Урок химии Элементы жизни

Эпиграф: «Другого ничего в природе нет

ни здесь, ни там в космических глубинах

и от песчинок малых до планет-

из  элементов состоит единых».

Цель: сформировать у учащихся понятия об основных химических элементах. Повторить их строение, свойства, влияния на живые организмы, применение в жизни человека и природы.

Формировать: бережное отношение к своему здоровью и  здоровью окружающих людей,  основные экологические понятия, научные понятия о  химических элементах.

Научить: пользоваться научно-популярной литературой, устанавливать межпредметные связи между химией, биологией, медициной, литературой и историей.


Оборудование и  оформление:
плакаты, газеты, рефераты, доклады, стихи учащихся, компьютерная презентация, рационы питания, таблица: «Значения химических элементов».

Ведущий: Здравствуйте, дорогие друзья и уважаемые гости! Приветствуем  Вас на нашем уроке: «Элементы жизни».

Учитель:   О, биология — наука из наук!

Все впереди!

Как мало за плечами!

Пусть химия нам будет вместо рук,

Пусть станет биология плечами,

Не разлучайте этих двух сестер

Познания всего в подлунном мире,

Тогда лишь будет ум и глаз остер

И знанье человеческое шире.

Сегодня на уроке мы поговорим о самых важных химических элементах, без которых  наша жизнь не возможна.

Ведущий: Примерно века два назад

Открыт он был случайно.

Сейчас знаком с ним  стар и млад.

Он и для вас не тайна.

Известно, что горит отлично

В ней сера, фосфор, углерод,

Железо, магний, энергично

Сгорает так же водород.

Без газа этого на свете,

Не жили б звери и народ.

Его назвать могли бы дети.

Ведь это братцы – Кислород.

Докладчик 1.

Кислород на земле возник с  зарождения растений, количество которого в атмосфере росло — при этом водоросли создали озоновый слой, защищающий сушу от губительных солнечных лучей, благодаря чему стала возможна жизнь на земле. Кислород — вездесущий, самый распространенный элемент. Составляет одну пятую часть воздуха, которым мы дышим. Сейчас в нашем кабинете 21% кислорода в воздухе, а к концу урока будет около 17%. Количество кислорода составляет 49% от массы земной коры, гидросферы и атмосферы, вместе взятых. Кислород входит в состав важнейших горных пород: гранитов, гнейсов, песка, известняков, сланцев и других соединений. Вода содержит 88,89% кислорода и является одним из самых распространенных соединений на земном шаре.

Кислород бесцветен, без вкуса и запаха, неощутим, но недостаток мы обнаружим сразу, т. к. без него живые существа могут прожить всего несколько минут. Его в 1771 году открыл швед Карл Шееле, а  затем в 1774 году повторно англичанин Жозеф Пристли. По химическим свойствам кислород весьма активен: известны его соединения почти со всеми элементами, которые были названы оксидами.

Например:  С+ О2 =СО   (углекислый газ)

                   4Р+ 5О2= 2Р2О5 (оксид фосфора (Y)).

При горении элементы соединяются с кислородом воздуха, и выделяет энергию и углекислый газ.

Опыты: 1 Получение кислорода.

2  горение серы.

3  горение магния.

4 горение алюминия. 

Химические реакции протекают в клетках организма. В химической науке и биологии накоплены знания о тысячах химических реакций. Самые важные реакции происходят в организме за счет кислорода — это все реакции окисления, без которых не может  существовать любой живой организм. Например, гемоглобин под воздействием кислорода переходит  в оксигемоглобин, при  окислении вещества выделяется энергия. Кровь — река жизни. Она разносит кислород и питательные вещества, очищает ткани от продуктов  обмена. Переносчиками кислорода являются эритроциты — их 4500-5000 у взрослого человека. При усиленной нагрузке человеку требуется  6 л. крови в минуту, а через легкие проходит 120 л. крови. При недостатке  кислорода в организме человека развивается заболевание — анемия.

Живым организмам кислород  необходим для выделения энергии из поедаемой пищи. Этот процесс, называемый дыханием, происходит в их клетках. Животные, когда дышат, берут кислород из воздуха. Растения же, напротив, выделяют кислород в воздух.

Демонстрация фрагмента фильма.

Кислород очень важен для человека. Его используют для лечения болезней мышц, подкожно вводят кислород при гангрене тромбофлебите, отеках пораженных органов, т. к. он обладает свойством разрушать вредные вещества. Чистым кислородом лечат больных, страдающих от язв, ожогов, отравления газами, помещая их барокамеры, где под давлением насыщают клетки организма кислородом. Аппарат искусственного дыхания используется в отделениях больниц интенсивной терапии, спасая жизнь многим людям.

Как человеку пополнить кислородом организм? Нужно гулять на свежем воздухе, больше  летом быть в лесу, проветривать помещение, озеленять свои дворы, города, дома.

«Кислород — сделался осью, вокруг которой вращается вся земная химия»- говорил выдающийся ученый Я. Берцелиус.

Ведущий:  Я самый главный элемент!

И нет других тут мнений,

Очень уж велик процент

Моих соединений.

Из меня состоит все живое.

Я графит, антрацит и  алмаз.

Я на улице, в школе и в поле.

Я в деревьях и в каждом из вас.

Докладчик 2.

Углерод – С,  атомный вес – 12, принадлежит к числу элементов в значительной степени распространенных в природе. Входя в состав растительных и животных тканей вместе с водородом, кислородом и азотом, играет важную роль во всех жизненных процессах организмов. В воздухе углерод находится в малом количестве, чаще встречается в виде окиси углерода, углекислоты, углеводорода; в  земной коре -  в виде каменного и бурого угля, антрацита, нефти, асфальта, озокерита, углекислых солей.  Присутствие углерода в небесных телах показывает спектроскоп, кроме того его находят в метеоритах. Одно замечательное свойство присуще углероду, он может образовывать аллотропные модификации:  алмаз, графит, карбин.

 На экране демонстрация кристаллических решеток.

Он дает соединения с водородом, кислородом, серою, азотом, галоидами.

2С+ Н2= С2Н2 (ацетилен)

2С+ О2=2 СО (угарный газ)  

2СО+ О2=2СО2 (углекислый газ)

С+2 Н2= СН4 (метан)

2С+N2=C2N2 (циан)

Окись углерода (СО) была получена впервые в 1776 г.  Ласонном при накаливании угля с окисью цинка, в 1796 г. Ее приготовил Пристли, накаливая смесь угля с железной окалиной. Углекислота при 1300оС или при пропускании электрических искр распадается на окись углерода и кислород.

 Окись углерода действует необыкновенно пагубно на центральную нервную систему и на сосудодвигательный аппарат. Пребывание человека во вредной среде приводит к острым и хроническим отравлениям. Так в Берлине, из 155 случаев отравления угаром.

Углерод обладает уникальной способностью образовывать углеродные цепи — что является основой органических веществ. А название свое они получили от слова организм. Данный элемент является основой белков,  поэтому мы можем сказать, что  углерод является основой жизни. Более 20 лет назад был получен первый искусственный белок — инсулин, для больных сахарным диабетом. Во всех живых организмах на земле до 18% приходиться на углерод.

Например: в ряске его содержится 2,5%; в колокольчиках 10%.

Много углерода у подводных растений и животных, водорослях, кораллах.

В природе углерод входит в состав нефти, угля, газа, который образуется в течение многих лет из останков растений.

 Демонстрация коллекции топлива.

Опыты: Получение углекислого газа разными способами.

Затухание горящей лучины.

Качественная реакция.

Одним из важнейших соединений углерода является углекислый газ, который выдыхают живые организмы, поэтому каждый из нас должен знать, что надо обязательно проветривать помещение т.к. процентное содержание его в воздухе может увеличиваться от 0,03% до 4%, что негативно будет сказываться на здоровье человека. Чтобы активно происходил газообмен в легких человека, он должен получать необходимую физическую нагрузку, активно заниматься спортом, работать, двигаться. Движение — это жизнь! 

Ведущий: Нитрогениум-азот.

В пятой группе он живет,

Резерфорд его открыл.

И народу подарил.

Хотя меня безжизненным назвали,

Для жизни я необходим!

А если бы меня вы потеряли.

Погибли бы белки все как один.

Докладчик 3.

Азот- N читается (эн), химический элемент второго периода vА группы периодической системы, порядковый номер  7, атомная масса 14. В свободном виде — газ без цвета, запаха и вкуса, плохо растворим в воде. Состоит из двухатомных молекул N2,обладающих высокой прочностью. Относится к неметаллам.

Азот открыт был в1772 г. шотландским ученым  Д. Резерфордом в составе продуктов сжигания угля, серы и фосфора как газ, непригодный для дыхания и горения («удушливый воздух») и в отличие от СО2 не поглощаемый раствором щелочи. Вскоре французский химик А. Л. Лавуазье пришел к  выводу, что «удушливый газ» входит в состав атмосферного воздуха, и предложил для него название «azote» ( от греч. —  безжизненный). В 1784 г. английский физик и химик Г. Кавендиш установил присутствие азота в селитре (отсюда латинское название азота, предложенное в 1790 г. французским химиком Ж. Шанталем).



В природе свободный (молекулярный) азот входит в состав атмосферного воздуха  78,09 %, а в связанном виде — в состав двух селитр: натриевой NaNO3 (чилийская селитра) и калиевой   KNО3  (индийская селитра) и ряда других соединений. По распространенности в земной коре азот занимает  17 место, на его долю приходится- 0,0019% земной коры по массе. Несмотря на свое название, азот присутствует во всех живых организмах (1-3% на сухую массу), являясь важнейшим биогенным элементов. Азот у автотрофных растений является исходным продуктом азотного и белкового обмена. Поглощенный растениями преимущественно в виде  иона NO3­- он восстанавливается до  NH2  и включается в таком виде в аминокислотный синтез. Атомы азота входят в состав многих других не белковых, однако, важнейших соединений: пигментов (таких как хлорофилл и  гемоглобин), нуклеиновых кислот и витаминов.

Теплота испарения жидкого азота 199,3 кДж/кг (при температуре кипения), теплота плавления азота 25,5 кДж/кг (при  температуре -21О С).

При комнатной температуре реагирует только с металлом литием с образованием твердого нитрида лития  Li3N.

В соединениях проявляет различные степени окисления от -3 до +5. С водородом образует аммиак NH3. Известно несколько оксидов азота- NO, N2O3, NO2, N2O5.

С галогенами азот непосредственно не реагирует, косвенным путем получены NF3, NCL3, NBr3, NI3. Азот не реагирует с серой, углеродом, фосфором, кремнием и другими не металлами. При нагревании реагирует  с  магнием и щелочноземельными металлами с образованием нитридов общей формулы Ме3N2. Из сложных неорганических соединений азота наибольшее значение имеют азотная кислота  HNO3, ее соли нитраты, а также азотистая кислота  HNO2 и ее соли нитриты.

Опыты с азотной кислотой.

В организм животных азот поступает в химически связанном состоянии (белки, аминокислоты и другие компоненты корма растительного и животного происхождения). После соответствующих превращений его излишки в виде аммиака и аммиачной соли выводятся наружу.

Основа жизни — белки, а в их состав входит азот, так что где есть азот, там есть жизнь. Поэтому его название совершенно противоположно его значению.  Мы можем сказать, что азот — это  элемент рождающий жизнь. Источником азота является пища белковая — хлеб, злаки, бобовые культуры, мясо.

В промышленности газ  азот используют главным  образом для получения аммиака. Как химически инертный газ он применяется для обеспечения инертной среды в различных химических и металлургических процессах, при перекачке горючих жидкостей. Жидкий азот широко  используют как хладагент, применяют в медицине, особенно в косметологии. Важное значение в поддержании плодородия почв имеют азотные минеральные удобрения.

Демонстрация: коллекции удобрений.

При недостатке азота в почве листья растений мелкие и бледные.

Полезные советы:
1. Удобрения вносить в начале развития растений;

2. Лучше использовать гранулированные удобрения — экономичней расходуется растениями питательные свойства;

3. Азотных удобрений надо 1,5 Ц./га.

NH4NO3- аммиачная селитра.

CO(NH2)2-мочевина.

NH4Cl- хлорид аммония.

(NH4)2SO4-сульфат аммония.

Ведущий:  Что за странный есть металл.

В воду бросил — побежал.

По поверхности вприпрыжку,

Бегал, прыгал и пропал.

Докладчик 4.

Человечество знакомо с калием больше полутора веков. В лекции, прочитанной в Лондоне 20 ноября 1807 г. Хэмфри Дэви сообщил, что при электролизе едкого кали он получил  «маленькие шарики с сильным металлическим блеском… Некоторые из них сейчас же после своего образования сгорали с взрывом». Это и был калий. В русскую номенклатуру название «калий» введено 1831 г. Г. И. Гессом.

К-элемент 4 периода 1А группы Периодической системы, его атомный номер 19, атомная масса 39, во внешнем электронном слое — один электрон, валентность 1, один из самых активных щелочных металлов. Именно этим объясняется исключительная подвижность калия в природе. Он входит в состав нескольких сотен минералов, находится в почве, в растениях, в организме людей и животных. Он как классический Фигаро: здесь — там — повсюду.
Калий — замечательный элемент: режется ножом, плавает в воде, вспыхивает на ней с взрывом и горит, окрашивая пламя в фиолетовый цвет.

Демонстрация опытов.

Но главное калий  замечателен своей незаменимостью для всего живого и примечателен как всесторонне «нечетный» металл. В природе — девятый по химической распространенности элемент, находится только в виде соединений: 18% веса земной коры приходится  на долю калийсодержащего минерала — ортоклаза- K2AL2SI6O16. В результате химического выветривания превращается в каолин, песок, и поташ. Но большая часть ионов калия поглощается коллоидными частицами почвы, откуда корням растений извлечь их довольно трудно. Вот и получается, что, хотя калия в земле много, часто растениям его не хватает. Калий — третий по содержанию металл в природных водах.

Калий содержится во всех частях растения. Отсутствие калия приводит растение к гибели. Часть ионов находится в клеточном соке, в протоплазме, другая часть поглощена структурными элементами клетки. Ионы калия участвуют во многих биохимических процессах, в процессе размножения и передаче наследственных признаков, усиливают процессы дыхания и образования сахара. Ионы калия влияют и на азотный обмен веществ. При недостатке калия в клетках накапливается избыток аммиака, что приводит к отравлению и гибели растения. При недостатке калия растения медленно растут, их листья желтеют и буреют по  краям, стебель становится тонким и не прочным, а семена теряют прочность.

Одним словом, хочешь получать вкусные и хорошо сохраняющиеся плоды — корми растение калием вволю. А для зерновых калий еще увеличивает прочность соломы и тем самым предупреждает полегание хлебов.

В сельскохозяйственной практике принято вносить от 30 до 90кг. на гектар посева. Агрономы считают, что при благоприятных условиях один кг. K2O в среднем дает такие прибавки урожая: зерна- от 3 до 8кг, картофеля-35кг, сахарной свеклы-40 кг. В нашей стране находятся самые богатые в мире месторождения калийных солей (район Соликамска-Березняков). Соли калия не могут быть  заменены в организме человека никакими другими солями. В основном калий содержится в крови и протоплазме клеток. Богаты калием печень и селезенка. Значительна роль этого элемента в регулировании деятельности ферментов. Природный калий состоит из трех изотопов, один из которых радиоактивен и вносит значительный вклад в общую сумму естественного (фонового) облучения.

Суточная потребность в калии ребенка составляет 12-13мг. на 1 кг. веса, а у взрослого- 2-3мг. т.е. в 4-6 раз меньше. Большую часть необходимого ему калия человек получает из пищи растительного происхождения. Недостаток калия сказывается на разных системах и органах, а также на обмене веществ. Металлический калий используют как катализатор в производстве синтетического каучука, перекиси калия, используемого для регенерации кислорода, а также в лабораторной практике. Сплав калия с натрием служит теплоносителем в атомных реакторах, а производстве титана — восстановителем. Цианистый калий необходим для извлечения золота и серебра из руд, для гальванического золочения и серебрения неблагородных металлов, многих органических веществ, для азотирования стали. К сожалению, это очень нужное вещество чрезвычайно ядовито-KCN. Хромпик калиевый- K2Cr2O7 используют в производстве красителей, а его растворы для дубления кож, а также в качестве протравы при окраске и печатании тканей, для мытья стеклянной посуды. KOH-едкое кали применяют в производстве жидкого мыла, некоторых красителей и органических соединений, в качестве электролита в щелочных аккумуляторах. Бромистый калий KBr -в фотографии. Йодистый  калий KI- в медицине и как химический реактив. Хлорат калия (бертолетова соль)- в спичечном производстве и пиротехнике.

Видимо, не очень преувеличивал Александр Евгеньевич Ферсман, написавший в одной из своих книг: «калий — основа жизни».

(Если урок бинарный, то рассматриваются железо и микроэлементы)

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Гостям предлагаются витаминные салаты с рецептами и с расчетами содержания  в них различных элементов.

Учащиеся в это время исполняют частушки.

Приложение 4

Гостям раздаются таблицы «Значение химических элементов».

Приложение 5

Ведущий: Надеемся друзья, что наше мероприятие пошло вам на пользу, и вы заинтересуетесь другими элементами, которые окружают нас и так же нам нужны для  жизни на нашей планете.

Приложение 6

Презентация




Следующий: