ از درون اتم چه خبر ۲۱ تنظیم عصبی ۲۸ حس و حرکت ۳5 تنظیم هورمونی 47 الفبای زیستفناوری 55 تولیدمثل در جانداران 65 الکتریسیته 76 مغناطیس 89 کانیها 97 سنگها 104 هوازدگی 114 نور و ویژگیهای آن 122 شکست نور 136
ّ ـت نگاه کنیـد، مواد گوناگـون و متنوعـی را میتوانیـد ببینید. اگـر بـه محیـط اطـراف خود به دق ّ ا بعضی دیگر از دو یا چند ماده بهدسـت برخی از این مواد فقط از یک نوع ماده تشـکیل شـده اند؛ ام آمدهاند. بیشـتر موادی که ما در زندگی با آنها سـرو کار داریم از دو یا چند ماده تشـکیل شـدهاند. این مواد، مخلوط نامیده میشـوند. در این فصل با مخلوطها و برخی روشهای جدا سـازی آنها آشـنا میشوید. برخی ازمواد خالصوبعضی مخلوط اند. هر روز که از خواب بیدار میشویم و به فعالیتهای روزمره زندگی میپردازیم با اجسام و مواد مختلفی روبهرو میشویم. شکل ۱ برخی از این مواد را نشان میدهد. مخلوط و جدا سازی مواد فصل 1 1
مخلوط هامتنوع اند. شـما میتوانیـد بـا آمیختـن مواد مختلف با هم، انـواع گوناگونی از مخلوطها را بـه حالت جامد، مایع و گاز درست کنید. تصویرهای زیر چند نمونه مخلوط را نشان میدهند. حالت فیزیکی هر یک را مشخص کنید. هر کدام این مخلوطها از چه اجزایی تشکیل شدهاند؟ ٔ خود را حفظ ٔ آن، خواص اولیـه یکـی از ویژگیهـای مخلوط این اسـت که اجـزای تشـکیلدهنده شکل ۱ -برخی مواد در زندگی روزمره الف( موادی که از یک نوع ماده تشـکیل شـده باشـند، مواد خالص نامیده میشوند. مواد خالص را در شکل باال مشخص کنید. ب( موادی را که از دو یا چند ماده تشکیل شده باشند، مواد ناخالص یا مخلوط مینامند. در شکل باال مخلوطها را مشخص کنید. نمک خوراکی آجیل آب مقطر شربت آبلیمو خود را بیازمایید ٔ خالص و مخلوط دسته بندی کنید. مواد زیر را به دو دسته مس سکه دوغ آجیل هوای درون بادکنک آبلیمو شکر شکل ۲ -مخلوطهایی با حالتهای فیزیکی متفاوت 2
مخلوطممکن است همگن یا نا همگن باشد. ـ دو بشـر انتخاب، و آنها را شـمارهگذاری کنید و در هر دو به مقدار یکسـان آب بریزید. ٔ 2 ،یک قاشـق نمک بریزید. محتویات ٔ 1 ،یک قاشـق خاک و در بشـر شـماره ـ در بشـر شـماره ً هم بزنید. مشاهدات خود را بنویسید. بشرها را کامال مشاهدات الف( محتویات کدام بشر پس از هم زدن شفاف است؟ کدام کدر است؟ ٔ مخلـوط بهطـور یکنواخـت در هـم ب( در برخـی از مخلوطهـا ذرههـای مـواد تشـکیلدهنده پراکندهاند. این نوع مخلوطها را مخلوط همگن یا محلول مینامند. کدام یک از مخلوطهایی که تهیه کردهاید، محلول و کدام مخلوط ناهمگن است؟ چرا؟ فعالیت )١ آیا تا به حال به دستور پزشک از شربت پادزیست )آنتیبیوتیک یا شربتهای دیگر مانند شربت معده استفاده کردهاید؟ این شربتها )2 نمونهای از مخلوطهای ناهمگناند و به آنها تعلیقه )سوسپانسیون میگویند )شکل ۴ .) ّات جامد بهصورت معلـق در مایـع )آب( پراکندهاند. دوغ، تعلیقـه مخلوطـی ناهمگن اسـت کـه در آن ذر آبلیمو و شربت خاکشیر، نمونههای دیگری از مخلوطهای تعلیقهاند. شما چه موارد دیگری را میشناسید؟ شکل ۴ـ شربت معده سیب لقمه دوغ میکننـد؛ بهعبـارت دیگر خـواص مواد قبل از آمیخته شـدن با یکدیگر و بعـد از آن تغییر نمیکند؛ ٔ آب و نمک اسـت. هنگامی که این مخلوط را میچشـیم، برای نمونه آب نمک مخلوطی از دو ماده ٔ آن شـور اسـت. خاصیت شـوری مربوط به نمک اسـت؛ یعنی نمک خاصیت شـوری خود را در مزه مخلـوط نیـز حفـظ کرده اسـت. از طرف دیگـر اگر مقـداری آب نمک را روی زمیـن بریزیم، جاری میشـود. جاری شـدن از ویژگیهای آب اسـت. مخلوطها در زندگی ما نقش مهمی دارند. بسیاری از نوشـیدنیها و مواد خوراکی مخلوطاند )شکل ۳ .) شکل ۳ -چند نمونه از مخلوطهای خوراکی ١ـ Antibiotic 2ـ Suspension 3
ً اجزای تشکیل دهندۀمحلول های است که معموال ّ هر محلول حداقل از دو جزء حل شـونده و حالل تشـکیل شـده است. حالل ماد ّ شـونده را در خود حـل میکند؛ برای نمونـه در محلول جـزء بیشـتری از محلـول را تشـکیل میدهـد و حل ٔ محلـول میتـوان نسـبتهای مختلفـی از آب نمـک، نمـک حـل شـونده و آب حلال اسـت. بـرای تهیـه حلشونده و حالل را با هم مخلوط کرد. پنج بشر را شمارهگذاری کنید و در هر یک از آنها 100 میلیلیتر آب بریزید. در هر بشـر به ترتیب 1 ،2 ،3 ،4 و 5 گرم کات کبود بریزید و محتویات آن را به هم بزنید. چرا رنگ محلولها با یکدیگر متفاوت است؟ فعالیت حالت فیزیکی محلول هامی تواند متفاوت باشد. ٔ جامدی مثل نمک در مایعی مانند آب اسـت. در حالی که شـاید تصور شـما از محلول، حل شـدن ماده ٔ گازدار را باز میکنید، گاز از ِ نوشابه هنگام افزودن گالب به آب، مایع را با آب مخلوط کردهاید، یا وقتی در ٔ نوشابه، مقداری گاز در آن حل کردهاند. آن خارج میشود. که نشان میدهد هنگام تهیه در سـال قبل با آلیاژ آشـنا شـدید. آلیاژها محلولهایی جامد در جامدند. هوای پاک محلولی از گازهای نیتروژن، اکسیژن و گازهای دیگر است. بنابراین محلولها میتوانند به حالت جامد، مایع یا گاز باشند. فکرکنید شکل زیر کدام ویژگی تعلیقه )سوسپانسیون( را نشان میدهد؟ )5( )4( )3( )2( )1( 4
الـف( چنـد بشـر کوچک برداریـد و در هر یـک 100 میلی لیتـر آب بریزید و دمای آنها را به دمای داده شده در جدول برسانید. فعالیت آیادما بر میزانحلشدنموادتأثیر دارد؟ خود را بیازمایید ـ حالت فیزیکی هر یک از محلولهای زیر را مشخص کنید. ـ حلل و حل شوندههای هر یک را مشخص کنید و حالت آنها را بنویسید. چه مقدار حلشوندهرامی تواندرآب حل کرد؟ 100میلی لیتر آب را در یک لیوان بریزید و مقدار ۲0 گرم نمک خوراکی را در آن حل کنید. آیا تا به حال از خـود پرسـیدهاید، چـه مقـدار دیگر از این نمـک را باید در آب بریزید و حل کنید تـا دیگر نمک در آن حل نشود و در ته لیوان تهنشین شود؟ ٔ سلسـیوس انجام دهید، حدود 38 گرم نمک در 100 میلی لیتر آب اگر آزمایش را در دمای 20 درجه حل میشود. پس از آن اگر نمکی را به محلول بیفزایید در ته لیوان باقی میماند. آزمایش کنید الـف( در 100 میلـی لیتـر آب در دمـای C° 30 چـه مقـدار نمـک خوراکی )سـدیم کلرید( حل میشود؟ با انجام دادن آزمایش، درستی یا نادرستی پیشبینی خود را بررسی کنید. ب( در 100 میلی لیتر آب در دمای C° 30 به جای نمک سـدیم کلرید، نمک پتاسـیم نیترات بریزیـد. مقـدار نمـک حل شـده را پیشبینـی و آزمایـش کنیـد. از آزمایشهای بال چـه نتیجهای میگیرید؟ 1 سکۀ طل نوشابه چای شیرین ( هوای درون استوانک)کپسول ١ـ Capsule 5
ب( در هر بشـر آنقدر نمک پتاسـیم نیترات حل کنید تا دیگر حل نشـود. مقدار نمک حل شده را در هر مورد در جدول زیر بنویسید. 50 40 30 20 )سلسیوس )دما ٔ حل شـده بیشـترین مقـدار مـاده )گرم( ٔ حل شده را روی محور عمودی در نظر بگیرید و نمودار پ( دما را روی محور افقی و مقدار ماده را رسم کنید. دما )سلسیوس( ٔ حل شده مقدار ماده )گرم( ۱۰ ۲۰ ۳۰ ۴۰ ۵۰ ت( از این نمودار چه نتیجه ای میگیرید؟ ث( در دمای C° 45 چند گرم نمک در آب حل میشود؟ روی نمودار نشان دهید. مخلوط هادرزندگی هـر روز در زندگـی از مخلوطهـای گوناگونـی اسـتفاده میکنیم. شـکل زیر برخی از ایـن مخلوطها را نشان میدهد. قهوه روغن زیتون شامپو صابون مقدار حل شـدن برخی مواد، مانند نمک پتاسـیم نیترات در آب با افزایش دما بیشـتر میشود در حالی که مقدار حل شدن برخی مواد در آب، مانند گاز اکسیژن با افزایش دما کاهش مییابد. شکل ۵ -کاربرد برخی مخلوطها در زندگی 6
در علوم ششـم با کاغذ پی اچ (pH (آشـنا شـدید و آن را برای شناسـایی اسـیدها بهکار گرفتید. با کاغذ پی اچ میتوان عالوه بر شناسایی اسیدها، میزان اسیدی بودن آنها را نیز مشخص کرد. ٔ کعبـه را بـا گالب نـاب قمصر گالب، نوعـی مخلـوط اسـت. هـر سـال خانـه کاشان شستوشو میدهند. آیا میدانید؟ جداسازی اجزای مخلوط در زندگـی روزمـره گاهـی از مـواد بهصـورت مخلـوط اسـتفاده ٔ مخلوط میکنیـم. در برخی موارد الزم اسـت، مواد تشـکیلدهنده را از یکدیگـر جدا کنیم. برای جداسـازی اجـزای مخلوط گاهی از روشهای ساده و گاهی از روشهای پیچیدهتر استفاده میشود. الف( تکهای از کاغذ پی اچ (pH (را به هر یک از مواد زیر آغشته کنید. ب( رنگ بهدست آمده روی کاغذ پی اچ )pH )را با الگوی زیر مقایسه و آن را بهعدد تبدیل کنید. پ( موادی که پی اچ آنها از هفت کمتر است، اسیدیاند. آنها را مشخص کنید. ت( موادی که پی اچ آنها از هفت بیشتر است، خاصیت بازی دارند. مواد بازی بر خالف اسیدها ٔ تلخ دارند. مواد بازی را بین نمونههای باال مشخص کنید. که ترش مزهاند، مزه فعالیت لیمو مایع ظرفشویی شیر آب پرتقال شکل ۶ـ داروهای مخلوط 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 اطالعات جمعآوری کنید ٔ هریک از مخلوطهای نشان داده شده در ٔ مواد سازنده با مراجعه به منابع معتبر و اینترنت درباره 1 )به کالس گزارش کنید. شکل 5 ،اطالعاتی جمعآوری، و نتایج را بهصورت پردهنگار )پاورپوینت ّتی نسبت به روغنهای جامد دارند؟ روغنهای مایع مانند روغن زیتون چه مزی ١ـ Power point 7
گفتوگوکنید در هر یک از تصویرهای زیر مشخص کنید هر وسیله چه اجزایـی را از هم جدا میکند. گفتوگوکنید در شکلهای زیر برخی از دستگاههایی که از آنها برای جداسازی استفاده میشود، نشان داده ٔ کاربردهای آنها در کالس گفتوگو کنید. شده است. درباره )1 شیر مخلوطی از چربی و آب است. در صنعت برای جداسازی چربی از شیر از دستگاه گریزانه )سانتریفیوژ اسـتفاده میشود. جداسازی یاختههای 2 )نیز با همین خـون از خوناب )پالسـما دستگاه انجام میشود. مخلوطی از ماسه و نمک در اختیار دارید. آزمایشی برای جداسازی آنها از یکدیگر پیشنهاد کنید و آن را انجام دهید. فکرکنید کمباین قیف جداکننده کاغذ صافی شکل ۷ـ جداسازی اجزای خون با گریزانه دستگاه تصفیه دستگاه تقطیر ٔ دستگاه دیالیز آب ١ـ Centrifuge 2ـ Plasma 8
ٔ مواد، انرژی شیمیایی ذخیره شده دارند؛ بهطوری که در اثر تغییرهای فیزیکی و شیمیایی همه انـرژی آنهـا تغییـر میکند. چگونه میتوان از انرژی ذخیره شـده در مواد اسـتفاده کـرد؟ آیا میتوان انرژی شیمیایی مواد را به انرژی الکتریکی و گرمایی تبدیل کرد؟ تغییرهای شیمیایی در همه جامشاهدهمی شوند. اگر یک لیوان شیر تازه را چندین ساعت در هوای گرم و آزاد قرار دهید، چه خواهد شـد؟ آیا مزه و بوی آن تغییر میکند؟ آیا خواص شـیر پس از ماندن در هوای گرم با خواص شیر تازه یکسان است؟ هر روز شاهد تغییرهای شیمیایی ٔ خود هستیم. شما نیز چند نمونه زیادی مانند ترش شدن شیر در زندگی روزانه از این تغییرها را نام ببرید. تغییرهای شیمیایی در خدمت زندگی فصل ۲ شکل ۱ـ شیر ترش شده 9
گفتوگوکنید ٔ مفید یا مضربودن هریک از تغییرهای شـیمیایی نشـان داده شـده در شـکل ٢ ،در کالس درباره گفتوگو کنید. تغییرهـای شـیمیایی میتواننـد مفیـد یـا مضـر باشـند؛ بـرای مثال، ترش شـدن شـیر، تغییر شـیمیایی غیرمفیـدی اسـت؛ زیـرا شـیر ترش شـده قابل خوردن نیسـت. باید مقدار زیـادی انرژی و پـول هزینه کنیم تـا بتوانیم شـیر را بـرای مدت طوالنیتری قابل اسـتفاده نگهداریم. در حالیکه پختن غذا تغییر شـیمیایی مفیدی اسـت و کمک میکند تا گوارش آن در بدن ما آسـانتر انجام شـود. شـکل ۲ ،چند تغییر شـیمیایی مهم و آشنا را نشان میدهد. ٔ روستاها، شهرها و مناظر طبیعی را با گذشت زمان تغییر میدهند. تغییرهای شیمیایی چهره در علوم هفتم آموختید که مواد، انرژی شیمیایی دارند. وقتی یک ماده، دچار تغییر شیمیایی یا فیزیکی میشود، انرژی شیمیایی آن تغییر میکند. بهنظر شما چگونه میتوان نشان داد که در هر تغییر شیمیایی، انرژی آزاد یا مصرف میشود؟ شکل ۲ـ چند تغییر شیمیایی پوسیدن کاغذ آتشسوزی در جنگل پیر شدن فاسد شدن سیب زنگ زدن آهن 10
آزمایش کنید موادووسایل قرص جوشان )ویتامین C،)آب، لیوان پالستیکی، دماسنج، گیره و پایه روشاجرا ُر کنید ۳ حجم یک لیوان پالسـتیکی را با آب پ ۱ ۱ــ و دمای آب را اندازه بگیرید. ۲ــ دو عـدد قـرص جوشـان درون لیـوان بیندازید و منتظر بمانید تا در آب حل شود. حال دمای محتویات درون لیوان را با دماسنج اندازه بگیرید.از این آزمایش چه نتیجهای میگیرید؟ فکرکنید هر یک از شکلهای زیر، یک تغییر شیمیایی یا فیزیکی را نشان میدهد. الف( میخ آهنی در محلول کاتکبود پس از یک ساعت ب( آزمایش کوه آتشفشان پس از یک دقیقه 11
پ( جوشیدن آب ت( تخممرغ در سرکه باتوجه به آنها مشخص کنید: الف( کدام تغییر)ها( فیزیکی و کدام تغییر)ها( شیمیاییاند؟ ٔ تغییر شیمیاییاند؟ ب( چه شواهدی نشاندهنده سوختن،روشی برای استفادهازانرژی شیمیایی مواد روشهـای مختلفـی بـرای اسـتفاده کـردن از انرژی شـیمیایی مـواد وجـود دارد. یکی از ایـن روشها سـوزاندن مواد اسـت. سـوختن، تغییری شـیمیایی اسـت که با تولید نور و گرما همراه اسـت. از همین رو، انسـانها برای گرم کردن خانه، پختن غذا، به حرکت در آوردن خودروها و کارهای بسـیار دیگری، موادی مانند چوب، زغال سنگ، نفت، گازوئیل و گاز طبیعی را میسوزانند. ٔ آنها به سـوختن مواد را باید مهار کرد؛ زیرا در غیر اینصورت، نمیتوانیم از انرژی شـیمیایی آزاد شـده درسـتی اسـتفاده کنیم. حتی گاهی ممکن اسـت سـوختن گسـترش یابد؛ بهطوری که مهار آن از دست ما خـارج شـود کـه در آن صورت خسـارتهای زیـادی به بار میآورد؛ بـرای نمونه آتش سـوزی در جنگلها، ٔ سـوختن مهار نشـده اسـت. بهنظر شـما چه عاملی )عواملی( سبب سوختن مزارع، کارخانهها و ... نتیجه میشـود؟ چگونه میتوان سـوختن را مهار کرد؟ چگونه میتوان آتش را خاموش کرد؟ با ما همراه شـوید تا پاسخ این پرسشها را بیابید. بیشـتر باکتـری هـا مفیـد هسـتند. آنهـا مـی تواننـد سـبب تغییرهای شـیمیایی ِسـتوباکتری سبب تبدیل انگور به سرکه و الکتوباسیل سبب تبدیل شیر َ گوناگونی شـوند؛ برای مثال، ا 1 )با استفاده از باکتری های مفید تهیه می شود. به ماست میشود. ماست زیستیار )پروبیوتیک آیا میدانید؟ ١ـ Probiotic 12
آزمایش کنید موادووسایل ٔ مدرج، آب شمع، بشر، کبریت، چند ظرف شیشهای، زمانسنج، استوانه روشاجرا الـف( یک شـمع برداریـد و با کبریت آن را روشـن کنید. سـپس، یـک ظرف را وارونـه روی آن قـرار دهید و بالفاصله زمانسنج را روشن کنید. حال، زمانی را که طول میکشد تا شمع خاموش شود، اندازهگیری و یادداشت کنید. ب( فعالیـت قسـمت »الـف« را بـا چند ظرف شیشـهای گوناگون انجام دهید و نتایج را در جدول زیر بنویسید )برای راحتی کار، ظرفهای شیشهای را شمارهگذاری کنید(. حجم هوای درون ظرف شمارۀ ظرف )میلیلیتر( زمان الزم خاموش شدن شمع )ثانیه( )۱( )۲( )۳( )۴( )۵( پ( حجم هوای درون هر یک از ظرفها را اندازهگیری و جدول باال را پرکنید. ت( دادههای آزمایش باال را روی نمودار زیر رسم کنید. زمان )ثانیه( حجم هوای درون ظرف )میلیلیتر( 13
آزمایش کنید وسایل و مواد: شمع، سیمظرفشویی، لوله آزمایش، لیوان شیشهای، بشر، کبریت، ماژیک، خطکش، آب، بشقاب، گیره، پایه همانطور که در آزمایش قبل مشـاهده کردید، هر چه مقدار هوای درون ظرف بیشـتر باشـد، شـمع، زمان بیشتری روشن میماند؛ زیرا اکسیژن بیشتری در ظرف هست. ٔ هوا، نیتروژن و اکسـیژن هسـتند. به نظر در کالس هفتـم آموختیـد که گازهای اصلی تشـکیلدهنده شـما چند درصد هوا را گاز اکسـیژن تشـکیل میدهد؟ برای یافتن پاسـخ این پرسـش فعالیت زیر را انجام دهید. ث( پیشبینی کنید اگر حجم ظرفی ۳۰۰۰ میلی لیتر )۳ لیتر( باشـد، چند ثانیه طول میکشـد تا شمع خاموش شود. ج( در یک آزمایش بررسی کنید، تغییر طول شمع روی زمان روشن ماندن آن چه اثری دارد. به منظورانجام این فعالیت: الف( هر یک از افراد گروه، آزمایش موردنظر خود را روی کاغذ رسم کند یا بنویسد. ب( با همفکری یکدیگر، آزمایشهای پیشنهادی اعضای گروه را بررسی و از میان آنها، آزمایشی که مناسبتر است را انتخاب کنید. پ( آزمایش را اجرا و نتایج را یادداشت کنید. ت( اگر آزمایش شما نیاز به اصالح دارد، آن را اصالح کنید و دوباره انجام دهید. ث( نتیجه بهدست آمده در گروه خود را با گروههای دیگر به اشتراک بگذارید. 14
دانشـمندان نیـز بـه روشهای گوناگـون درصـد گازهای هـوا را اندازه میگیرنـد. اندازهگیریهـای آنهـا، نشـان میدهد که ۲۱ درصد هـوا را گاز اکسیژن تشکیل میدهد )نمودار ۱ .)آیا جواب شما هم به این عدد نزدیک است؟ گاز اکسیژن گاز نیتروژن نمـودار ۱ـ درصـد گازهـای اکسیژن و نیتروژن در هوا آیا میدانید؟ درصد گاز کربن دی اکسید در هوای پاک برابر ۰۳/۰ درصد است. فکرکنید دانش آموزی با استفاده از آب اکسیژنه، گاز اکسیژن تولید کرده و مطابق شکلهای زیر، آن را روی یک زغال نیم افروخته دمیده اسـت. با توجه به این شـکلها توضیح دهید، چرا زغال در شکل ٔ بزرگتر و نورانیتری میسوزد؟ ٔ ۲ با شعله شماره )۱( )۲( با همکاری مدرسـه، معلم، اولیـای دانش آموزان و ٔ راههای خاموش کردن آتش در مدرسـه اجرا کنید؛ سـپس آتشنشـانی محل خود، رزمایشـی درباره ٔ دیواری به کالس گزارش کنید. ٔ آن را بهصورت روزنامه نتیجه ١ آتشنشانی( فعالیت )رزمایش پارافین به دستهای از مواد به نام هیدروکربنها تعلق دارد. هیدروکربنها از دو عنصر کربن و هیدروژن تشکیل شدهاند. آیا میدانید؟ َّ ب فرهنگستان )معادل مانور( ١ـ مصو 15
گرما اکسیژن ٔ سوختنی ماده آیا میدانید؟ ساالنه حدود ۹۰۰ نفر از هموطنان عزیزمان قربانی گاز کربن مونوکسید میشوند. اطالعات جمعآوری کنید ٔ راههـای جلوگیری از گازگرفتگی با کربن مونوکسـید و همچنین در یـک فعالیـت گروهـی درباره ویژگـی وسـایل گاز سـوز تحقیق کنیـد و نتیجه را بهصورت پوسـتر یا پردهنـگار در کالس ارائه کنید. ٔ فعالیت همکالسیهای خود را به والدین خود نیز گزارش دهید. در ضمن نتیجه شکل ۳ـ مثلث آتش فراورده های سوختن ٔ سـوختنی، اکسـیژن و گرما نیاز اسـت به طـوری که اگر یکی تـا اینجـا آموختیـد برای سـوختن به ماده از این سـه مورد نباشـد، سـوختن انجام نمی شـود؛ برای مثال، شـمع که از جنس پارافین است، در حضور شـعله و اکسـیژن میسـوزد و گاز کربن دی اکسـید، بخار آب، نور و گرما تولید میکند. این تغییر شیمیایی را بهصورت زیر نشان میدهند: گرماونور + بخارآب + گاز کربن دی اکسید گازاکسیژن+شمع )هیدروکربن( در ایـن تغییـر شـیمیایی، گاز اکسـیژن و شـمع کـه دچـار تغییـر شـیمیایی میشـوند، واکنش دهنـده نامیـده میشـوند و بـه بخـار آب و گاز کربـن دی اکسـید، کـه در اثـر تغییـر شـیمیایی تولیـد میشـوند، فـراورده میگویند. در اثرسـوختن چـوب و گاز در فضـای بسـته یـا اتاقـی کـه هـوا در آن جریـان نـدارد، عالوه بـر گازکربـن دی اکسـید و بخـار آب، گاز کربن مونوکسـید نیز تولید میشـود. کربن مونوکسـید، گاز بیرنگ، بیبو و بسـیار سمی و کشـندهای اسـت به طوری که هرگاه یک نفر به مدت چند دقیقه در معـرض ایـن گاز قرار بگیرد، مسـموم میشـود و ممکن اسـت بمیرد. از ایـنرو بـه یـاد داشـته باشـید کـه همـواره در اتاقـی کـه هیمهسـوز 1 )و بخاری روشـن است، باید هوا جریان داشته باشد؛ برای )شـومینه این منظور بهتر است پنجرهها را کمی باز نگه دارید. گرما ١ـ Cheminee 16
آزمایشـی را طراحی کنید که بتوان با اسـتفاده از آن نشان داد که از سوختن شـمع، بخار آب و گاز کربن دی اکسـید تولید میشـود )راهنمایی: هرگاه گاز کربن دی اکسید را در آب آهک بدمیم، مخلوط شیری رنگ تولید میشود(. فعالیت آزمایش کنید موادووسایل سیم ظرفشویی، باتری کتابی روشاجرا مقـداری سـیم ظرفشـویی بسـیار نـازک برداریـد و یـک باتـری کتابـی ۹ ولتـی را از قطب مثبـت و منفی به رشـتههای سـیم ظرفشـویی تماس بدهید. چه چیزی مشاهده میکنید؟ از این آزمایش چه نتیجهای میگیرید؟ هنگام تخلیۀ بنزین در جایگاهها و پر کردن باک خودروها روزانه بیش از 40 میلیون لیتر بخار بنزین وارد هوای تهران میشود. به همین دلیل استعمال دخانیات و استفاده از تلفن ً ممنوع است. همراه در جایگاههای بنزین اکیدا آیا میدانید؟ همان طور که دیدید برای اینکه سوختن شروع شود به گرما نیاز داریم. این گرما را میتوان با استفاده ٔ کبریـت یـا جرقـه فراهم کرد. به نظر شـما آیا میتوان گرمای الزم برای شـروع سـوختن مواد را به از شـعله روشهای دیگری نیز فراهم کرد؟ به چه روشهایی؟ آزادشدنانرژی با تغییرشیمیایی دربدنجانداران در سـال هفتـم آموختیـد کـه مـواد غذایی نیز ماننـد مواد دیگـر، انرژی شـیمیایی دارند بهطـوری که با سـوزاندن آنهـا میتـوان گرمـا تولید کرد؛ برای نمونه با گرمای آزادشـده از سـوزاندن یک عـدد بادام زمینی 17
همانطور که مشـاهده کردید، حبه قند آغشـته به خاک باغچه، سـریعتر میسـوزد و به سوختن ادامه میدهـد. در واقـع در خـاک باغچـه مـادهای هسـت کـه کمک میکند سـوختن قند آسـانتر انجام شـود. ایـن مـاده کاتالیزگـر نام دارد. در بدن موجودات زنـده نیز کاتالیزگرهای گوناگونی به نـام آنزیم وجود دارند. آنزیمها سـبب میشـوند تغییرات شـیمیایی در بدن موجودات زنده سـریع تر انجام شوند. گلوکز نیز در بدن موجـودات زنـده در حضـور آنزیـم با اکسـیژن هوا ترکیب و ضمـن آزاد کردن انرژی به کربن دی اکسـید و بخارآب تبدیل میشود. آزمایش کنید موادووسایل ٔ ساعت، پنس، کبریت، خاک باغچه )مرطوب( چند حبه قند، شمع، شیشه روشاجرا ٔ شـمع بگیرید و صبـر کنید تا شـروع به الـف( یـک حبـه قنـد را بـا اسـتفاده از پنس روی شـعله سوختن کند. ب( حبه قند در حال سوختن را از شعله دور کنید. چه چیزی مشاهده میکنید؟ ٔ پ( یـک حبـه قنـد دیگـر برداریـد و آن را به خاک مرطوب باغچه آغشـته کنید. سـپس آن را روی شـعله شمع بگیرید تا شروع به سوختن کند. ٔ شـمع دور کنید؛ چه ت( حال حبه قند را از شـعله چیزی مشاهده میکنید؟ ث( از این آزمایش چه نتیجهای میگیرید؟ ٔ آزمایش به جوش آورد. جانوران با سـوزاندن مواد غذایی در بدن خود، میتـوان مقـداری آب را در یـک لوله انرژی مورد نیاز خود را برای دویدن، شکار کردن و... تأمین میکنند. انسانها نیز انرژی موردنیاز خود را برای راه رفتن، فکر کردن، کار کردن و ... با سوزاندن مواد غذاییای بهدست میآورند که میخورند. در بدن انسـانها و جانوران دیگر، شـعله یا جرقه برای سـوختن مواد غذایی وجود ندارد؛ پس مواد غذایی در بدن موجودات زنده چگونه میسوزند؟ 18
ِ استفادهازانرژی شیمیایی مواد راه های دیگر ٔ آهنی )چند عدد میخ آهنی( را در نظر بگیرید. آیا در ٔ مسی( و یک تیغه ٔ مسی )چند عدد سکه یک تیغه این مواد انرژی شـیمیایی نهفته اسـت؟ اگر آنها را به یکدیگر متصل کنید، چه اتفاقی میافتد؟ آیا سـوختن ٔ آهنی یا مسـی روش مناسـبی برای به کارگیری انرژی شـیمیایی آنهاست؟ آیا میتوان انرژی شیمیایی تیغه موجود در این دو فلز را به انرژی الکتریکی تبدیل کرد؟ از سـوزاندن نفـت، زغـال سـنگ و گاز طبیعـی، گاز کربـن دی اکسـید تولیـد میشود. در نتیجه درصد کربن دی اکسید از مقدار طبیعی آن در هوا بیشتر، و هوا آلوده میشود. آیا میدانید؟ برای اسـتفاده کردن از انرژی ذخیره شـده در مواد، به جز سـوزاندن آنها، چه روشهای دیگری هست؟ فکرکنید آزمایش کنید موادووسایل ٔ آهنـی )میخ آهنی(، نوار منیزیم،چنـد عدد لیمو ترش، ٔ مسـی، چند عدد تیغه چنـد عـدد تیغه سیم برق، المپ LED یک ولتی روشاجرا الف( با استفاده از این مواد و وسایل، تالش کنید المپ را روشن کنید. )راهنمایی: به جای باتری از تیغههای مسی و آهنی و لیموترش استفاده کنید.( ب( آزمایشهایـی را طراحـی و تحقیـق کنیـد کـه چگونـه میتـوان یـک المـپ ۲ ولتـی را با استفاده از این باتریها روشن کرد. همان طور که مشـاهده کردیـد، اگر فلزهای مس و آهن را در شـرایط مناسـب به طور غیر مسـتقیم به یکدیگر متصل کنید، میتوانید انرژی الکتریکی تولید کنید. در واقع شـما با این کار، یک باتری میسـازید. در اینجا نیز تغییرهای شیمیایی رخ میدهند و انرژی شیمیایی مواد به انرژی الکتریکی تبدیل میشود. 19
همانطور که مشـاهده کردید، اگر تغییر شـیمیایی در شـرایط مناسبی انجام شـود، میتواند کار انجام دهد و جسمی را جابه جا کند. در این آزمایش در اثر تغییر شیمیایی زیر، قوطی فیلم چند متر به سمت باال پرتاب میشود. تغییر شیمیایی انجام شده در این آزمایش را میتوان بهصورت زیر نشان داد. گاز کربن دی اکسید + نمک اسیدهای موجود در قرص جوشان + جوش شیرین آزمایش کنید موادووسایل قوطی خالی فیلم، قرص جوشان، آب روشاجرا یـک قوطـی خالـی فیلـم را تا نیمه از آب پر کنید؛ سـپس یک قرص جوشـان را نصف کنید و درون آن بیندازیـد و در آن را محکـم ببندیـد )قرصجوشـان ویتامیـن C و جوش شـیرین دارد(. حال قوطی را وارونه روی زمین قرار دهید و کمی از آن فاصله بگیرید. چند ثانیه منتظر بمانید و مشاهدات خود را یادداشت کنید. از این آزمایش چه نتیجهای میگیرید؟ ا ین آزمایش را با قرار دادن یک تخته پاککن روی قوطی دوباره انجام دهید و نتایج را در کالس به بحث بگذارید. با اسـتفاده از قرص جوشـان، آب، بطری خالی و ابزار مناسـب، یک جسـم متحرک بسازید و راههایی برای افزایش سرعت آن پیشنهاد کنید. فعالیت ً دیدید که اگر یک قرص جوشـان را در آب بیندازید، تغییر شـیمیایی رخ میدهد و قرصجوشـان قبال به مواد دیگری تبدیل میشـود. چگونه میتوانید مشـخص کنید که گاز تولید شـده چیست؟ آیا از این تغییر شیمیایی میتوان برای انجام دادن کار استفاده کرد؟ در خودرو، تلفن همراه و سـاعت، انرژی شـیمیایی به انرژی الکتریکی، نورانی و...تبدیل میشود. آیا میدانید؟ 20
ٔ ماده است. ٔ تشکیلدهنده تا حدود ۱۵۰ سال قبل دانشمندان اعتقاد داشتند، اتم کوچکترین ذره بـا پیشـرفت علـم و فنـاوری، دانـش و پژوهش گسـترش یافـت و اطالعات بیشـتری بهدسـت آمد. این اطالعـات نشـان داد اتمهـا نیز از ذرههای کوچکتری سـاخته شـدهاند. در این فصل بـه دنیای درون ٔ اتمها و نقش آنها در رفتار و خواص مواد آشنا میشویم. ههای تشکیلدهنده ّ اتمها میرویم و با ذر ازدروناتم چه خبر فصل ۳ ّه های سازندهاتم ذر ٔ مواد از اتم سـاخته شـدهاند. اتم نیز از ذرههای ریزتری به نام الکترون، در علوم هفتم آموختیدکه همه پروتـون و نوترون تشـکیل شـده اسـت. ایـن ذرهها مانند سـایر مواد جرم دارنـد بهطوری که جـرم پروتون با ٔ دیگر بسیار ناچیز است. ً برابر است در حالی که جرم الکترون درمقایسه با دو ذره نوترون تقریبا ٔ اتم عالوه برجرم، بار الکتریکی نیز دارند. درجدول ۱ بار الکتریکی و برخی از ذرههای تشـکیلدهنده جرم این ذرهها به طور نسبی با هم مقایسه شدهاند. 21
نام ذره الکترون پروتون نوترون ۰ +۱ -۱ نسبی بارالکتریکی بسیار کم )تقریبا ۱۱ ً جرم نسبی برابر با صفر( گفتوگوکنید ٔ جدول باال گفتوگو کنید. نتایج گفتوگو را در دو عبارت بنویسید. در گروه خود درباره ٔ اتمهای در شکل ۱ ساختاری برای سه عنصر داده شده است. با توجه به شکل، تعداد ذرههای سازنده این سه عنصر را مقایسه کنید. از این مقایسه چه نتیجهای میگیرید؟ ً غیر ممکن اسـت؛ از این رو تغییر تعداد پروتونها در اتم بسـیار سـخت و تقریبا نمیتوان یک عنصر را به آسانی به عنصر دیگر تبدیل کرد. آیا میدانید؟ ّن و تعـداد پروتونهـای اتـم هر عنصر را عـدداتمی آن میگویند.تعداد پروتونهـای اتم هر عنصر معی ثابت اسـت. با تغییر تعداد پروتونها، نوع اتم نیز تغییر میکند؛برای مثال وقتی میگویند عدد اتمی کربن برابر ۶ و عدد اتمی هیدروژن برابر ۱ است، نتیجه میگیریم که هر اتم کربن ۶ پروتون و هر اتم هیدروژن یک پروتون دارد. بـا توجـه به اینکه بار الکتریکی هر اتم از مجموع بارهای الکتریکی مثبت و ٔ آن به دست میآید: منفی ذرههای سازنده الف( نشان دهید اتمهای کربن، هیدروژن و اورانیم بار الکتریکی ندارند. ب( از این فعالیت چه نتیجهای میگیرید؟ فعالیت H 1 1 p 0 n 6 6 p 6 n C ۹۲ ۹۲ p 146 n U جدول ۱ـ برخی ویژگیهای الکترون، پروتون و نوترون شکل ۱ـ ساختار فرضی عنصرهای هیدروژن، کربن و اورانیم e e e 22
مدلی برای ساختاراتم آموختید که اتم از ذرههای ریزتری ساخته شده است. همچنین میدانید که اتم قابل مشاهده نیست. حـال بـه نظر شـما سـاختار اتم چگونه اسـت؟ ذرههـای ریز درون اتـم چگونه در کنـار هم قـرار گرفتهاند؟ چگونه میتوان رفتار اتمها را بررسـی و مشـخص کرد؟ این پرسـشها و پرسـشهای دیگر، سـالها ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده بود. برای پاسخ به این پرسشها باید اطالعاتی از ساختار درونـی اتـم داشـته باشـیم؛برای این منظور دانشـمندان آزمایشهـای مختلفـی انجـام دادنـد و بـا روشهـای غیرمسـتقیم اطالعاتی از درون اتم بهدست آوردند. آنها بر اسـاس اطالعات بهدست آمده، مدلهای گوناگونی را بـرای سـاختار اتـم ارائـه دادند.یکـی از ایـن مدلها را دانشمندی بهنام بور )Bohr )ارائه کرد. عنصرهاونشانهشیمیایی آنها همانطـور کـه میدانید، هر عنصر از یک نوع اتم تشـکیل شـده اسـت. از میان ۱۱۸ عنصر شـناخته ٔ شـیمیایی ٔ شـده، حـدود۹۰ عنصـر در طبیعـت بهشـکل عنصـر یا ترکیب وجـود دارند. هر عنصر را با نشـانه ٔ H( بخوانید اچ( و عنصر نئون را با نشانه مشخصی نشان میدهند؛ برای نمونه عنصر هیدروژن را با نشانه ٔ شـیمیایی مینویسـند. Ne نشـان میدهند. همچنین عدد اتمی عنصرها را در سـمت چپ و پایین نشـانه برای مثال: 10Ne ، ۱H ٔ عنصر نئـون، تعداد الکترونها و تعـداد پروتونهای این بـا توجه به نشـانه عنصر را مشخص کنید. خود را بیازمایید ٔ برخی از عنصرها بههمراه عدد اتمی آنها آمده است. در جدول ۲ نشانه ٔ برخی عنصرها جدول ۲ــ نام و نشانه ۱H هیدروژن ۲He هلیم ۳Li لیتیم ۴Be بریلیم ۵B بور ۶C کربن ۷N نیتروژن ۸O اکسیژن ۹F فلوئور 10Ne نئون حجم هسـته اتم بسـیار کوچک اسـت به طوری که اگر اندازه 1 )فوتبـال تشـبیه کنیـم، اتـم را بـه انـدازه ورزشـگاه )اسـتادیوم هسته اتم مانند یک توپ در مرکز این زمین است. ١ـ Stadium 23
گفتوگوکنید درشـکل زیـر مدل اتمی بـور برای یـک عنصر نمایش ٔ سـاختار اتمهـا داده شـده اسـت. بـا توجـه بـه آن دربـاره گفتوگو کنید. ٔ ٔ شمسـی معروف اسـت؛ زیرا سـاختار اتم در این مدل بسـیار شـبیه منظومه مـدل بـور بـه مدل منظومه ٔ شمسی سیارات به دورخورشید میچرخند در مدل بور، الکترونها شمسی است. همانطور که در منظومه در مسـیرهای دایرهای به نام مدار به دور هسـته درحرکتاند. شـکل ۲ سـاختار اتمهای هیدروژن، هلیم، لیتیم، بریلیم و بور را مطابق مدل بور نشان میدهد. الف( تعداد الکترونها، پروتونها، نوترونها و عدد اتمی پنج عنصر نشـان داده شده در شکل 2 را مشخص کنید. ب( چرادرعنصرهای لیتیم، بریلیم و ...،الکترونهای سوم و بعد از آن در مدار بعدی قرار گرفتهاند؟ پ( سـاختاراتمهای ۶C( بـا ۶n ،)۷N( بـا ۷n،)۸O( بـا ۸n )و ۹F( بـا ۱۰n )را مطابق مدل بور رسم کنید. فعالیت شکل ۲ـ مدل اتمی بور برای اتمهای هیدروژن، هلیم، لیتیم، بریلیم و بور نیلز بور در سال ۱۸۸۵ میالدی در کپنهاگ دانمارک متولد شد. بور برای فهم سـاختار اتم تالشهای زیادی کرد و در نهایت مدل اتمی خود را ارائه کرد. وی در سـال ۱۹۲۲ موفق به دریافت جایزه نوبل گردید. بور، انسـانی شـریف و سادهزیسـت بود و در محیط کارش روحیهای شـاد و سرشار از محبت میآفرید. آیا میدانید؟ الکترون هسته )دارای پروتون و نوترون( H He Li Be B : نوترون : پروتون 24
الف( با مراجعه به شکل ۳ ،برای هر ایزوتوپ کربن مجموع تعداد پروتونها و نوترونها را مشخص کنید. ب( بـه مجمـوع تعـداد پروتونهـا و نوترونها، عدد جرمـی میگویند. کمترین و بیشـترین عدد جرمی ایزوتوپهای کربن را مشخص کنید. فعالیت ایزوتوپ ها نـوک مـداد از اتمهـای کربـن سـاخته شـده ٔ اتمهای اسـت. تجربه نشـان داده اسـت که همه ً یکسـان ٔ نـوک مـداد، دقیقا ٔ کربـن تشـکیلدهنده ٔ هسـته نیسـتند. شـکل ۳ تعـداد ذرههای سـازنده اتمهای کربن را نشان میدهد. با بررسی شکلهای باال به پرسشهای زیر پاسخ دهید: الف( این سه اتم با یکدیگر چه شباهتهایی دارند؟ ب( این اتمها با یکدیگر چه تفاوتی دارند؟ پ( هر یک از این اتمها به چه عنصری تعلق دارند؟ فکرکنید ً یکسـان نیستند. تعداد پروتونهای این اتمها ٔ اغلب عنصرها مانند عنصر کربن دقیقا اتمهای سـازنده یکسـان اسـت؛ اما تعداد نوترونهای آنها متفاوت اسـت. به اتمهای یک عنصر، که تعداد نوترون متفاوت دارند، ایزوتوپهای آن عنصر میگویند. بنابراین عنصر کربن سه ایزوتوپ دارد. شکل ۳ـ ساختار اتمهای کربن موجود در نوک مداد ٔ قبل، مشـخص کنید در ت( بـا توجـه بـه موارد صفحـه مدار اول و دوم حداکثر چند الکترون جای میگیرد؟ ث( بـرای ۱۰Ne( بـا ۱۰n )کدام سـاختار اتمی روبهرو ب( الف( درست است؟ 25
کربـن در طبیعـت آمیختهای از اتمهـای کربن با تعداد نوترون متفاوت اسـت. ایزوتوپهـای کربـن را بهصـورت کربن ۱۲، کربن ۱۳ و کربن ۱۴ نام گذاری کردهاند. عددی که بعد از نام عنصرآمده است، عدد جرمی را مشخص میکند. آیا میدانید؟ عنصر هیدروژن سـه ایزوتوپ دارد که عدد جرمی آنها به ترتیب برابر ۱ ،۲ و ۳ است. نماد شیمیایی این سه ایزوتوپ را به همراه عدد اتمی و عدد جرمی آنها بنویسید. خود را بیازمایید شکل ۵ـ الفـ تأمین انرژی بـ شناسایی و درمان بیماریها پـ تشخیص آتشسوزی عددجرمـی عنصرهـا را در سـمت ٔ شـیمیایی آنهـا چـپ و بـاالی نشـانه مینویسند؛ برای نمونه، ساختار اتمی، ٔ شـیمیایی، عـدد اتمـی و عـدد نشـانه جرمـی ایزوتوپهـای کربـن در یـک نمونـه زغال سـنگ در شـکل ۴ نشـان داده شده است. ۳ ناپایدار است و خاصیت پرتوزایی دارد. ایزوتوپهای برخی ۱ از بین ایزوتوپهای هیدروژن، ایزوتوپ H از عنصرهای دیگر نیز پرتوزا هستند. موادی که ایزوتوپ پرتوزا دارند به ماده پرتوزا معروفاند. با اینکه این مواد خطرناک هستند، کاربردهای مفیدی هم در زندگی دارند )شکل۵ .) شکل ۴ـ ایزوتوپهای کربن 1۳ 6 C 1۴ 6 C 12 6 عدد جرمی C عدد اتمی ٔ علم و فناوری مورد نیاز برای تولید داروهایی است که با در حال حاضر ایران یکی از کشورهای دارنده اسـتفاده از ایزوتوپها سـاخته می شـوند و برای درمان سـرطان بهکار میروند. پیشرفت ما در زمینه تولید بعضـی از ایـن داروهـا بهحدی اسـت که عالوه بر تأمین نیاز داخلی، بخشـی از آنها به کشـورهای دیگر نیز صادر میشود. 26
شکل ۶ـ ساختار ذرههای سازنده نمک خوراکی ساالنه ۰۰۰/۰۰۰/۱۵۰تن نمک خوراکی در سراسر جهان در صنایع گوناگون مصرف میشود. آیا میدانید؟ یونچیست؟ نمک خوراکی یکی از مهمترین و پرکاربردترین مواد در زندگی و صنعت است. نمک خوراکی، ترکیبی است که از دو عنصر سدیم )11Na )و کلر )17Cl )تشکیل شده است. در واقع فلز سدیم و گاز کلر در تغییر ٔ جامد و سفید رنگی به نام سدیم کلرید تبدیل میشوند. شکل۶ ساختار شیمیایی شرکت میکنند و به ماده ٔ این نمک را مطابق مدل بور نشان میدهد. ذرههای سازنده با مراجعه به شکل ۶ به پرسشهای مطرح شده پاسخ دهید: الف( جدول زیر را کامل کنید. شمارۀ ذره تعداد الکترونها تعداد پروتونها بار ذره نام ذره الف ب ٔ نمک خوراکی )سدیم کلرید( یونهای مثبت و منفیاند، ّههای سازنده ب( با توجه به اینکه ذر یون را تعریف کنید. ٔ شیمیایی یون سدیم و یون کلرید را بنویسید. پ( نشانه فکرکنید الـف( شـکل روبـهرو، سـاختار اتمی یک ذره را بـر اسـاس مدل بور نشـان میدهـد. این سـاختار به یک اتم خنثی، یون مثبت یا منفی تعلق دارد.چرا؟ ٔ شیمیایی این ذره را به همراه عدد اتمی و عدد جرمی ب( نشانه ٔ اتم این ذره را A در نظر بگیرید(. آن بنویسید )نشانه خود را بیازمایید الف( ب( 27
هنگامـی کـه بـا توپ بازی میکنید، چشـمانتان جهـت حرکت توپ را میبیند و با پا به سـمت توپ حرکت میکنید و به آن ضربه میزنید. در همین حال ضربان قلب و تنفس شـما نیز افزایش مییابد و پوسـت بدنتان با عرق کردن، گرمای اضافی بدن را دفع میکند. ولی هنگام اسـتراحت، حرکات بدن، ضربان قلب، تنفس و میزان عرق کردن شما کاهش مییابد. هماهنگی و تنظیم این فعالیتها در بدن در وضعیتهای مختلف چگونه انجام میشود؟ تنظیم دستگاههای بدن به دو صورت عصبی و شیمیایی )هورمونی( انجام میشود. در این فصل با ساختار و عملکرد دستگاه عصبی آشنا خواهید شد. تنظیم عصبی فصل ۴ دستگاه عصبی ٔ دستگاههای بدن از اندامها و بافتهایی ساخته شده است. این دستگاه دستگاه عصبی نیز مانند بقیه بهطور کلی شامل دو بخش مرکزی و محیطی است. 1 )فعالیتهای ارادی و غیر ارادی بخش مرکزی، شـامل مغز و نخاع اسـت و مرکز واپایش )کنترل بدن بهشمار میرود. ١ـ Control 28
بخـش محیطـی، شـامل اعصابـی اسـت کـه تمامـی قسمتهای بدن را به بخش مرکزی دستگاه عصبی یعنی مغـز و نخـاع مرتبـط میکنـد. این اعصـاب، هـم پیامهای حسی را از دستگاههای مختلف و محیط به بخش مرکزی میرسـانند و هـم پیامهـای حرکتـی را از بخـش مرکزی به دسـتگاههای دیگـر بدن بهویـژه اندامهـای حرکتی منتقل میکنند. فعالیت های ارادی و غیر ارادی وقتی مداد شـما از روی میز به زمین میافتد با شنیدن صدای افتادن یا دیدن آن، پیام به دسـتگاه عصبی مرکزی مـیرود. مغـز، این پیام را دریافت میکنـد و هنگامی که ما تصمیم میگیریم مداد را برداریم، مغز به بعضی ماهیچهها پیـام میدهـد که منقبض شـوند. بـا انقباض آنها به سـمت مـداد خـم میشـویم و آن را برمیداریم. ایـن تصمیم چون بـا اراده وخواسـت مـا انجام میشـود بـه آن فعالیتارادی میگوییم. آیـا تـا به حال دسـت شـما بـه اتو یـا کتـری داغ برخورد کرده اسـت؟ دراین حالت چه واکنشـی انجام دادهاید؟ آیا با اراده دست خود را به عقب میکشید؟ این نوع واکنشها یا فعالیتهـا بدون اراده صورت میگیرد و به آنها غیر ارادی ( گفته میشود. 1 بازتابی )انعکاسی روی صندلـی بنشـینید و یـک پـای خـود را روی پـای دیگر بیندازیـد. با یک چکش پالستیکی ضربهای به زیر زانو وارد کنید تا پاسخ انعکاسی را ببینید. فعالیت بخش مرکزی بخش محیطی اعصاب مغز نخاع شکل ۱ـ دستگاه عصبی ١ـ Reflective پاسخهای انعکاسی بسیار سریع، بدون اراده و تفکر و اغلب برای حفظ سالمت بدن انجام میشوند. پلک زدن، عطسه، سرفه و ریزش اشک نمونههایی دیگر از پاسخهای انعکاسیاند. 29
مراکز عصبی )مغز ونخاع( مغـز درون جمجمـه، و نخـاع درون کانـال سـتون مهـره قـرار دارد. ایـن دو انـدام همانند مرکز فرماندهـی در بدن عمل میکنند کـه ضمـن دریافـت و درک اطالعات، آنها را بررسـی میکنند و در صورت نیاز، دسـتور الزم را به اندامهای بدن میدهند. مغز شامل ٔ مغز است. نیمکرههای مخ، مخچه و ساقه مخ بیشـتر حجـم مغـز مـا را نیمکرههـای مـخ تشـکیل میدهنـد. ُ خ اطالعات اندامهای حسـی مانند چشـم، گوش، نیمکرههـای م پوست، بینی و زبان را دریافت میکنند و دستورهای الزم را برای بخشهای گوناگون بدن مانند ماهیچهها میفرسـتند. همچنین نیمکرههـای مـخ به ما توانایـی فکرکردن، حرفزدن و حل مسـئله ٔ ٔ راسـت بـدن و نیمکره ٔ چپ فعالیتهای نیمه را میدهنـد. نیمکـره ٔ چپ بدن را کنترل )واپایش( میکند؛ ولی راست فعالیتهای نیمه ً وقتی به بـا هـم مرتبطانـد و فعالیتهای مشـترک هم دارند؛ مثلا جسـمی نـگاه میکنیم، هر دو چشـم و هر دو نیمکـره با همکاری عمـل میکننـد. قشـر مـخ )بخـش خاکسـتری رنـگ و بیرونـی نیمکرههای مخ( مرکز بسیاری از اعمال ارادی بدن است. شکل ۲ـ مراکز عصبی نخاع ٔ مغز ساقه مخچه آهیانه مخ شکل ۳ـ بخشهای قشر مخ اطالعات جمعآوری کنید با مراجعه به منابع معتبر درباره نقش هریک از فعالیتهای غیرارادی مانند پلک زدن، عطسه، سرفه و... اطالعاتی را جمعآوری و نتایج را به کالس گزارش کنید. وقتی ورزش میکنید با دخالت دستگاه عصبی ضربان قلب و تنفس زیاد میشود. تنظیم این فعالیتها نیز غیر ارادی است. این فعالیتها همیشه انجام و متناسب با نیاز بدن تنظیم میشوند. پس سری پیشانی گیجگاهی 30
مخچه وقتی ورزش میکنید، بدن شما در جهات مختلفی حرکت میکند و در همـان حـال بایـد تعـادل خـود را حفظ کنـد. چگونه حفـظ تعادل انجـام میشـود؟ پیامهایـی از سـوی اندامهایـی مثل چشـم، گوش و پوسـت بـرای مراکز عصبی بهویژه مخچه فرسـتاده میشـود. مخچه با بررسی این اطالعات، پیام حرکتی را برای ماهیچهها میفرستد که با انقباض آنها تعادل بدن در هر حالتی حفظ میشـود )شـکل ۴ .)در حالتهای عادی مثل راه رفتن، نشسـتن و... نیز مخچه باعث حفظ تعادل بدن میشود. بندبازان و افرادی که ژیمناستیک کار میکنند با ٔ خود را تقویت کردهاند)شکل ۵.) تمرین بیشتر، مخچه مخچه کرمینه نیمکره راست بصلالنخاع شکل ۴ـ مخچه شکل ۵ )نیمکره چپ ٔ مغز شکل ۶ـ ساقه ساقه مغز بخـش سـاقه ماننـدی در زیـر مـخ اسـت کـه مخ و مخچـه را بـه نخـاع وصـل میکنـد. به ایـن بخش، مغز میگویند. بخشی از این ساقه، بصل النخاع ٔ ساقه اسـت کـه در بـاالی نخـاع قـرار دارد و مرکـز کنتـرل فعالیتهـای غیـر ارادی مثل تنفـس، ضربان قلب و ّ یت آن به این مرکز فشـار خون اسـت. با توجه به اهم ٔ مغز در بصل النخاع گره حیات گفته میشود )شکل ۶ .) ساقه 31
به هر قسـمت نخاع از گردن تا کمر، تعدادی عصب وارد و خارج میشـود که ماهیچهها و اندامهای ً اعصابـی که از کمر خارج میشـوند، حرکات و احسـاسهای پا را بخشـی از بـدن را کنتـرل میکنـد؛ مثال کنترل میکنند. به همین دلیل در افرادی که نخاع آنها آسیب دیده، ناتوانی حسی و حرکتی متفاوت است. بعضی از آنها فقط در پاها حس و حرکت ندارند ولی در بعضی در کمر و دستها نیز حس و حرکت کاهش یافته است )شکل ١ .) ٔ استفادهاز کالهایمنی و کمربند: آسیب دیدن دستگاه عصبی بر خالف بقیه قسـمتهای بدن، جبرانناپذیر اسـت. اسـتفاده از کاله ایمنی و کمربند برای جلوگیری از این آسـیب بسیار مفید است. هشدار ایمنی 43جفت عصب به دستگاه عصبی مرکزی وصل است که ٣١ جفت آن از نخاع و ١٢ جفت آن از مغز منشأ میگیرد. آیا میدانید؟ بخش سفید بخش خاکستری مجرای وسط نخاع شکل ۷ـ نخاع و برشی از آن شکل ۸) نخاع نخـاع شـبیه طنـاب سـفید رنگـی درون سـتون مهرههـا قـرار گرفتـه اسـت و از بصلالنخـاع تـا کمر امتـداد دارد. نخـاع رابط مغـز و بخش محیطی دسـتگاه عصبی اسـت و اطالعـات را بـه مغز و فرمانهـای مغز را به اندامهـای بـدن میرسـاند. همچنیـن نخاع، مرکـز برخی انعکاسها مانند انعکاس زانو نیز است )شکلهای ۷ و ۸.) 32
یاخته های بافت عصبی میدانید که در بعضی وسایل مانند باتری، جریان الکتریکی تولید میشود. در بدن ما نیز بعضی یاختهها مثـل یاختههـای عصبـی چنین توانایی را دارنـد و در آنها جریان الکتریکی ضعیفی وجـود دارد. این یاختهها، ٔ مراکز عصبی و اعصاباند. در بافتهای 1 )نام دارند و یاختههای اصلی تشکیلدهنده یاختۀ عصبی )نورون عصبـی، یاختههـای دیگری به نام پشـتیبان هسـت که فعالیت عصبی ندارند و بـه یاختههای عصبی کمک میکنند. اطالعات جمعآوری کنید ٔ یاختههای پشتیبان در بافت عصبی از منابع معتبر، اطالعاتی را جمع آوری، و نتایج آن درباره را درکالس ارائه کنید. در یاختـۀ عصبـی، هسـته و بیشـتر اندامکهـا در بخشـی بـه نـام جسـم یاختـهای تجمـع یافتهانـد. 3 )رشـتههای عصبیاند که به جسـم یاختهای متصلاند و پیام عصبی 2 )و آسـه )آ کسـون دارینه )دندریت در آنها جریان دارد. دارینه پیام عصبی را به جسـم یاختهای میآورد و آسـه آن را از جسـم یاختهای بیرون میبرد )شکل ٩.) بـه دارینههـا یا آسـههای بلند، تار عصبـی میگویند. عصب مجموعهای از تارها اسـت که در کنار هم قرار دارند و با غالفی احاطه شدهاند. شکل ۹ـ یاختۀ عصبی پیام عصبی شـاید تا به حال دومینـو بازی کرده باشـید )شـکل۱۰ .)ضربـه بـه یکـی از مهرههـا باعـث افتـادن آن و ضربـه به دیگـری میشـود و همینطور تـا انتها ادامـه مییابـد. تحریک یاختـۀ عصبی نیـز باعـث ایجـاد پیـام عصبـی در آن و شکل ۱۰ـ بازی دومینو آسه جسم یاختهای دارینه هسته ١ـ Neuron 2ـ Dendrite 3ـ Axon 33
مـواد مخـدر، ترکیبـات شـیمیایی خاصانـد که در انتقـال پیام عصبـی اختالل ایجـاد میکننـد و نظـم بـدن را به هم میزنند؛ این مواد ضربان قلب را نامنظم میکنند؛ فشـار خون را بـاال میبرنـد؛ گـوارش را مختل میکنند یا باعث خسـتگی، درد مفاصل و ماهیچههـا و بروز رفتارهای غیرطبیعی میشوند. آیا میدانید؟ هدایت پیام تا انتهای یاختۀ عصبی میشود. یاختههـای عصبـی از طریـق انتهـای آسـه با یاختههـای عصبـی و یاختههای دیگر مثـل یاختههای ماهیچهای در ارتباطاند. عصب حسی به عصبی میگویند که پیام را به مراکز عصبی میبرد. عصب حرکتی عصبی است که پیام را از مراکز عصبی دریافت میکند و به اندامهایی مانند دست و پا میبرد. 34
حسو حرکت فصل ۵ وقتـی وارد محیـط جدیدی مثل بوسـتان میشـوید، بعضی از احسـاسهای خود را بیـان میکنید. چـه بـوی خوبـی؛ چه گلهای زیبایی؛ هوا کمی سـرد اسـت؛ این صـدای چه پرندهای اسـت؟ بیان این ٔ رسیدن اطالعاتی از محیط اطراف به دستگاه عصبی است. اطالعات چگونه احساسها نشاندهنده از محیط پیرامون به دستگاه عصبی وارد میشوند؟ اندام های حسی محرکهـای مختلفـی در طبیعـت هسـت کـه روی بـدن مـا تأثیـر میگذارنـد؛ مثـل نور، صـوت، مواد شیمیایی، گرما و فشار. 35
ٔ تیـره بـا احتیـاط ببندیـد. چشـمان یکـی از اعضـای گـروه را بـا یـک پارچـه ٔ ۱۵ـ۱۰ سـانتیمتری بـه بخشهای مختلف بدن چراغقـوهای را روشـن کنیـد و نور آن را در فاصله او بتابانید. ــ آیا دانشآموز نور را احساس میکند؟ ــ چراغ قوه را به پوست نزدیکتر کنید؛ آیا او نور را احساس میکند؟ ٔ نزدیک میفهمد که چراغ قوه به او نزدیک شده است؛ چرا؟ ــ دانش آموز در فاصله ٔ نتایج این فعالیت با هم کالسیهای خود بحث کنید. درباره با سـاختمان چشـم در کالس پنجم آشـنا شـدید. با اسـتفاده از موالژ چشـم ٔ چشم را ترسـیم و بخشهای مختلف آن را یا پوسـترهای موجود در مدرسـه شـکل سـادهای از کره نامگذاری کنید. فعالیت فعالیت همانطور که از فعالیت باال نتیجه گرفتید، هر محرکی در هر جایی از بدن احسـاس نمیشـود؛ بلکه ً نور با چشم، صوت با گوش و گرما و سرما با پوست احساس فقط در محلهای خاص حس میشود؛ مثال میشوند. به اندامهایی که اثر محرک خاصی را دریافت و به پیام عصبی تبدیل میکنند، اندام هایحسی میگویند. مهمترین اندامهای حسی بدن ما کداماند؟ چگونه اجسام ورنگ هارامی بینیم؟ هـرگاه بخواهیـم جسـمی را ببینیـم بـه نـور نیـاز داریـم. مـا در تاریکی چیزی را نمی بینیم؛ ولی در حضور نور میتوانیم اجسام را با رنگهای مختلف ببینیم. چه ارتباطی بین نور و دیدن هست؟ ً به چشـم نور اجسـامی مانند تلویزیون یا المپ روشـن مسـتقیما ٔ کتابی را ببینیم بازتاب نور تابیده ّ ا وقتی میخواهیم صفحه میرسد ام ٔ نور در چشم اثر شده به آن به چشم میرسد. نور بر یاختههای گیرنده میکند و پیام عصبی ایجاد میشود. این پیام از طریق عصب بینایی به مغز مخابره میشود. مغز با اطالعات دریافتی تصویری از جسم را مهیا میکند و ما آن را میبینیم )شکل ۱.) تصویر نور شکل۱ـ چگونگی دیدن اجسام 36
ٔ نوری مخروطی و اسـتوانهای هست. این یاختهها ٔ گیرنده ٔ داخلی چشـم )شـبکیه( دو نوع یاخته در الیه اثر نور را به پیام عصبی تبدیل میکنند و از طریق عصب بینایی به مرکز حس بینایی در قشر مخ میفرستند )شکل ۲ .)مرکز حس بینایی در قسمت پس سری قشر مخ قرار دارد. گیرندههای مخروطی سه نوعاند که هر کدام به یکی از رنگهای اصلی )قرمز، آبی و سبز( حساسیت دارنـد. بـا تحریـک یک یـا چند مورد از ایـن یاختههـا، رنگهای مختلف اجسـام را میبینیـم. گیرندههای استوانهای دید سیاه و سفید دارند و تعدادشان بیشتر است. شکل۲ـ گیرندههای نوری چشم چگونه صداهای مختلف رامی شنویم؟ وقتـی در خیابـان راه میرویـم، صداهـای مختلفـی را میشـنویم. صـدای بـوق ماشـین، صـدای ً از جلوی فروشـندههای دورهگـرد، پرنـدگان روی درختـان و... بـه بعضی از آنها نیز پاسـخ میدهیم؛ مثلا ماشین به کنار میرویم یا به سمت فروشنده برای خرید میرویم. مخروطی استوانهای یاختههای عصبی شبکیه یاختههای عصبی شبکیه مشیمیه شبکیه صلبیه قرنیه زاللیه عنبیه عدسی زجاجیه عصب بینایی 37
بخش حلزونی ٔ شنوایی یاختههای گیرنده )ب( ٔ گوش الله استخوانهای کوچک گوش ٔ گوش پرده مجرای شنوایی بخش حلزونی شکل گوش عصب شنوایی استخوان )الف( ٔ شنوایی شکل ۳ـ الف( ساختار گوش؛ ب( یاختههای گیرنده با استفاده از موالژ گوش و پوسترهای موجود در آزمایشگاه شکل سادهای از بخشهای مختلف گوش را رسم و نامگذاری کنید. فعالیت چگونه ازوجودبودرمحیطآگاهمی شویم؟ وقتی گلی را بو میکنیم، حالت خوشـایندی به ما دسـت میدهد و بوهای بد احساس ناخوشایندی در ما پدید میآورند. همیشـه مقداری از مولکولهای مواد بودار به حالت گاز در اطراف این مواد وجود دارند. وقتـی ایـن مولکولهـا وارد بینی مـا میشـوند، روی گیرندههای بویایی قـرار میگیرند. ایـن گیرندهها پیام عصبی تولید میکنند و به قشـر مخ میفرسـتند. به این ترتیب بوی مواد را تشـخیص میدهیم. مرکز حس بویایی در جلوی نیمکرههای مخ است. صدا یا صوت به صورت امواجی در اطراف ما پراکندهاند. هر کدام که به گوش ما برسد به پیام عصبی تبدیل و به مرکز شـنوایی در قشـرمخ فرسـتاده میشـود تا ضمن درک آن در صورت نیاز پاسخ مناسب داده شـود. مرکز شـنوایی در قسـمت گیجگاهی قشر مخ قرار دارد. درون گوش یاختههای گیرندهای وجود دارند که امواج صوتی را به پیام عصبی تبدیل میکنند. گیرندههای صوتی یاختههای مژه داریاند که در بخـش حلزونی گوش قرار دارند و با انرژی صوت مژههـای آنهـا تحریـک میشـوند و پیـام عصبی تولید میکنند )شکل ۳.) 38
گفتوگوکنید وجود حس بویایی در جلوگیری از خطر و حتی حفظ جان شخص مؤثر است. با ذکر مثالهایی در این باره با همکالسیهای خود گفتوگو کنید. مزهداردیا ندارد؛یعنی چی؟ وقتی خودکار، کلید یا جسـم پالسـتیکی تمیز را در دهـان و روی زبـان میگذاریـم، مـزهای احسـاس نمیشـود؛ چرا؟ اما مواد غذایی هرکدام ٔ غذاهای مزهای دارند که احسـاس میشـود. مزه خیلی داغ و خیلی سرد احساس نمیشود. شکل ۴ـ گیرندههای بویایی شکل ۵ـ گیرندههای چشایی یاخته بویایی مژههای یاخته زبان یاختۀ گیرنده چشایی رشته عصبی مژههای ریز ذرههای مواد مولکولهای ماده بودار حفره بینی تنـوع گیرندههایـی که در بافت پوشـش بینی قرار دارند، زیاد اسـت و باعث میشـود بوهای مختلف را احساس و از هم تشخیص دهیم )شکل ۴ .) 39
ٔ چشـایی قرار دارند. مواد غذایی پس از حل شـدن در بزاق ٔ دهان یاختههای گیرنده روی زبان و دیواره روی این گیرندهها قرار میگیرند و پیام عصبی ایجاد میکنند. پیام به قشـر مخ فرسـتاده، و مزه تشـخیص داده میشود )شکل ۵ .) گفتوگوکنید ٔ نقش هر یک وجود گیرندههای متفاوت در پوست به سالم ماندن بدن ما کمک میکند. درباره از گیرندهها در سالم ماندن بدن با همکالسیهای خود گفتوگو کنید. گفتوگوکنید ٔ اصلـی و اینکـه در کجـای زبـان بهتر احسـاس میشـوند با همکالسـیهای خود ٔ انـواع مـزه دربـاره ٔ بحث را بهصورت گزارش ارائه کنید. گفتوگو و نتیجه گیرندههای پوست سرداست یا گرم؟نرم است یازبر؟ وقتی وارد محیطی میشـویم، گرمی یا سـردی آن را حس میکنیم. همچنین وقتی به جسـمی دست میزنیـم، میتوانیـم گرمـی، سـردی، نرمی یا زبری آن را احسـاس کنیـم. درک این موارد با کمک پوسـت صورت میگیرد )شکل ۶ .) ٔ متفاوتـی در پوسـت، یاختههـای گیرنـده هسـت کـه اثـر محرکهای مختلـف را بـه پیام عصبی تبدیل میکنند و به قشر مخ میفرستند. گیرندههـای پوسـت شـامل گرمـا، سـرما، لمـس، فشـار و درد میشـوند کـه با کمـک آنها تغییرات محیط را احساس میکنیم. شکل ۶ـ پوست گیرندههای پوست 40
جمجمه چهره ترقوه جناغ سینه دندهها درشتنی مچ پا کف پا انگشتان پا نازکنی کشکک ران انگشتان کف دست مچ دست زند زیرین زند زبرین مهرهها بازو کتف نیملگن اسکلت ٔ استخوانها، غضروفها به مجموعه و اتصاالت آنها در بدن اسکلت میگویند )شکل ۸ .) بیشـتر اسـتخوانهای مـا ابتـدا از غضروف ساخته شدهاند. این بخشهای غضروفـی در هنـگام رشـد با جـذب مواد معدنی مثل کلسـیم و فسفر، سخت و به استخوان تبدیل میشوند. اسـتخوانها در بـدن مـا کارهـای گوناگونی را بر عهده دارند. از اندامهای مهم مثل قلب، مغز و ششها محافظت دستگاه حرکتی در فصلهـای گذشـته گفتیـم کـه پیامهای حرکتـی از طرف دسـتگاه عصبـی مرکـزی برای ماهیچهها فرسـتاده میشـود تا با انقباض آنها حرکت اتفاق بیفتد؛ اما برای ایجاد حرکت در بدن ما چه قسمتهای دیگری دخالت دارند؟ بـه جـز دسـتگاه عصبـی و ماهیچههـا وجـود اسـتخوانها نیـز بـرای حرکـت کـردن اعضـای بـدن الزمانـد. ماهیچههـا و ً دسـتگاه حرکتی بدن را 1 )بدن مجموعا اسـتخوانبندی )اسکلت میسازند )شکل ۷.) ٔ سـاختمان و عمـل اسـکلت، ٔ ایـن فصـل دربـاره در ادامـه ماهیچهها و چگونگی همکاری آنها مطالبی را خواهید آموخت. شکل ۷ـ دستگاه حرکتی Skeleton ـ١ شکل ۸ـ اسکلت 41
آزمایش کنید موادووسایل ٔ سه قطعه استخوان مشابه مرغ ، چراغ الکلی، سرکه روشاجـرا:یـک قطعـه از اسـتخوانها را در سـرکه بیندازیـد و بگذارید چنـد روزی بماند. قطعه دیگر را روی شعله نگه دارید تا بسوزد؛ قطعه سوم را بدون تغییر نگه دارید. سپس سه استخوان را از لحاظ نرمی و شکنندگی با هم مقایسه کنید. ۱ــ کدام استخوان استحکام بیشتری دارد؟ در ساختــار اسـکلت، استــخوان و غضـروف بهکار رفتـه اسـت. میدانید که این دو بافت، انواعی از بافت پیوندیاند. ٔ زمینهای قرار یاختههای این بافتها در مادهای به نام ماده ٔ زمینه رشتههای پروتئینی و مواد معدنی وجود دارند. در ماده دارد. ٔ استخوان اسـتخوان اسـتحکام و مقاومـت زیـادی دارد و در مـاده ٔ آن کلسـیم و فسـفر فراوان است. در ساختار استخوان زمینه بافت استخوانی به دو صورت متراکم و حفره دار )اسفنجی( دیده میشود. شکل ۹ـ بافتهای استخوان بافت اسفنجی بافت متراکم مغز استخوان پوشش روی استخوان رگهای خونی ٔ میکنند؛ به بدن ما شکل و فرم میدهند؛ در حرکت بدن به ماهیچهها کمک میکنند و همچنین ذخیره مواد معدنی و تولید یاختههای خونی را انجام میدهند. اطالعات جمعآوری کنید ٔ عوامـل مؤثـر بـر پوکـی اسـتخوان و منابـع غذایـی دارای کلسـیم و فسـفر اطالعاتـی را دربـاره جمعآوری، و نتایج را بهصورت پردهنگار در کالس ارائه کنید. 42
مفصل محـل اتصـال اسـتخوانها به یکدیگـر را مفصل میگویند. مفصلهـا در بدن ما انـواع متفاوتی دارند. بعضـی مفصلهـا در جهتهـای مختلفـی میچرخنـد؛ مانند مفصل بین بازو و شـانه. بعضـی فقط در یک جهت خاص حرکت میکنند؛ مثل آرنج. بعضی حرکت محدودی دارند؛ مثل مفصل بین دندهها و سـتون مهرهها. بعضی مفصلها نیز حرکت ً ثابتاند؛ مثل مفصل بین اسـتخوانهای جمجمه )شکل ۱۰.) ندارند و کامال بافـت پیونـدی محکمی که اسـتخوانها را در محـل مفصلهای متحرک به هم وصـل میکند، رباط نام دارد. غضروف در نوک بینی، اللۀ گوش و محل اتصال استخوانها غضروف وجود دارد. غضروف نرم و قابل انعطاف است و مانع اصطکاک استخوانها در مفاصل میشود. گفتوگوکنید ٔ انواع مفصل با افراد هم گروه خود با توجه به میزان حرکت در قسـمتهای مختلف بدن درباره گفتوگو کنید. شکل ۱۰ـ انواع مفصل ۲ــ کدام استخوان نرمتر است؟ چرا؟ ۳ــ کدام استخوان شکنندهتر است؟ چرا؟ ٔ علت هرکدام با همکالسیهای خود گفتوگو کنید. درباره 43
ماهیچه ها اسـکلت بهتنهایـی قـادر به حرکت نیسـت. اتصال و همکاری بیـن ماهیچهها و اسـتخوانهای اندام، باعث حرکت میشوند. ماهیچهها استخوانها را تکیه گاه خود قرار میدهند و با انقباض و انبساط باعث حرکت آنها میشوند. حـرکات ارادی بـدن، که میتوانیم آنها را کنترل کنیم، توسـط ماهیچههای اسـکلتی یا مخطط انجام میشـود؛ ولـی بـدن ما حـرکات غیـر ارادی نیز دارد؛ مثـل تپش قلب که توسـط ماهیچههـای قلبی انجام میشود. حرکات دستگاه گوارش و باز و بسته شدن مردمک را نیز ماهیچههای صاف انجام میدهند. در جدول زیر انواع ماهیچههای بدن با هم مقایسه شدهاند. قسمتهای خالی آن را تکمیل کنید. شکل نام ـ نوع اسکلتی صاف قلبی عمل غیرارادی رنگ قرمز سفید ــ صورتی قرمز ٔ دستگاه گوارش، تنفس محل دیواره … ــ هنگام دررفتگی، استخوان از محل مفصل خارج شده است. ــ در پیچخوردگی، مفصل در جهت خالف حرکت خود حرکت کرده است. 1 )غضروف یا سراستخوان در محل مفصل تخریب شده است. ــ در بیماری مفصل آماس )آرتروز آیا میدانید؟ اطالعات جمعآوری کنید ٔ انواع رباط در مفصلها اطالعاتی را جمعآوری و بهصورت گزارش در کالس ارائه کنید. درباره ١ـ Arthiritis 44