Siliciu+sau+carbon+–+informaţie+sau+cunoaştere

==== **Provocări** ==== >
 * Sub ce forme regasim siliciul si carbonul în viata noastra?
 * Cum culegi informatia pentru a cunoaste?
 * Cum ar fi aratat viata bazata pe siliciu, în locul carbonului?
 * Putem trai fara calculator?

==== **Trasee de cunoaştere** ====
 * Chimie si tehnologie: cum folosim ceea ce natura a creat pentru a ne simplifica existenta?
 * Procese chimice si chimia vietii. Stiinta sănătătii: unde si de ce este nevoie de C ai Si in corpul uman?
 * Stiinta&creativitate&comunicare.
 * Puţină chimie, puţină geografie şi multe pietre preţioase.
 * Consecinţele introducerii computerului în activitatea umană. Aplicaţii sociale, industriale, medicale, cercetarea ştiinţifică, tehnologii ale comunicaţiei.
 * Amprenta biologică – amprenta digitală. Tema poate fi abordată din perspectiva biologiei, a filosofiei sau sociologiei.
 * De la diodă la microprocesor. Evoluţia componentelor electronice pe bază de siliciu. De la patefon la MP3. Se pot realiza studii de caz pe problematica temei, din punctul de vedere al fizicii, chimiei, istoriei tehnicii.
 * Cărbunele – resursă energetică. Se poate realiza un studiu energetic la resurselor de cărbuni pe glob.
 * La nisip la cristal: ştiinţă şi artă (Boemia, Murano, Jena).
 * Frumuseţea naturii, natura frumuseţii. Diamante, fulerene, grafit. Structuri poliedrice.
 * De la siliciu la Silicon Valley. Istorie, cercetare, tehnologie de vârf.
 * De la mecanismul din Antikithera la computer. Marile momente ale evoluţiei ale tehnologiei de calcul.

==== **Exemple de abordare integrată** ==== **Subtema 2 - Procese chimice şi chimia vieţii. Ştiinţa sănătăţii: unde şi de ce este nevoie de C şi Si în corpul uman?** **Siliciul** Siliciul, al doilea element ca rasp�ndire pe Pam�nt dupa oxigen, se gaseste �n natura sub forma de combinatii (dioxid de siliciu, mica, feldspat). Masa siliciului reprezinta 27,5% din cea a scoartei Pam�ntului. **//Rolul în organism//** Siliciul este unul dintre cele mai noi oligoelemente evidenţiate ca esenţiale pentru organism. În organismul uman deţine mai multe roluri dintre care calcifierea oaselor este cel mai important. Rolul său în consolidarea scheletului este esenţial în fazele timpurii ale formării acestuia. Siliciul intervine în metabolismul componentelor ţesutului conjunctiv, cu rol de susţinere, al cărui aport este esenţial în dezvoltarea embrionară, vindecarea rănilor, osificare. Acest mineral mai este corelat cu procesele de îmbătrânire vasculară, în sensul că el se reduce semnificativ cu vârsta din pereţii arteriali în care s-a instituit procesul de ateroscleroză. Siliciul dă strălucire dinţilor, unghiilor şi părului. Există şi în ţesutul pulmonar, de aceea este recomandat pentru remineralizarea bolnavilor de tuberculoză. Pentru că ajută la formarea oaselor şi cartilajelor, mineralul nu trebuie să lipsească din alimentaţia gravidelor şi din cea a copiilor care suferă de rahitism. De asemenea, el contribuie la asimilarea fosforului, care este foarte important pentru sănătatea creierului. Se estimează că un adult ar avea nevoie de 20-30 mg siliciu/zi. **//Surse de siliciu//** Dintre sursele cele mai bogate de siliciu amintim: cerealele integrale, citricele, merele, nucile, alunele, varza, morcovii, fasolea verde, ceapa prazul. Dintre bauturi, berea contine siliciu. Si pestele contine siliciu, dar continutul �n acest element este influentat de mediul �n care a trait pestele respectiv. Cerealele integrale contin o forma asimilabila de siliciu si din acest motiv, �n cazul carentelor, se recomanda ca prima optiune. S-a dovedit ca produsele obtinute din cereale decorticate nu contin siliciu. **Fig. 1 - Peste** **Fig. 2 - Citrice** **Fig. 3 - Seminte** Alimentele care conţin siliciu sunt numeroase şi ne putem asigura fără probleme necesarul zilnic, carenţa de siliciu fiind foarte rar întâlnită. De obicei apare la persoanele care nu consumă legume şi fructe şi la persoanele vârstnice deoarece siliciul se asimilează mai greu odată cu înaintarea în vârstă. Acidul silicic şi metasilicatul sunt diferite forme de suplimente administrate în cazul unor carenţe severe. **//Despre siliciu ştiaţi că….//** **Carbonul** Carbonul este un element foarte important si interesant: se gaseste sub forma de grafit, diamant si fulerene si prezinta capacitatea de a forma legaturi simple sau multiple cu alti atomi mici, inclusiv cu alti atomi de carbon. Aceste caracteristici conduc la aparitia a aproape zece milioane de compusi chimici diferiti. În tabelul de mai jos sunt prezentate cantităţile elementelor ce apar în organismul uman, calculate pentru un individ de 70 kilograme: ||
 * importanţa acestui mineral pentru sănătate a fost identificată abia în anii '70?
 * contribuie la întărirea sistemului imunitar?
 * un nivel scăzut de estrogen scade capacitatea de absorbţie a siliciului în organism?
 * siliciul se găseşte şi în cristalinul ochilor?
 * mai este numit şi „mineralul frumuseţii"?
 * excesul de siliciu nu este toxic pentru organism?
 * s-a observat că frecvenţa cancerului este mai mică în regiunile bogate în siliciu?
 * mineralul este util persoanelor care suferă de afecţiuni nervoase şi celor care vor să-şi crească performanţele intelectuale?

Element

 * **Masa (g)** || ===Element=== || **Masa (g)** || ===Element=== || **Masa (g)** ||
 * **O** || 45500 || **Si** || 1,4 || **Mn** || 0,02 ||
 * **C** || 12600 || **Rb** || 1,1 || **V** || 0,02 ||
 * **H** || 7000 || **F** || 0,8 || **Se** || 0,02 ||
 * **N** || 2100 || **Zr** || 0,3 || **Ba** || 0,02 ||
 * **Ca** || 1050 || **Br** || 0,2 || **As** || 0,01 ||
 * **P** || 700 || **Sr** || 0,14 || **B** || 0,01 ||
 * **S** || 175 || **Cu** || 0,11 || **Ni** || 0,01 ||
 * **K** || 140 || **Al** || 0,10 || **Cr** || 0,005 ||
 * **Cl** || 105 || **Pb** || 0,08 || **Co** || 0,003 ||
 * **Na** || 105 || **Sb** || 0,07 || **Mo** || <0,005 ||
 * **Mg** || 35 || **Cd** || 0,03 || **Li** || 0,002 ||
 * **Fe** || 4,2 || **Sn** || 0,03 ||  ||   ||
 * **Zn** || 2,3 || **I** || 0,03 ||  ||   ||

În organismul uman, carbonul se regăseşte sub forma proteinelor, glucidelor, lipidelor şi intră în componenţa sângelui, hormonilor, acizilor nucleici. Carbonul este un element fără de care viaţa nu ar fi posibilă. Identificaţi rolul şi unor aminoacizi esenţiali (nu pot fi sintetizaţi de către organism şi trebuie luaţi din alimentaţie) precum şi sursele alimentare! || **//Aminoacizii şi proteinele//** **Aminoacizii** sunt compuşi cu funcţiune mixtă (compuşi care au grupe funcţionale diferite în molecula lor) care conţin în molecula lor grupările **-NH2** şi **-COOH**. Proteinele sunt substanţe organice formate din lanţuri simple sau complexe de [|aminoacizi]; ele sunt prezente în celulele tuturor organismelor vii în proporţie de peste 50% din greutatea uscată. Toate proteinele sunt polimeri ai aminoacizilor, în care secvenţa acestora este codificată de către o genă. Fiecare proteină are secvenţa ei unică de aminoacizi, determinată de secvenţa nucleotidică a genei. **Ştiaţi că…** …veninul de albine este compus din proteine, săruri minerale, enzime, hormoni, uleiuri eterice şi alte substanţe volatile? Mai mult de jumătate din veninul brut este format din proteină activă, care la rândul ei cuprinde mai multe fracţiuni: melitina, fosfolipază şi hialuronidaza. …albinele crescute fără polen, deci fără proteine, nu produc venin? ...veninul de şarpe conţine o concentraţie foarte înaltă de proteine similare cu cele din sângele uman? ...cea mai mare valoare proteică se regăseşte în lapte şi ouă, iar soia este singura plantă care conţine proteine complete? 1. Realizaţi o clasificare a proteinelor în funcţie de sursa de provenienţă!
 * **Sarcină de lucru:**
 * **Sarcini de lucru:**

2. Hemoglobina este o proteina transportoare de oxigen la nivelul organismului uman iar hemocianina îndeplineşte acelaşi rol la o specie de moluşte! Realizaţi un eseu: //Hemoglobina vs. hemocianina!//

3. Hormonii au structură proteică. Documentaţi-vă şi realizaţi o prezentare PowerPoint în care să prezentaţi câteva exemple de hormoni precum şi rolul lor la nivelul organismului uman!

4. Fitohormonii sunt hormoni produşi de plante. Documentaţi-vă pe această temă!

5. Enzimele sunt proteine fără de care celule vii nu pot înfăptui reacţii complexe într-un timp scurt, la temperatura mediului înconjurător. Realizaţi un proiect în care să descrieţi rolul enzimelor, clasificarea acestora, exemple.

6. Aportul energetic al proteinelor. || **Fig. 5 - Rodopsina - proteină implicată în procesul vederii** **Fig 6 - Hemoglobina - proteina transportoare de oxigen** **//Glucide (zaharide)//** Zaharidele sau glucidele sunt substante organice, cu functiune mixta ce contin grupari carbonilice si grupari hidroxilice. Ele au o importanta deosebita at�t pentru mediul vegetal c�t si pentru cel animal. Din punct de vedere biochimic si fiziologic, glucidele reprezinta punctul de plecare pentru proteine, lipide, acizi organici. Biosinteza glucidelor se face prin fotosinteza. Pe baza clasificării de mai jos, realizaţi o descrierea principalelor glucide: surse naturale, conţinut estimativ al unor alimente în glucide, structură, valoare energetică, transformări la nivelul organismului uman. ||
 * **Sarcină de lucru:**

- glucide de origine animală (glicogenul) || - glucide neenergetice (celuloza, pectinele, amidonul rezistent, etc.) || - oligoglucide (hidraţi de carbon care au în structura lor mai multe resturi (2-6) de monoglucide) - poliglucide (zaharide cu structură ramificată care pot conţine zeci, sute sau mii de resturi monoglucidice) || **2.** Glicogenul este un polizaharid compus din mai multe molecule de glucoză. **Fig. 8 - Glicogenul** Prezentaţi rolul acestuia la nivelul organismului uman precum şi modul în care acesta este sintetizat în organism! || **Lipide** Lipidele sunt substanţele organice grase, insolubile în apă, dar solubile în majoritatea substanţelor organice, ce conţin radicalul hidrocarbonat. Acestea joacă un rol important în viaţa materiei vii. Sunt formate din glicerină şi acizi graşi şi pot fi saturate, nesaturate, hidrogenate. **Ştiaţi că...** ... uleiul de peşte ajută la creşterea rezistenţei inimii şi asta fiindcă scade simţitor colesterolul? ... doar 25%-30% din colesterol ajunge în organism prin aport alimentar, restul fiind produs de ficat (aproape 1.000 mg pe zi)? Cantitatea totală de colesterol din organism este de aproximativ 145 grame! 1. În ce alimente se găsesc grăsimile saturate, nesaturate şi hidrogenate?
 * Criteriu de clasificare || Reprezentanţi ||
 * După origine || - glucide de origine vegetală (fructoza, zaharoza, amidonul, etc.)
 * După valoarea energetică || - glucide energetice (glucoza - este principalul donor de energie la om, lactoza, amidonul, etc.)
 * După structura chimică || - monoglucide (carbohidraţi formaţi dintr-o singură moleculă)
 * **Sarcină de lucru:**
 * **Sarcini de lucru:**

2. Pe baza cunoştinţelor de la orele de chimie, prezentaţi caracteristicile acizilor graşi şi daţi exemple de acizi graşi!

3. Acizii graşi esenţiali nu pot fi produşi de organismul nostru, prin urmare trebuie să îi obţinem din alimentaţie.

4. Documentaţi-vă şi realizaţi o prezentare în care să descrieţi acizii graşi esenţiali, surse şi rolul acestora la nivelul organismului!

5. Aportul energetic al lipidelor. Conţinutul mediu de lipide al unor alimente.

6. Investigaţii medicale pentru determinarea nivelului de lipide din organism. || În natură,.carbonul este un element foarte răspândit atât în stare nativă (cărbunii de pământ superiori:hula şi antracitul, şi inferiori:lignitul şi turba) cât mai ales în stare combinată (dioxid de carbon şi carbonaţi sau combinaţii organice petrolul). Siliciul este al doilea element ca răspândire, după oxigen şi se găseşte numai în stare combinată, în principal în dioxid de siliciu şi silicaţi sau alumino silicaţi. CARBONUL. Pe lângă rolul fundamental pe care îl are în chimia organică carbonul formează şi numeroşi compuşi anorganici şi o serie foarte mare de compuşi organometalici. Carbonul există sub două forme alotropice cristaline: diamant şi grafit. Aceste forme alotropice sunt complet diferite între ele. În diamant fiecare atom de carbon este legat prin legături simple (cu lungimea de 1,54Å) de alţi 4 atomi identici situaţi în vârfurile unui tetraedru regulat. Ca rezultat se formează cristalul tridimensional cu legături foarte puternice, covalente, cristalizat în sistem cubic. Grafitul are o structură alcătuită din straturi plane, fixe, fiecare atom de carbon fiind situat la distanţa de 1,42Å de alţi trei atomi apropiaţi aflaţi în acelaşi plan, atomii de carbon fiind dispuşi în vârful unor hexagoane. **Fulerene**. Descoperirea recentă a clusterului C60 cu formă de minge de fotbal a produs o mare emoţie în lumea ştiinţifică deoarece nu se putea imagina că acest element atât de studiat, ar putea forma astfel de specii noi. Prin arc electric între doi electrozi de carbon se obţine o mare cantitate de carbon fin (sub formă de funinigine), care conţine şi cantităţi semnificative de C60, alături de cantităţi mici de fulerene, specii înrudite, C70, C76 şi C84. Fulerenele dizolvate într-un solvent din clasa hidrocarburilor, se pot separa prin cromatografie. Actualmente fulerenele au dintre cele mai variate aplicaţii, de la catalizatori la medicamente anti – SIDA. Nanotuburile de carbon sunt forme alotrope ale carbonului cu structură cilindrică (la scară nano). Fulerenele şi nanotuburile de carbon au proprietăţi fizico chimice total diferite de cele cunoscute pentru carbonul aşa zis normal. Pe când diamantul este inert din punct de vedere chimic, fulerenele sunt extrem de reactive. //Ştiaţi că// //Fulerenele, ca şi nanotuburile de carbon, au fost menţionate în literatura ştiinţifico-fantastică cu mult înainte de a fi descoperite// //Fulerene sunt în curs de cercetare ca matrici purtătoare de medicamente sau izotopi radioactivi. Astfel, un medicament cu potenţial toxic este introdus (deocamdată teoretic) în interiorul unei fulerene care îl va transporta în organism la „ţintă”; pe parcursul călătoriei în organism efectul toxic al acestuia va fi mult diminuat.// Există un mare număr de substanţe în care carbonul are un grad scăzut de cristalinitate. Din această categorie a materialelor parţial cristaline, de importanţă industrială sunt negru de fum, cărbune activ şi fibrele carbon. Structurile acestor substanţe nu sunt complet elucidate deoarece nu se pot obţine monocristale care să permită un studiu complet prin spectroscopie de raze X, totuşi, pe baza informaţiilor disponibile, se poate afirma că structurile acestora sunt foarte apropiate de cele ale grafitului, de care se deosebesc prin grad de cristalinitate şi formele microcristalelor. //Negru de fum// este o formă foarte fin divizată a carbonului, care se prepară în cantităţi foarte mari (8∙106 tone/an) din hidrocarburi, prin combustie în absenţa aerului. Pentru el s au propus două structuri, una formată din straturi suprapuse, similară grafitului, şi alta din sfere stratificate, similară fulerenelor. Cea mai importantă cantitate de negru de fum este folosită, în industrie, ca pigment în industria cernelurilor şi ca material de umplere în industria cauciucului, adaosul de negru de fum ducând la creşterea rezistenţei în timp a cauciucului şi a degradării provocate de radiaţia solară. //Cărbunele activ// se prepară prin piroliza controlată a materialelor organice. Se caracterizează printr-o suprafaţă specifică foarte mare (în unele situaţii se depăşeşte 1000 m2/g) care se datorează prezenţei unor particule de dimensiuni foarte mici. Din această cauză este un absorbant foarte eficient pentru diferite molecule, inclusiv pentru agenţi poluanţi de natură organică din apa potabilă, gazele toxice din aer sau impurităţi dintr-un amestec de reacţie. Există o serie de dovezi care ar confirma existenţa în anumite zone ale suprafeţei, definite prin colţurile unor plane, unde hexagoanele sunt acoperite cu produşi de oxidare ce includ grupări carboxilice şi hidroxilice, structură ce ar explica intensitatea activităţii de suprafaţă a cărbunelui activ. //Fibrele de carbon// se obţin prin piroliza controlată a fibrelor de asfalt sau a fibrelor sintetice şi se încorporează într-o varietate de produse de plastic, pentru mărirea rezistenţei acestora (rachete de tenis şi componente pentru aviaţie). Structura fibrelor carbon aminteşte de cea a grafitului în care straturile extinse sunt înlocuite de fâşii paralele cu axa fibrei. Tăria legăturilor din interiorul planului (care aminteşte de cea a grafitului) face ca fibra să fie rezistentă la extensie sau tracţiune. //Ştiaţi că// //În 1970, din dorinţa de a crea materiale alternative, s-a descoperit fibra de carbon// //Iniţial, un kilogram de fibra de carbon costa aproximativ 20 milioane de dolari iar acum, se fabrică la scară industrială, e mai ieftină dar tot costa de 30 de ori mai mult decât otelul.// //Teflonul// este un material cu proprietăţi speciale, foarte dur dar şi elastic şi plastic, are o foarte bună rezistenţă la atacul diverşilor agenţi chimici, printre care acizi şi baze tari, dar şi unii solvenţi organici, iar dacă în momentul polimerizării se adaugă grafit sau negru de fum se obţine teflonul grafitat, material cu un coeficient de frecare foarte mic. Teflonul se utilizează foarte mult în industria chimică, atât la confecţionarea garniturilor de etanşare fixe dar mai ales pentru piese în mişcare cât şi a unor reactoare. Teflonul se utilizează şi în domeniul casnic, la confecţionarea multor obiecte. Teflonul a fost descoperit din întâmplare, în 1938 de către [|Roy Plunkett]. //Carburile// sunt compuşi binari ai carbonului cu elemente mai puţin electronegative decât el, şi după natura legăturii chimice pot fi: //carburi ionice// (cu elemente slab electronegative, metalele active, carburi covalente, (SiC sau B4C3, caracterizate prin durităţi foarte mari, refractare, inerte chimic şi foarte stabile termic, de ex. carbura de siliciu, utilizată la şlefuit şi ca rezistenţă în cuptoarele cu încălzire electrică), //carburi interstiţiale//, (caracteristice metalelor tranziţionale, în care atomii de carbon, cu rază mică, ocupă golurile din reţeaua metalică. **SILICIUL**. **Siliciul ultra pur**, care se utilizează în industria semiconductorilor şi care conţine mai puţin de 10-9 % atomi de impuritate, se obţine prin metoda topirii zonale sau prin tragerea în monocristal prin procedeul Czochralski. Siliciul cristalizează în reţea tip diamant, cristalele sunt lucioase, cenuşii, cu duritate 7, casante şi cu proprietăţi semiconductoare. Proprietăţi chimice. Siliciul este un element foarte puţin reactiv la temperatură obişnuită, compuşii cu hidrogenul de formulă SinH2n+2, silanii, se obţin, cei şase termeni, prin reacţia siliciurii de magneziu cu acidul clorhidric: Proprietăţile chimice ale silanilor se deosebesc mult de cele ale alcanilor: sunt mult mai puţin stabili termic şi cu excepţia monosilanului, SiH4, toţi ceilalţi se aprind spontan în aer. Descompunerea totală, în siliciu şi hidrogen are loc la o temperatură ceva mai mare de 500°C. Prin astfel de reacţii se poate obţine o depunere peliculară de siliciu stare pură şi cristalină, necesar în industria semiconductorilor. Descompunerea silanului sub influenţa descărcărilor electrice duce la obţinerea siliciului în stare amorfă, care se foloseşte pentru obţinerea celulelor solare, necesare calculatoarelor de buzunar. Materialul semiconductor, utilizat la obţinerea bateriilor solare pentru calculatoare, numit siliciu amorf, este în realitate o hidrură solidă a siliciului, cu formula SiHx, x ≤ 0,5. • siliciu prezintă o serie de combinaţii organice, numite siliconi, combinaţii polimere în care atomii de siliciu sunt legaţi între ei prin atomi de oxigen (legăturile Si─O─Si sunt numite legături siloxanice) iar valenţele nelegate ale siliciului sunt saturate de cel puţin un radical organic (Si─R). Denumirea oficială a acestor compuşi este de poliorganosiloxani. Aceste structuri se pot uni într-un număr foarte mare de organo siloxani liniari, ciclici, ramificaţi sau tridimensionali. În funcţie de raportul dintre numărul atomilor de siliciu şi numărul radicalilor organici din structura de bază siliconii se clasifică în: - uleiurile siliconice, în care raportul R/Si > 2 şi masă moleculară mică. Sunt de obicei lichide cu temperatură de fierbere foarte ridicate. Spre exemplu dacă uleiurile organice au temperaturi de fierbere între 3-500°C, cam la aceleaşi temperaturi începând şi procesul de degradare, pe când uleiurile siliconice sunt stabile până la temperaturi de 1200°C. - elastomeri sau cauciucuri siliconice în care raportul R/Si = 2 şi care au o structură tridimensională. Aceşti compuşi sunt foarte elastici şi cu rezistenţă mecanică foarte bună.. Această flexibilitate permite elastomerilor pe bază de siliciu să şi păstreze proprietăţile elastice chiar la temperaturi foarte joase. Elastomerii sunt foarte utilizaţi atât în industrie cât şi în industria bunurilor de consum. Resurse web suplimentare [] [] [] [] [] [] **Stiati că...?** Reflectati si vă informati în legătură cu afirmatiile de mai sus. Care sunt explicatiile? **Teme de lucru pentru elevi** ”Orice tehnologie avansată este inseparabilă de magie”, Arthur C. Clarcke, ”Pofiles of the future”, 1961 1) În antichitate, se credea ca diamantele au proprietăti magice si, uneori terapeutice. Se credea ca diamantele pot alunga diavolii, pot vindeca, pot spori curajul luptătorilor in bătălii sau pot feri de moarte. Casele cu diamante îngropate în cele patru colturi ar fi ferite de trăsnete. Filozoful grec Platon (427-347 I.Hr.) considera pietrele pretioase ca fiinte vii apărute din combinatia cu spiritele astrale. Diamantele erau purtate ca amulete impotriva otrăvirilor. Pulberea de diamant era considerată, în egală măsură otravă si medicament. Baiazid al II- lea, a fost ucis de fiul său, care i-a pus praf de diamant în mancare, iar Papa Clement al VII-lea a fost omorât de medicii săi, care i-au dat 14 linguri pline de praf de pietre pretioase. Misticism sau stiintă? 2) Documentati-vă în legătură cu semnificatia diamantului în diverse culturi ti perioade istorice. 3) Căutati explicatia stiintifică a comportamentul diamantului în diversele situatii identificate 4) Elaborati un raport de cercetare pe o structură asupra căreia conveniti în echipă. 5) Există viată dincolo de planeta Pământ? Care sunt argumentele pentru răspunsul ales? **Bibliografie**  **Subtema 4. Puţină chimie, puţină geografie şi multe pietre preţioase….**  „Învăţaţii nu rămân acolo unde nu se face deosebire între o piatra preţioasa şi o bucata de sticlă” sau „Nu tot ce luceşte e diamant” spun vechi proverbe româneşti.  Cunoaştere este un cuvânt cu multe înţelesuri. A cunoaşte înseamnă a şti, şi a şti presupune printre altele, acumularea unui volum mare de informaţie. Sunt multe comparaţii între carbon şi siliciu, de exemplu aşa cum viaţa pe Terra este bazată pe chimia carbonului, se presupune că pe alte planete viaţa este bazată pe chimia siliciului. Dar e doar o ipoteză ştiinţifico-fantastică… neverificată încă.  Materialul următor prezintă o comparaţie între pietrele preţioase pe bază de carbon şi cele pe bază pe siliciu.  C şi Si sunt componente de bază ale bijuteriilor - pietre preţioase (nestemate). Astfel, carbonul se găseşte sub formă de diamant (C) dar şi sub formă de combinaţii (carbonat de calciu – perle, corali, acid succinic C10H16O - chihlimbar). Siliciul formează pietre preţioase doar sub formă de combinaţii: oxid de siliciu - SiO2 sau silicaţi. Unele mineralele, care au o calitate corespunzătoare, sunt folosite ca **nestemate** **– pietre preţioase** (diamantul, chihlimbarul, cuarţul); din punct de vedere al calităţii, sunt diferenţiate după gradul de transparenţă, puritate, culoare, mărime sau modul de şlefuire. Din punct de vedere al compoziţiei chimice, pietrele preţioase se clasifică astfel: - elemente nemetalice (diamant C, moisanit=diamant sintetic, C) - Oxizi simpli sau micşti (cuarţ –SiO2, corindon Al2O3 cu varietăţi rubin, crisoberil BeAl2O4, cu varietăţi alexandrit) - carbonaţi (rodocrozit MnCO3) - fosfaţi (apatit Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)) - silicaţi (beril, cu varietatea acvamarin, smarald, heliodor, beril roşu; jad (jadeit si nefrit), - mineraloide (chihlimbar = acid succinic)  **Diamantul** reprezintă forma alotropică a carbonului cristalizată în sistemul cu simetrie maximă, sistemul cubic.  Valoarea diamantelor este dată de:  - greutate se măsoară în carate (1 carat = 0,2 g),  - puritate,  - culoare,  - modul de şlefuire a faţetelor.  Unele diamante sau pietre preţioase prezintă incluziuni străine (impurităţi) în masa cristalului, ceea ce le creşte valoarea.  //Ştiaţi că://  //- În 1970 s-au produs primele diamante artificiale de calitate. Teoretic, orice material bogat în carbon, inclusiv zahărul şi alunele pot fi transformate în diamante, în condiţii speciale de reacţie.//  //- Diamantul se transformă spontan în grafit//  //- Diamantul este cel mai dur mineral care se găseşte pe Pămât,//  //- Aprecierea diamantelor se face în funcţie de cei 4 C : colour (culoare), cut (tăietura), clarity (claritate) şi carat (greutate).// //- Identificarea diamantelor include verificarea durităţii, a indicelui de refracţie, a luciului şi conductivităţii termice.// ATENTIE: Nu confundaţi termenul de diamant cu cel de briliant; diamantul reprezintă o piatră preţioasa, briliantul reprezintă o formă de tăietura a pietrei (orice piatră poate fi tăiata briliant). **Transformarea diamantului în grafit** la temperatura camerei şi la presiune ridicată este un fenomen spontan, dar în condiţii obişnuite nu se observă. Diamantul este o fază mult mai densă decât grafitul şi formarea acestuia necesită presiuni foarte mari; prin procedee conduse la temperaturi ridicate şi în prezenţa unor compuşi cu rol catalitic, **se obţin cantităţi mari de diamante comerciale**, utilizate ca material abraziv în industrie. La temperaturi şi presiuni mari (1800°C şi 70 kbar). Se pot sintetiza şi diamante de calitatea pietrelor preţioase, dar procedeele respective sunt neeconomice. Producţia de diamante a ţărilor marcate cu galben a fost estimată la cel puţin 20 mii de carate de diamante de calitate pentru bijuterii în cursul anului 2008 În unele ţări, diamantele şi alte pietre preţioase sunt tratate termic, sau radioactiv, cu scopul de a le îmbunătăţi calităţile optice. De exemplu, la încălzire sau iradiere, ametistul se transformă în citrin. Nu toate ţările impun etichetarea corespunzătoare a nestematelor, cu precizarea tuturor tratamentelor la care acestea au fost supuse. **//Legislaţie//** Ordonanţa de urgenţă nr.190 din 11/09/2000 - privind regimul metalelor preţioase, aliajelor acestora şi pietrelor preţioase în România Imagini dintr-o mină de diamante din Canada **Exploatări de diamante** diametrul – 1250 m adâncime 525 m. || **Diamante renumite** **Cullinan** 3106 carate; găsit în 1905, în Africa de Sud, deocamdată este cel mai mare diamant natural; după prelucrare, s-au obţinut 105 pietre mai mici. **Fig. 9 - Cullian** **Excelsior** 995,20 carate, a fost descoperit in 1893 tot în Africa de Sud; prin prelucrare, s-au obţinut 22 nestemate. **Fig. 10 - Excelsior** **Star of Sierra Leone** are 968,90 carate, a fost descoperit ţn 1972 în Sierra Leone; prin prelucrare, din el s-au obţinut 17 pietre. **Fig. 11 - Star of Sierra Leone** **Incomparable** 890 carate, a fost descoperit în 1980 în Congo; după prelucrare are 407,5 carate **Fig. 12 - Incomparable** **Koh-i-Noor** 105 carate, legenda spune că a fost descoperit acum 3000 înainte erei noastre, în India; deci este cel mai vechi diamant cunoscut; **Fig. 13 - Koh-i-Noo** **Perlele** Perla naturală (mărgăritarul) este o nestemată produsă de unele scoici, cu duritatea de 3,5 – 4, şi reprezintă o combinaţie dintre CaCO3-**carbonat de calciu** şi o substanţă organică proteică complexă numită „conchiolină”. Cristalele de CaCO3, sub formă de aragonit şi calcit, determină luciul perlei prin fenomenul de interferenţă a luminii. Culoarea perlei este determinată de temperatura şi calitatea apei în care a trăit scoica şi variază de la albă la galben, roz, cenuşiu sau negru. || Căutători de perle
 * O pastilă de Si obtinută din nisip stă la baza fuctionării procesorului computerului
 * Ingot, Electronic Grade Silicon, contine un singur atom străin la un miliard de atomi de Siliciu
 * Nanotuburile de carbon sunt de mii de ori mai subtiri decât firul de păr
 * Stiinta care se ocupă cu studiul pietrelor pretioase este Gemologia
 * Organismul uman contine aproximativ 1200 g de Calciu, din care 99% este stocat în oase si dinti. Restul, de 1%, adica 10 – 12 g se distribuie în restul organismului, în sânge, plasmă. Aportul de Calciu, zilnic recomandat este de 850 – 1500 mg
 * În Egiptul Antic carbonatul de sodiu era folosit la prepararea mumiilor, datorită proprietării sale higroscopice
 * Siliciul intervine în formarea tendoanelor, a pielei
 * Siliciul, antioxidant si antitoxic se găseste în pleava cerealelor, pielita fructelor, în usturoi, în polen
 * Bovinele contin 150 mg Si/litru de sânge, iepurele, 12,6 mg/litru, om, 9mg/litru, iar câinele 5,5 mg/litru
 * Se studiază înlocuirea Cipului de Si cu nanotuburile de Carbon
 * Documentati-vă în legătură cu conditiile necesare pentru existenta vietii
 * Argumentati răspunsul Da, sau Nu asupra căruia conveniti, prin consens, în cadrul echipei.
 * Elaborati un eseu pornind de la argumentele identificate anterior.
 * [|www.stiintasitehnica.ro]
 * [|www.revistamagazin.ro], Fumul înghețat – o superputere
 * [], Structura Globului terestru
 * [|www.infoastronomy.com/sistemsolar]
 * [|http://agonia.ro], Despre cristale, Rodica Stanilă
 * Rudolf Steiner, Teosofia, Fiinta omului
 * [|www.stiinta.info]
 * [[image:http://proiecte.pmu.ro/teme_cercetare/Tema_8/resurse/continut_clip_image016.jpg width="194" height="140" caption="Brigham Canyon Mine in Utah, Started in 1863 and Continuing Operations Today"]] || Mina Brigham Canyon din Utah, operaţiunile de exploatare au fost începute în 1863 şi continuă în prezent, ||
 * [[image:http://proiecte.pmu.ro/teme_cercetare/Tema_8/resurse/continut_clip_image018.jpg width="206" height="154" caption="Mirney Diamond Mine in Serbia; Top Diameter 1200 Meters, and 525 Meters Deep"]] || Cea mai mare mină de diamante - Rusia, Siberia de Est
 * [[image:http://proiecte.pmu.ro/teme_cercetare/Tema_8/resurse/continut_clip_image020.jpg width="207" height="156" caption="mirny_belaz" link="@http://javafaq.nu/img/mirny/mirny_belaz.jpg"]] || Cea mai mare mină de diamante - Rusia, Siberia de Est (săgeata roşie indică prezenţa unui camion) ||
 * [[image:http://proiecte.pmu.ro/teme_cercetare/Tema_8/resurse/continut_clip_image024.jpg width="200" height="130" caption="argyle3" link="http://www.mining-technology.com/projects/argyle/"]] || Mina de diamante roze din Australia „Argyle Pink Diamonds” produce diamante roz, excepţionale şi rare care sunt vândute numai prin licitaţie. ||

||
 * Mikimoto Kōkichi (25 ianuarie 1858 – 21 septembrie 1954), întreprinzător japonez care s-a ocupat de producerea perlelor de cultură

Perlele se formează sub cochilia unor moluşte în principal stridii şi midii - ca şi reacţie naturală a organismului lor împotriva iritării produse de unele corpuri străine, în special diverşi paraziţi sau nisip. Stratul de aragonit CaCO3, cunoscut ca sidef, este secretat in jurul corpului iritant, in straturi, formând perla solidă. Lumina reflectata de aceste straturi succesive de sidef produce un luciu/irizaţie caracteristica cunoscut sub numele de "orientul perlei". La perlele de cultură, un corp străin este introdus sub cochilia moluştei pentru a produce formarea perlei. Principalele zone de recoltare a perlelor au fost Golful Persic, Golful Manaar (Oceanul Indian) si Marea Roşie. Polinezia si Australia sunt principalii producători de perle de cultură. În Japonia şi China sunt cultivate perle atât de apă dulce cât şi de apă sărată. O veche zicala spune ca perlele sunt lacrimile lui Dumnezeu. Perle naturale noi nu prea se mai găsesc, sau sunt extrem de rare, aproape 100% din perlele de pe piaţă sunt de perle de cultură. **Exista perle artificiale?** Desigur, ele se fac din plastic, acoperit cu o substanţa care conţine solzi de peste mărunţiţi şi pot arata foarte bine, dar luciul lor dispare rapid. **Cum ştiu că perlele sunt naturale?** Pentru a verifica dacă o perlă este naturală, atinge suprafaţa cu muchia unui dinte sau alt material dur, dacă suprafaţa obţinută este aspră - perla este mai mult ca sigur naturală, iar dacă este fină - mai mult ca sigur perla respectivă este o imitaţie. //Ştiaţi că:// //Într-un şirag, perlele nu trebuie să se atingă una de alta deoarece se pot zgâria, de aceea se înnoadă separat!// //Perlele se măsoară în grani (1 gran=0,05 grame).//

**Chihlimbarul** este o piatră preţioasă galbenă, transparentă cu forme de translucide, de origine organică (C10H16O; acid succinic) mai precis provine din răşină fosilă. Unele zăcăminte de chihlimbar prezintă incluziuni străine (insecte, frunze, microorganisme). 260 milioane de ani se apreciază a fi vârsta chihlimbarului! În 1716, ţarul Petru cel Mare a primit cadou fin partea regelui Prusiei un „obiect” de artă deosebit, aşa numita „Sala de chihlimbar” În timpul celui de-al doilea război mondial, „bijuteria” a dispărut, însă fragmente din sala de chihlimbar au fost reconstruite şi expuse la „Palatul de iarnă” din Sankt Petersburg. La noi în ţară se află o colecţie unică de chihlimbar, în comuna Colţi, jud. Buzău, localitate renumită prin subsolul bogat în roci cu chihlimbar, dar şi prin măiestria oamenilor de a prelucra această minunată bogăţie a naturii. Repere istorice: 1578 - Mihnea Vodă şi soţia sa Neaga înzestrează biserica din Aluniş cu o uşiţă încrustată cu chihlimbar. 1836 - se confecţionează portţigarete din chihlombar. 1927 - din minele din Colţi se extrage chihlimbar. 1932- . Inginerul Dumitru Grigorescu, omul de care se leagă epoca de vârf a chihlimbarului românesc (1927-1937), oferă personal reginei Angliei (Mary, soţia lui George al V-lea) un **medalion** **de chihlimbar în care erau conservate insecte**. 1937, minele de la Colţi falimentează. Din păcate, în 1948, minele de la Colţi sunt închise. **Pietre preţioase pe bază de siliciu** Alături de aluminiu (sub formă de Al2O3), siliciul este concurentul carbonului în industria pietrelor preţioase, În componenţa pietrelor preţioase, siliciul se găseşte sub formă de combinaţii, şi nu liber, precum carbonul în diamant: Cuarţul este o piatră nestemată destul de răspândită în scoarţa terestră, cu formula chimică SiO2. În funcţie de condiţiile în care s-a format (temperatură, presiune, prezenţa ionilor străini), cuarţul prezintă mai multe varietăţi, unele dintre ele colorate. Principalele minerale cu formula SiO2 //Ştiaţi că:// //Legenda spune că dacă bei din cupe de ametist nu te îmbeţi. Vechii grecii spuneau că aceasta piatra are puterea de a proteja de orice intoxicaţie!// //Există cuarţ roz.// Agatul şi onixul sunt minerale care conţin SiO2 90-96% cu numeroase incluziuni; agatul se întâlneşte în culori pastelate (galben, roz, brun, aşezate succesiv) iar onixul, alb cu negru aşezate alternativ, concentrice. //Ştiaţi că:// //Încă din Egiptul Antic, existau procedee de schimbare a culorii onixului. Onixul era obţinut prin introducerea unui agat într-o soluţie de zahăr urmată de încălzirea în acid sulfuric, se producea astfel carbonizarea particulelor de zahăr iar culoarea iniţială a mineralului se schimba// //In Imperiul Roman, onixul era folosit la confecţionarea sigiliilor.// || Agat || **Opalul** este un hidrogel solid tipic cu formula SiO2·nH2O; se găseşte în mase compacte, stalactitice. Este componentul principal al unor microorganisme ca diatomee, radiolite. Culoarea variază, de la alb, la gălbui, ocru, roşu, verde, chiar negru. În prezent, Australia produce aproximativ 95% din totalul de opal din lume, prin exploatarea acestuia din roci sedimentare din centrul continentului. Alte ţări care produc cantităţi mici de opal sunt Honduras, Mexic, fosta Cehoslovacie şi Brazilia. Cu excepţia opalului brazilian, care se extrage tot din roci sedimentare, în celelalte ţări opalul se produce prin extracţie din roci vulcanice. Din punct de vedere calitativ, opalul extras din roci sedimentare este superior celui extras din roci vulcanice. || Schimbarea culorii se datorează difracţiei şi interferenţei luminii pe particulele de SiO2 de formă sferică, cu diametrul cuprins între 150-350nm. //Ştiaţi că:// //Opalul conţine până la 30% apă?// Găsiţi proverbe, zicători şi citate despre pietrele preţioase. Comentaţi-le!
 * dioxid de siliciu, SiO2, in stare amorfă este banalul nisip, iar cristalizat în sistem trigonal, îl cunoaştem drept cuarţ, ametist, onix, etc; SiO2 hidratat formează opalul.
 * Silicaţi – M2+(SiO3)2-, de obicei silicaţi compuşi.
 * **Ametist**, este varietatea violeta si transparenta a cuarţului, conţine impurităţi de aluminiu, fer, calciu, magneziu. Fiecare zăcământ de ametist are o culoare unică || [[image:http://proiecte.pmu.ro/teme_cercetare/Tema_8/resurse/continut_clip_image044.jpg width="217" height="162" caption="AME-195"]] ||
 * **Citrinul** SiO2 cu impurităţi de fer, este varietatea galbena a cuarţului || [[image:http://proiecte.pmu.ro/teme_cercetare/Tema_8/resurse/continut_clip_image046.jpg width="129" height="97" caption="citp281" link="http://www.mineralminers.com/images/citrine/crystals/citp281.jpg"]] ||
 * Ametrin = ametist +citrin, cristal bicolor || [[image:http://proiecte.pmu.ro/teme_cercetare/Tema_8/resurse/continut_clip_image048.jpg width="153" height="142" caption="0538935001244137420"]] ||
 * Cuarţul fumuriu/brun || [[image:http://proiecte.pmu.ro/teme_cercetare/Tema_8/resurse/continut_clip_image050.jpg width="86" height="126" caption="Qahumado-sui-23-1-lg"]] ||
 * Onix
 * [[image:http://proiecte.pmu.ro/teme_cercetare/Tema_8/resurse/continut_clip_image060.jpg width="140" height="199" caption="opal mine"]] || Mină de opale din Australia
 * **Sarcină de lucru:**

Localizaţi pe hartă principalele exploatări de pietre preţioase.

Mergeţi la un magazin de bijuterii şi încercaţi să identificaţi pietrele preţioase expuse fără să citiţi etichetele!

Pe baza proprietăţilor fizico - chimice ale cuarţului, explicaţi folosirea acestuia în industria materialelor semiconductoare şi electronică. ||

**Subtema 12.** **De la mecanismul din Antikithera la computer** //Se poate demonstra că o singură maşină specială de acest tip poate fi făcută să efectueze lucrul tuturor celorlalte. De fapt ar putea fi făcută să funcţioneze ca model al oricărei alte maşini. Maşina specială poate fi numită maşină universală.// (Alan Turing, 1947) **Repere cronologice:** Cca 1800 î.Hr. – savanţii babilonieni dezvoltă algoritmii ca metode de rezolvare a problemelor matematice. Cca 1000 î.Hr. – fenicienii codifică limbajul prin intermediul sunetelor, inventând alfabetul. La Babilon sunt utilizate abace simple pentru calcule. Cca 200 î.Hr. – utilizarea, în China, a abacului numit Suan-pan. Cca 80 î.Hr. – Construirea mecanismului din Antikithera (Grecia). Cca 700 d. Hr. – răspândirea cifrelor “arabe” în Europa şi a noţiunii de “0” (zero). Cca 1000 – Papa Silvestru al III-lea inventează o formă superioară de abac. 1612 – John Napier inventează sistemul de calcul care îi poartă numele: “oasele lui Napier” şi logaritmii. 1642 – La Universitatea din Heidelberg (Germania), Wilhelm Shickard construieşte primul orologiu cu patru funcţii de calcul. La Paris, Blaise Pascal construieşte prima maşină de calcul (calculator) mecanică. 1673 – Filosoful şi matematicianul Gottfried Leibniz construieşte un calculator mecanic capabil să execute înmulţiri, împărţiri, extragerea rădăcinii pătrate. Introduce “funcţia” în matematică. 1833 – Charles Babbage proiectează o maşină de calculat programabilă, devenind “părintele informaticii”. Primul programator a fost matematiciana Ana Byron Lovelace, singura care, în epocă, a înţeles funcţionarea maşinii şi a scris primul program pentru aceasta (1842). 1854 – Irlandezul George Boole publică //The Mathematical Analysis of Logic//, în care utilizează sistemul binar ce avea să poarte numele de algebra booleană. 1890 – Herman Hollerith brevetează maşina de calcul pe bază de cartele perforate. În 1895 pune bazele firmei Tabulating Machine Co., care va deveni, în 1924, International Business Machines Corporation, adică binecunoscuta IBM. 1927 – În cadrul Massachusetts Institute of Technology (MIT), Vannevar Bush construieşte analizatorul diferenţial, un computer capabil să execute calcule diferenţiale simple. Bush a susţinut constituirea unei reţele internaţionale capabile să stocheze şi să vehiculeze informaţii, numită Memex, fapt pentru care este considerat unul dintre pionierii Internetului (1945). 1936 – Alan Turing pune bazele informaticii moderne şi construieşte maşina de calcul care îi poartă numele. 1940 – În SUA, firma Bell contruieşte primul computer digital. 1941 – Konrad Zuse construieşte, în Germania, primul computer electromecanic, Z3. 1943 – Începe construirea computerului //Electronic Numerical Integrator And Calculator// (Calculator şi Integrator Electronic Numeric) – ENIAC, calculator numeric de tip Turing, proiectat pentru armata SUA. A fost finalizat în 1946. 1951 – În SUA este realizat UNIVAC 1, primul calculator comercial. Acesta cântărea 13 tone. 1953 – Este realizată prima imprimantă de viteză mare, pentru UNIVAC 1. 1954 – Inventarea limbajului de programare Fortran. 1958 – În Japonia se construieşte NEC, primul computer electronic. 1964 – Limbajul de programare BASIC. 1967 – Primul calculator portabil (Texas Instruments). 1969 – Sistemul de operare UNIX. Limbajul de programare Pascal. 1972 – Primul calculator electronic de buzunar. 1975 – Înfiinţarea firmei Microsoft. Deschiderea primului magazin specializat în computere, la Santa Monica (SUA). 1977 – Înfiinţarea firmei Apple. 1980-1990 – Dezvoltarea reţelei Internet (precursor: ARPANET). 1990: Lansarea programului Windows 3.0. 1989 – Inventarea WWW (World Wide Web) la CERN (Elveţia; Tim Berners Lee). 1991 – Punerea în vânzare a computerelor portabile (laptop). 2009 – Jaguar, cel mai rapid computer al momentului, este construit la Laboratorul Naţional Oak Ridge (SUA), atingând o viteză de 1,75 petaFLOPS. **//Resursă web suplimentară://** Abacul lui Napier: [] Completaţi reperele cronologice de mai sus cu date semnificative pentru tema studiată, cuprinzând perioada anilor 1991-2010. || **Mecanismul din insula Antikithera şi misterele sale.** Considerat a fi obiectul cel mai complex păstrat până astăzi din lumea antică, mecanismul din bronz din Antikithera a fost descoperit în anul 1900, într-o epavă scufundată în dreptul insulei greceşti Antikithera, din apropierea Cretei. Pe baza monedelor identificate în acelaşi loc, în anii 1970, de celebrul oceanolog Jacques Yves Cousteau, mecanismul a putut fi datat în jurul anului 80 î.Hr., dar, potrivit altor opinii, este mai vechi cu cel puţin un secol. Este cel mai vechi mecanism cu roţi dinţate cunoscut până acum. Deşi a fost studiat de nenumăraţi cercetători, inclusiv în cadrul unor campanii ample de cercetare, obiectul continuă şi astăzi să fie considerat misterios, din cauza metodelor tehnologice avansate utilizate la construirea lui şi a funcţiilor sale complexe. Numele inventatorului este, de asemenea, un mister, ipotezele avansate în această privinţă ducând spre unul dintre următorii savanţi ai Antichităţii: Arhimede din Siracuza (sec. III î.Hr., părintele mecanicii statice), Hiparchos din Niceea (sec. II î.Hr., precursor al trigonometriei) sau Poseidonios din Rhodos (sec. II-I î.Hr.). Cercetările efectuate de dr Derek de Solla Price, de la Universitatea Yale, în anii 1950-1970, prin radiografiere cu raze X, au relevat existenţa unui dispozitiv deosebit de complex, cu 32 de roţi dinţate, ace mobile, axe, tamburi. De aceea, Solla Price l-a definit ca fiind un calculator antic. Conform cercetărilor aprofundate, cu mijloace tehnice moderne, inclusiv prin scanare, realizate în anii 2005-2006 de echipe de la universităţile din Atena, Salonic şi Cardiff, mecanismul din Antikithera reprezintă o maşină pentru calcularea timpului (formată din aproximativ 80 de piese) pe baza mişcărilor Soarelui şi a Lunii, pentru studiul mişcărilor altor planete cunoascute în epocă şi al eclipselor, folosită, probabil, în navigaţia maritimă. De asemenea, pare să fie apropiat, ca principiu şi rol, de planetariul lui Arhimede, o altă enigmă a Antichităţii. **//Sursa documentară 1//** //Mecanismul este extraordinar, unic în felul său. Înfăţăşarea lui este perfectă, datele astronomice oferite sunt corecte. Modul în care a fost conceput, din punct de vedere mecanic, este absolut uimitor. Indiferent cine l-a construit, l-a realizat cu o acurateţe deosebită. Din perspectivă istorică şi ştiinţifică, consider acest obiect chiar mai valoros decât Mona Lisa.// (profesorul Michael Edmunds, Universitatea din Cardiff) **Fig. 7 -** **Mecanismul din Antikithera (Muzeul Naţional de Arheologie din Atena)** **Fig. 8 - Schema mecanismului din Antikithera** Organizaţi pe grupe de câte patru elevi, realizaţi câte o prezentare cu titlul //Moştenirea lui Arhimede din Siracuza//, în care să descrieţi domeniile ştiinţifice inaugurate sau dezvoltate de Arhimede, invenţiile acestuia, aspecte ale lumii înconjurătoare care pot fi explicate prin teoriile lui Arhimede.
 * **Sarcină de lucru:**
 * **Sarcină de lucru:**

Realizaţi investigaţie cu privire la planetariul lui Arhimede şi la posteritatea acestuia. || **Abacul. Primele maşini de calcul.** Cuvânt ce provine din limba greacă (//abakion//, tablă, tăbliţă), abacul desemnează un instrument simplu, folosit încă din Antichitate, pentru efectuarea calculelor. În principiu este vorba de un ansamblu de diagrame ce reprezintă grafic variaţia unei mărimi scalare, în funcţie de doi parametri variabili. Primele abace se pare că au fost folosite în Mesopotamia, în mileniul II î.Hr. De asemenea, abacul putea fi întîlnit în Antichitatea romană, greacă, chineză (suan-pan), japoneză (soroban), ca şi în civilizaţiile precolumbiene. În zilele noastre, abacul (numărătoarea) este folosit în sistemele de învăţământ la nivel preşcolar sau şcolar inferior, fiind util în familiarizarea copiilor cu numerele abstracte, plecând de la elemente concrete. **Fig. 9 - Abac (desen, sec. XIX)** În perioada Renaşterii şi la începutul Epocii Moderne, studiile de matematică, mecanică, astronomie, au contribuit la conturarea ideii de maşină de calculat şi la construirea primelor prototipuri. == **Fig. 10 - Primul calculator mecanic, proiectat de Leonardo da Vinci, 1502** La începutul secolului al XVII-lea, savantul scoţian John Napier a descoperit că înmulţirea şi împărţirea numerelor se pot efectua prin adăugarea, respectiv prin scăderea logaritmilor acestor numere. Pentru a-şi uşura calculele, a creat un dispozitiv înrudit cu abacul, numit „Oasele lui Napier”. În aceeaşi perioadă a fost inventată rigla de calcul, utilizată la înmulţiri şi împărţiri. Acest instrument a fost folosit de ingineri, arhitecţi, constructori, matematicieni, până în a doua jumătate a secolului al XX-lea, fiind înlocuit doar de calculatoarele de buzunar. **Fig. 11 - Rigla de calcul**

În 1642, Blaise Pascal, matematician francez, realiza ceea ce este considerat primul calculator mecanic, Pascalina. La sfîrşitul aceluiaşi secol, Gottfried Leibniz construia primul calculator mecanic capabil să realizeze înmulţiri şi împărţiri, dezvoltând, de asemenea, forma modernă a sistemului binar, folosit de computerele digitale. **Fig. 12 - Pascalina, primul calculator mecanic, inventat de Blaise Pascal (1642)**

**//Sursa documentară 2//** //Este nedemn de un om excepţional să irosească ceasuri întregi trudind ca un sclav efectuând calcule pe care le-ar putea lăsa fără grijă în seama altora, dacă s-ar folosi maşini.// (Gottfried Leibniz, sec. XVII) În prima jumătate a secolului al XIX-lea, Charles Babbage a proiectat o maşină de calcul programabilă, dar conceptul său era atât de inovator, încât mijloacele tehnice ale vremii nu i-au permis să finalizeze construirea dispozitivului. În 1842, Ana Byron a reuşit să scrie primul program pentru calculatorul lui Babbage, devenind astfel primul programator din istorie. La sfârşitul secolului avea să fie pus la punct sistemul de stocare a informaţiilor prin intermediul cartelelor perforate.

**Fig. 13 - Componentă a maşinii de calcul inventată de Charles Babbage (1833)** **Fig. 14 - Cartelă perforată inventată de Herman Hollerith (1895)** Organizaţi o dezbatere pornind de la sursele documentare 1 şi 2. Exprimaţi-vă acordul sau dezacordul în legătură cu mesajele transmise. Argumentaţi-vă opiniile.
 * **Sarcină de lucru:**

Imaginaţi un scenariu pornind de la următoarea întrebare: //cum ar fi evoluat lumea dacă Charles Babbage ar fi reuşit să-şi realizeze calculatorul programabil//? Ar fi putut acesta să grăbească progresul tehnic şi modernizarea societăţii sau nu? || **Secolul XX. Vremea calculatoarelor.** În deceniile patru şi cinci ale secolului trecut, cercetările privind calculatoarele şi programarea acestora au luat avânt, în legătură şi cu interesele militare ale epocii. În 1936, Alan Turing a descris modelul matematic ce se află şi în zilele noastre la baza funcţionării calculatoarelor: maşina Turing. Prin aceasta, Turing a dat o definiţie a calculatorului universal care execută un program stocat pe o bandă. **Fig. 15 - Reprezentare artistică a unei maşini Turing** În afara problemelor impuse de spaţiul limitat de stocare, calculatoarele moderne au o capacitate de a executa algoritmi echivalentă cu cea a maşinii Turing universale (Turing-complete). Prima maşină Turing-completă a fost calculatorul Z3, al inginerului german Konrad Zuse. În anii 1940, în perioada construirii calculatorului EDVAC în SUA, John von Neumann a conceput arhitectura von Neumann, reprezentând schema structurală de bază a calculatoarelor. Primul calculator generic, ENIAC (care cântărea 30 de tone şi efectua 5000 de operaţii de adunare şi scădere pe secundă), şi-a început activitatea, ce a continuat, fără întrerupere timp de opt ani, în 1946. În 1950, în Uniunea Sovietică, la Institutul de Electrotehnologie din Kiev, era realizat primul calculator programabil din această ţară, numit MESM. **Fig. 16 - Calculatorul ENIAC (Universitatea din Philadelphia)** Tranzistoarele, apoi microprocesoarele, au facilitat miniaturizarea calculatoarelor, reducerea costurilor de producţie şi accesibilitatea lor comercială. Progresele în construcţia propriu-zisă au fost însoţite de cele privind programarea. În anii 1980-1990, calculatoarele au devenit din ce în ce mai răspândite, astăzi sunt prezente aproape peste tot în lume, iar internetul şi noile tehnologii ale comunicării au transformat omenirea într-un “sat global”. Realizaţi o prezentare scrisă sau PowerPoint cu tema: //Computerul în lumea de azi: beneficii şi riscuri.// Exprimaţi-vă opinia în legătură cu sintagma “sat global” utilizată pentru a desemna lumea de azi, unită prin mijloacele oferite de noile tehnologii ale informaţiei şi comunicării. Sunteţi de acord cu aceasta? Ce alte aspecte întâlnite în viaţa cotidiană mai pot sugera transformarea lumii într-un “sat global”? În secolul XXI, există şi comunităţi care resping în mod voit utilizarea tehnologiei, de la curentul electric la computer sau la medicina modernă, căutând să păstreze un mod de viaţă tradiţional, apropiat de cel din secolul al XIX-lea. Un exemplu îl constituie comunităţile Amish din Statele Unite, ce reunesc în jur de 200 000 de membri în total. Pornind de la acest aspect, exprimaţi-vă opinia cu privire la motivele unei astfel de atitudini. Realizaţi o investigaţie cu privire la modul în care utilizarea computerului şi noile mijloace de comunicare (telefonie mobilă, internet) au creat, în ultimele două decenii, noi meserii şi au modificat piaţa muncii. || **Fig. 17 - Comunitate Amish (Indiana, SUA)**
 * **Sarcină de lucru:**

**Fig. 18 - Comunitate modernă: Londra**

==== **Resurse suplimentare** ====

[] [] [] [] [] [] [|http://www.computerhistory.org]
 * Mecanismul din Antikithera
 * Fundaţia Naţională pentru Cercetare din Grecia
 * Cronologie
 * Muzeul Californian al Computerului