Межпредметные связи в курсе школьного предмета химии на предмете углерода и его соединений
Приложение1
Конкретныепримеры о методахреализациимежпредметныхсвязей.
1. Вопросымежпредметногосодержания:
а) Вспомните(из курса географии)основныеместорожденияв России:
алмаза
повареннойсоли
каменногоугля
К уроку 1 потеме 4 “Подгруппауглерода”.
б) Вспомнитеопределение(из курса физики)ион.
К уроку 3 “Угольнаякислота и еесоли”, лабораторныйопыт 7.
в) Вспомните(из курса биологии)сущность процессафотосинтеза.
К уроку 2 “Оксидыуглерода”.
2. Межпредметныезадачи:
а. В чем основноеотличие структурыи физическихсвойств кристаллическихи аморфных(стеклообразных)тел? При ответеиспользуйтесведения, полученныеиз курса физики.
б. Какое свойствоугольной кислотывы будете привлекатьдля ответовна вопросы:
- Как доказать,что данноевещество являетсясолью угольнойкислоты?
К уроку 3 “Угольнаякислота и еесоли”.
- На какомсвойстве основаноприменениепитьевой содыв медицине дляснижения кислотностижелудочногосока? (из курсабиологии, анатомии)
К уроку 3.
- Почему известняк(в размолотомвиде) применяютдля уменьшениякислотностипочвы (известкованиепочвы)? (из курсагеографии,биологии)
К уроку 3“Круговоротуглерода вприроде”.
3. Домашнеезадание межпредметногохарактера.
а) Подготовьтереферат на тему“Парниковыйэффект и углекислыйгаз” (из курсагеографии –“Загрязнениеатмосферы”– одна из глобальныхпроблем человечества).
К уроку 2 “Оксидыуглерода”.
б. Составьтекроссворд натему “Подгруппауглерода”.
Примерныйкроссворд:
Вопросы: 1.Самый большойиз всех известныхалмазов.
2. Одна изаллотропныхмодификацийуглерода.
3. Ученый, впервыеполучившийуглекислыйгаз.
4. Основнаясоставная частьприродногогорючего газа(w= 60 – 99%).
5. Соединениеуглерода скремнием.
6. Процесс вприроде поглощенияуглекислогогаза растениямипри освещении.
7. Соединениеуглерода сметаллами.
8. Элемент 4группы, главнойподгруппывозглавляющийее, имеет относительнуюатомную массу12,011, порядковыйномер 6.
| 8 | ||||||||||||||
| 1 | к | у | л | и | н | а | н | |||||||
| 2 | г | р | а | ф | и | т | ||||||||
| 3 | л | а | в | у | а | з | ь | е | ||||||
| 4 | м | е | т | а | н | |||||||||
| 5 | к | а | р | б | о | р | у | н | д | |||||
| 6 | ф | о | т | о | с | и | н | т | е | з | ||||
| 7 | к | а | р | б | и | д |
4. Межпредметноенаглядноепособие:
а) Подготовитьна основе данныхо круговоротахводы, кислородасхему “Круговоротуглерода вприроде”.
К уроку 3.
б) Составитьдиаграммувлияния давленияи температурына растворимостьоксида углерода4 (из курса физики).
5. Химическийэксперимент:
а) Адсорбцияактивированнымуглем.
6. Урокимежпредметногообобщения илитематическиезадания:
а) Межпредметнаяконференцияпо глобальнымпроблемам,источникамбед, то естьзагрязнителей– обобщениепо подгруппамкислорода,азота, углерода.
Приложение10.
Физиологические действия углекислогогаза на человека.
Углекислыйгаз являясьпродуктомдыхания, неподдерживаетего. Однако вмалых количествахуглекислыйгаз для человекане ядовит, какэто следуетиз постоянногонахожденияего в нашихлегких. Болеетого, в малыхколичествахон физиологическиполезен и необходим,так как возбуждающедействует надыхательныйцентр, приводящийв действиемускулы груднойклетки. Начинаяс первого вдоха,вызванногопервой перегрузкойкрови диоксидомуглерода вовремя актарождения, мускулатуранашей груднойклетки управляетсябез вмешательствасознания нервнымиимпульсамидыхательногоцентра, вызываемогонакоплениемв крови CO2.
Поэтомууглекислыйгаз подмешиваетсяк кислороду,предназначенномудля оживлениямнимоумершихпри помощиаппаратовискусственногодыхания, иначедыхание можетне возобновиться.Переход одногофизиологическогокачества CO2(физиологическойполезностив малых концентрациях)в прямо противоположное(удушающеедействие) являетсярезультатомнарастанияколичествасодержанияCO2 ввоздухе. НакоплениеCO2 ввоздухе затрудняетотдачу в легкихCO2, накопившейсяв венознойкрови, а длительнаяперегрузкакрови CO2вредна. Поэтомув школах должныпроводитьсязамеры, что быПДК по CO2не превышаланормы. (В СШАПДК – 9000 мг/ м3 до0,5%), постояннопроветриватьсякабинеты ивести его озеленение(биоиндикаторы– традесканция,хлорофитум).
Последствияот накопленияв воздухе CО2представленыв таблице.
| Концентрация CO2 | Эффект |
| 0,25 – 1% 2,5 – 5% 7% 10% 12 –15% | изменениефункции внешнегодыхания икровообращения головнаяболь, раздражениеверхних дыхательныхпутей, чувствотепла в груди,увеличениелегочнойвентиляцииза счет учащенияи углублениядыхания, учащениесердцебиений,повышениекровяногодавления потливость,шум в ушах,учащениесердцебиений,головокружение,возможныпсихическоевозбуждение,рвота, снижениетемпературытела, нарушениезрения (темновойадаптации,аккомодация,светобоязнь)проявленияпораженияголовного испинного мозга мучительноесостояние,головная боль,прилив кровик лицу, оцепенение обмороки через некотороевремя смерть |
Из таблицыследует, чтодышать воздухом,обогащеннымСО2,становитсятрудно лишьпри приближениисодержанияСО2 вовдыхаемомвоздухе к содержаниюСО2 ввыдыхаемомнами воздухе5%, а угроза обмороканаступает присодержанииСО2,какое получитсяв легких, еслимы, насколькосможем долго,задержим дыхание(например принырянии в воду).
Приложение11
Химическийвечер по теме"Суд над алмазом"
Действующиелица:
Ведущий
1-ый историк
2-ой историк
Алмаз
Председательсуда
Народныйзаседатель(2 человека)
Адвокат
Государственныйобвинитель
Секретарьсуда
Свидетели:важная дама
Владелецалмаза “ЮжнаяЗемля”
Ростовщик-богач
Девушка
Работницачасового завода
Рабочий состекольногозавода
Работницаэлектроламповогозавода
Инженернефтяных разработок
Ученый иззала суда
Ведущий:Сегодня в нашемшкольном залепроходит судсерьезный,важный. Судитьалмаз мы будемстрого: принесон людям горямного. Но прежде,чем начнетсязаседание,послушайтеодно сказание.
Входят историкисо свиткамив руках:
1-ый историк:Нас справкуздесь просилидать.
2-ой историк:Попробуй краткорассказать.
1-ый историк:Историческойродиной алмазасчитают Индию.Впервые алмазыиз Индии попалик древним грекам,доказательствомчего служитхранящаясяв британскоммузее бронзоваястатуэтка 5века до нашейэры, у которойвместо глазбыли вставленыдва неошлифованныхалмаза.
2-ой историк:Древним грекамбезусловнобыла известнанеобычайнаятвердостьалмаза. Недаромслово “Алмаз”произноситсяот греческого“Адамас”(Разворачиваетвторой свитоксо словами):“непреодолимый”,“непобедимый”,“несокрушимый”,“неуловимый”.
1-ый историк:В древностиалмазу приписывалинеобыкновенныесверхъестественныесвойства; онмог решитьсудьбу человека,исцелить отнедуга, выявитьистину. Алмазсчитали талисманом,приносящимсчастье в сражении.
2-ой историк:Из историиизвестно, чтофранцузскийкороль КарлСмелый во всехбитвах имелпри себе своидрагоценности.В битвах приНанси шлемКарла украшалбольшой бриллиантвесом 5 каратов(карат равен0,2 г). Однако алмазне отвел копьяот груди короля.В этом сраженииКарл Смелыйбыл убит.
1-ый историк:Много лет спустяалмаз, некогдаукрашавшийшлем КарлаСмелого, присражении подВатерлоо находилсяв кармане НаполеонаI. Неожиданново время сраженияНаполеон побледнели схватилсяза карман.
- Мой бриллиант,- крикнул он несвоим голосом.Свита императорабросиласьискать потеряннуюдрагоценность.Наполеон несколькоминут наблюдалза ними, потомвскочил начью-то лошадьи ускакал направый флангсвоих войск.
Ведущий:Исход сражениявсем известен.Бриллиант тутправо не причем.Был или не былон на месте,конец сраженияпредрешен.
2-ой историк:Вторым местомнахожденияалмазов являетсяБразилия. Самымибогатыми находкамиславился округДиаманди. Алмазыв этом округебыли не крупные.Но однаждыздесь был найденалмаз, превышающий100 каратов. Алмазэтот в историибыл известенпод названием“Южная Звезда”.
1-ой историк:“Южная Звезда”унесла многожизней, подвергнувв прах суждениео том, что алмази бриллиантприносят людямсчастье.
2-ой историк:Самым большималмазом являетсяалмаз под названием“Куллипон”,найденный вЮжной Африкев начале нашеговека. Вес его3106 каратов.
(разворачиваеттаблицу)
1-ый историк:Вторым по величинеалмазом был“Экспельспор”,найденный тамже в Южной Африкевесом 995 каратов.
2-ой историк:У нас в музеехранится алмаз“Орлов”. И интереснаего история.Примерно 300 слишним летназад в далекойИндии нашлиивидоловуголову, замуроваликак могли.
Прошли годаи шах Надир
ВойскамиДели захватил.
Он грабил,мучил, всехгубил.
Алмаз припрятатьне забыл.
Затем игройсудьбы алмаз
В Россиюприбыл как-тораз
Придворный,важный ювелир,
Его Орловуподарил
А граф Орловлюбимцем был,
Ведь это несекрет.
Алмаз царицеподарил-
Подарка лучшенет.
1-ый историк:Капитализмпо-настоящемуоткрыл в алмазезамечательноесвойство - твердостьи алмаз былнизвергнутс блестящеготрона в душныйфабричный цехв шахтный ствол.Камень-бездельникбесповоротноуступил местокамню-работнику.Всем сидящимв зале должнабыть известнастрашная,кровопролитная,англо-бурскаявойна, котораяоткрыла новуюэпоху империалистическихвойн. Итогомэтой войны былото, что под вывеской“Английскиесиндикаты”империалистыАнглии всеюжно-африканскиеалмазы земли.Эти алмазныесиндикатысуществуюти поныне. Напротяжениивсей своейистории онивели жестокуюборьбу со всемивозникающимиалмазнымимонополиями,как спрут, втягиваяих в свою работу.
2-ой историк:Но СоединенныеШтаты Америкиприлагают всеусилия, чтобыподчинитьалмазный синдикатсвоему влияниюи наложить своюлапу на мировуюалмазнуюпромышленность.Страсти неутихают.
1-ый историк:Открытие нашихякутских алмазовнанесло огромныйудар по кармануалмазногосиндиката.
2-ой историк:Но вот на подмогуприроднымалмазам пришелалмаз искусственный.
1-ый историк:О получениидрагоценныхкамней людимечтали столетиями.В разных странах,в разные временапытались получитьалмаз. Но всепопытки терпелифиаско.
2-ой историк:Они родилисьв институтефизики высокихдавлений,руководствуемымГероем социалистическоготруда академикомВерещагиным.С 1963 года началосьпромышленноеизготовлениеискусственныхалмазов.
1-ый историк:По твердостиискусственныеалмазы не уступаютприродным, ноони более хрупкие.Хрупкость - этотолько достоинство.Дело в том, чтов бурах, нашлифовальныхстанках искусственныеалмазы крошатся,а этим самымкак бы затачиваются.
2-ой историк:Более 2/3 алмазов,применяемыхв технике, шлона изготовлениешлифовальныхинструментов.Все это количествоприродныхалмазов полностьюзаменяютискусственные,полученныеиз графита.
Ведущий:... Все ... Ваше времяистекло. Сейчасначнется заседание.(На сцену входитсекретарь судас папкой, еекладет на столсекретаря.)
Секретарь:Ввести подсудимого.(Вводят“Алмаз” . Нагруди на листкебумаги вычерченакристаллическаярешетка алмаза.)
Секретарь:Встать, судидет. (Насцену выходитпредседательсуда, народныезаседатели, прокурор, адвокат.Члены судасадятся. Адвокати прокурорзанимают своиместа. Зал садится).
Председательсуда: Нашесудебное заседаниеведется в следующемсоставе:
Председательсуда
Адвокат
Секретарьсуда
Народныйобвинитель
Народныйзаседатель:Подсудимыйна месте?
Алмаз:Я здесь!
Председательсуда: Свидетелиявились все?
Секретарь:Явились все.
Председательсуда: Тогдаприступим кделу. Заполнимвначале анкету.Пункт 1 - фамилияподсудимого?
Алмаз:Углерод
Председательсуда: Имя?
Алмаз:Алмаз
Председательсуда: Годвашего рождения?
Алмаз:5-ый век до нашейэры.
Председательсуда: Вашпостоянныйадрес?
Алмаз:Периодическаясистема Д.И.Менделеева,II период, 4-я группа,номер 6.
Председательсуда: Родзанятий?
Алмаз:Род занятийназвать оченьтрудно. Многолет украшениемслужил, талисманоминые считали,пряча глубжев карманы своии мечтали сомной о богатствененасытныелюди Земли.Затем меня вшахту спустили,превратилив сверло, долото.Моим порошкоми сверлили,точили, и твердостьценили высоко.
Но вот менястража схватила,
Зачем, почему,не пойму.
Меня в преступленииобвинили.
Нет! Бытьвиновным немогу!
Председательсуда: Разберемсясейчас в делетом. Здесь алмазупредъявлениск.
Алмазу предъявилиобвинение. Онвиновен в смертиневинных людей,был причинойАнгло-бурскогосражения. Воспитывалалчность,стяжательство,страх. Причинойбыл разоренияи горя. Немалос ним люди пролилислез. И вот намсудить егопоручили.
Следствиедолго дело егоизучало.
Чтобы понятнобыло - свидетелейпозвало
Сейчас ихпоказанияпослушаем мыс вами,
Слово предоставляюважной даме.
(Входитсвидетельница- важная дама)
С ним счастьея нашла.
Богатствов нем, почет,любовь
Сквозь жизнья пронесла.
Ну что ж, чтомногие гниютв лачугах наземле,
Их труд принесбогатство мне,
Я счастливавполне.
Горит алмазамибраслет,
Бриллиантамикольцо.
Он бросаетнежный свет,на руки и лицо.
В оправетонкой, золотой
Алмаз блестит,горя.
В его защитуголос свой
Здесь поднимаюя.
Председательсуда: Сказаливсе? Представимслово другому.Дельцу, владельцуземли ЮжнойАфрики округаДиаманди.
Делец:Земля моя, землямоя!
В ней найденбыл бриллиант!
Теперь я будубогачем!
А - следовательно- мудрецом,
Недаром “Южнаязвезда”
Его назвалитак тогда.
Ко мне он вруки попадет,
И много счастьяпринесет.
А арендаторхитрый мой
Присвоилон бриллиант,у девушки, рабынитой,
Кем найденбыл он раз.
Девица юнаяпошла, и думалатеперь:
“Свободуя себе куплю,подругам всемв пример”
Бриллиантхозяин отобрал,свободу, правда,обещал.
Но не дождаласьона и в рекубросилась сама.
Но я бриллианттот отберу,мерзавца в ямузаточу.
Пускай гниетон в яме той, ипомнит, чтобриллиант лишьмой.
Председательсуда: Еговы поняли слова,и хоть ошибкавелика, на многонам открылглаза. Другихпослушаемдрузья. Здесьс завода часовогослова проситтоварищ Орлова.
Орлова:На часовомзаводе встречалисьмы не раз, чтобвремя былоточно - необходималмаз. Алмазведь не случайновошел в тотмеханизм. Которыйпомогает украситьнашу жизнь.
Чтоб точноон работал ивремя сохранял.
Чтоб каждуюминуту он вдело превращал.
Алмаз часампродали, велелиим служить.
Каждую минутуи каждый часхранить.
Председательсуда: Свидетель- он ростовщик,богач известный,и для него найдетсяместо.
Ростовщик:Спускаюсь яв подвал, всемрачно и темно.
Я спускаюсьниже, ниже, вотдверь, за дверьювсе:
Богатство,счастье, радостьжизни.
Я открываюдверь, вхожу,здесь все знакомомне:
Мои ларцы,шкатулки, сундуки.Я открываю ихи темный
Мой подвалсверкает светомярче солнца.
Алмазы в рукия беру, вся жизньмоя лишь в ниходних.
Жену на нихя обменял, исына продаля за них.
Алмазы! Васкак жизнь люблю!И что бы ни былосо мной,
В подвал яв полночь прихожу.Здесь забываемвсе земное.
Председательсуда: Свидетельследующий -девушка.
Девушка:Зачем тогданашла алмаз,поверьте, я незнаю.
Я камни виделане раз, такогоне встречала.
Все говоряталмаз-бриллиантприносит счастьямного.
И лишь мечталаиногда о жизния свободной,
Была тогдая молода, былавсегда веселой.
Алмаз всюжизнь мне отравил,его ведь отобрали...
И сколькослез пролитос ним, друзьясо мной страдали.
И я не выдержавпотерь, решилаутопиться.
Не нужен мнеалмаз теперь,в нем счастьене таится.
Председательсуда: Вотсо стекольногозавода свидетель.Рабочий Славов.Вам слово.
РабочийСлавов:Стекло пришлосьрезать не раз,а много раз. Ивот я благодарностьпою тебе алмаз.Где твержематериал сумееммы найти. Наукавсе искала -подобных ненайти. Его создатьрешили, искусственнов цехах. И в жизньвоплотили вогромнейшихбурах.
Председательсуда: Показанияисчерпаны унас. Слушалимы много “за”и “против”.Сейчас Вамслово предоставлю- Государственномуобвинителю.
Государственныйобвинитель:
Свидетелейздесь быломного. В устахих истина была.
Здесь обвинялиочень строго.Здесь защищалибез меня.
Но я не будуголословен,сошлюсь нафакты как всегда.
По-моему алмазвиновен и привлеченк суду не зря.
Мой первыйпункт: винаалмаза, что влюдях жадностьпробудил.
Что бар поддерживалон страстно,бездельникамсродни он был.
Его увидя,забывали очести, о своихдрузьях.
Детей, жену- мы здесь слыхали,все продавалина торгах.
Мой пунктвторой - он жизньгубил, не счестьсейчас людскиеслезы.
И кровь, чтокапала из жил.Разбив мечты,былые грезы,
Вы скажете,что староепрошло. Делаи времена сейчасдругие.
Дела сейчаспоистине большие.Но надо помнить,что алмаз
Хорош лишьесли... Трудомлюдей он освящен,
И людям служитверно он. Нонадо справедливымбыть.
Да, роль еговажна, но развеможно позабыть,как власть егострашна
Мы так оставитьне могли, и наказаниедля него я требуюсейчас.
Председательсуда: Словопредоставляетсяадвокату.
Адвокат:Сидящим здесьв зале должнобыть известно,что роль мояв этом процессесложна. Но царьвсех камней,речь моя будетв защиту тебя.Скажите: можноли принцессувинить за то,что она прекрасна?И юноша с сердцем,способнымлюбить, в красуту влюбляетсястрастно. Иради того, чтобкрасой обладать,готов на убийство,на кровь и намуки. Вы в зале,кто в зале, ктомысль мою могугадать, беритеалмаз на поруки?
Председательсуда: Материалисчерпан. Вопросовнет? Нет. Судудаляется насовещание.
Ученый иззала суда:Постойте, яхочу сказать:прошу алмазне осуждать.Возьмем егомы на поруки.Пускай послужитон науке.
Секретарь:Встать, судидет. (Входитсуд, все стоят.Председательоткрываетпапку, читаетприговор.)
Приговорсуда:
Судейскаяколлегия заслушаладелегацию пообвинениюГражданинаУглерода Алмаза,год рождения- 5-ый век до нашейэры, и вынеслаприговор: Алмазоправдатьсогласно ст.48, 215 и 49 КодексаСоюза равноправныхэлементовсистемы Д.И.Менделеева.
Статья 48 гласит:
Член Союзаравноправныхэлементов,приносящихпользу хотябы в одной изотраслейпромышленности,может бытьосужден, независимоот составапреступления,сроком не болееодного годалишения свободы.
Статья 215, пункт“а” гласит:
Член Союзаравноправныхэлементов,работающихи приносящихпользу более,чем в 3-х отраслях,уважаемыйобществом инеобходимыйлюдям, обвиненбыть им не может,поэтому обвиняемыйалмаз освобождаетсяиз-под суда иследствия иможет с полнымправом честногоэлемента продолжатьслужить людям.
Приговорсуда окончательныйи обжалованиюне подлежит.
Секретарьсуда: Алмазиз-под стражиосвободить.(Часовыеуходят.)
Алмаз:Я очень благодарювас,
Растрогалприговор меня.
Я понял: судвели друзья
И путь мневерный указали.
О, я готовслужить всегда
Большим,великим начинаниям.
Литературадля вечера:
1. “Чудесныйкамень” Г.С.Бурмин
2. Химия дляВас А.М. Юдин
3. “Химия длялюбознательных”Э.Гроссе, Х.Вайсмантель
4. Книга длячтения понеорганическойхимии, частьII
5. Занимательнаягеохимия А.Е.Ферсман
Приложение12
Определениемолекулярногосостава углекислогогаза(экспериментальнаячасть)
Рассмотримнесколькометодик полученияуглекислогогаза:
1. Разложениегидрокарбонатовпри нагревании.
Ходработы
В штативезакрепляемсухую колбуВюрца, поместивтуда 3,75 г сухогогидрокарбонатакалия. Колбусоединяемгазоотводнойтрубкой ссоединеннымимежду собойколбами Тищенко(первая заполненаводой для очисткиот твердыхчастиц, отхлороводорода,вторая - концентрированнойсерной кислотойдля сушки газаот паров воды)и выходящейиз последней газоотводнойтрубки в колбу-приемникочищенногогаза. Ведемнагреваниеколбы спиртовкой.Примерно притемпературе105°Cначинаетсяразложение.Сама реакцияпротекает сприемлимойскоростью лишьв интервале120 -200°C.
Уравнениереакции
2 NaHCO3®Na2CO3+H2O+CO2
Наблюдения
Получаемыйгаз собираемв колбу на 500 мл(заполнениеведем до полученияпостоянноймассы, проверкузаполненностиколбы ведемпо горящейлучине), онполучаетсяочень чистым,реакция проходиточень интенсивно.Газ, таким образом,получаем в трипробега.
Установка
2. Разложениемалахита.
Ходработы
В штативезакрепляемсухую колбуВюрца, поместивтуда 5 г малахита.Колбу соединяемгазоотводнойтрубкой ссоединеннымимежду собойколбами Тищенко(первая заполненаводой для очисткиот твердыхчастиц, вторая- концентрированнойсерной кислотойдля сушки газаот паров воды)и выходящейиз последней газоотводнойтрубки в колбу-приемникочищенногогаза. Ведемнагреваниеколбы спиртовкой.Реакция начинаетидти при температуре100°C,идет интенсивнопри температуре150°C.
Уравнениереакции
Cu2(OH)2CO3®2CuO+H2O+CO2
Наблюдения
Получаемыйгаз собираемв колбу на 500 мл(заполнениеведем до полученияпостоянноймассы, проверкузаполненностиколбы ведемпо горящейлучине), реакцияпротекает оченьбыстро и интенсивнос образованиемчерного порошкаоксида меди(II). Проделываемтри пробега.
Установката же, что и вопыте 1.
3. Термическоеразложениекарбонатамагния.
Ходработы
В штативезакрепляемсухую колбуВюрца, поместивтуда 2 г магнезита.Колбу соединяемгазоотводнойтрубкой ссоединеннымимежду собойколбами Тищенко(первая заполненаводой для очисткиот твердыхчастиц, вторая- концентрированнойсерной кислотойдля сушки газаот паров воды)и выходящейиз последнейгазоотводнойтрубки в колбу-приемникочищенногогаза. Ведемнагреваниеколбы спиртовкой.
Уравнениереакции
MgCO3®MgO+CO2
Наблюдения
Для разложениянеобходиматемпература540°C.Данной температурыдостичь неудалось, газне был получен.
Установката же, что и вопыте 1.
4. Взаимодействиемрамора с солянойкислотой.
Ходработы
В проверенныйна герметичностьаппарат Киппазакладываем 3 г карбонатакальция и наливаемраствор солянойкислоты (1: 2,5). АппаратКиппа соединяемгазоотводнойтрубкой ссоединеннымимежду собойколбами Тищенко(первая заполненаводой для очисткиот твердыхчастиц, вторая- концентрированнойсерной кислотойдля сушки газаот паров воды)и выходящейиз последнейгазоотводнойтрубки в колбу-приемникочищенногогаза.
Уравнениереакции
CaCO3+2HCl®CaCl2+CO2+H2O
Наблюдения
Получаемыйгаз собираемв колбу на 500 мл(заполнениеведем до полученияпостоянноймассы, проверкузаполненностиколбы ведемпо горящейлучине), реакцияидет умеренно.Газ получаетсячистый. Делаемтри пробега.
Установка
5. Декарбоксилированиекарбоновойкислоты.
Ходработы
В штативезакрепляемсухую колбуВюрца, поместивтуда 2,5 г лимоннойкислоты. В колбуВюрца помещаемкатализатор- медь и ведемнагревание.Колбу соединяемгазоотводнойтрубкой ссоединеннымимежду собойколбами Тищенко(первая заполненаводой для очисткиот твердыхчастиц, вторая- концентрированнойсерной кислотойдля сушки газаот паров воды)и выходящейиз последнейгазоотводнойтрубки в колбу-приемникочищенногогаза.
Уравнениереакции
Наблюдения
Реакциядекарбоксилированиялимонной кислотыидет оченьмедленно дажев присутствиимедного катализатора.При температуре°Слимонная кислотаначинает закипатьи разлагаться.В результатеопыта получилинебольшоеколичествоуглекислогогаза, т.к. вседикарбоновыекислоты труднодекарбоксилируются.
Столбиковаядиаграммаотносительнойошибки
Своднаятаблица результатов
| массаколбы с пробкойи воздухом m1,г | массаколбы с пробкойи СО2 m2,г | массавоздуха вколбе m3,г | массаколбы с пробкой m4,г | массаСО2в колбе m,г | давление,кПа Р | температура,град К Т | объемколбы V | объемколбы при н.у. V0 | молярнаямасса СО2,вычисленнаяметодом | относительнаяошибка, % | ||
| А г/моль | В г/моль | С г/моль | ||||||||||
| разложениегидрокарбонатанатрия | ||||||||||||
| 172,51 | 172,91 | 0,7801687 | 171,72984 | 1,18016 | 102,3915 | 296,5 | 0,650 | 0,60478 | 43,86825 | 43,690705 | 43,8682 | 0,31 |
| разложениемалахита | ||||||||||||
| 135,27 | 135,69 | 0,8609581 | 134,40905 | 1,290326 | 102,9248 | 297,5 | 0,716 | 0,667494 | 43,462586 | 43,286673 | 43,306715 | 1,24 |
| взаимодействиемрамора с солянойкислотой | ||||||||||||
| 193,69 | 194,06 | 0,7899026 | 192,8801 | 1,179945 | 102,3915 | 296 | 0,657 | 0,612327 | 43,32105 | 43,146258 | 43,166233 | 1,5 |
| декарбоксилированиелимонной кислоты | ||||||||||||
| 135,13 | 135,48 | 0,8428581 | 134,2871 | 1,19283 | 100,5917 | 297 | 0,716 | 0,65337 | 41,04139 | 40,875285 | 40,89207 | 0,7 |
Поправка:берем средниевеличины результатов.
Приложение13
Растворенныйуглекислыйгаз в воде определяетжизнедеятельностьв океане. Углекислыйгаз является“продуктомпитания”фитопланктона.Максимальноесодержаниеуглекислогогаза приуроченок глубиннымслоям воды.Растворимостьуглекислотывозрастаетв холодныхводах и уменьшаетсяпри нагревании.В связи с этимв зимние месяцычасть углекислогогаза переходитиз атмосферыв океаническуюводу, а летом– обратно.
Углекислыйгаз принимаетучастие в химическихреакциях, вчастностирегулируеткарбонатноеравновесие.Воды, обогащенныеуглекислымгазом, агрессивныпо отношениюк CaCO3, удалениеуглекислогогаза из водыпри ее нагреванииспособствуетосаждениюкарбонатов.Велика рольуглекислогогаза в фотосинтезе,в процессекоторого образуетсяорганическоевещество. Врезультатефотосинтезав океане ежегоднообразуетсяоколо 1017г биомассыфитопланктона.
Выяснив, чтоуглекислыйгаз может поглощатьокеан как северного,так и южногополушария,ученых заинтересовалеще один вопрос:поглощает лиюжная частьТихого океанауглекислыйгаз во все сезоныгода?
Известно,что обильныйпланктон южногополушарияиграет важнуюроль в природноммеханизме,“выкачивающем”диоксид углеродаиз атмосферыи отлагающемее в меловыеосадочныепороды морскогодна. Если егоэффективностьпонизится,количествоуглекислогогаза в воздухевозрастает,что будетспособствоватьпарниковомуэффекту, вызывающемуглобальноепотепление.
На сессииАмериканскогогеографическогосоюза в декабре1991 г. были представленыпервые материалыо концентрацияхуглекислогогаза в водахюжной частиТихого океанав осенний период.ИсследованиявыполнялисотрудникиТихоокеанскойлабораторииНациональногоуправленияСША по изучениюокеана и атмосферы(НОАА) Р.Фили иП.Мерфи приучастии Р.Гаммона– Вашингтонскийуниверситет,спонсор исследования– программаНОАА по глобальномуизменениюклимата.
Обобщенныеданные непосредственныххимическиханализов, которыебыли выполненыс 1984 по 1989 г. в Тихомокеане от экваторадо Южного полярногокруга. Полученныерезультатыставят подсомнениепредставлениео роли этойобласти Мировогоокеана какактивногопоглотителяуглекислогогаза из атмосферы.
На основаниипрежних исследованийсчиталось, чтооколо половиныуглекислогогаза, поступающегов атмосферусо всей земнойповерхностипри сжиганииископаемоготоплива и сокращенииплощади лесныхмассивов, в нейи остается, адругая половина– “пропавшийуглерод” –поглощаетсяназемнымирастениямии водами океана,в основномюжной частьюТихого океана.Считалосьтакже, что областьвысоких концентрацийуглекислогогаза в восточнойполовине южнойчасти Тихогоокеана находитсяв приблизительномбалансе с областьюнизких концентрацийзападной половины.
По мнениюФили, “областьвысоких концентрацийуглекислогогаза – это терайоны, гдеокеан отдаетэтот газ в атмосферу,и наоборот, вобласти с низкимиконцентрациямиуглекислогогаза воды поглощаютего из атмосферы”.Однако количествопоглощаемойи отдаваемойуглекислотызависит отскорости ветра:чем он сильнее,тем большеуглекислогогаза переноситсячерез границувода-воздух.Этот факторзаставилисследователейтщательнопроанализироватьданные по ветровомурежиму южнойчасти Тихогоокеана. Однаковследствиесуровых погодныхусловий метеонаблюденияна судах велисьэпизодически.Пришлось дляанализа использоватьтакже имеющийсяв НОАА массивсведений оветрах, которыеотмечалиськитобойнымисудами в прошломвеке, особеннов полосе между40 и 50 градусамию.ш. Эта полосахорошо известнамореплавателямкак “ревущиесороковые”,где скоростьветра превышает70 км/ч. Обобщенныеданные по ветрамбыли сопоставленыс концентрациямиуглекислогогаза в поверхностныхводах и приповерхностныхслоях воздухадля оценкипотоков поглощаемогоили выделяемогоуглекислогогаза в различныхрайонах южнойчасти Тихогоокеана. Согласнополученнымрезультатам,в осенний сезонв Южном полушарииколичествоуглекислогогаза, выделяемогов атмосферуиз океана навостоке, почтисовпадает сколичеством,поглощаемымокеаном назападе.
Ученые допускают,что в иные сезоныюжная частьТихого океанадействительноявляется мощнымпоглотителемуглекислогогаза. Это вопроси практикабудущего.
Следующийвопрос, которыйзаинтересовалученых – этомеханизм осаждениякарбонатовв условияхфотосинтеза.Для простотыизобразим этов виде небольшогорисунка (егоможно использоватькак МП-картосхемуна уроках химиии географии).
Рис. 2 Схемаосажденияатмосферногоуглекислогогаза, образованиеморских отложений.
Экспериментальноизучена кинетикаосаждения CaCO3при 20°Cи 30°Cв условияхпересыщений,достигаемыхпри фотосинтезев морской воде.Выяснена возможностьспонтанногоосаждения CaCO3в условияхБагамскойБанки.
Проблемаосаждениякарбонатакальция в океанепривлекаетвниманиеисследователейв течение последних40 лет. Две основныеточки зрения– о выделенииCaCO3 исключительнобиогенным путеми о спонтанномфизико-химическомосаждениинепосредственноиз морской воды– имеют подтверждениякак в экспериментальныхработах, таки в результатахнатуральныхнаблюдений.Особенно большоезначение придаетсяэтой проблемев связи с интенсивнымосаждениемкарбонатныхилов на БагамскойБанке, Персидскомзаливе, котороечасто рассматриваютв качествеаналогакарбонатообразованияв древних морях.
Экспериментыпо этому вопросубыли проведенымосковскимиучеными О.С.Покровскими В.С. Савенко(МГУ им.М.В. Ломоносова).Что же им удалосьполучить иизучить?
В экспериментахпо изучениюспонтанногофизико-химическогоосаждения CaCO3в морской водебыла показанавозможностьнепосредственногоосаждениякарбонатакальция в условияхморской воды,отвечающихрайонам интенсивногокарбонатонакопления.Данные по БагамскойБанке подтверждаютдействие механизмапрямого физико-химическогоосаждения изморской воды.Но имеютсямногочисленныеданные, которыедоказываютосновную рольв выделенииCaCO3 сине-зеленыхводорослей.В ходе фотосинтезапроисходитзначительноеувеличениеpH, что можетприводить кхимическомуосаждению CaCO3на внешнихповерхностяхклеток. Наблюденияпоказали, чтосуточные измененияpH в непосредственнойблизости отскопленийводорослеймогут достигать7,4 – 9,2, что приводитк выпадениюCaCO3.
Несмотряна большую рольводного фотосинтезав осаждениикарбонатов,физико-химическийанализ этогопроцесса непроводился,а имеющиесяданные по гомогенномуосаждению CaCO3не могут бытьнепосредственноиспользованыв силу измененияконцентрацийнеорганическогоуглерода,растворенныхфосфатов, pH,происходящихпри фотосинтезе.
Рассмотримтеоретическиизменениясостава среды,непосредственнопримыкающейк фотосинтезирующимклеткам. Прифотосинтезе,вследствиереакций образованияэлектронейтральныхорганическихсоединенийпроисходиткомпенсационноевыделение ионовOH-, чтосопровождаетсяувеличениемpH и переходомчасти ионовHCO3- вCO32-
n H2CO3®(CH2O)n+ n O2;
n HCO3-+ n H2O ®(CH2O)n+ n O2+ n OH-;
n CO32-+ 2n H2O ®(CH2O)n+ n O2+ 2n OH-;
Используяусловиеэлектронейтральности– постоянствообщей щелочности– Alk
Alk = [HCO3-]+ 2[CO32-]+ [H2BO3]-+ [OH]-
и смешанныеконстантыдиссоциации,можно выразитьобщую концентрациюнеорганическогоуглерода Сткак функциюактивностиионов водорода(10-pH)
Необходимознать, что входе водногофотосинтезаизменениеконцентрацииионов CO32-слагается издвух одновременнодействующихи противоположнонаправленныхпроцессов:уменьшениемобщего количестварастворенногонеорганическогоуглерода Ст,который расходуетсяна синтезорганическихсоединений,и увеличениемконцентрацииCO32-в результатеподщелачиваниясреды:
HCO3-+ OH-®CO32-+ H2O
Это указываетна существованиеэкстремальногопересыщения,выше которогопроисходитснижение пересыщенияпри дальнейшемразвитии фотосинтеза.Используяуравнение дляпересыщения
| Alk, M | [SB],M | [Ca2+],M | K'2(C) | K11(B) | K0w | g*OH- | K'arag | |
20°C | 2,4·10-3 | 4,3·10-4 | 0,01 | 6,59· ·10-10 | 1,9·10-9 | 6,81· ·10-15 | 0,218 | 7,14· ·10-7 |
30°C | 2,4·10-3 | 4,3·10-4 | 0,01 | 8,76· ·10-10 | 2,26· ·10-9 | 1,44· ·10-14 | 0,202 | 7,65· ·10-7 |
Табл.5 Расчетныепараметры дляуравнений (1) и(2),
где [ ] – концентрации;K'a– концентрационноепроизведениерастворимостиарагонита,являющегосяосновной фазойвыпадающегоиз морской водыкарбонатакальция – можнорассчитатьзависимостьпересыщенияот pH.
В таблице5 приведенызначения расчетныхпараметровв уравнениях(1) и (2) для морскойводы с соленостью35%. При температурах20°Cи 30°C,охватывающихинтервалповерхностныхвод с наиболееинтенсивнымфотосинтезом.На рис. 3,а представленакривая сниженияконцентрациирастворенногоуглерода всистеме в ходефотосинтеза,а на рис. 3,б –зависимостьпересыщенияот интенсивностифотосинтеза(величины pH).
Как видноиз этих рисунков,полного выделенияраствореннойуглекислотыв фотосинтезирующихприродныхсистемах непроисходит.Максимальноезначение пересыщения– 11 – 12 раз по арагонитудостигаетсяуже при величинахpH = 9,2 – 9,4, реализуемыхв природнойобстановке.
Посколькууравнениязависимостииндукционногопериода осажденияCaCO3 от пересыщенияотносятся кусловиям морскойводы с Ст = 2,33 ммоль/л= const, нельзя считать,что выведенныезакономерностинапрямую приложимык условиямфотосинтеза.Дополнительнымфакторомнеопределенностиявляется влияниефосфат-ионов– главных ингибиторовосаждения CaCO3в природе.Закономерноевыведениефосфора израствора черезпищевые цепиорганизмовможет сильноизменить оценкускорости осаждениякарбонатакальция.
Были проведеныи специальныеисследованияпо изучениюкинетики спонтанногоосаждениякарбонатакальция в условиях,моделирующихфотосинтезв морской воде.В отличие отболее раннихэкспериментов,в этой работепроводилисьпо два параллельныхопыта прииндукционныхпериодах менее500 минут, чтопозволилоснизить относительнуюошибку измеренийдо 10%. Величиныиндукционныхпериодов осажденияопределяливизуально илиспектрофотометрически.В слабопересыщенныхрастворах, всилу трудностиобнаружениямалого количестваосадка, основнымкритерием сначала осаждениябыло уменьшениеpH на заранеезаданную величину.Дополнительныйконтроль карбонатнойщелочности,измереннойв несколькихпробах, отфильтрованныхчерез мембранныйфильтр послеокончанияиндукционногопериода, показалее заметноеуменьшение.Это подтверждаетнадежностькритерия сниженияpH в качествемер индукционногопериода. Экспериментыпроводили взакрытой ячейкепри 20±0,5°Cи 30±0,1°C,термостатируемойс помощью водноготермостатаU15. Во всех опытахиспользовалиискусственнуюморскую водусоленостью35%, отфильтрованнуюсначала черезбумажный фильтр,а затем черезмебрану 0,45 мм.
Варьированиеконцентрацииобщего углеродадостигали путемсмешиваниядвух растворовморской воды:без HCO3-и содержащей10 ммоль/л NaHCO3.Далее в растворс известнойконцентрациейобщего углеродадобавлялинесколькокапель раствораNaOH до созданиявеличины pH,отвечающейданному Ст всоответствиис уравнением(1) и рис.3. Фосфатвводили в видеточной аликвотысвежеприготовленнойморской воды,содержащей10-5 M PO43-.
Зависимостькинетики осажденияот pH
Посколькуинтервал величинpH, достигаемыхпри фотосинтезе,весьма значителен,возникаетвопрос о возможностизависимостикинетики осажденияне только отпересыщения,но и от pH.
Проведеныспециальныеэкспериментыпри пересыщениях10, 15 и 20 раз по арагонитув интервалеpH = 7,6 – 10,2. Для каждогораствора морскойводы с известнымсодержаниемобщего углерода(это достигаливведениемточного количестваNaHCO3)добавлениемраствора NaOHсоздавали такоезначение pH, котороеотвечало желаемомупересыщению.Для полученияширокого интервалаpH содержаниеСт варьировалив 50 раз. Результатыпредставленына рис.4. Как видимпри pH от 7,7 до 9,8 винтервалепротеканияпроцесса фотосинтеза– кинетикаосаждения независит от pH,но определяетсятолько величинойпересыщения.Наблюдаемоепри высокихpH резкое снижениеиндукционныхпериодов связанос формированиемзародышей ужена стадии созданияпересыщенияи с возможностьюосажденияMg(OH)2, какэто проявлялосьвизуально вопытах при pH =10,1-10,2. Это происходилов силу превышенияпроизведениярастворимостиMg(OH)2; так, ученыйПлэтфорд наблюдалпоявлениеосадка Mg(OH)2при pH = 9,8-9,9. Согласнопоследнимопытам, pH морскойводы, равновеснойс Mg(OH)2 составляет9,70.
Моделированиеосаждения прифотосинтезе
Используяполученноеранее уравнениезависимостииндукционногопериода отпересыщенияG (при постояннойконцентрацииСт = 2,33 ммоль/л)
lg t[мин]= 6,27 - 3,784 lg Ga (3)
Рис.4 Зависимостькинетики осажденияСаСО3в морской водеот величинырН при постоянномпересыщении(Ст = 0,5 - 50 мМ)
можно поуравнениям(1, 2, 3) рассчитатьожидаемуюкривую кинетикиосаждения какфункции величиныpH, достигаемойпри фотосинтезе.Из рис.5 видно,что расчетнаякривая хорошосогласуетсяс экспериментальнымиданными, полученнымипри переменнойконцентрацииСт. Причинасистематическогоотклоненияопытных точек(пунктирнаякривая) в сильнощелочнойобласти приpH > 9,8 аналогичнарезкому снижениюиндукционныхпериодов приG = 10-15 на рис. 4 и, вероятно,связана свозникновениемизбыточногочисла зародышейна стадии созданияпересыщенияпри высокихpH.
Рис.5 Индукционныепериоды осажденияCaCO3 вразличныхусловиях фотосинтеза.
Сплошныекривые – расчетпо уравнениям(3) – кривая 1, 20°Cи (4) кривая 2, 30°C;пунктирныелинии – экспериментальныеданные.
без перемешиванияпри 20°C(кривая 3);
то же, с добавлением3мкгР/л;
с перемешиваниемпри 30°C.
При 30°Cв нормальнойморской водес 2,33 ммоль/л HCO3-было получено
lg t= 6,32 - 3,951 lg Ga (4)
Данные 11экспериментовхорошо ложатсяна прямую, скоэффициентомкорреляции0,994. Используяуравнения 1, 2и 4, рассчиталиожидаемуюкривую кинетикиосаждения какфункции pH прифотосинтезедо 30°C.Экспериментальныеданные обнаружилихорошее согласиедо pH °C.Увеличениеконстантыдиссоциацииводы (см. таблицу5) в интервале20–30°Cприводит кснижению величиныpH момента началаосажденияMg(OH)2 на 0,3–0,4единицы.
В неперемешиваемыхрастворахпроисходитувеличениедлительностииндукционныхпериодов примернона порядок.Данные экспериментыпри 20°C(пунктирнаялиния) подтверждаютэто. На рис.5 видно,что в опытахбез перемешиваниядействительнопроисходитдесятикратноеуменьшениескорости осаждения.
Рольфосфатов.
Присутствиефосфатов –главных ингибиторовосаждениякарбонатакальция – можетсильно уменьшитьскорость осажденияпри фотосинтезе.Вместе с темизвестно, чтовыделениефосфора приинтенсивномцветениифитопланктоназачастую приводитк обнаружениюаналитическогонуля неорганическихфосфатов врастворе. Полагаяотношение P:Cкак 1:50 (по весуна сухое веществов %) или 1:130 в атомныхсоотношениях,и максимальнуюначальнуюконцентрациюфосфора 0,1 мг/л,вывели скоростьвыделенияфосфатов в ходефотосинтеза,используяуравнение (1).Расчеты показали,что уже при pH= 8,5 происходитполное извлечениевсех растворенныхнеорганическихфосфатов при20°C.Это хорошосогласуетсяс опытами, которыепри 25°Cиспользуютсяв уравнении
Ст = 135[PO43-]+ 1860 (mмоль/л) (5)
Как видно,в этом случаеполное исчезновениефосфатов наблюдаетсяпри G = 1,86 ммоль/л,то есть pH = 8,55 (рис.3а).
Данные опытыбыли проведеныс морской водой,содержащей3 мкг/л фосфора(10-7 M[PO43-]),что близко каналитическомунулю. Как видноиз рис.4, не происходитсистематическихотклоненийвеличин индукционныхпериодов сравнительнос безфосфатнойморской водой.Таким образом,роль фосфатовпри осажденииCaCO3 прифотосинтезенезначительна.
Рассматриваемаямодель измененияконцентрациираствореннойуглекислотыв ходе повышенияpH при фотосинтезепредполагаетзакрытостьсистемы поотношению катмосферномурезервуарууглекислогогаза. То естьдопускается,что скоростьизменениясодержанияуглекислотыв результатефотосинтезазначительнопревышаетскорость обменауглекислогогаза с атмосферой.Это предположениеверно, т.к. кинетикавзаимодействияс газовой фазойопределяетсянесколькимисутками илинеделями, тогдакак фотосинтезпроисходитв течение одногосветового дня(12 – 16 часов). Этоподтверждаетсянатуральнымиданными, которыепо результатамдневных измеренийприводят уравнениесвязи концентрацииобщей углекислотыи pH: при 25°C
Ст = -524 pH + 6285 (в mM)
pH = 7,7 - 8,4
На рис. 3азависимостьпоказана точечнойлинией.
Видна согласованностьс расчетнымиданными. Отличияобусловленыинтегральнымхарактеромвеличины pH,измеряемойв полевых условиях.Используяполученныеданные, можнооценить началовыпадения CaCO3в природныхобстановках.Как видно изрис.4 в зонахинтенсивногофотосинтезас температуройповерхностныхвод 20–30°Cуже при pH = 8,5-8,8 должнысоздаватьсяусловия, достаточныедля гомогенногоосажденияCaCO3. В связис этим следуетотметить, чтовеличины pH = 8,5-8,6(Ga = 5) частонаблюдаютсяв водах БагамскойБанки. Учитываяхорошую локальнуюперемешиваемостьвод (скоростьтечений достигает18,5 см/с), которыеменяются каждые6 часов и варьируютпо глубине,можно предполагатьреальностьпроцесса спонтаннойнуклеации.Необходимыеиндукционныепериоды непревышают 1–2суток. Полученныев работе московскихученых изотопныеданные по сравнениюсостава карбонатовводной взвеси,донных осадкови выделяемыхводорослями,изучениегидродинамическойобстановкипридонных слоеви состава грунтовпоказывают,что 80–90% карбонатовосаждаютсянепосредственноиз морскойводы, а 10–20% имеютпроисхождение,связанное сжизнедеятельностьюфитопланктона.Основываясьна полученныхрезультатах,возможно рассчитатькинетику осажденияCaCO3 в процессецветенияфитопланктонаили суточногофотосинтезаводорослевойколонии. Посколькуроль фосфатовничтожна, арастворенноеорганическоевещество неоказываетсущественногоингибирующегодействия, можноиспользоватьданные зависимостииндукционногопериода от pHпри фотосинтезе.Для двух вариантовскоростейпроцесса 0,2 и0,5 единиц pH/час– полученыкривые зависимостимомента выпаденияосадка от времени,прошедшегос начала фотосинтеза.Каждой точкезависимостиpH(G) от временисоответствуетвеличинаиндукционногопериода появленияосадка дляданных условийpH и G.(рис.6)
Рис.6 Экспериментальнаямодель кинетикиосаждения CaCO3при 20°Cи различнойскорости фотосинтеза.
t – время, прошедшеес момента началафотосинтеза;
пунктирнаяправая криваясоотвестствуетскорости фотосинтеза0,5 ед. pH/час;
сплошная0,2 ед. pH/час;
левые кривыеотражают времяс начала фотосинтезадо появленияпервого осадка.
Как видим,минимальноевремя, требуемоедля появленияосадка в условияхперемешиваемойсреды в ходефотосинтеза8 – 12 часов посленачала процесса.Гомогенноеосаждение прифотосинтезепроисходитв условияхпеременногопересыщения,т.к. величинаG в течениеиндукционногопериода непостоянна.Однако, в силулогарифмическойзависимостиtот G, этот эффектне может значительносократить времяосаждения дажев условияхочень интенсивногофотосинтеза.
Таким образом,полученныеэкспериментальныеданные даютоснованиясчитать, чтов условияхинтенсивногоцветенияфитопланктонаили в средеводорослевойколонии достигаютсяпересыщения10–11 раз по арагониту,и это вполнедостаточнодля спонтанногоосажденияCaCO3. Обычноизмеряемыевеличины pH вблизифотосинтезирующихорганизмовявляютсяинтегральнымихарактеристиками,посколькуотражают измененияpH в среднем подовольно большомуобъему раствора.Реальные жепересыщенияв тонком приклеточномслое могутдостигнутьгораздо большихзначений.
Приложение2
Тематическоепланированиепо теме “Подгруппауглерода”.
По программекурса химиидля 8-11 классовсредней общеобразовательнойшколы разработаннойв лабораториихимическогообразованияИнститутаобщеобразовательнойшколы РАО наданную темуотводится 7часов.
Цели изученияданной темы:
Ознакомитьучащихся схарактернымисвойствамипростых и сложныхвеществ образованныхэлементами– неметалламиглавной подгруппы4 группы. Сформироватьзнания о кристаллическихрешетках,аллотропии,практическомприменениивеществ напримерах соединенийуглерода икремния. Показатьроль топливав развитииэкономикистраны.
Развиватьумения решатькачественныезадачи, а такжерасчетныехимическиезадачи: определениемассы или объемапродукта реакциипо известноймассе или объемуисходноговещества,содержащегопримеси.
Расширитьпредставленияо взаимосвязиколичественныхи качественныхизменений присравнениисостава и свойствоксидов углерода.
Сформироватьзнания учащихсяпо данной темеиспользуя ихзнания из курсовфизики, географии,биологии.
Показатьважностьвзаимосвязеймежду предметами.
Тематическоепланированиев приложении.
Рекомендациипо теме “Подгруппауглерода”
Материалданной темыподвергсядовольно значительнымсокращениям(всего отводится7 часов). Нерассматриваютсяподробно сведенияо метане. Однакопри изучениихимическихсвойств углероданеобходимообратить вниманиеучащихся нато, что соединенияуглерода сводородомвесьма многочисленны.В природе смесиуглеводородовобразуют скоплениянефти и природногогаза. Это 2 важныхвида топлива– сведения изкурса географии.
Изучениенеметалловбудет завершатьсясравнениемсвойств водородныхсоединенийнеметалловразных групп.Сравнение этихсвойств можнопровести втакой последовательности: учитель напоминает,какие соединенияс водородоммогут образовыватьразличныехимическиеэлементы, вкаких из этихсоединенийводород –электроотрицателен,а в каких –электроположителен,каково строениеэтих соединенийи их физическиесвойства. Вниманиеучащихся привлекаетсяк тому, какиехимическиесвойства проявляютводородныесоединениянеметалловразных групппериодическойсистемы Д.И.Менделеева.Отмечается,что водородныесоединения6-7 групп неметаллов,растворяясьв воде, образуюткислоты, водородныесоединенияазота и фосфорав тех же условияхобнаруживаютосновные свойства,а водородныесоединенияуглерода икремния никислотных, ниосновных свойствв водном растворене проявляют.Затем прослеживается,как изменяетсясила кислоти оснований,образуемыхводороднымисоединенияминеметаллов,при перемещениив подгруппахпериодическойсистемы Менделеевасверху внизи слева направои даются поясненияэтим изменениям.Здесь уже можнопривлечь дляобъяснениязакон Кулона,изученный кэтому временив курсе физики.
Рекомендуетсятакже пошаговаяподача учебнойинформациидля класса сосредним уровнемусвоения материала.Данная системапредлагаетразъяснениятемы небольшимипорциями, закреплениекаждой с помощьюупражненийили в ходе выполненияучащимисясамостоятельнойработы.
1 шаг– Обратитьвнимание нато, что химическиеэлементы главнойподгруппы 4группы стоятна границе сметаллами.Напомнить, чтохимическиеэлементы однойи той же подгруппыимеют общееи различноев свойствах,обусловленноеих строением.Дается сравнительнаяхарактеристикахимическихэлементовподгруппыуглерода. Отмечаютхарактер соединений.
2 шаг– Рассматриваютсвойства простыхвеществ образованныхуглеродом.Углерод – одиниз важнейшиххимическихэлементов живыхорганизмов.Изучение аллотропныхвидоизменений:при характеристикесвойств аллотропныхвидоизмененийуглерода имеетсявозможностьпривлекатьзнания знания,полученныена других уроках,например: изкурса физикиоб электропроводностиграфита ииспользованииего в производствеэлектродов;из курсов биологиио том, что элементуглерод – основажизни, он входитв состав белка;из курса географиио месторожденияхграфита и алмазов,атмосфера иуглекислыйгаз.
3 шаг– Физическиесвойства углерода,можно изучитьв процессепросмотракинофильма“Углерод” ив ходе работыс раздаточнымматериалом.
4 шаг– Изучениехимическихсвойств, сопровождающеедемонстрациейхимическихопытов.
5 шаг– На основеизученныхсвойств делаетсявывод о применении.Доказываетсясхема – главнаяидея химии:
свойствастроение применение
1 шаг– Дедуктивныйподход – наоснове положенияв ПСХЭ, строенияатома отсюдаструктуравещества.
2 шаг– Повторяемматериал оаллотропныхвидоизмененияхуглерода всвязи со строениематома (соединяютсяатомы ковалентнойнеполярнойсвязью, образуяпростые веществасостава Cn.,где n – оченьбольшая временнаявеличина).
3 шаг– Историческийподход – постоянныепоиски искусственногоспособа полученияалмаза. Началисьв 1881 году – английскийученый Ханней.В СССР осуществленв 1961 в институтефизики высокихдавлений потехнологииВерещагина.Карбин – состоитиз линейныхполимеров.
4 шаг– Алмаз, графит,карбин, уголь– родные братья.Различия ихфизическихсвойств определяетсяразличнойкристаллическойрешеткой. Химическиесвойства сходны.
5 шаг– Подчеркиваетсяогромное практическоезначение простоговещества.
Экологизациякурса химиипо теме “Углерод”
Данная программаразработанаВ.М. Назаренко,МПГУ им. В.И. Ленина.В данной программеболее глубокоразвиваютсяМПС, на каждомуроке постояннопривлекаютсязнания учащихсяиз других предметов.При изученииэтой темы необходимопридерживатьсянесколькихнаправлений:
1. Выяснитьпричины, вызывающиенарушениекруговоротауглерода вприроде.
2. Рассмотретьфизико-химическуюприроду оксидовуглерода иоксида кремния.
3. Сравнитьвозможностьих использованияживыми организмамив процессежизнедеятельности.
4. Раскрытьвопросы охраныокружающейприродной средыв связи с добычейи использованиемископаемоготвердого топливаи производствоцемента.
5. Живой мирна планетеЗемля – это мируглерода,единственныйэлемент, сохраняющийв цепях одновременноодинарные икратные связи.
6. Различиеот углеродау кремния из-заувеличениязаряда ядраи радиуса атомаослабеваетсвязь валентныхэлектроновс ядром, возрастаетметалличность,уменьшаетсяэлектроотрицательность.Цепи из атомовкремния неустойчивы.
7. Сформулироватьпроблему: почемууглекислыйгаз усваиваетсярастениямив процессефотосинтеза,а оксид кремнияIV нет. Ответ нанего заключаетсяв следующем:в процессеусвоения растениямиуглекислогогаза лежитреакция карбоксилированиярибулозо-1,5-дифосфата(связываниеуглекислогогаза в темновойфазе фотосинтеза).Эта реакциявозможна из-замолекулярнойприроды углекислогогаза (он легкодиффундируетчерез устьицав лист) и из-заналичия в егомолекуле двойныхсвязей, приразрыве которыхпроисходитприсоединениеуглекислогогаза к углеводу.
В оксидекремния IV атомыкремния неспособны кобразованиюкратных связей:при образованиихимическихсвязей двавалентныхэлектрона изчетырех переходятна a-подуровень,поэтому с кислородомобразуютсятолько одинарныесвязи. Оставшиесяу кремния и укислороданеспаренныеэлектроныобразуют новыесвязи с соседнимимолекуламиоксида кремнияIV, что приводитк созданиюгигантскогополимера сатомной кристаллическойрешеткой, твердого,исключительноплотного инертноговещества, неспособногорастворятьсяв воде. В этойформе кремнийне усваиваетсярастениями,не включаетсяв обменныепроцессы и,следовательно,выбывает изкруговоротавеществ в природе.Но в некоторыхформах он участвуетв обменныхпроцессахвеществ живыхорганизмов.Кремний входитв состав стеблейрастений, тканейживотных. Аискусственнополученныепрепараты наоснове кремнияменее канцерогенны,чем на основеуглерода,способствуютболее эффективномузаживлениюран, язв, срастаниюкостей.
Обсуждаявопрос “Круговоротуглерода вприроде” следуетобъяснить, чтокруговоротсостоит из двухциклов:
| геологический | биологический |
| Представленуглекислымгазом, выделяющимисяв атмосферу,при сгоранииископаемоготоплива, свулканическимигазами, изгорячих источников,поверхностныхслоев океаническихвод, при выветриваниигорных пород,а также приосаждениикарбонатовкальция и магния. Этот циклочень длителен. | Цикл короткийи интенсивный:углерод в видеуглекислогогаза ассимилируетсяиз атмосферырастениямии из биосферывновь возвращаетсяв геосферу– с растениямиуглерод попадаетв организмыживотных ичеловека, азатем при гниенииживотных ирастительныхостанков –в почву и в видеуглекислогогаза в атмосферу. Средняядлительностьсуществованиясоединенийуглерода вэкосистемах15 лет. |
Важно отметитьглавную рольокеана, т.к. онадсорбируетиз атмосферыпримерно 30%углекислогогаза, но такжеслужит и егоисточником,выделяя егов атмосферув районах теплыхвод. Он является“насосом природы”,перекачиваяуглекислыйгаз из холодныхв теплые районы,т.к. там давлениеуглекислогогаза в атмосферевыше (основанона физико-химическомсвойстве углекислогогаза к растворениюв воде, в холоднойлучше, чем втеплой). В океаническойводе растворено88% углерода, за26 дней это количествовозвращаетсяв биосферу,остальнойоседает в видекарбонатов.Установлено,что углекислогогаза в 60 раз большев водах рек,морей, океанов,чем в атмосфере.
Необходимоуказать, чтокруговоротуглерода вприроде незамкнут. Углеродвыходит из негочасто на длительныйсрок в видекарбонатов,торфа, сапропели,гумуса. Каждыйгод в атмосферуЗемли за счетестественныхпроцессовпоступаетпримерно 0,5Ч109углекислогогаза, тогда какантропогенноеего поступлениедостигло 15-25Ч109т, что в 100-150 разбольше.
Вместе сучащимисяуказать главныепричины интенсивногопритока углекислогогаза в атмосферу.
CO2 ®в атмосферуиз-за:
1. сжиганияископаемоготоплива, отходовцеллюлозно-бумажногопроизводства;
2. огромногопотреблениякислородаметаллургическойи химическойпромышленностью;
3. истреблениялесов, особеннотропических;
4. разрушенияи минерализациилесных подстилок,дернины лугов,степей;
5. осушенияболот, сопровождающегосяинтенсивнымокислениемторфяников;
6. уничтоженияводной растительностив дельтах рек,загрязненияводоемов иморей, приводящегок угнетениюфотосинтезаи, как следствие,к увеличениюконцентрацииуглекислогогаза в атмосфере;
7. обжигаизвестняка,производствацемента.
8. воздействиякислотныхдождей на природныезапасы карбонатов
CaCO3 + 2H+®Ca2+ + CO2+ H2O
Углекислыйгаз – “парниковыйгаз” – уменьшаеттепловое излучениеЗемли, но увеличениеего концентрациив атмосфереприводит кинтенсивномуосаждению надне океанакарбонатовкальция и магния,к снижениюфотосинтеза(при избыткеуглекислыйгаз становитсяингибиторомэтого процесса).
Влияниеуглекислогогаза на человека:наркотическоедействие, раздражениекожи, слизистыхоболочек, вмалых концентрацияхвозбуждаетдыхательныйцентр, в оченьбольших – угнетает.Углекислыйгаз оказываетцентральноесосудосуживающееи местноесосудорасширяющеедействие, вызываетацидоз (закисление),повышениесодержанияадреналинаи норадреналинаи уменьшениесодержанияаминокислотв крови, ингибируетдействие ферментовв тканях. Животныеменее чувствительнык углекисломугазу, чем человек.
Наибольшуюопасность дляздоровья человекапредставляетоксид углеродаII – продуктнеполногосгорания топлива.Этот оксидсоединяетсяс гемоглобиномкрови в 200-300 разбыстрее, чемкислород, образуеточень прочноесоединение– карбоксигемоглобин,диссоциациякоторого протекаетв 3600 раз медленнее,чем оксигемоглобина(соединениегемоглобинас кислородом).В этом случаерезко снижаетсяобеспеченностьтканей организмакислородом,развиваетсягипоксемия.
Оксид углеродаII соединяетсяне только сгемоглобиномкрови, но и смиоглобиноммышц. Он нарушаетуглеводныйобмен, усиливаяраспад гликогенав печени, нарушаяутилизациюглюкозы, повышаяуровень сахарав крови, мочеи в спинномозговойжидкости, нарушаетобмен фосфораи азота, водно-солевойобмен, изменяетсодержаниевитамина B6,повышает содержаниелипидов в плазме,что способствуетусиленномуотложениюхолестеринана стенкахсосудов, свертываемостькрови и проницаемостьсосудов.
Важной проблемойзагрязненияатмосферноговоздуха являетсядобыча и сжиганиетвердого топлива.
При сжиганиитвердого топливав атмосферупоступает:
1. летучаязола с частицаминесгоревшеготоплива (2/3 топливарассеиваетсяв атмосфере)– CO, CO2, SO3,NO2, соединенияF;
2. летучаязола с МИ;
3. зола торфасодержит U, Co, Cu,Ni, Pb, Zn.
Причиныпоступлений:
1. низкий КПДэлектростанций;
2. неудовлетворительнаяочистка топочныхгазов;
3. пылениеугля при егодобыче и перевозке,потери его приразгрузке искладировании.
Природоохранныемеры:
1. предварительноеизвлечениеиз топлива серы(путем егогидрирования);
2. применениеочистных аппаратов;
3. сокращениетерриторий,занимаемыхТЭС, путем болеекомпактногоих размещения;
4. созданиелесозащитныхзон.
5. использованиешлаков и золоотваловТЭЦ в производствестроительныхматериалов.Другой источникзагрязненияатмосферы –производствоцемента.
Очаги пыления– барабаны длясушки угля исырья, шаровыемельницы дляугля, сырья ицемента, вращающиесяпечи и транспортно-загрузочныеустановки.
В окрестностяхкрупного цементногозавода П = 400 тыс.тцемента в годна расстоянии2 км концентрацияпыли в воздухе– 20 мг/м3.
Повышеннаяконцентрациякремнеземав воздухе вызываеттяжелое заболеваниелегких – силикоз.При попаданииSiO в дыхательныепути происходитего гидратацияв присутствиитканевой жидкости.При этом наповерхностипылевидныхчастиц образуетсяколлоидныйраствор кремниевойкислоты, котораяи становитсяпричиной заболевания:появляетсяодышка, боли,кашель.
Основныеприродоохранныемеры:
1. полнейшаягирмитизацияоборудования;
2. снижениеотходов до 99%;
3. экономноерасходованиепродукции.
(Если на дневагона останетсяслой цемента0,5 см, то потерисоставят 150 кг).
Элементарныйуглерод попадаетв атмосферув виде сажи свыбросами.Длительностьсуществованиячастиц элементарногоуглерода ватмосфереопределяют:
·размеры частиц
·их концентрация
·эффективностьмеханизмовочистки промышленныхвыбросов
·метеорологическиеусловия (В условияхдождливогоклимата онимогут прибыватьв атмосфередо 40 ч, а в засушливом– до одной неделии более.)
Частицыуглерода взависимостиот источниказагрязнениямогут бытьпокрыты оболочкой,обуславливающейих гидрофильность.Попадая в облака,эти частицыстановятсяядрами конденсации.Химическиереакции, протекающиена таких частицах,могут приводитьк образованиюнелетучихвеществ изгазообразныхпродуктов,например сульфатовиз SO3. Адсорбциячастиц углеродааэрозолямиснижает прозрачностьатмосферы, чтоуменьшаетколичествосолнечных днейи влияет наклимат региона.Частицы угляактивно поглощаютсолнечноеизлучение, чтоможет привестик парниковомуэффекту.
Сажа поступаетв атмосферутакже в составеобработанныхгазов автотранспорта.Выхлопы дизельныхдвигателей,особенно тяжелыхгрузовиков,состоящие восновном изчастиц углерода,дают примерно1/2 всего количествауглеродныхчастиц, попадающихв атмосферу,крупных городов.
Частицыуглерода всоставе аэрозолейраспространяютсяочень далекоот индустриальныхцентров. Приоткрытых разработкахугля, подземнойего газификации,получениеугольногоконцентрата,сжигание угляна ТЭС в атмосферувыбрасывается,помимо частицуглерода, СО,СО2, соединениясеры, хлора,брома, в составелетучих фракцийзолы – кадмий,Ni, Pb, Se, радионуклеотиды,а также полициклические,ароматическиеуглеводороды.
Высокоесодержаниечастиц углеродав атмосферныхаэрозолей ведетк повышениюзаболеваемостинаселенияособенно страдаютверхние дыхательныепути и легкие.Профессиональнаязаболеваемостьпредставленав основномантрапозом,пылевым бронхитом;присутствиев угольной пыличастиц SiO2ускоряет иосложняет этотпроцесс. Наиболееагрессивнычастицы угольнойпыли менее 5-7мкм, способныеглубоко проникатьв легкие, и вбольшом количествезадерживатьсяв легочнойткани. Существенноезначение имеетпродолжительностьвоздействияпыли: болеедлительноепри меньшейконцентрацииоказывает болеевыраженныйэффект, чемменее длительны,но более интенсивное.Повышенноесодержаниев угле Cu, Fe, Ni, Pb, Zn способствуетучащению заболеванияантракозом.
Тематическоепланированиепо теме “Подгруппауглерода”.
№ | темаурока | основныеобразовательныецели урока | основ-ныепонятия (впервыевводимые) | МПС | планируемыерезультатыобучения | возможныевопросы и задачис МП уклоном | химическийэксперимент |
| 1 | Положениехимич. элементовподгр. углеродав ПСХЭ Д.И.М.,строение ихатомов. Углерод.Аллотропияуглеро да.АдсорбцияХим.св-ва углерода:горение, восст-еоксидов металлов. | 1.Повторитьособенностистроения атомовCиSi. 2.Изучить первоначальныепредставленияо природе 4-хвалентностиC,способностиего атомовсвязыватьсядруг с другом,образуя простыевещества разнойструктуры,на этой основеучиться прогнозироватьсв-ва веществ. 3.Изучить наоснове структурыугля явлениеадсорбция. 4. Расширитьзнания уч-сяо термохимическихуравнениях,электроотрицательности,окисл.-восстановит.реакциях напримере хим.св-в углерода. | адсорбция | природоведение,физика, география | 1)знать св-вапростого вещ-ваугля 2)иметь представлениеоб аллотропных видоизмененияхС, адсорбции. 3)уметь сравниватьэлементы гл.подгруппы 4группы, знатьстроение ихатомов, формулывысших оксидови водородныхизменений,их характеристику. 4) уметьсоставлятьуравненияхим. реакций,характеризующиххимич. св-ваугля. | 1)Из учебникафизики выпишитетеплоты сгоранияспирта, древесногоугля, природногогаза. Выразитетеплоты сгоранияв Дж)/моль. Молярнаямасса спирта36 г/моль, древесногоугля около16 г/моль. 2)Из курса физикивспомните:а) что лежитв узлах кристаллическойрешетки; б) св-ваполупроводников,проводников,изоляторов. 3)Какие аллотропныевидоизменениявы помнитеиз курсаприродоведения? 4)Назовите основныеместорожденияв России: угля,графита, алмаза. 5) Присгорании вкислороде 1моль древесногоугля выделяется402 кДж теплоты.Определите:а) количествотеплоты Q1,выделяющейсяпри сгорании1кг С; б) достаточноли этой Qдля нагревания1 кг воды от 15до 25°C(удельнаятеплоемкостьводы 4200 Дж/кг·град) | §28-29, вопросы 3-8 стр.91, вопросы 1-2 стр.91. Демонстрации:1) поглощениеС растворенныхвеществ изгазов; 2) восстановлениеСuиз СuОуглем |
| 2 | Оксидуглерода(II)и оксид углерода(IV).Химическиесв-ва оксидауглерода(II):горениевосстановлениеметаллов.Химическиесв-ва окидауглерода(IV),взаимодействиес водой и растворомщелочи | 1.Ознакомитьуч-ся с оксидомуглерода (II)как несолеобразующимоксидом, обладающимсв-ми восстановителя;показать значениеэтого вещ-вакак топлива,отметить егоядовитость. 2.На примереокисленияСО повторитьусловия смещенияхимическогоравновесия. 3. Привестив систему знанияоб оксидеуглерода (IV),закрепитьумения производитьрасчеты сприменениемпонятий относительнойплотности имолярногообъема газа. | газогенератор,генераторныйгаз, газификациятвердоготоплива | природоведение,физика, биология,география | 1)уметь составлятьуравненияхимическихреакций,характеризующиххим. св-ва СО(горение,восстановлениеметаллов изоксидов) и СО2(взаимодействиес водой, растворомщелочи) 2)сравниватьпо химическимсвойствамСО и СО2 3)разъяснитьпроцессы,происходящиев газогенераторе 4) знатьтребованияпо охранеокружающейСреды | 1)Вспомнитесущность процессафотосинтеза. 2)Расскажитеоб обмене газовСО2и О2в легких итканях. 3)Составьтедиаграммувлияния давленияи температурына растворимостьСО2. 4)Расскажитеоб отрицательномвоздействииСО на организмчеловека. 5)Глобальнаяпроблемачеловечества“Парниковыйэффект” - чтоэто? 6) Насколько граммовмасса 5,6 л СО2больше, чеммасса 5,6 л оксидауглерода (II). | §30, §31, стр. 83-86, задание1, стр. 92. Демонстрация:получение оксида углерода(IV)и взаимодействиеего с водойи растворомщелочи. |
| 3 | Угольнаякислота, общиесв-ва карбонатов.Качественнаяреакция накарбонат - ион.Превращениекарбонатовв природе.Круговородуглерода вприроде. | 1)ознакомитьс особенностямисвойств угольнойкислоты икарбонатов; 2) повторитьявление гидролиза.3). Понятие окислой соли,о превпащенияхкислых солейв нормальныеи обратно. 4).Научить распознаватькарбонат - ионв соединениях. | карбонат-ион | биология,география | 1.знать качественнуюреакцию накарбонат-ион 2.уметь составлятьуравненияреакций,характеризующиепревращениякарбонат вгидрокарбонат. | а)почему иногдапьют растворпитьевой соды? б)изобразитесхему круговоротауглерода вприроде в).Предположите,как происходитпроцесс образованиякарбонатовв мировом океане. г).Вспомните,определениеион. д).Почему известнякв размолотомвиде применяютдля уменьшениякислотностипочв? | §32, 33, 34, задачи 2-5,стр.92. Лабораторныйопыт № 7. |
| 4 | Решениерасчетныхзадач на определениемассы или объемапродукта реакциипо известноймассе или объемуисходноговеществасодержащегопримеси. | Научитьрешать задачи. | Примеси. | Уметьрешать задачи,вычисляя массы(объем) продуктовреакций поуказанныммассе, объемуисходных веществ,одно из которыхсодеожит примеси. | Уметьрешать задачи,вычисляя массы(объем) продуктовреакций поуказанныммассе, объемуисходных веществ,одно из которыхсодеожит примеси. | Подготовкак практическойработе. | |
| 5 | Получениеоксида углерода(4) и изучениеего свойств.Распознаваниекарбонатов. | 1).Научить собиратьприбор дляполучениягазов. 2).Изучить свойствауглекислогогаза. 3). Провестираспознаваниекарбонатов. | Сприродоведением,географией,биологией. | 1).Уметь собиратьприбор дляполучениягаза,которыйтяжелее воздуха. 2).Получить внем углекислыйгаз, и подтвердитьего наличие. 3).Распознаватькарбонаты спомщью качественнойреакции накарбонат - ион. | 1).Назовите основныхпоставщиковуглекислогогаза в природу. 2).Основые минералыкарбонаты,их назначениеи название. | Практическоезанятие № 5. | |
| 6 | Краткиесведения окремнии и егосоединениях. | 1).Изучить свойствакремния, егооксида и кислотыпо аналогиис углеродоми его соединениями. 2). Убедитьсяв том, что свойства- следствиестроения веществ. | Силицид. | Природоведение. | 1).Уметь составлятьуравненияхимическихреакций,характеризующихсвойства кремнияи его соединений:оксида кремния,кремниевойкислоты, силикатов. 2).Разъяснитьсвойства оксидакремния икремниевойкислоты. | 1).Назовите самоераспостраненноеполезноеископаемое,отвечающееформуле SiO2? 2). Назовитеизвестныевам минералыв состав которыхвходит кремний. | Лабораторныйопыт № 8. Ознакомлениес образцамиприродныхсиликатов.Параграфы35, 36, 37, 38, страницы92-97. |
| 7 | Строительныематериалы:стекло, цемент,бетон; их получениев промышленности. | 1).Ознакомитьсяс основнымипродуктамисиликатнойпромышленности(стеклом. керамикой);с реакциями,лежащими воснове получениястекла. 2). Узнатьо местныхпроизводствахсиликатнойпромышленности. | Природоведение. | 1).Уметь характеризоватьсвойствастроительныхматериалов. 2).Перспективыразвитиясиликатнойпромышленности. | 1).Вспомнитьиз курсаприродоведения,сырье длякерамическихизделий: фарфора,фаянса, (охарактеризуйтесвойства сырья). 2).Что служитсырьем дляполучениястекла? 3). Охарактеризуйтесвойства стекла. | Параграф39, страницы97-100, з.1-2, стр.101. Демонстрации:виды стекла,затвердеваниецемента присмешении сводой. Лабораторныйопыт № 9. |
Приложение3
Межпредметныйсеминар “Биогенныеэлементы в
периодическойсистеме Д.И.Менделеева”.
Наиболееэффективнымсредствомобучения являетсясеминар. Межпредметныйсеминар– одна из эффективныхформ организацииучебной работы,которая способствуетобобщениюзнаний учащихсяиз разных предметов.Такой семинарпозволит вцелом комплексерешать задачиобразования,развития ивоспитанияшкольников,то есть ТДЦ.
Межпредметныйсеминар “Биогенныеэлементы вПСХЭ“ – проводитсякак завершающийи обобщающийтему “ПЗи ПС Д.И. Менделеева“,“Строениевещества”.Данный семинарпроводитсяс учетом особенностейстроения атомовбиогенныхэлементов иих роли в живыхорганизмахи проводитсяна факультативныхзанятиях похимии при изучениистроения вещества.
Основнаяцель семинараустановитьзакономерныесвязи междустроениематома, химическимисвойствамии биогеннымифункциямиэлементов.
За две неделидо семинарапредлагаемучащимся вопросыдля подготовки,называем параграфыиз учебниковхимии и биологии,которые необходимоповторить,рекомендуемдополнительнуюлитературу.Учитель биологиипроводитсеминары-консультации,на которыхрассматриваютсяболее сложныевопросы биологическогохарактера. Впроцессе совместнойработы учителейи коллективнойдеятельностиучащихся, знанияпо химии и биологиио биогенныхэлементахприводилисьв систему.
Учителя-методистыотмечают, чтоэффективностьмежпредметныхсеминаровзначительноповышается,если использоватьпроблемныйподход в обучении,коллективнуюработу в классеи индивидуальныйподход к учащимся.Методика семинарав отличии отконференций,в центре которыхстоят докладыучащихся,предполагает,прежде всего,совместноеобсуждениеобщей проблемы,темы семинара,а также активностьвсех учениковв достиженииосновной учебнойцели. Поэтомуиспользуютсямногообразныесредства активизациипознавательнойдеятельностиучащихся наоснове проблемногоподхода. Занятиясеминара строилисьтаким образом,что учащиесядолжны былирешить рядпоследовательнопредложенныхпроблемных(межпредметных)вопросов: почемуименно элементуглерод, а некремний являетсяосновным элементомжизни? Как объяснить,почему с повышениемв крови концентрациидиоксида углеродаповышаетсяи концентрацияионов H+?Какова ихфизиологическаяроль? Почемужизнь зародиласьв воде и какэто произошло?Каковы физико-химическиесвойства водыи как объяснитьее биологическиефункции? Почемуживые организмыдышат кислородом,хотя в атмосферезначительнобольше азота?Содержаниеданных вопросовпредполагаетодновременноеиспользованиеи обобщениезнаний из курсовхимии и биологии.
В процессеколлективнойбеседы учащиесявысказываютпредположения,ищут их обоснованиеи приход к решениюпоставленныхпроблем.
На межпредметныхсеминарахнередко заслушиваютсядоклады учащихся.Тематику докладовцелесообразнопосвящатьвопросам, которыееще не изучалисьв курсах химиии биологии итребуют самостоятельногоосвоения учащимисяновых разделовучебных программ(например: значениеуглерода дляорганизмачеловека); невходят в школьныепрограммы итребуют самостоятельногоизучения издополнительнойлитературы(например:“Использованиеэлементов-органогеновв медицине”).
Распределениедокладов проводилосьс учетом познавательныхинтересовучащихся и ихвозможностей.В процессесеминара сообщенияучащихся прерывалисьбеседой и обобщениямиучителя. Докладыслужат опоройв постановкеи решении проблемныхмежпредметныхвопросов.
Рассмотримна примере, какпроисходитна семинаререшение рядапредложенных(межпредметных)проблемныхвопросов. Вовводной частисеминара впроцессе беседыучащиеся повторяютхимическийсостав живыхорганизмов,выводитсяпонятие о биогенныхэлементах какэлементах, изкоторых строятсяорганическиеи неорганическиевещества живыхорганизмов,обеспечивающиеих основныефункции. Рассматриваютсяи записываютсяв тетрадь сведенияо положенииэтих элементовв ПС.
Отмечается,что углерод,водород, кислород,азот – это широкораспространенные элементы. Онинаходятся вдвух первыхпериодах таблицы Д.И. Менделеева,имеют небольшойпорядковыйномер и обладаютвысокой способностьюк образованиюустойчивыхковалентныхполярных связейв молекулахбелков, жиров,углеводов.
Учитель,подчеркивает,что основнойскелет органическихсоединений,входящих всостав живыхорганизмов,образуетсяиз атомов углерода.Перед учащимисяставится проблемныйвопрос: почемуименно элементуглерод, а некремний являетсяосновным элементомжизни, хотя этиэлементы втаблице находятсяв одной группеи имеют сходноестроение атом?
Учащиесяпо заранееподготовленнойтаблице “Углероди кремний“сравниваютстроение атомов,химическиесвойства элементов.Учитель подчеркивает,что углеродимеет строениеатома, промежуточноемежду металламии неметаллами,поэтому онлегко вступаетв реакцию сомногими элементами,в том числе ис водородом,кислородом,азотом, образуяразнообразныеорганическиевещества. Главнойособенностьюатомов углеродаявляется ихспособностьк образованиюпростых элементныхсвязей другс другом. Этоведет к созданиюдлинных углеродныхцепей (-C-C-C-), прямых,разветвленных,в виде колец,спиралей(демонстрируютсятаблицы сложныхорганическихвеществ), чтоприводит когромномумногообразиюсоединений.В большинствеисточников– 5-6 млн органическихвеществ, посведенияминостранныхжурналов – 12млн. Вследствиебольшой металличности,меньшейэлектроотрицательностикремния посравнению суглеродом атомыкремния необразуют длинныхцепей.
Сравнениесвязей -C-C- и -Si-Si-показывает,что расстояниемежду атомамиуглерода значительноменьше, чеммежду атомамикремния. Этообеспечиваетустойчивостьуглеродныхсвязей и наличиев них большегозапаса энергии,что важно длябиоэнергетическогообмена, дляжизнедеятельностиорганизма.Запасы энергиив органическихсоединенияхувеличиваютсяблагодаряспособностиатомов углеродасоздаватьустойчивыепри обычныхусловиях длинныецепи.
Совместнос учащимисяделается выводо необходимостидля жизни организмовмакромолекулорганическихвеществ с большимчислом химическихсвязей, с большимзапасом внутреннейэнергии. Такиемакромолекулыобразует углерод.Учитель обобщаетрезультатыколлективногообсуждениявопроса: мируглерода – этоживая природа,мир кремния– неживая природа.
Рассмотримэто на примерефотосинтеза.
Мы утверждаем,что мир углерода– это живаяприрода. Наиболееяркое и знакомоеиз курса биологии6-7 класса учащимсятакое явлениекак фотосинтез.Изобразив схемуфотосинтеза,нетруднымивопросамивспоминаем:1) Из каких веществобразуетсясахар в зеленыхлистьях растений?2) Какой опытпоказывает,что наземныерастения насвету поглощаютCO2 ивыделяют кислород? (рис. 1)
Используязнания физики-9о втором законетермодинамикиповторяем, чтолюбые видыэнергии в конечномсчете превращаютсяв тепловуюформу и рассеиваются.Реакция же фотосинтезасопровождаетсянакоплениемэнергии ворганическомвеществе засчет преобразованияэнергии фотоновв энергию химическихсвязей.
Энергетическийсмысл фотосинтезазаключаетсяв расщеплениисветом некоторогодонора водородаDH2 ипереносе водородана акцепторA с выделениемсвободногоокислителяD:
DH2 +A ®свет AH2+ D
В качествеакцепторавыступаетуглекислыйгаз, а роль донораводорода могутиграть некоторыеорганическиесоединения,сероводороди вода.
Наибольшеераспространениеполучил процессс участиемводы, идущийв зеленых растениях:
6 CO2 +6 H2O + 673 ккал хлорофилл®(СH2O)6+ 6 O 2
При этомисточникомкислородаявляется вода,а не углекислыйгаз. В некоторыхслучаях синтезорганическоговещества можетосуществлятьсянекоторымибактериямибез выделениякислорода.Источникомуглерода дляних служитуглекислыйгаз, а водородберется изсероводорода(или какого-либоорганическогосоединения):
6 CO2 +12 H2S ®(CH2O)6+ 12 S + 6 H2O
Фотосинтез– это сложнаямногостадийнаяреакция:
1 стадия– световая –молекулы хлорофиллавозбуждаютсяфотонами светас длиной волны 670-680 нм и ускоряютфотолиз воды,то есть разложениеводы на кислород,который поступаетв атмосферу,протоны и электроны:
H2O ®2 H+ + 2 e-+ 1/2 O2
Энергия,образующихсяэлектронов используетсяв последующихреакциях сучастием пигментныхфотосистемрастений.
2 стадия– темновая, таккак протекаетбез участиясолнечногосвета, во времякоторой происходитпоглощениеCO2 и синтезна его основеорганическихвеществ – сахаров,глицерина иаминокислот.
Этот процесс,возникнув наЗемле, сталмощным геологическимфактором (веськислород атмосферыимеет фотосинтетическоепроисхождение).
Ежегоднозапасаемоерастениямив продуктахфотосинтезаобщее количествоэнергии составляетпримерно 1024ккал. Хотякоэффициентполезногодействия фотосинтезаневелик (КПДиз курса физики).
Известно,что хлорофиллпоглощает энергию, находящуюся в голубой (400-500нм) и красной(610-690 нм) областяхспектра.
Поэтому вреальных условияхлишь 10% энергиииз видимойобласти спектра,получаемойрастениями,действительнообращаетсяв биомассу.Если сопоставитьколичествоэнергии, преобразованнойв органическиевещества растениями,с большим количествомсолнечнойэнергии, достигающейповерхностиЗемли, то коэффициентполезногодействия фотосинтезаоказываетсякрайне низким(менее 1%). Тольков редких случаях,касающихсякультурныхрастений свысокой продуктивностью,можно повыситьКПД до 3% .
Роль образующейглюкозы велика,так как в дальнейшемпроцессе фотосинтезаобразуетсякрахмал – являетсязапасным питательнымматериаломдля растенийи содержитсяв них в видекрахмальныхзерен.
Существенноеотличие химиикремния отхимии углеродаобусловленопрежде всегоотносительномалой прочностьюсвязей Si-Si. Поэтомуцепочки изатомов кремнияразрываютсягораздо легче, чем углеродные,особенно еслиимеется возможностьобразованиянаиболее характернойдля кремниясвязи с кислородом.Прямым следствиемявляется резкоеуменьшениечисла устойчивыхкремниевыхсоединенийпо сравнениюс углеродными.Так, различныхминераловизвестно около3 тыс., а отдельныхвидов живыхорганизмовописано болеемиллиона.
Сравнениедиоксида углеродаи диоксида кремния показываетактивное участиесоединенийуглерода вкруговоротевеществ в природе,в реакцияхобмена веществв организме(например, газообменв легких и тканях).
Обмен газовв легких
Содержаниегазов во вдыхаемоми выдыхаемомвоздухе неодинаково.Во вдыхаемомвоздухе содержитсяпочти 21% кислорода,около 79% азота,примерно 0,035% ,небольшоеколичествоводяных парови инертныхгазов.
Процентныйсостав выдыхаемоговоздуха иной.Кислорода вней остаетсяоколо 16%, количествоуглекислогогаза возрастаетдо 4%. Увеличиваетсяи содержаниеводяных паров.Азот и инертныегазы в выдыхаемомвоздухе остаютсяв том же количестве,что и во вдыхаемом.Разное содержаниекислорода иуглекислогогаза во вдыхаемоми выдыхаемомвоздухе объясняетсяобменом газовв легочныхпузырьках.Концентрацияуглекислогогаза в венозныхкапиллярахлегочных пузырьковгораздо выше,чем в воздухе,заполняющемлегочные пузырьки.(рис. 2)
Углекислыйгаз из венознойкрови поступаетв легочныепузырьки и вовремя выдохавыводится изорганизма.кислород излегочных пузырьковпроникает вкровь и вступаетв химическоесоединениес гемоглобином.Кровь из венознойпревращаетсяв артериальную.
По легочнымвенам артериальнаякровь поступаетв левое предсердие,затем в левыйжелудочек ив большой кругкровообращения.
Обмен газовв тканях
Из капилляровбольшого кругакровообращениякислород поступаетв ткани. (рис.3).В артериальнойкрови кислородабольше, чем вклетках, поэтомуон легко диффундируетв них и используетсяв окислительныхпроцессах.Углекислыйгаз из клетокпоступает вкровь. Такимобразом, в тканяхорганов происходитпревращениеартериальнойкрови в венозную.
Венознаякровь по венамбольшого кругакровообращенияпоступает вправое предсердие,затем в правыйжелудочексердца, а оттудав легкие.
Учительзнакомит учащихсяс тем фактором,что при повышениив крови концентрациидиоксида углеродаповышаетсяи концентрацияионов водорода.Ставиться новыйпроблемныйвопрос: почемус повышениемв крови концентрациидиоксида углеродаповышаетсяи концентрацияионов водорода?Как это объяснить?
Учащиесязаписываютуравнениереакции:
CO2 +H2O ®H2CO3®H+ + HCO3-
Далее повторяетсястроение атомаводорода, особенностиего положенияв ПС, образованиеионов водорода:
H - 1 e- ®H+; H + 1 e-®H-
Отмечается,что при отдачеэлектрона отатома водородаостается один“голый протон”,радиус которогопочти в 2000 разменьше радиусаатома водорода.Физиологическоезначениеположительногоиона водорода,рассказываетсяв докладе ученика,который готовилего, консультируясьс учителембиологии.
Аналогично,путем бесед,докладов исамостоятельнойработы учащихсяс обобщающимитаблицами ипериодическойсистемой элементов,проходит обсуждениевсех другихвопросов семинара.
В заключениеучащиеся подводятк мировоззренческомувыводу о наличиив природе связей“строение –свойства –функции”:биологические(физиологические)функции всехбиогенныхэлементовопределяютсяих физико-химическимисвойствами,которые, в своюочередь, зависятот особенностейстроения ихатомов, их местав ПСХЭ Д.И. Менделеева.В этом проявляетсяматериальноеединство живойи неживой природы.
В целях созданиямежпредметныхсвязей учащимсяпредлагаетсядома заполнитьтаблицу “Знанияпо биологии,химии, физике,которые привлекалисьна семинаре”.
| предмет | знания(понятия, законы,факты) |
Об эффективностимежпредметногосеминара можносудить по количествувысоких оценок,по росту интересак познаниювзаимосвязейнаук химии,биологии.Межпредметныйсеминар имеетбольшое воспитательноеи образовательноезначение.
Вопросымежпредметногосеминара.
| вопросысеминара | вопросыдля подготовки | литература |
| 1.Углерод –основной элементжизни. Сравнениеэлементовуглерода икремния. | 1. Понятиеоб элементах– органогенах. 2. Строениеатомов и сравнительнаяхарактеристикаэлементовуглерода икремния. 3.Способностьатома углеродак образованиюхимическихсвязей и углеродныхцепей. | Химическийсостав клеткии ее жизненныесвойства. Учебник“Человек”,§3. Характеристикаэлемента поего положениюв ПТ и строениюатома. Учебник“Неорганическаяхимия”, 8 кл. |
| 2.Водород, егороль в образованииорганическихвеществ. | 1. Особенностистроения атомаводорода.Отсутствиеаналогов. 2. Образованиесвязи водородас углеродом. 3. Ионводорода иего значениев физиологическихпроцессах. | Состояниеэлектронныхоболочек атомов.Состояниеэлектроновв атомах. Ионнаясвязь. Ковалентнаясвязь. Учебник“Неорганическаяхимия”. |
| 3.Вода. Ее значениев жизни организмов. | 1. Строениемолекулы воды. 2. Физическиесвойства воды.Вода как растворитель. 3.Значение водыв жизни организмов. | Водакак растворитель.Растворимость.Значениерастворов вприроде. Ковалентнаясвязь. Учебник“Неорганическаяхимия”. 8-9 кл.Водный обмен.Учебник “Человек”,9 кл. |
| 4.Элементы кислороди азот. Их сходствос углеродоми отличие.Дыхание ифотосинтез.Круговоротуглерода вприроде. | 1. Строениеатомов кислородаи азота. Полярностьсвязи. 2. Строениемолекул кислородаи азота. Энергияхимическихсвязей. 3. Дыханиеи фотосинтезкак ox-red процессы. 4.Обмен веществи энергии. | Ковалентнаясвязь. ox-red реакции.Учебник“Неорганическаяхимия”. 9 кл.“Поглощениелистьями насвету углекислогогаза и выделениекислорода.Поглощениеазота из воздуха”.Учебник “Ботаника”,6-7 кл. Значениедыхания. Газообменв легких итканях. Ассимиляцияи диссимиляция.Учебник “Человек”. |
| 5.Элементы фосфор,азот, сера. Ихучастие вобразованииорганическихвеществ и вэнергетическомобмене. | 1. Многообразиеаминокислоти белков. 2.Значение фосфора,азота и серыдля живогоорганизма. | Многообразиебелков и ихобразованиев клетках.Учебник “Человек”. |
| 6.Использованиеэлементов –органогеновв медицине. | 1. Физиологическийраствор. 2. Соединениякальция, железав медицине. 3.Применениекислорода вмедицине. | Сероводород.Учебник “Неорганическаяхимия”, 9 кл. Популярнаямедицинскаяэнциклопедия. |
Круговоротуглерода
Круговоротуглерода (CO2)такой же важныйцикл для биосферы,как и круговоротыH2O и O2.В круговоротеуглерода атмосферныйфонд оченьневелик посравнению сзапасами углеродав океанах, вископаемомтопливе. Полагают,что до наступленияиндустриальнойэры потокиуглерода междуатмосферой,материкамии океаном былисбалансированы,но в последние100 лет содержаниеуглекислогогаза в атмосферепостепеннорастет в результатеновых антропогенныхпоступлений.Считают сжигание горючих ископаемых,интенсивноеразвитие с/хи уничтожениелесов.
Перед учащимисяможет возникнутьпроблема: какимобразом с/хсвязано с увеличениемсодержанияуглекислогогаза в атмосфере,если известно,что зеленыерастения впроцессежизнедеятельностификсируют этотгаз?
В ходе обсуждения,привлекаязнания из биологии,учащиеся могутприйти к выводу,что фиксацияуглекислогогаза с/х культурами(многие из которыхактивны лишьчасть года) некомпенсируетколичествоуглекислогогаза, высвобождающегоиз почвы, особеннопри ее частойвспашке.
Вторая причинаможет возникнутьпри обсуждениипричин и последствийувеличенияуглекислогогаза в атмосферев результатесжигания горючихископаемых,посколькуизвестно, чтофотосинтезирующий“зеленый пояс”Земли и карбонатнаясистема моряподдерживаютпостоянныйуровень содержанияуглекислогогаза в атмосфере(образованиеуглекислогогаза компенсируетсяпотреблениемего растениями,а также превращениемв карбонаты).Каковы же причиныи последствиянарушения этогоравновесия?
Можно указатьчетыре причины:
1. Стремительноевозрастаниепотреблениягорючих ископаемых.
2. Уменьшениепоглотительнойспособности“зеленогопояса”.
3. ЗагрязнениеповерхностиМирового океана.
4. Загрязнениеатмосферы.
Что же касаетсяпоследствий,то это парниковыйэффект. Еслив атмосфереустановитсяравновесиемежду углекислымгазом, не пропускающимпоступающиена Землю лучи,то любое значительноеизменение втепловом балансеповлияет наклимат планеты.
В круговоротуглерода обавещества вовлекаютсяв виде углекислогогаза, до которогоони окисляются.
Схема круговоротауглерода вглаве 2.
Приложение4
Викторина“Знаете ли выхимию и географию?”
Данный турнирлучше проводитьв виде телеигры“Счастливыйслучай” междупараллельнымиклассами для9х.
Игра состоитиз трех туров:
I тур.Учитель поочереднозадает вопросыкомандам (номервопроса повытянутомужетону). Наобдумываниевопроса дается15 секунд. Вопрос,на который недан ответ, задаетсяболельщикам.
II тур. “Ты– мне, я – тебе”.Каждый из командызадает противникувопрос. Отвечающийне может советоваться.Время – 15 секунд.
III тур.“Дальше. Дальше.Дальше.” За 2минуты командадолжна ответитьна как можнобольше вопросов,то есть конкурсна быстроту,точность. Закаждый правильныйответ – 1 очко.Побеждает тот,кто набираетбольше очков.
Вопросы:
1. Какие химическиеэлементы названыв честь частейсвета? 2. Перечислитеэлементы, названныев честь стран.3. Названия какиххимическихэлементовпроизошли отназваний столицевропейскихгосударств?4. Какой химическийэлемент названпо имени острова?5. Название какогоэлемента произошлоот названияполуострова?6. Какие химическиеэлементы названыв честь: а) городав США, б) штатаСША. 7. Какойхимическийэлемент получилсвое имя поназванию городав Древней Греции?8. Название какойшведской деревушкидало имя четыремхимическимэлементам?Назовите этиэлементы. 9. Какойхимическийэлемент названв честь провинциив Германии? 10.Верно ли утверждение,что индий названв честь Индии?11. Какой элементвторой группыполучил своеимя по названиюдеревни в Шотландии?12. Почему тулий(№69) получил такоеназвание? 13. Вназвания какиххимическихэлементоввходят названиярек? 14. Добавьтек названиюэлемента двебуквы в концеслова и назовитереку, берущуюсвое началов Монголии ивпадающую вБайкал. 15. Замениводну букву вназвании химическогоэлемента, получитеназвание рекиво Франции,заменив жедругую – названиереки, на берегахкоторой стоитПенза. 16. Поменяйтеокончание “-ий”в названииэлемента на“-а”, получитестарое названиегорода на Волге.17. Отбросьтепервую буквув названиихимическогоэлемента восьмойгруппы и получитеназвание притокаДнестра. 18. Поменяйтебукву в названииблагородногогаза и получитеимя реки и городана ней в Чечено-Ингушетии.19. Замените первуюбукву в названиихимическогоэлемента иполучите названиепролива междуЕвропой и Азией.20. Замените первуюбукву в названииэлемента семействаактиноидови получитеназвание государствав Азии. 21. Заменитедве буквы всередине названияхимическогоэлемента иполучите названиемыса на югеСахалина. 22. Вназвании какогохимическогоэлемента содержитсяназвание озерав Турции? 23. Назовитехимическиеэлементы, которыеносят одинаковыеназвания сгородами в СНГ.24. Какие населенныепункты СНГимеют названия,связанные сназваниемхимическихэлементов? 25.Замените последнююбукву в названииэлемента надве одинаковые,получите названиестолицы республикиСНГ. 26. Переставьтеместами двепервые буквыв названиихимическогоэлемента, получитегород во Франции,расположенномна берегу Сены.27. Переставьтеместами буквыв названииэлемента подгруппыжелеза и получитеназвание городав Куйбышевскойобласти. 28. Прибавьтек названиюхимическогоэлемента названиемузыкальнойноты, получитеназвание городаво Франции. 29.Замените окончание“-ий” в названииэлемента на“а”, получитеназваниегорода-героя.30. В названиикаких двуххимическихэлементоввходит названиекрупного городав Колумбии? 31.Отбросьтепоследнюю буквув названииэлемента второйгруппы, получитеназвание итальянскогопорта на Адриатическомморе. 32. Заменитепоследнюю буквув названииэлемента иполучите названиепортовогогорода Ростовскойобласти. 33. Названиекакого островав Беринговомморе связанос названиемхимическогоэлемента? 34.Отбросив первуюбукву в названиирадиоактивногоэлемента, получитеназвание островав Малой Курильскойгряде. 35. Добавивк названиюэлемента шестойгруппы однубукву, получитеназвание моряи одноименногоострова в составеМолуккскихостровов вИндонезии. 36.Заменив последнююбукву в названиихимическогоэлемента, получитеназвание горнойсистемы, являющейсяграницей междуЕвропой и Азией.37. Где находятся:а) Золотой Рог,б) Золотые ворота,в) Золотые пески,г) Серебряныйберег, д) Железныеворота?
Ответы:
1. Европий,америций, 2.Германий, франций,полоний (Польша),рутений (Россия),галий (Франция).3. Гольмий (отстарого названияСтокгольма),лютеций (отстарого названияПарижа), гафний(старое названиеКопенгагена).4. Медь (островКипр (Сиргит)),5. Скандий (Скандинавскийп-ов). 6. а) Берклий(Беркли); б) Калифорний(Калифорния).7. Магний (Магнисия).8. Иттерби, иттрий,тербий, эрбий,иттербий. 9. Гений(Гейнская провинция).10. Индий – от синей(индиговой)линии в спектреэтого элемента.11. Стронций(Стронишан).12. Тулий (от греч.слова “туле”– античныегеографы называлисамую севернуючасть Земли– севернаячасть Скандинавскогополуострова).13. Радон – Дон;нильсборий– Нил; индий –Инд; полоний– По. 14. Селен –Селенга. 15. Сера– Сена – Сура.16. Самарий – Самара.17. Никель – Икель.18. Аргон –Аргун.19. Фосфор – Босфор.20. Уран – Иран.21. Криптон –Крилеон. 22. Ванадий– Ван. 23. Никель(Мурманскаяобл.), Марганец(Днепропетровскаяобл.), Бор (Нижне-Новгородскаяобл.) 24. Железноводск(Ставропольскийкрай); Железногорк(Курская обл.),Железногорск-Илимский(Иркутскаяобл.); Железное(Северо-Казахстанскаяобл.); Золотаревка(Пензенскаяобл.); Золотаягора (Амурскаяобл.); Золотники(Тернопольскаяобл.); Золотое(Луганскаяобл.); Медногорск(Оренбургскаяобл.); Медное(Калининскаяили Тверскаяобл.); Сереброполь(Алтайскийкрай); Хромтау(Актюбинскаяобл.); Оловянная(Читинскаяобл.); Никельтау(Актюбинскаяобл.); 25. Таллий– Таллинн; 26. Уран– Руан; 27. Никель– Кинель; 28. Бор– Бордо; 29. Тулий–Тула; 30. Калий,калифорний– кали; 31. Барий– Бари; 32. Азот– Азов; 33. Медный;34. Кюрий – Юрий;35. Сера – Серам;36. Уран – Урал;37. а) бухта в проливеБосфор, заливПетра Великогоу Владивостока;б) пролив, соединяющийСан-Францискос Тихим океаном;в) курорт Болгариина Черном море;г) побережьеБискайскогозалива во Франции;д) теснина нареке Дунай награнице Югославиии Румынии.
Приложение5
Межпредметнаяконференцияпо экологии
Данная конференцияв традиционнойформе по плану:
1. Вступительноеслово ведущего.
2. Доклады:“Парниковыйэффект”, “Разрушениеслоя озонаатмосферы”,“Кислотныеосадки”, “Фотохимическийсмог”.
3. Обсуждениедокладов.
4. Подведениеитогов конференции.
Ведущий:Сегодня однииз самых тревожныхслов – “экологическаякатастрофа”.Ежедневно мыслышим предостережения:“Образумтесь,люди!”, “Будущееземли в опасности!”,“На нас – ответственностьперед настоящими будущим!”. Новсе они так иостанутся лишьпризывами,благими намерениями,если мы не осознаемглавного:человечествостоит на порогеэкологическойкатастрофы.Здесь нетпреувеличений.Эта тревогатак серьезна,что настоящейпроблемой поохране окружающейсреды занимаютсяинтенсивноне только экологи,но и химики,физики, биологи,метеорологи.Задача сохраненияЗемли, пригоднойдля обитаниячеловека и всехдругих организмов,не может бытьрешена безсотрудничествавсех стран ивсех народовЗемли, а такжебез повышенияэкологическойкультуры каждогочеловека.
В последниегоды жизничеловека угрожают“парниковыйэффект”, озоновая“дыра”, кислотныедожди и фотохимическийсмог. Нашаконференцияпосвященараскрытиюсущности этихявлений.
1-ый ученик.“Парниковыйэффект”.
Некоторыегазы, составляющиенезначительнуюдолю атмосферы,подобно стекляннойкрыше парникахорошо пропускаютсолнечнуюрадиацию, нозадерживаютуходящеедлинноволновоетепловое излучениеЗемли. К нимотносятсядиоксид углерода,метан, оксидазота, хлорфторуглероды.Поскольку вэтом отношенииони подобныстекляннойкрыше парника,их часто называютпарниковымигазами.
Несмотряна то, что суммарноесодержаниепарниковыхгазов в атмосфереочень мало,увеличениеконцентрациихотя бы одногоиз них приводитк тому, что ватмосференачинаетзадерживатьсябольше тепла,в результатечего повышаетсясредняя температураатмосферы Землии ее поверхности.Повышениетемпературывнутреннихслоев атмосферыи поверхностиЗемли, обусловленноенакоплениемв атмосферепарниковыхгазов, называетсяпарниковымэффектом. Последниеданные показывают,что поступлениеи накоплениев атмосфередиоксида углеродаи метана, обусловленноехозяйственнойдеятельностьючеловека приводитк потеплениюклимата Земли.В результатепарниковогоэффекта годза годом нанашей планетестановитьсятеплее, климатическиезоны смешиваются,ледники тают,уровень моряувеличивается.
Для замедленияначавшегосяпотепленияклимата необходимо,прежде всего,остановитьизбыточноепоступлениепарниковыхгазов в атмосферу.
2-ой ученик.“Разрушениеслоя озонаатмосферы.Озоновая “дыра”.”
Стратосферныйозон O3образуется,когда молекулакислорода,поглощаякоротковолновуюрадиацию Солнца,распадаетсяна два атомакислорода,каждый из этихатомов соединяетсяс другой молекулойкислорода,образуя молекулуозона.
Озон легкопоглощаетультрафиолети распадаетсяна первоначальныекомпонентыO2 и O.Освободившийсяатом кислородавновь соединяетсяс молекулойкислорода иобразует молекулуозона. При низменныхусловиях скоростьобразованияозона равнаскорости егораспада.
Содержаниеозона в атмосферене достигаети одной миллионнойдоли от содержанияостальныхгазов, однакоименно озонпоглощаетбольшую частьсолнечнойультрафиолетовойрадиации, недавая ей достигнутьземной поверхности.Если снижениеземной концентрацииозона вблизиповерхностиЗемли оказалобы оздоравливающеевлияние назагрязненныеместности, тоснижение концентрациистратосферногоозона опасно,посколькуследующее заэтим увеличениеинтенсивностиультрафиолетовогоизлучения,достигающегоповерхности,влечет за собоймного неприятныхпоследствий.Оно повышаетчастоту раковыхзаболеванийкожи и катаракты,повреждаетсельскохозяйственныекультуры иразрушаетфитопланктон– микроскопическиерастения, являющиесяначальнымзвеном пищевойцепи в океане.
Главнымивиновникамиснижения концентрацииозона в атмосфереявляютсяхлорфторуглероды,в особенностиCFCl3 иCF2Cl2.Атомы хлора,входящие всостав хлорфторуглеродов,выбрасываемыхв атмосферу,разрушают слойозона.
Озонная“дыра” –это областьрезко пониженнойконцентрацииозона в стратосфере.Она в болееочевидной форменаблюдаетсянад Антарктикой,где в последнеедесятилетиевесеннее содержаниеозона снизилосьна 50%. В Антарктикеи, в какой-тостепени, Арктикенизкие температурыспособствуютускорениюпроцессов,разрушающихслой озона.
Выводы осостоянии слояозона в целомпо земному шарупока еще делатьрано, но ужесейчас можносказать о том,что за последние20 лет зимой иранней веснойв средних ивысоких широтахСеверногополушарияпотери озонасоставляютот 3 до 10%, причембольшие потериотмечалисьв высоких широтах.
3-ий ученик“Кислотныедожди”.
“Кислотныедожди” (к которымотносятся такжекислотныеснега, тумани роса) являютсяв основномпобочным продуктомхимическойреакции в атмосфере.Их может бытьнесколько, вкоторых участвуютоксиды азотаи диоксид серы.В ходе различныхреакций, таких,как соединенияс водой, этигазы могутпревращатьсясоответственнов азотную исерную кислоту,которые хорошорастворимыв воде. Капелькитакого раствора,падающие наЗемлю, и представляютсобой “кислотный”дождь.
Источникомоксидов серыи азота являютсятеплоэлектростанции,нефтеперерабатывающие и металлургическиезаводы, транспорти т.д.
“Кислотные”дожди наносятколоссальныйущерб здоровьюлюдей и материальнымсредствам. Подих влияниемгибнут озеравместе со своимиобитателями,корродируетпочва, массивылесов превращаютсяв мертвые леса.“Кислотные”дожди разъедаютне только легкиечеловека, нои камни, металлы,краски.
4-ый ученик“Фотохимическийсмог”.
Неприятнымявлением всовременныхгородах и ихокрестностяхявляетсяфотохимическийсмог. Этим терминомобозначаютсмесь газов,образующуюсяв нижних слояхатмосферы, гдесолнечнаярадиация воздействуетна некоторыегазы (особеннона оксиды азотаи углеводороды,содержащиесяв выхлопахавтомобилей),в результатеобразуютсягазы с высокойреакционнойспособностью,очень вредныедля живых организмов.
Главнымпродуктом такихфотохимическихреакций являетсяозон, которыйв основном ивоздействуетна глаза и легкиеи наносит вреддеревьям исельскохозяйственнымкультурам.Именно “густоту”смога обычновыражают черезконцентрациюозона на уровнеземной поверхности.
При проведениитакой конференцииприглашаютсяработникикомитета поохране природы,данные ученики-докладчикиявляются своегорода “специалистами-экологами”.После выступлениязадаются вопросы.
По ходу конференцииученики заносятв тетрадь краткуюхарактеристикуявления и путипредотвращениякатастрофы.
Свою работузавершаютсоставлениемнебольшой схемыо межпредметномвзаимодействии.
Задание надом – подписатьвлияние надстрелками, т.е.домашнее заданиеучащихся будетпредставленоследующейсхемой:
ЧеловекБиология
Ботаника Химия География 
Физика
Приложение6
“Приготовлениерастворов солейс определенной
массовойдолей wрастворенноговещества”
Предлагаемим задачу следующегосодержания:“Юные цветоводыпопросили юныххимиков приготовитькаждому из нихпо 80 г растворааммиачнойселитры с wее в растворе0,15. Назовите ирассчитайтедействия юныххимиков. Растворс какой wаммиачнойселитры получатцветы, если дои после подкормкипочву промываютпо 100 мл воды.”
Прежде чемразрешитьучащимся приступитьк выполнениюданной задачи,повторяем сними основныеформулы:
1. mр-ра= mраст.в-ва+ mраст-ля
2. w= (mраст.в-ва/mр-ра)·100%
mраст.в-ва= mр-ра·w; mр-ра= mраст.в-ва/w
Записываемкраткое условиезадачи.
Дано:
m1(р-ра)= 80 г
w1= 0,15
m2(H2O)= 200 г
Найти:w2
Решение.
1. Рассчитаеммассу аммиачнойселитры
mам.с.= 80 г·0,15= 12 г
2. Рассчитаеммассу воды длярастворения12 г минеральныхудобрений
mводы= 80 - 12 = 68 г
3. Берут цилиндр,отмеряют 68 млводы и всыпают12 г аммиачнойселитры.
4. Рассчитывают,каков объемполучаемыйрастениямидо, во время ипосле подкормкии поливки. Отсюдаследует, что
m2(р-ра)= 200 + 80 = 280 г
5. Рассчитываютw2
w2= 12/280 = 0,04; w= 4%
Ответ:цветы получилираствор аммиачнойселитры с w= 0,04.
Можно предложитьучащимся составитьобратную задачуи решить еесамостоятельно.
Приложение7
Фрагментурока по теме“Ионнаясвязь”
Цели:образовательные:дать понятиеионной связи,объяснитьмеханизм образованияданной связи,провести сравнениес ковалентнойсвязью;
развивающие:закрепитьпонятие о ковалентнойсвязи, полярнойи неполярной;об электроотрицательности,развитие общеучебныхумений анализировать,выделять главное,применятьзнания из курсагеографии;
воспитывающие:формироватьу учащихсяубежденностьв познании миравеществ.
Фрагментобъяснениямеханизмаобразованияионной связи:
| СУМ | УПДУ |
 Рассмотриммеханизмобразованияионной связи
 +1;-1 - степень окисления Na0+ Cl0®Na+ Cl- Вданном случаеобщей электроннойпары не образуетсяпотому, чтоэлектрон отатома Na с внешнегоэнергетическогоуровня переходитна внешнийэнергетическийуровень атомаCl, т.к. Cl болееэлектроотрицателен.Спариваниеэлектроновпроисходитв атоме элементаCl.  Соединения,которые приэтом образуются,называютсяионными соединениями.Ионная связьобразуетсямежду металламии галогенами. NaCl -хлорид натрия | Что такоестепень окисления? Ответ: Что такоеион? (из курсафизики) Запись примерав тетрадь. Почему? Что такоеэлектроотрицательность? Ответ: Как называетсяионное соединениеNaCl в быту и гдев Арх. обл. находитсясамое староеместорождениеэтого полезногоископаемого? Ответ:повареннаясоль, г. Сольвычегодск. |
На доскерисуем схемывзаимодействиящелочных металловс галогенами.В результатехимическоговзаимодействияатомы галогеновпритягиваютвалентныеэлектроныатомов металлови образуютсяионы. Далеезадаем учащимсятакие вопросы:Как будут вестисебя одноименноили разноименнозаряженныеионы, если ониокажутся рядом?Какие силыудерживаютионы в ионныхсоединениях?
Заключениеурока -обобщениезнаний, формулировкаполного определенияионной связи.
Приложение8
Тему “Углерод,подгруппауглерода.”можно завершитьзачетным урокомпо составлениюобобщающейсхемы, котораяпригодитсядля сдачи экзаменапо химии и приведетв систему знанияучащихся, дополняяв старших классах.
УглеродC, IV группа, главнаяподгруппа
Значит углеродможет обладатьи окислительнымии восстановительнымисвойствами.
В природе:органическиевещества, CO2;CaCO3 –мрамор, мел;MgCO3 –магнезит; FeCO3– железныйшпат.
Физическиесвойства:4 аллотропныемодификации.
| алмаз | графит | карбин | линейныйацетиленовыйуглерод |
sp3-гибридизация,тетраэдрическиеs-связи,прочные ковалентные,поэтому оченьтверд | sp2-гибридизация, слоистаяструктура,большое расстояниеи непрочныесвязи междуслоями, поэтомумягкий | sp-гибридизация,линейный полимер,твердое вещество  | разновидностьсажи |
Новая формалинейногоуглерода
В дополнениек известнымформам структурыуглерода –палкам, тубами сферам – группойхимиков воглаве с РичардомДж. Лэгоу изТехасскогоуниверситета(США) открытановая аллотропнаяформа этогоэлемента –линейный ацетиленовыйуглерод. Онявляетсяразновидностьюсажи и представляетсобой тончайшиенити в видепаутины янтарногоцвета. По этойпричине егоназвали “волосыангела”.
Каждая нитьновой аллотропнойформы углеродасодержит от300 до 500 углеродныхатомов, связанныхдруг с другомчередующимисяодинарнымии тройнымисвязями. Исследователямудалось осуществитьсинтез новойформы с помощьюлазера путемвзрывообразногоиспаренияграфитовогостержня в заполненномаргоном стеклянномреакторе.Образовавшиесяна стенкахреактора нитимогут бытьлегко собраны.
Полученныеуглеродныенити весьмареакционноспособны ипроводятэлектрическийток. Химикиполагают, чтомногие из этихнитей закрученыв спирали, которыемогут превращатьсяв фуллереныили сажу. Свойствановой аллотропнойформы углеродапозволяютнадеяться наее применениев микроэлектронике,синтезе алмазов,а также в качестветоплива дляреактивныхдвигателейи топливныхэлементов.
Сокр. перев.с англ.
Г.Т. Хачатуровой
(Science News, 1995,
v.147, №5, p.77)
Получениеуглерода
Сухаяперегонкадревесины каменногоугля
древесныйуголь кокс
активированныйуголь
Самый чистыйуглерод – сажа
CH4 ®C + 2H2
Химическиесвойства
- малоактивен,на холоде –только с F2®CF4
Восстановитель¬Слабо выражены®Окислительные
1) O2 +C ®CO2 ниже500°Cь
эзагорается
CO2 +C ®CO выше 900°Cю
2) H2O+ C ®CO + H2 выше1200°C
2H2O+ C ®CO2 + CO2+ H2 выше1000°С
3) CuO + C ®Cu + CO при t
Cu+2+2e®Cu0 –окислитель,восстанавливается
C0 -2e®C+2 –восстановитель,окисляется
4) HNO3+ 3C ®3 CO2 + 4 NO + 2H2O
с H2SO4 разбавленная
Cu+2+2e®Cu0 –окислитель,восстанавливается
C0 -2e®C+2 –восстановитель,окисляется
C 
1)Ca + 2C ®Ca ъъъ карбид кальцияC
C + Si ®CSi карборунд
другой способ:
CaO + C ®CaC2 + CO
2) 2H2+ C ®C-4H+4
Рассмотримс точки зренияox-red:
4H0 -4e®4H+ –восстановитель,окисляется
C0 +4e®C-4 –окислитель,восстанавливается
Углерод можетбыть и окислителеми восстановителем.
| 4+ | 2+ | n- |
| Оксидуглерода (IV) CO2  Безцвета и запаха,растворим вводе; -76°C– сухой лед;Получение:в промышленностиобжиг известняка CaCO3®CaO + CO2 влаборатории– вытеснениесильной кислотойCaCO3 + 2HCl ®CaCl2+ +CO2+ H2O Окислительныесвойства выраженыслабо: толькопри высокихтемпературах,с металлами,сродство ккислороду,которых больше,чем у C (Mg, K) 2Mg+ CO2®2MgO + C Кислотныйоксид прирастворениив воде, образуетсянебольшоеколичествоугольной кислоты  1.2NaOH + CO2 ® ®Na2CO3+ H2O; Na2CO3+ H2O+ CO2® ®2NaHCO3 Этимспособом могутбыть полученысоли угольнойкислоты. Другойспособ: 2.Обменная реакция BaCl2+ Na2CO3® ®BaCO3Ї+ 2NaCl Соли:1) карбонаты,растворимыв воде – толькощелочных иNH+4сильный гидролиз. ПринагреванииCa(HCO3)2®CaCO3 + +CO2+ H2O CaCO3®CO2 + CaO Карбонатыщелочных металловплавятся безразложения. Качественнаяреакция “вскипание”– сильная кислота CaCO3+ 2HCl ®CaCl2+ +CO2+ H2O CO2вызываетпомутнениеизвестковойи баритовойводы Ca(OH)2+ +CO2®CaCO3 + H2O Растворение,ведущее кразрушениюстарых известковыхгор. CaCO3+ H2O + CO2®®Ca(HCO3)2 | Оксидуглерода (II) CO (угарныйгаз)  Бесцветныйгаз, без запаха,ядовит, т.к.соединяетсяс гемоглобиномкрови. Плохорастворим вводе. Получение:горение принедостаткеO2 2C+ O2®2CO 2CH4+ 3O2®2CO+ +4H2O Влаборатории:действиеконцентрирован.H2SO4 HCOOH®CO+ H2O Щавелеваякислота H2C2O4 ®CO+ CO2+ +H2O ВосстановительFe2O3+ +3CO®2Fe + 3CO2 O2+ 2CO ®2CO2 Несолеобразующий,но при t = 200°C,20 атм NaOH+ CO ® O ®HC O –Na | ОрганическиесоединенияCH4 карбиды– получаютсяпри непосредственномвзаимодействиис металлами. 2группы. I.Карбиды металлическогохарактера.ПереходныеMe + C. Электроннаяпроводимость,металлическийблеск. II.Ионные карбидыболее электроположительные,бесцветные,прозрачные,не проводятэлектрическийток. 1)Al4C3+ 12H2O ® ®4Al(OH)3 +3CH4 cBe2C –та же реакция 2)CaC2 + 2H2O® ®Ca(OH)2 +C2H2 Na2C2;K2C2;SrC2; BaC2;Cu2C2 Пригидролизе –ацетилен иненасыщенныеуглеводородыиз Mg2C2;Fe3C,лантанидов. |
Приложение9
Для контролязнаний по теме“Подгруппауглерода” можнопривести несколькопримеров в видетестов.
Карточка1.
1. Электроннаяконфигурацияатома углеродав свободномсостоянии:
а) 1s22s22p2;
б) 1s22s2 2p6;
в) 1s22s2 2p63s2 3p2;
г) 1s22s2 2p63s2 3p6.
2. Валентностьуглерода ворганическихсоединениях:
а) 1;
б) 4;
в) 2;
г) 3.
3. Степеньокисленияуглерода всоединенияхсостава CH4:
а) 0;
б) +2;
в) +4;
г) -4.
4. В даннойхимическойреакции углеродявляется:
2H2+ C ®СH4
а) восстановителем
б) окислителем,
5. По химическимсвойствамуглерод относитсяк:
а) неметаллам;
б) металлам.
Ключ дляпроверки:
1. а. 2. б. 3. г. 4. б. 5. а.
Карточка2.
1. Какие реакции,схемы которыеприведены ниже,используютсядля полученияоксида углерода(IV)в лаборатории:
а. СaCO3+ HCl®
б. C + O2®
в. СaCO3®
г. CO + O2®
2. Степеньокисленияуглерода в еговысшем оксиде;
а) 0;
б) +2;
в) +4;
г) -4.
3. Какие вещества,формулы которыхприведены,можно использоватьдля осушенияуглекислогогаза:
а) концентрированнаясерная кислота;
б) оксидфосфора (V);
в) гидроксиднатрия;
г) оксидкальция.
Напишитевозможныеуравненияреакции.
4. Какие солидает угольнаякислота;
а) силикаты;
б) хлориды;
в) сульфаты;
г) карбонаты.
Ключ дляпроверки ответовучащихся приперфокартномконтроле:
| Фамилия,имя..................... БорисоваМария | ||||
| вопросы | ответы | |||
| а | б | в | г | |
| 1 | + | |||
| 2 | + | |||
| 3 | + | + | ||
| 4 | + | |||
Глава2. Химия элементауглерода и егосоединений
2.1История открытияуглекислогогаза
Углекислыйгаз был первыммежду всемидругими газамипротивопоставленвоздуху подназванием“дикого газа”алхимиком XVIв. Ван-Гельмонтом.Открытиемуглекислогогаза было положеноначало новойотрасли химии– пневматохимии(химии газов).
“Уголь, –утверждалВан-Гельмонт,– и вообще всегорючие веществаосвобождаютнеобходимымобразом присвоем горении“дикий газ”.62 ливра дубовогоугля дают одинливр золы. Остальные61 ливр пошлина образование“дикого газа”.Этот “воздух”,неизвестныйдо сих пор, которыйнельзя ни собратьв сосуды, нипревратитьв видимое тело,я называю новымименем – газ.
Есть тела,которые таятв себе этотгаз; он в них,таким образом,как бы фиксированили отвержен.Его выводятиз этого состоянияпосредствомфермента, какэто наблюдаетсяпри брожениивина, теста,пива. Винноесусло, яблочныйсок, ягоды, медпод влияниемфермента приходяткак бы в кипение,производимоевыделениемгаза. Этот газ,сдавленныйс большой силойв бочках, делаетвина пенящимисяи игристыми.”
Тот же самыйгаз, которыйвыделяетсяпри горенииугля и брожениивина, оказываетсядалее, можетполучатьсяи из других,крайне отличныхдруг от другаисточников,а именно:
1. При действиикислоты наскорлупу (“вмомент, когдауксус растворяетраковую скорлупу”).
2. В пещерах,копях и погребах(“ничто не волнуеттак сильно, какзрелище газав собачьей близНеаполя. Оченьчасто он убиваеттех, кто работаетв копях; можномгновеннооказатьсяудушенным имв погребах”).
3. В некоторыхминеральныхводах (“водысна выделяютдикий воздух”).
Этим открытиемВан-Гельмонтабыл заложенфундаментпневматохимии.И этот же Ван-Гельмонт,выращивая втечение 5 летвзвешенныйотросток вербыво взвешенномколичествеземли и не обнаруживпосле этогоубыль весаземли, пришелк убеждению,что растенияобразуютсяиз воды, которойони поливаются,ни минуты неподумав, чтоисточникомприбыли весарастения можетявляться воздухили открытыйим газ.
Единственноеиспытание,которому подвергалВан-Гельмонтразные газыдля отличенияих друг от друга,была горящаясвеча – средство,еще не достаточноедля отличенияуглекислогогаза, например,от азота, которыйтоже не поддерживаетгорения и действуетна живые существаудушающимобразом, каки “дикий воздух”Ван-Гельмонта.
То свойствоуглекислогогаза, по которомууглекислыйгаз действительноможно отличитьпочти от всякогодругого газа,его способность“притягиваться”известковойводой и мутитьее, было обнаруженоБлэком; за этоотличие отобыкновенноговоздуха Блэки дал дикомугазу (“можетбыть, весьманеудачно”)новое название:фиксируемыйвоздух.
Нескольколет спустяКавендиш, верныйсвоему правилувсе определять“мерой, числоми весом”, обнаружилеще два характерныхфизическихсвойства углекислогогаза: его высокийудельный веси значительнуюрастворимостьв воде.
Вскоре затемЛавуазье предпринялопыт, которомусуждено былонаправитьхимическиеисследованияв новое русло.Задавшись цельювыделить изокалины свинцату составнуючасть воздуха,которая, по егопредположению,присоединиласьк свинцу и вызвалаувеличениевеса, Лавуазьепрокалил оксидсвинца с углеми получил газ,который хорошорастворялсяв воде, осаждализвестковуюводу, гасилпламя и удушалживотных, однимсловом, имел“все свойствав точноститакие же, какиеприсущи видувоздуха, известномупод названиемфиксируемоговоздуха”.
Этот фиксируемыйвоздух, т.е.углекислыйгаз, Лавуазьеошибочно принялвначале за тусоставную частьобыкновенноговоздуха, котораяприсоединяетсяметаллами припрокаливании.Что фиксируемыйвоздух содержитсяв атмосфере,Блэком уже былодоказано: оставленнаяв открытомсосуде на воздухеизвестковаявода с течениемвремени мутится.
Лавуазьепонял своюошибку лишьпосле встречис Пристли, которыйсам того неподозревая,посредствомсвоего опытас “ртутнойокалиной” ужерешил задачу,над которойбился Лавуазье.Лавуазье тотчасже повторилсвой опытвосстановленияуглем окалиныметалла, лишьзаменив окисьсвинца окисьюртути и на этотраз дал правильноеистолкование:“Посколькууголь полностьюисчезает привосстановленииртути из ееокалины и посколькупри этой операцииполучаютсятолько ртутьи фиксируемыйвоздух, посколькуфиксируемыйвоздух естьсоединениежизненноговоздуха (кислорода)с углем, т.е. окисел(оксид) углерода”.
2.2Строение молекулыуглекислогогаза
2.2.1 Спозиции ВС
Молекулаоксида углерода(IV) имеет следующеестроение: атомуглерода переходитв возбужденноесостояние, имея4 неспаренныхэлектрона.
C +6 )) 1s2 2s22p2ЮC* +6 )) 1s22s1 2p3
24
O +8 )) 1s2 2s22p4
26
Mr(CO2) = 12,011 + 15,999·2 = 44,009 »44
Молекулаоксида углерода(IV) состоит издвух атомовкислорода иодного атомауглерода.
Электроннаяформула Структурнаяформула
·· · · ··
O · C ·· O O = C = O
·· ґ ґ ··
Все 4 ковалентныесвязи полярны.Молекула имеетлинейную форму.Это объясняетсяследующимобразом: вмногоатомныхмолекулах связьмежду атомамиможет бытьполярной, асами молекулыв зависимостиот пространственногостроения могутбыть как полярными,так и неполярными.Электрическиймомент диполяв таких молекулахопределяетсячислом полярныхсвязей и ихнаправленностью.Он равен векторнойсумме моментовдиполя отдельныхсвязей. Например,электрическиймомент диполясвязей C = O равен9·10-30Кл·м,а молекулы CO2– нулю. Т.к. влинейной молекулеCO2 векторысвязей радиальнонаправленыот центра, апотому результирующиймомент mравен нулю.
Cd+
·
·
·
Od- Od-·
·
·
Рис.1. Геометрическоесложениеэлектрическихмоментов диполейсвязей в молекулеуглекислогогаза
Раз каждаяиз связейуглерод-кислородявляется полярной,поэтому накаждом из атомовкислородадолжен бытьнекоторыйотрицательныйзаряд, а на углеродесосредоточенположительныйзаряд. Посколькуатомы кислородарасположенына одной прямойпо обе стороныот атома углеродана равныхрасстояниях,центры распределенияположительныхи отрицательныхзарядов совпадают.Вследствиеэтого зарядна углеродеполностьюнейтрализуется.
Значит, хотякаждая из связейуглерод-кислородполярна, молекулауглекислогогаза в целомявляется неполярнойи причиной томуявляется еелинейное строение.
2.2.2 с позиции МЛКАО
Мы знаем, чтоформа молекулыдиоксида углеродалинейная. Уатома кислородаимеются орбиталиp-типа.
На рис.2 показанывалентныеорбитали центральногоатома (углерода)и групповыеорбитали лигандов(атомов кислорода).
а) б)
Рис.2. Орбиталицентральногоатома (а) групповыеорбитали (б)для трехцентровойлинейной молекулыCO2.
Вследствиебольшогоэнергетическогоразличия 2s и2p орбиталейкислородаучастием 2s орбиталейможно пренебречь.Сочетаниеорбиталей 2s-y1,2pz-y2приводит кобразованиюмолекулярныхорбиталейs-типа:ssсв,ssразри szсв,szразр.
Рис.3. Связывающиеи разрыхляющиеS-орбитали молекулыуглекислогогаза
Комбинацияорбиталей2px-y3и 2py-y5приводит кобразованиютрехцентровыхорбиталейp-типа:pxсв,pxразри pyсв,pyразр(рис.4). Для групповыхорбиталей y4и y6подходящихпо симметрииорбиталейцентральногоатома нет, поэтомув молекуле CO2они играют рольнесвязывающихи обозначаются pxи py.Несвязывающиеорбитали локализованыу атомов кислорода (рис.4)
Рис.4. p-связывающие,разрыхляющиеи несвязывающиеорбитали молекулыCO2.
Приближеннаяэнергетическаядиаграммамолекулы CO2показана нарис.5. Распределениевалентныхэлектронов(четыре атомауглерода ивосемь – двухатомов кислорода)по орбиталяммолекулы CO2соответствуетэлектроннойконфигурации
(szсв)2(szсв)2(pxсв)2(pyсв)2(px)2(py)2,
а с учетом2s-электроновдвух атомовкислорода
(2SA)2(2SB)2(ssсв)2(szсв)2(px,y)4(px,y)4.
Четыре парыэлектроновприходятсяна четыретрехцентровыесвязующиеорбитали, т.е.на каждый изатомов кислородаприходитсяпо две парысвязывающихэлектронов.Таким образом,можно считать,что порядоксвязи междуатомом кислородаи углерода вмолекуле CO2равен 2. Это можноотразить структурнойформулой O = C = O.
2.3Физическиесвойства углекислогогаза
Углекислыйгаз (оксид углерода(IV) или угольныйангидрид) –бесцветныйгаз, имеющийслабокислыйзапах и вкус,в 1,5 раза тяжелеекислорода,поэтому можноего переливатьиз стакана встакан. r= 1,98 г/л. В одномобъеме водыпри 20°Срастворяется0,88 объема CO2.При охлаждениив условияхнормальногодавления газзатвердеваетпри -78,515°C,минуя жидкоесостояние.Твердый оксидуглерода (IV) –снегообразнаямасса, называемаясухим льдом.Жидкий CO2образуетсятолько поддавлением при20°C;58,46·105Па. В жидкомсостояниихранится итранспортируетсяв стальныхбаллонах. Приоткрываниивентиля баллонапроисходитсильное охлаждениеи часть газапереходит всухой лед. Легковозгоняется,затвердевает.Давление паров:133,32Па (-135,1°C);1,3332 кПа (-119,6°C);13,332 кПа (-100,2°C);53,328 кПа (-86,0°C).tпл= -56,6°C(0,52 МПа). Коэффициентрастворимостив сывороткекрови человека0,58. Содержаниев воздухе 4% пообъему CO2вызывает болезненныйявления, приконцентрацииCO2 выше 10%появляетсяудушье.
Оксид углерода(IV) – конечныйпродукт дыханиярастений иживотных, атакже процессовгорения, дыхания,гниения, брожения.Служит источникомпитания зеленыхрастений –фотосинтез.
Углекислыйгаз бесцветен,т.е. не поглощаетникаких видимыхлучей. Но винфракраснойчасти спектрауглекислогогаза наблюдаютсяширокие линиипоглощения;для инфракрасных,иначе говоря,тепловых, лучейуглекислыйгаз мало прозрачен.Поэтому, еслибы атмосфераЗемли состоялаиз углекислогогаза, она выполнялабы роль стеклав парниках,солнечноеизлучениедостигало бысквозь нееповерхностиЗемли беспрепятственнобез заметногоослабленияи сильно нагревалобы ее, но обратноетепловое излучениеЗемли в мировоепространствоочень сильнозадерживалосьбы мало прозрачнымдля тепловыхлучей углекислымгазом. От этогоклимат Землирезко утеплился(“Парниковыйэффект”, глава“География”).
2.4Химическиесвойства углекислогогаза
Оксид углерода(IV) химическидовольно активен.Рассмотримнекоторыереакции.
1. Оксид углерода(IV) – кислотныйоксид, емусоответствуетдвухосновнаяугольная кислота.Растворениеоксида углерода(IV) – обратимаяреакция.
H2O + CO2
H2CO3равновесиепри комнатнойтемпературена 99% сдвинутовлево
Углекислыйгаз не просторастворяетсяв воде, а частичносоединяетсяс нею, образуяугольную кислоту.
2H2O + CO2
H3O+ +HCO3-Однако угольнаякислота – соединениекрайне непрочное.Она можетприсутствоватьлишь в водномрастворе, привсякой же попыткевыделить угольнуюкислоту израствора онаопять разлагаетсяна CO2 и H2O.
H2CO3
H+ + HCO3 KaI = 4,45·10-7HCO3-
H+ + CO3 KaII = 4,69·10-112. С сильнымиоснованиямиоксида углерода(IV) реагируетс образованиемсолей угольнойкислоты – карбонатови гидрокарбонатов.
Ca(OH)2 + CO2®CaCO3Ї+ H2O
CaCO3 + H2O+ CO2®Ca(HC03)2
3. Углекислыйгаз – веществоочень прочное,тем не менеепри температурекрасного каленияс кальцием даеткарбид и оксидкальция.
2CO2 + 5Ca ®CaC2 + 4CaO
4. Наиболееактивные металлыгорят в оксидеуглерода (IV).
600°C
2Mg + CO2®2MgO + C
5. При высокихтемпературахвосстанавливаетсяв CO с железом,цинком, углем.
3CO2 + 4Fe ®2Fe2O3+ 3C
CO2 + C ®2CO
6. С водородомв присутствииникеля при350-400°Cили оксида меди(II) при 200°Cвосстанавливаетсяв метан.
350-400°C
CO2 + 4H2®CH4 + 2H2O
Ni
7. С аммиакомпри 600°Cдает карбамид.
CO2 + NH3®CO(NH2)2
8. С сероуглеродомв присутствиимеди дает
CO2 + CS2®2S + 2CO
9. Реагируетсо многимиорганическимисоединениями,карбоксилируяих. Пиррол, подобнофенолу карбоксилируетсяоксидом углерода(IV), образуя2-пирролкарбоновуюкислоту, а вболее жесткихусловиях температуры3-пирролкарбоновуюкислоту.
2.5Получениеуглекислогогаза
В химическихлабораторияхлибо пользуютсяготовыми баллонамис жидким угольнымангидридом,либо получаютдвуокись углеродав аппаратахКиппа действиемсоляной кислотына куски мрамора.Пользоватьсясерной кислотойвместо солянойпри этом нельзя,потому чтотогда вместорастворимогов воде хлоридакальция получилсябы гипс – соль,малорастворимаяв воде. Отлагаясьна куски мрамора,гипс крайнезатрудняетдоступ к нимкислоты и темсамым оченьзамедляеттечение реакции.От примесипаров хлористоговодорода двуокисьуглеродаосвобождаетсяв промывнойсклянке с водой,а от паров воды– в следующейсклянке с сернойкислотой.
В промышленностидвуокись углеродаполучаетсяглавным образомкак побочныйпродукт обжигаизвестняка,спиртовогоброжения.
2.6Применениеуглекислогогаза
Г.Кавендишпервый обратилвнимание нато, что водныйраствор двуокисиуглерода имеетхотя и слабый,но приятныйкислый вкус.Он продемонстрировалв Королевскомобществе стакан“чрезвычайноприятно искрящийся(шипучей) воды,едва ли отличнойот сельтерскойводы” и получилза это открытиезолотую медальобщества. Этобыло первоепрактическоеприменениедиоксида углерода,им заинтересовалисьамериканскиепредприниматели(когда Д.Пристлинаходился ужев эмиграции),после того какодин докторстал прописыватькарбонизированнуюводу с добавкойфруктовых соковсвоим пациентам.Отсюда и сталаразвиватьсяпромышленностьгазированныхнапитков, котораядо сих пор являетсяодним из важнейшихпотребителейуглекислогогаза.
Диоксидуглерода применяютдля газированияфруктовых иминеральныхвод, для производствасахара, пива,в медицине дляуглекислыхванн. Его наполняютспасательныепояса и плотыиз маленькихстальных баллоновс жидкой массойдиоксида углерода.Жидкий угольныйангидрид применяют:
1) в портативныхогнетушителях;
2) в огнетушительныхсистемах самолетови кораблей,пожарныхуглекислотныхмашинах.
Такое широкоеприменениев огнетушениисвязано с тем,что в некоторыхслучаях водане годится длятушения, например,при тушениизагоревшихсяогнеопасныхжидкостей илипри наличиив помещенииневыключеннойэлектропроводки,уникальногооборудования,которое от водыможет пострадать.
Применениепрессованноготвердого угольногоангидрида,который мыназываем сухимльдом, тожедостаточноширокое. Такего используютдля поддержаниянизкой температурыв вагонах-холодильникахдля транспортаскоропортящихсяпродуктов, атакже припроизводствемороженого.Почему, возникаетвопрос, нельзяиспользоватьобыкновенныйлед. А оказываетсясухой лед имеетряд преимуществ:
1. позволяетподдерживатьв холодильнике,роль которогоу продавцовмороженогоиграет простойкартонныйкороб, гораздоболее низкуютемпературудо -78,2°C;
2. поглощаетпри испарениивтрое большетеплоты наединицу массы,чем лед приплавлении;
3. не загрязняетхолодильника,как обыкновенныйлед, жидкимпродуктомплавления;
4. создает вхолодильникеатмосферу издиоксида углерода,дополнительнопредохраняющуюпищевые продуктыот порчи.
Сухой ледприменяют такжедля охлажденияи отвердеваниязаклепок изалюминиевыхсплавов и принадеваниибандажей –металлическихколец или поясовна части машин.
Углекислыйгаз применяетсятакже кактеплоносительв графитовыхреакторах.
Очень интересноеприменениеоксида углеродаIV для измененияпогоды: прирассеиваниипорошка сухогольда с самолета,пролетающегонад переохлажденнымоблаком, создаетсяискусственныйснегопад надаэродромами(при расходевсего примерно100 г льда на 1 км3облака). Приэтом начинаютпадать густыемокрые хлопьяснега, а вскоресквозь сплошнуюоблачностьначинает просвечиватьнебо. Просветыбыстро расширяютсяи сливаютсяв широкое синеенебо. В результатесильного охлаждениязамерзают лишьнемногие водяныекапельки. Остальныеостаются впереохлажденномсостоянии. Нотак как приодной и той жетемпературепереохлажденнаявода имеетбольшую упругостьпара, чем лед,тотчас начинаетсянарастаниеледяных кристалловза счет капелекжидкой воды,что и приводитк снегопаду.
Во многихслучаях угольныйангидрид используютне в готовомвиде, а получаютв процессеиспользования.В таких случаяхисходные веществаприменяют либораздельно –как сернаякислота и дикарбонатнатрия в обычныхогнетушителях,либо в видесмеси двухсухих порошков(как в некоторыххлебопекарныхпорошках), например,смесь бикарбонатанатрия с кислымвиннокислымкалием, виннокислымаммонием илихлоридом аммония.Пока такаясмесь остаетсясухой, реакцияне происходит.При добавленииводы солирастворяются,диссоциируют,и возникаетионная реакцияс выделениемдиоксида углерода.
Подобныереакции происходятв результатесмешиванияхлебопекарныхпорошков стестом дляразрыхлениятеста химическимпутем, без применениябиологическихсредств – дрожжейи заквасок. Врезультатетесто “всходит”,наполняясьпузырькамидиоксида углерода,и выпеченныйиз него продуктполучаетсямягким и легчепереваривается.
Углекислыйгаз выступаеткак инертнаяатмосфера.
Вот такоеширокое применениеимеет оксидуглерода (IV). Здесьпоказаны лучшиеего качества,но не весь углекислыйгаз бываетполезен человекуи природе.
2.7Круговоротуглекислогогаза в природе
В историизеленого углеродаможно различитьнесколькоэтапов. До появленияводной оболочкиЗемли углеродглавным образомвходил в составземной атмосферыв виде углекислогогаза. Об этомсвидетельствуетанализ газовыхвключений всиликатныхминералах:кислород в нихотсутствует,а содержаниеуглекислогогаза достигает96%. С охлаждениемземной корыи появлениемжидкой воды,насыщеннойуглекислымгазом, начинаетсяпроцесс выветриваниямагматическихгорных пород,сводящийсяв основном квытеснениюкремниевойкислоты изсиликатовугольной кислотой,как кислотойболее сильной.Нерастворимыепродукты разрушениягорных породв виде рыхлыхмасс остаютсяна листе, арастворимыесоли, в том числедикарбонаты,увлекаютсяв мировой океан.Таким образомсоздаетсянеобходимоесочетаниеусловий длявозникновениярастительнойживой материи:углекислыйгаз, жидкаявода и растворенныев ней соли.
В мировомокеане зародиласьжизнь; это началонового этапав геохимическойжизни углерода.В результатеосновногопроцессажизнедеятельностирастений –фотосинтеза– углерод изатмосферыпереходит всостав живоймассы биосферы,и состав атмосферыпостепенноизменяется,углекислыйгаз в ней сменяетсякислородом.Таким образомвозникаютнеобходимыепредпосылкик возникновениюживотной жизни:свободныйкислород инакопленныерастениямиорганическиевещества.
Рисунок сводитотдельные,рассмотренныевыше превращенияуглекислогогаза в природев единую цельнуюкартину.
Углекислыйгаз используетсяв процессефотосинтезадля образованияорганическихвеществ. Именноблагодаря этомупроцессу замыкаетсякруговоротуглерода вбиосфере. Каки кислород,углерод входитв состав почв,растений, животных,участвует вмногообразныхмеханизмахкруговоротавеществ в природе.Содержаниеуглекислогогаза в воздухе,который мывдыхаем, примерноодинаково вразличныхрайонах планеты.Исключениесоставляюткрупные города,в которых содержаниеэтого газа ввоздухе бываетвыше нормы.
Некоторыеколебаниясодержанияуглекислогогаза в воздухеместностизависят отвремени суток,сезона года,биомассырастительности.В то же времяисследованияпоказывают,что с началавека среднеесодержаниедиоксида углеродав атмосфере,хотя и медленно,но постоянноувеличивается.Ученые связываютэтот процессглавным образомс деятельностьючеловека.
Как и каждыйхимическийэлемент, углеродв земной коренаходится впостоянномдвижении,преобразованиииз одной химическойформы соединенийв другую; этиизменениязамыкаютсяв целую системувзаимно переплетающихсяциклов. Исходяиз одной определеннойформы существованияуглерода, напримериз CO2, ипоследовательнопрослеживаяего преобразованиямы вновь возвратимсяв исходнуюточку – в CO2.
В минеральнойприроде главнымигенераторамиуглекислогогаза являютсявулканы, нетолько действующие,но и давно потухшие;вулканическиеместностиизобилуютвыделяющимисяиз под землиструями углекислогогаза и ключами,постоянновыбрасывающимиCO2 из земныхнедр в видераствора, насыщенногоуглекислымгазом (нередкопод большимдавлением).
В минеральнойприроде диоксидуглерода расходуетсяпроцессамивыветривания.Это крайнемедленныехимическиереакции; мынепосредственноне можем проследитьих течение. Но,встречая наповерхностиземли полуразрушенныевыветриваниемглубинныепороды, напримергранит в окружениипродуктов егоразрушения– песка и глины,мы легко можеммысленно воссоздатьпроцесс разрушения,всякий разнеобходимымучастникомагрессии, постигшейизверженнуюпороду, окажетсяуглекислыйгаз. Таким образом,с точки зрениягеохимии углерода,процессы выветривания– это процессысвязыванияуглекислогогаза. Именноуглекислыйгаз являетсяглавным деятелемпроцессоввыветривания,а так как ониидут повсеместно,и охватываютнеизмеримобольшие массыминеральнойматерии, диоксидуглерода извлекаетсяими из атмосферыв настолькобольших количествах,что по расчетамгеологов, углекислогогаза, содержащегосяв данный моментв атмосфере,хватило бы напроцессы выветриванияне больше чемна 18000 лет.
Масштабыпроцессов,пополняющихатмосферууглекислымгазом и расходующихего, представляютсяв современнуюэпоху существованияземного шаратаблицей:
Масштабыкруговоротаугольногоангидрида (вмлрд. т в год).
| Поступлениев атмосферу | Уход изатмосферы |
| Изокеанов 200 | В океаны 200 |
| Дыханиеи гниение 60 | Фотосинтез 60 |
| Горячиеисточники ивулканы 0,1 | Выветривание 0,1 |
| Сжиганиетоплива 6 | |
| Освоениецелинных земель 2 |
Из таблицывидно, что вприроде образованиеи расходованиеуглекислогогаза сбалансированное.Но деятельностьчеловека нарушаетбаланс. Сопоставлениеанализов воздухана протяжениипоследних 100лет обнаруживаетпостепенноенакоплениедиоксида углеродав атмосфере.С этим предположительносвязываютнекотороесмягчениеклимата наземном шаре.
Круговоротуглеродапредставляетсянам движениемпо замкнутомукругу, однаков рамках сравнительноограниченногогеологическогосрока; если жерассматриватьисторию углеродав целом, начинаяс возникновенияего первыхпростейшихсоединенийи кончая зарождением,постепеннымусложнениеми усовершенствованиеморганическойматерии, легкоубедиться, чтов действительностикруговоротуглерода непростое повторениепройденного,а движениепоступательное,по восходящейлинии, развитиеот простогок сложному, отнизшего к высшему.Это относитсяи к круговоротувсех другихэлементов,образующихземной шар.
2.8Гигиеническиенормативыпредельнодопустимойконцентрации(ПДК)
Оказывается,у людей появляетсяпривыканиек углекисломугазу. Но существуетв странах мираПДК углекислогогаза в атмосфере.К сожалениюу нас в РоссииПДК в воздухерабочей зоныне установлена,в США – 9000 мг/м3.В угольных иозокеритовыхшахтах разрешаетсясодержаниеуглекислогогаза до 0,5%. Поданным Елисеевой,в жилых и общественныхзданиях среднесуточнаяконцентрацияне должна превышать0,05% углекислогогаза, а кратковременная(разовая) – 0,01%.
Содержание
Введение......................................................................................................................4
Глава 1. Межпредметныесвязи в курсешкольногопредмета химиина примереуглерода и егосоединений.......................................................................5
1.1 Использованиемежпредметныхсвязей дляформированияу учащихсяоснов диалектико-материалистическогомировоззрения....................................7
1.2 Пути и методыреализациимежпредметныхсвязей......................................11
1.3 Межпредметныесвязи в процессеизучения химиив 9 классе.....................13
1.4 О связи обученияхимии игеографии..............................................................16
1.5 Межпредметныесвязи неорганической,органическойхимий ифизики.........................................................................................................................18
1.6 Межпредметныесвязи при проблемномобучениихимии............................27
1.7 Межпредметныесвязи при решениирасчетныхзадач..................................33
Глава 2. Химияэлемента углеродаи егосоединений.........................................37
2.1 Историяоткрытия углекислогогаза...............................................................37
2.2 Строениемолекулы углекислогогаза.............................................................40
2.2.1 С позициивалентныхсвязей..........................................................................40
2.2.2 С позицииМЛКАО.........................................................................................42
2.3 Физическиесвойства углекислогогаза...........................................................46
2.4 Химическиесвойства углекислогогаза..........................................................47
2.5 Получениеуглекислогогаза.............................................................................49
2.6 Применениеуглекислогогаза...........................................................................50
2.7 Круговоротуглекислогогаза вприроде.........................................................53
2.8 Гигиеническиенормативыпредельнодопустимойконцентрации(ПДК)..........................................................................................................................58
Глава 3. Рольсоединенийуглерода вприроде.....................................................59
3.1 Роль углекислогогаза в созданиипарниковогоэффекта.Углекислыйгаз и парниковыйэффект..................................................................................................59
3.2 Основныезагрязнителиатмосферы.................................................................69
3.2.1 Природныеисточники....................................................................................69
3.2.2Авиация.............................................................................................................70
3.2.3 Машиностроительноепредприятие..............................................................73
3.2.4ТЭС....................................................................................................................74
3.2.5Транспорт.........................................................................................................74
3.3 Борьба свыбросамиуглекислогогаза и ихучет...........................................75
3.4 Океаническаявода как пожирательуглекислогогаза.................................78
3.5 Неравномерноепотреблениеуглекислотыназемнымисистемами.............81
3.6Выводы.................................................................................................................85
Заключение................................................................................................................89
Библиография
Приложения
Заключение
В ходе работыудалось проследитьвзаимосвязьмежду школьнымипредметами:химией, географией,физикой, биологией,математикой.Ознакомиласьс методами ипутями реализацииМПС и опробовалана педагогическойпрактике. Чащевсего удавалосьиспользоватьфрагментарныйметод, режеузловой. Науроках повторенияи обобщениятемы – наиболееэффективнымявляетсясинтезированныйметод, с помощьюего осуществляютсясвязи межпредметные(МП) и внутрипредметные(ВП). При использованииметодов вводиларазличныесредства реализации(вопросы МПхарактера, МПзадачи, домашниезадания, наглядныепособия, химическийэксперимент).Все это давалонеплохой результат,у учащихсявозрастаетинтерес к предметам.НеобходимоиспользоватьМПС на всехуроках, научитьсамостоятельнонаходить МПС,использоватьуже полученныезнания. Дляудобства учителюнеобходимоиметь тематическоепланирование,где заранееобработанывсе учебныепособия, дополнительнаялитература,указаны МПС,составленызадания дляучащихся.
В главе: “Химияэлемента углеродаи его соединений”рассмотренывопросы попроисхождениюуглекислогогаза, рассмотреныего физическиеи химическиесвойства. Углекислыйгаз имеет широкоеприменениево всех сферахжизни человека.Проведен химическийэкспериментпо определениюмолярной массыуглекислогогаза, которыйполучали, используянесколькометодик. Наилучшегорезультата,т. е. наименьшейотносительнойошибки удалосьдостичь приразложениигидрокарбонатанатрия – 0,31%, приразложениималахита –1,24%, при традиционномметоде взаимодействиямрамора с HCl– 1,5%. Был проведенопыт и подекарбоксилированиюлимонной кислоты– Cu–Kat– 3,7%. По полученнымданным построенастолбиковаядиаграмма.
При написаниигеографическойглавы использовалосьогромное количествоисточников,изучениемглобальныхпроблем, в частности,проблемойпарниковогоэффекта занимаетсянемало ученых.По статистическимданным былипостроеныкруговые истолбиковыедиаграммы.Сделаны следующиевыводы: главнымизагрязнителямиуглекислымгазом атмосферыявляются: ТЭС,авиация, машиностроительныепредприятия,транспорт,вулканы и другиемофеты. По количествууглекислогогаза на душунаселения 1место у развитыхкапиталистическихстран. Это связанос высокимэкономическимразвитиемстран, мощной ТЭ базой, отличноразвитым м/скомплексом,транспортом.
По ходу работыбыли использованыследующиеметоды: картографический,статистический,анализ научнойи научно-популярнойлитературы,исследовательский.В работе задействованоболее 40 источников.
Глава3. Роль соединенийуглерода вприроде
Нето, что мнитевы, природа:
Неслепок, не бездушный лик –
Вней есть душа,в ней есть свобода,
Вней есть любовь,в ней есть язык.
Ф.И. Тютчев
В современныхусловиях, когдав мире интенсивноразвиваетсяпромышленность,сельское хозяйствои резко возрастаетпотреблениеприродныхэнергетическихресурсов, природане выдержалахамского,беспощадногоотношения кней и закричала.Закричала так,что похожеуслышала всесразу. В своейработе я хочурассмотретьпричины однойиз “слезинок”природы, еехарактер испособы стиранияее с лица природы.
Итак, человечествовстало передпроблемойизмененияклимата планетыиз-за, так называемого,“парниковогоэффекта”.
3.1 Рольуглекислогогаза в создании”парниковогоэффекта”. Углекислыйгаз и парниковыйэффект.
Что же такое“парниковыйэффект”? Существуетнесколько точекзрения на определение“парниковогоэффекта”. Рассмотримнекоторые изних. Так, докторгеолого-минеральныхнаук, профессорВ.А. Красиловдает следующееопределение:
“Парниковыйэффект –разогреваниенижних слоеватмосферы –возникает врезультатепоглощениячасти тепловогоизлученияповерхностиЗемли молекуламиуглекислогогаза, водяногопара, метана,хлорфторуглеродови некоторыхдругих газов.”
И определение,данное в экологическомсловаре в учебнике“ЭкологияРоссии”:
“Парниковыйэффект –потеплениеклимата наЗемле в результатеповышениясодержанияв приземномслое атмосферыуглекислогогаза, метана,пыли. Смесьпыли и газовдействует, какполиэтиленоваяпленка надпарником: хорошопропускаетсолнечный свет,идущий к поверхностипочвы, но задерживаетрассеиваемоепочвой тепло,в результатепод пленкойсоздаетсятеплый микроклимат.”
Однажды наобложке популярногозападногерманскогожурнала “Шпигель”был изображензнаменитыйКельнскийсобор, со всехсторон окруженныйводой. При этомто была не рейнскаявода, а морская– итог предсказываемогопотепленияЗемли, попытканаглядно изобразитьвозможные итогиклиматическихизменений.
Действительно,некоторыеявления последнихлет заставляютзадуматься:а не началосьли уже этопотепление?1988 год побил всерекорды климатических“ненормальностей”,а целых пятьлет в 80-х годахбыли самымитеплыми за всеуходящее столетие.В 1988 году впервыеза много десятилетийжара в Нью-Йоркене спадаласорок дней,ртутный столбикне спускалсяниже 31°C.Небывалая жарабыла и в Лос-Анджелесе,но ей предшествовалфевраль – необычнаядля Калифорнииволна холода.Осенью тогоже года страшныйураган в Карибскомморе лишилкрова 500 тыс.человек толькона Ямайке. Суроваязасуха летомтого же годав США привелак тому, что сборзерна впервыеупал ниже егопотребления,экспорт егошел только засчет старыхзапасов, урожайностьзерновых в этомгоду упала на1/3 – небывалоев истории устойчивогоземледелияСША явления.К этому следуетдобавить, чтов том же году2/3 территорииБангладеш былозатоплено витоге затяжныхмуссонныхдождей, наводнениеоставило безкрова 25 млн. человек(почти 1/4 населенияэтой страны).А в Антарктидеот огромноголедового шиташестого континентаоткололсягигантскийайсберг длиной130 км – предвестники символ грозящегопотепления.Жарко было вэти “ненормальные”годы и в Европе.Директор одногоиз институтовНАСА (США) предупредилтогда: “Оченьвероятно, чтотепличныйэффект ужедействует”.
“Парниковыйэффект” или“гринхауз-эффект”.
Миллиардытонн углекислогогаза ежечаснопоступают ватмосферу врезультатесжигания угляи нефти, природногогаза и дров,миллионы тоннметана поднимаютсяв атмосферуот разработокгаза, с рисовыхполей Азии(газы полейорошения,образующиесяпри гниенииорганическихвеществ поддействиемметанообразующихбактерий вусловияхограниченногодоступа воздуха,водяного пара).Все это – “парниковыегазы”.
Как видим,в обоих определенияхуказан главныйисточник беды– углекислыйгаз. Не считаявыбросов, ватмосфере Землинаходится2,3·1012т диоксидауглерода. Гдеже может располагаться“природный”и “антропогенный”CO2? Оказываетсяосновные резервуарыCO2 –стратосфераи тропосфера,где CO2равномернораспределендо высоты 7 км,а также глубинныеслои океана;временныйрезервуар –биосфера. Встратосферув год поступает2,5·1016т CO2, втропосферу– 3,1·1016т, в перемешиваемыйслой океана– 2,0·1016т. Время задержкив этих резервуарах40 лет, 2 года и 1год соответственно.
Из курсабиологии мызнаем, что CO2является источникомпитания растений– играет огромнуюроль в фотосинтезе.Так и пусть егобудет много.Кругом будетблагоухатьфлора. Так нет,все ученые миратребуют снижениявыбросов ватмосферудиоксида углерода.Почему?! По своейхимическойустойчивостидиоксид углерода,в отличие отдругих газов-загрязнителей,более устойчивв атмосфере,он поглощаетсягидросферой,расходуетсяна фотосинтези выветриваниесиликатныхпород, на постройкукораллов, однакоэти регуляторыне могут справитьсяс техногеннымивыбросами.НакоплениеCO2 ватмосфереприведет кпотеплению,которому будутсопутствоватьтаяние полярныхльдов, подъемуровня мировогоокеана, затоплениегустонаселенныхприморскихнизменностейи целых островныхгосударств,опустынивание,иссушениеосновныхсельскохозяйственныхрайонов Северногополушария.Такого родаопасения былисущественноподкрепленыобнародованнымв 1990 году докладомпервой рабочейгруппы Международногопленума поклиматическимизменениям,составленным170 авторитетнымиспециалистамииз 25 стран (и еще200 ученых былипривлеченык рецензированиюдоклада). По ихединодушномумнению парниковыйэффект уже далпотеплениена 0,3-0,6°С(0,5°C)в конце 19 века.Удвоение содержанияCO2 ватмосферепроизойдетв 2035 г. Соответствующееглобальноепотеплениесоставит поразным оценкамот 1,5°Cдо 4,5°C,а, скорее всего,около 2,5°C.К этому времениожидаетсяподъем уровняморя от 8 см до29 см (около 20 см)и до 65 см к 2100 г. НаобширныхпространствахЕвразии и СевернойАмерики, включаяосновные житницы,установитсялетне-сухойклимат.
Обнаруженатесная связьмежду концентрациейCO2 итемпературамив экваториальнойобласти. Обапоказателявозрастаюти снижаютсясогласованно,причем измененияконцентрацииCO2, активноучаствующейв созданиипарниковогоэффекта, нанесколькомесяцев отстаетот потепленийи похолоданийтропическихморей. Отсюдаследует, чтолибо первопричинойкраткосрочныхвариаций содержанияCO2 являютсяизменениятемпературы,либо оба явленияподверженывлиянию неизвестногометеорологическогофактора.
Обнаруженнаясвязь двухпараметровподтверждаетдавно высказаннуюидею, согласнокоторой росттемпературдолжен приводитьк тому, чтоповерхностьсуши и океанаотдает частьнакопленнойими CO2,что, в свою очередь,способствуетновому потеплению.
Научноепрогнозированиепредполагаетряд наблюдений,историческийматериал, наоснове которогоможно выявитьте или иныезакономерности.В отличие отнего обиходныйпрогноз представляетсобой простуюкартину в будущее,перенесениесовременнойситуации вперед.Так, эпизодическоепадение уровняКаспия до середины70-х годов побудилолиц, принимающихрешение, перенестипредприятияближе к побережьюв ожидании ещебольшего паденияв будущем. Врезультатесовременныйподъем Каспияпривел к многомиллиардномуущербу.
Парниковаямодель климатическихизменений,принимающаяв качестветочки отсчетаначало нынешнеговека и предсказывающаясовременныйуровень техногенноговоздействияна атмосферубез учета другихфакторов, относитсяк прогнозампоследнеготипа. В отличиеот нее, модели,опирающиесяна историческийматериал,прогнозируютприродныепроцессы, которымпротивостоятьневозможно.К ним можнолишь приспособитьсяценой большихили меньшихпотерь.
Урок Каспияпоказывает,что хозяйственнаясистема, неприспособленнаяк изменениямприроднойсреды, терпитущерб не толькоот негативных,но и от потенциальнопозитивныхизменений,которые онане способнаоперативноиспользовать.Повышениеуровня морямогло бы помочьвосстановлениюутраченныхнерестилищ.Потеплениепозволило бысократитьэнергозатратыи повыситьпродуктивностьзерновых. Вдействительностиже любое изменениеоборачиваетсякатастрофой.Оптимальнаястратегия,по-видимому,заключаетсяне в стремлениилюбой ценойсохранитьstatus guo, а в адаптациихозяйственнойсистемы к циклическимприроднымпроцессам,которые можнопрогнозироватьна основеисторическихданных.
Известно,что в прошломклимат существенноотличался отсовременногои что природныеклиматическиеколебанияпроисходилис определеннойпериодичностью,проявляющейся,в частности,как чередованиеледниковыхи межледниковыхэпох. Последнийледниковыймаксимум датирован18 тыс. лет назад,а мы живем вусловияхмежледниковья,начавшегосяоколо 11 тыс. летназад. На фонеэтой периодичностипроисходятотносительнократковременныеколебания,подобные маломуклиматическомуоптимуму 1000 летназад, маломуледниковомупериоду 200-250 тыс.лет назад, иеще более мелкиевплоть до 4-5 и2-х летних циклов.Это историческийматериал, позволяющийпрогнозироватьаналогичные(хотя и не вполнеидентичные)колебания вбудущем. Точностьпрогноза зависитот качестваинформациио климатахпрошлого, которое,как было признанона совещании“Климаты прошлогои климатическийпрогноз” (Москва,институт охраныприроды и заповедногодела, 1992 г.), во многихслучаях оставляетжелать лучшего.
Техногенныевоздействияпроисходятне на статическом,а на динамическомфоне природныхпроцессов.Около 1000 лет назадклимат былтеплее на 0,5°C.Есть ли основанияприписыватьсовременноепотеплениетого же масштабатехногеннымгазам? По-видимому,нет, так как40-60 годы, первыйэтап массовыхвыбросов CO2ознаменовалисьзаметнымпохолоданием.Резко возросшиетехногенныевыбросы 80-х посверхточнымспутниковымизмерениямза десятилетие(1979-1988 гг.) не далипарниковогоэффекта.
Модели парниковогопотепления,решая уравненияс множествомнеизвестных,не принимаютв расчет обратныхсвязей междупотеплениеми реакциейпланетарныхсистем атмосферы,биосферы игидросферы– измененияоблачности,продуктивностирастительныхсообществ,циркуляциибиологическихвод.
Недавнообнаруженанесомненнаясвязь междусодержаниемCO2 ватмосфере ираспространениеманомальнотеплых поверхностныхвод в Тихомокеане, названноеЭль-Ниньо,происходящимс периодичностьюв 4-5 лет и вызывающиманомальныеклиматическиеявления – теплыезимы на Аляске,засухи в Африке– практическипо всему шару.Оказалось, чтов начале Эль-НиньоконцентрацияCO2 уменьшается,а затем увеличивается,превышая техногеннуюдобавку. СпадCO2 можнообъяснитьподавлениемапвеллинга– подъема холодныхглубинных вод,выделяющихCO2 ватмосферу, апик – уменьшениемрастворимостиCO2 приповышениитемпературы(альтернативныйбиологическиймеханизм,предполагаемыйДж. Килингоми другими авторами,маловероятен,так как временнойинтервал колебанийCO2 недостаточендля ощутимойреакции биосферы).
Дальнейшимподтверждениемроли океаническойциркуляциикак основногорегуляторасодержанияCO2 ватмосфереявились рядынаблюдений,показывающихне только хорошуюкорреляциюCO2 стемпературой,но и запаздываниеколебаний CO2на 4 месяца поотношению ктемпературеповерхностныхвод и на 1 месяцпо отношениюк температуревоздуха. Становитсяеще более очевидным,что в системе“CO2 –температура”ведущий фактор– температура,а не CO2и что происходящееувеличениеконцентрацииCO2 (включаятехногенныйисточник) объясняетсяпотеплением,а не наоборот.Эти данные нетолько вносятсущественныекоррективыв традиционныепредставленияо роли океанав регуляциигазового составаи поддержаниитепловогобаланса атмосферы,но и приближаютнас к общемуобъяснениюклиматическихколебаний.Эль-Ниньо связаныс кратковременнымиизменениямискорости вращенияЗемли в результатегравитационныхвоздействийдругих небесныхтел, которыеслужат пусковыммеханизмомволновых процессовв земных оболочках,включая Мировойокеан и биосферу.
Известно,что в сменеклиматическихситуаций ледниковогопериода выраженыциклы прецессий,наклона эклиптикии эксцентриситетаземной орбиты.СодержаниеCO2 ватмосферегеологическогопрошлого попузырькамвоздуха в льдахАнтарктиды,проверенныхна станцииВосток, коррелируетс температуройледниковыхи межледниковыхэпох. Эти данныебыли использованыдля подтвержденияпарниковоймодели. Однакои здесь возникаетвопрос о причинахи следствиях.Посколькутехногенногоисточника небыло, то остаетсябиосфера,продуктивностькоторой вмежледниковьевозрастала(сток, а не притокCO2), иокеан, повышениетемпературыкоторого, по-видимомуи было основнымисточникомCO2.
Среди болееотдаленныхгеологическихпериодов определенныйинтерес представляетмеловой – 130 –65 млн. лет назад.Постоянныхполярных льдовв меловом периодене было (хотямогли бытьсезонные).Составленныефитоклиматическиесхемы даютпредставленияо климатическойзональностибезледниковойпланеты и позволяютсделать некоторыевыводы прогнозного характера.Экваториальнаязона примернов современныхграницах отличаласьсухостью итемпературойниже современной(крайний ксероморфизмрастений, хвойныев низинныхрастительныхформациях).
Областьпреимущественногораспространенияжестколистныхкустарниковыхформаций,интерпретируемаякак зона летне-сухогоклимата, простиралась до 50°с. ш. в Азии, и назападе СевернойАмерики. Наатлантическомпобережье еесеверная границаподнималасьдо 60°.Данные по годичнымкольцам приростадревесины исклеритам начешуе рыб указываютна непродолжительныйсухой сезон.Вместе с тем,к этой зонеприуроченысамые крупныезахоронениямеловых динозавров,свидетельствующиео высокойпродуктивностижестколистнойрастительности.
Зона листопадныхлесов простираласьдалеко за полярныйкруг, по крайнеймере до 80°с.ш. В ее пределахнамечаласьнезначительнаядифференциацияпо содержаниютеплолюбивыхкомпонентов,причем на полярныхширотах сновавозрасталароль вечнозеленныхрастений и,судя по количествуместорождений,численностидинозавров,остатки которыхизвестны наШпицбергене,северной Камчатке, северном склонеАляски.
По общей продуктивностимеловая растительностьедва ли существенноотличаласьот современной,так как слабаяоблесенностьэкваториальнойзоны моглакомпенсироватьсяполярнымилесами. Вместес тем мощныйвулканизммелового периода,в десятки разпревышавшийсовременнуювулканическуюактивность,служил источникомпарниковыхгазов, не уступавшимтехногенному.
Таким образом,мы подошли ковторому разделу,доказав, чтов созданиипарниковогоэффекта играютроль как природныетак и антропогенныеисточники.
3.2Основные загрязнителиатмосферы
3.2.1природныеисточники
При изверженияхвулканов вместес лавой из нихизливаетсяи углекислыйгаз в такомизобилии, чтопосле одногоизверженияВезувия им былозадушено тысячизайцев и другихмаленькихживотных. В тоже время колодцыи погреба вНеаполе, далекоотстоящем отвулкана оказалисьнаполненнымиуглекислымгазом. Углекислыйгаз постоянновыделяетсясильными струямииз почвы дажев таких местностях,где вулканическаядеятельностьдавно прекратилась.
Сколькостолетийфункционируетв качествепостояннодействующегогенераторауглекислогогаза неаполитанская“Собачья пещера”,без упоминанияо которой необходился ниодин учебникхимии и географии,вряд ли можноопределитьэто; “чудо природы”упоминалосьне толькоВан-Гельмгольтом,но и в “Естественнойистории” Плиния,созданной вначале нашейэры. Такие жепещеры существуютв Иеллоустонскомзаповеднике(США). Птицы инасекомые,залетающиев них в поискахубежища, гибнут.Громадныеколичествауглекислогогаза доставляютсяиз недр Землив атмосферуи ключами,изливающимисяв местностях,где действуютили когда-тодействоваливулканы.
Природныеисточникиуглекислогогаза называютсямофетами. Мофетыхарактерныдля последней,поздней стадиизатуханиявулканов, вкоторой находитсяв частностизнаменитыйкавказскийвулкан Эльбрус.Поэтому тамнаблюдаютсямногочисленныевыходы пробивающихсясквозь снегаи льды горячихисточников,насыщенныхуглекислымгазом. Наиболееизвестные изминеральныхисточников(углекислотных)находятся вКисловодске(Назран), гдеони используютсяв лечебныхцелях (лечениежелудочно-кишечноготракта).
Вне земногошара углекислыйгаз обнаруженспектроскопическимпутем в атмосфереВенеры. Атмосфераближайшей кЗемле планетылишена кислородаи водяных парови полностьюсостоит изуглекислогогаза. При атмосферномдавлении,составляющемоколо половиныдавления,господствующегона нашей планете,и средней температуреоколо 70°CВенера являетнам, примерныйвид Земли, какойона была допоявления наней растительногопокрова.
3.2.2авиация
Группа Л.Майкелис –управлениеэнергетическихтехнологий,Харуэлл, Великобритания(ж. “Природа”№ 2, 1993г.) пересмотрелавыводы о поступлениипарниковыхгазов в атмосферу,сделанные в1990 году Межправительственнойкомиссией поизменениюклимата.
По их мнению:самолеты способствуютпарниковомуэффекту в восемьраз сильнееавтомашин и в 22 раза больше,чем междугороднийэлектрическийжелезнодорожный транспорт. Накаждое пассажирскоеместо в самолете“приходится”684 грамма углекислогогаза на 1 кмпроделанногопути, на одногопассажиралегковой машины,прошедшегото же расстояние– лишь 83 грамма,а скоростногоэлектропоезда– 31 грамм. Такиз таб. 1 видно,сколько выбрасываетсяуглекислогогаза в двигателяхкосмическогокорабля “Шаттл”за 1 полет.
| продуктысгорания, кг | высотаприземногопограничногослоя | тропосфера | стратосфера |
CO2 | 0 –0,5 | 0,5 –1,3 | 13 –50 |
| 55075 | 172570 | 147684 |
Таблица 1,Количествоуглекислогогаза в слояхатмосферы.
Особое беспокойствовызывает большоеоксидов азота,выделяемыхавиадвигателямиво время полетовна высоте 10-12 км.Подвергаясьтам фотохимическимреакциям, этотгаз образуетозон, порождающийпарниковыйэффект. На уровне Земли 1 граммгаза по воздействиювтрое превосходитто же количествоуглекислогогаза, а в верхнихслоях атмосферыв 335 раз больше.В первую очередьэто связанос более низкимитемпературамиверхней атмосферы,замедляющимихимическиереакции и темсамым парниковоевоздействиетаких, как озон,газов со сравнительнокоротким сроком“жизни”.
Выбросыоксидов азотаответственныпримерно за2/3 всех поставляемыхсамолетомпарниковыхгазов; остальныена “совести”углекислогогаза. Наибольшеевоздействиена температуруЗемли, имеетозон, находящийсяна высоте около12 км, где проходитосновная частьсамолетов.
Таким образом,хотя самолетыв Европе производятвидимо, не более3% выброса оксидовазота, их вкладв парниковыйэффект равенвкладу всехиных источниковэтого газа.Проблема усугубляетсябыстрым ростомавиасообщений:количествосамолетов,садящихся иливзлетающих,например, ваэропортахВеликобритании,за последние20 лет удвоилось.
Но проблемууже пытаютсярешать. Какизвестно, основнаячасть оксидовазота авиапроисхожденияобразуетсяв двигателепри температуре1700°C.Ведущая авиастроительнаякомпания “Роллс-Ройс”(Великобритания)начала разрабатыватьдвигатель,сжигающийтопливо в несколькоэтапов – безвысоких температур,но с прежнейэффективностью.
До сих поравиаконструкторы,повышая эффективностьв расходованиигорючего, шлипо пути увеличениядавления итемператур,в результатевыброс углекислогогаза сократился,но возрослопоступлениев атмосферуоксидов азота.По оценкамспециалистов,полная сменаконцепций иналаживаниявыпуска экологическичистых самолетовпотребует нетолько большихзатрат, но идлительноговремени.
3.2.3машиностроительноепредприятие
Современноемашиностроениеразвиваетсяна базе крупныхпроизводственныхобъединений,включающихзаготовительныеи кузнечно-прессовыецехи, цехитермическойи механическойобработкиметаллов, цехипокрытий икрупное литейноепроизводство.
Наиболеекрупными источникамипыле- и газовыделенияв атмосферув литейных цехах являютсявагранки, печи,участки складированияи переработкишихты.
Газовыделенияуглекислогогаза при заливкеметаллом форми их охлажденииможно определитьпо данной таблице2.
| вещество | удельныегазовыделениядля маркисвязующеговещества мг/кгсмеси·час | ||
| ОФ- 1 | БС- 40 | УКС | |
диоксидуглерода CO2 | 688 | 3260,0 | 8563,0 |
| для сравненияоксид углеродаCO | 920,0 | 496,0 | 1921,0 |
Примечание:
1. ОФ-1, БС-40, УКС– это смолы дляскорейшегозатвердеваниясостава.
2. 80% газовыделениявсех вредныхвеществ приходитсяна первые 20 минутпосле заливкиметалла в формы.
3.2.4 ТЭС
Ежегоднов окружающуюсреду нашейпланеты поступаетдо 2·1020Дж теплоты, чтосопровождаетсявыбросом ватмосферу18·109тонн углекислогогаза. Основнымиисточникамитепловых выбросовявляются процессысжиганияорганическоготоплива (нефти,газа на ТЭС) иобъекты ядернойэнергетики(АЭС). Тепловыевыбросы приводятк росту среднегодовойтемпературыатмосферы наЗемле, снижениюснежно-ледяногопокрова и, какследствие, куменьшениюотражательнойспособности(альбедо) планеты.Все это стимулируетдальнейшееповышениесредней температурыземной поверхности.По даннымНациональнойакадемии наукСША, к середине21 века температураатмосферы Земливозрастетпримерно на5,5°C.Поэтому за счеттаяния ледникови полярныхльдов в ближайшие25 лет ожидаетсяповышениеуровня Мировогоокеана на 10 см.
Анализ выбросовтеплоты в атмосферуот совокупностипромышленныхобъектов нарегиональномуровне показывает,что характерноналичие регионовс тепловыделениемот 10-20 Вт/м2площадью до104 км2.
3.2.5транспорт
Автотранспорттакже являетсяисточникомзагрязненияатмосферы,количествомашин непрерывновозрастаетособенно вкрупных городах;а вместе с темрастет валовойвыброс вредныхпродуктов ватмосферу.Автотранспортв отличие отпромышленныхпредприятийотносится кдвижущимсяисточникамзагрязнения.
Токсическимивыбросами ДВС(двигателявнутреннегосгорания) являютсяотработавшиеи картерныегазы, пары топливаиз карбюратораи топливногобака.
Основнаядоля токсичныхпримесей поступаетв атмосферус отработавшимигазами ДВС.Исследованиясостава отработавшихгазов ДВС показывают,что в них содержитсянесколькодесятков компонентов,некоторые изних в таблице3.
| компоненты | содержаниекомпоненты,объем доли,% | примечание | |
| CO2 N2 CO CnHm | 5,0-12,0 74-77 0,5-12,0 2,0-3,0 | 1,0-10,1 76,0-78 0,01-0,50 0,009-0,5 | нетоксичны токсичны |
В целом 50% выбросовдиоксида углеродав мире поставляетэлектроэнергетика,1/4 – промышленность,1/5 – транспорт.
3.3 Борьбас выбросамиуглекислогогаза и их учет
Первой страной,выступившейс заявлениемо готовностисократитьвыбросы парниковыхгазов былаВеликобритания.Ее примерупоследовалии другие страны.На переговорахпо климатическойконвенциинаиболее решительнуюпозицию занялиСкандинавскиестраны, Нидерланды,Швейцария(заявившая осокращениивыбросов углекислогогаза на 2,5% к 2000 г.),ФРГ, Франция,Союз малыхостровныхгосударств.Меньше энтузиазмапроявили США,Канада, Россия,Япония, СаудовскаяАравия.
Для борьбыс выбросамиуглекислогогаза в атмосферуприбегают запомощью к процессамочистки иобезвреживаниятехнологическихи вентиляционныхвыбросов. Процессыэти различны,значит различныи способы очистки,так как:
1. газы, выбрасываемыев атмосферувместе с углекислымгазом, весьмаразнообразныпо своему составу.
2. имеют высокуютемпературуи содержатбольшое количествопыли, что затрудняетпроцесс очисткии требуетдополнительнойподготовкиотходящихгазов.
3. концентрациягаза в вентиляционныхи реже технологическихвыбросах обычнопеременна инизка.
Для того,чтобы боротьсяс выбросаминужно точнознать присутствуетинтересуемыйнас газ в выбросахили нет. И дляэтого созданвысокочувствительныйдетектор дляизмеренияуглекислогогаза.
Обычно надежностьизмеренийсодержанияв атмосфереуглекислогогаза, играющегостоль важнуюроль в созданиипарниковогоэффекта, снижаетприсутствиев воздухе водяныхпаров. По-видимому,японским химикамН.Мидзуно иМ.Ивамото(Хоккайдскийуниверситет,Саппоро) удалосьсоздать детектор,устраняющийэтот недостаток.Ранее в Япониивелись экспериментыс порошкомоксидов металлов,электрическоесопротивлениекоторых изменяетсяв случае, когдадиоксид углеродаадсорбируетсяна их поверхности.Еще в 1990 г. группапод руководствомН.Ямадзо (УниверситетКюсю) показала,что сопротивлениепорошкообразногооксида олова,помещенногомежду платиновымиэлектродами,возрастаетпри его продувкесмесью углекислогогаза с гелиемпри температуре100°C.Аналогичныйэффект наблюдалсяс использованиембария. Однаково всех этихслучаях чувствительностьк углекисломугазу быланезначительнойи еще болееослабевалав присутствииводяных паров.
Позже былоустановлено,что высокойчувствительностьюк углекисломугазу обладаетсмесь индияс оксидамикальция, позволяющаяхорошо идентифицироватьэтот парниковыйгаз даже вприсутствиипаров воды.Оксид индияполучали путемгидролизахлорида индияв присутствиираствора аммиака;осадок нагревалидо 850°C.Полученноевещество ещеактивнее реагировалона углекислыйгаз, если к немудобавлялипримерно 5% оксидакальция. Изготовленныйна этой основедетектор оказалсяв состоянииизмерять концентрацииуглекислогогаза, не превышающие2 тыс. частейна 1 млн. дажев присутствии1,8% водяных паров.
Таким образом,способностьоксида индияреагироватьна малые концентрацииуглекислогогаза связанас присутствиеминых оксидов,причем оксидкальция повышаетчувствительностьв наибольшейстепени; далееследуют оксидыстронция ибария; оксидыметаллов –никеля, магнияи калия – вполовину,а цинка, натрия,празеодимаи неодима в 10раз менеечувствительны.
Есть надеждана созданиеприборов, способныхс большой точностьюрегистрироватьналичие в атмосфереуглекислогогаза.
Очистка ипоследующаяутилизацияуглекислогогаза проходитчерез различногорода фильтры.Прибегают такжеи к рассеиваниювыбросов.
Для контроляв России используютсяследующиеприборы (табл.4).
| типприбора | методизмерения | определяемоевещество | измеряемаяконцентрация,мг/м3 | погрешность,% |
| ФЛ-5601 | фотоколориметрический | углекислыйгаз | 0-20 | ±10 |
| КУ-3 | кондуктометрический | углекислыйгаз | 0-500 | ±5,0 |
| ГАИ-2 | оптикоабсорбционный | углекислыйгаз | 0-5 | ±4 |
В России ПДК(предельнодопустимойконцентрации)по содержаниюуглекислогогаза не установлено,в США – 9000 мг/м3.Благодарястрогому учетунарушений ПДКи высоким штрафамв США выбросыуглекислогогаза на 1 млрд.долларовнациональногопродукта запоследние 10лет уменьшилисьс 470 до 350 тыс. м3.Сокращениевыбросов углекислогогаза на 60% обойдетсяпримерно в2·1012$.
В ФРГ валовыйнациональныйпродукт с 1973 г.по 1985 г. увеличилсяна 26%, а выбросыуглекислогогаза сократилисьна 11%.
3.4Океаническаявода как пожирательуглекислогогаза
Согласноподсчетамспециалистов,примерно на60% углекислогогаза, ежегоднопоступающегов атмосферуЗемли, надолгоостается ввоздушномпространстве,способствуяпарниковомуэффекту, остальноеколичествопоглощаетсяна суше и в Мировомокеане. Однакомеханизм иактивные участникиэтого процессавсе еще вызываютдискуссии средиспециалистов.
Недавно группасотрудниковПлимутскойморской лаборатории(Великобритания)во главе с Уотсономисследовалавлияние скопленийпланктона всеверо-восточнойчасти Атлантическогоокеана на поглощениеуглекислогогаза его поверхностнымиводами. Какпоказали измерения,это влияниеочень существенно,причем содержаниеуглекислогогаза в воде,обусловленноеактивностьюэтих микроорганизмов,может различатьсяна 10% в пунктах,отстоящих другот друга всегона 20 км. Все прежниеоценки интенсивностипоглощенияуглекислогогаза Мировымокеаном неучитывалиподобныйбиологическийфактор и, следовательно,были ошибочны.В течение длительноговремени специалистыосновным поглотителемуглекислогогаза считалиЮжный океан,и лишь в 1990 г. появилисьсвидетельства,что и в Северномполушариисуществуютрайоны, гдеэтот процессидет весьмаактивно.
Процессрастворенияуглекислогогаза – в приложении13.
Колоссальноезначение океанасостоит и втом, что он, будучи“легкими”планеты, пробуцируетсвоим фитопланктономпочти половинувсего кислородаатмосферы. Вобменном процессемежду атмосферойи океаном, тоесть в “дыхании”океана участвует100 млрд тонн CO2.При этой жизнь,населяющаяокеан, ассимилируетв год в среднем126 млрд. тонн CO2.Против 20 млрд.тонн, ассимилируемыхжизнью суши.Океан, как насос,поглощаетсвоими холоднымиводами CO2в полярныхширотах и отдаетего в нагретыхэкваториальныхи тропическихзонах. Именнопоэтому давлениеCO2 вобласти тропиковвсегда нескольковыше, чем в высокихширотах. Мировойокеан как средажизни представляетинтерес преждевсего потому,что именноздесь, по мнениюмногих ученых,зародиласьжизнь, котораяв длительномпроцессе эволюциидала колоссальноемногообразиеформ. Разнообразиеформ жизни наземле поразительно,хотя оно основанона одном типехимическогопроцесса –фотосинтезе,в результатекоторого врастениях изнеорганическихвеществ создаетсяорганическое.Большое частьрастительногомира океанаэто микроскопическиефитопланктоновыеорганизмыприкрепленныеко дну водныерастения занимаюточень небольшуючасть), которыев основном иявляются первичнойпродукциейморя. Объемежегоднойпродукциифитопланктонав Мировом океанеоцениваетсявеличиной 500млрд. тонн. Наоснове первичнойпродукцииразвиваютсявсе другиеморские организмы– бактерии,зоопланктон,рыбы, морскиезвери. Для развитияфитопланктонакроме энергиисолнечногосвета необходимынеорганическиекомпоненты.В состав организмоввходит до 60химическихэлементов,однако 90–95% массыорганизмовсостоит из 6элементов,называемыхбиофильными(жизнелюбивыми)или биогенными.Это углерод,кислород, водород,фосфор, кремний.
Схема обменауглерода междуего соединениямив океане
Атмосфера
CO2 
водные CO2 H2CO3 HCO3- CO32- 
растения 
растворенные
органические вода
вещества
остатки животные CaCO3 CaCO3 организмов крист. раст. 
органические CaCO3 тв. CaCO3 тв.
вещества
На большихглубинах, гдефотосинтезиз-за недостаткасвета прекращается,идет образованиеCO2 засчет разложенияорганическоговещества врезультатераспада. В верхнем500 метровом слоеокисляетсяв среднем до87% первичнойпродукции. Вдонные осадкипопадает 0,1%органическоговещества. Вокеане ежегоднооседает всевносимое рекамиколичествогидрокарбонатов1,7 млрд. тоннкальция (0,5 млрд.тонн) и частичномагния (0,36 млрд.тонн).
3.5Неравномерноепотреблениеуглекислотыназемнымисистемами.
Почвы – одиниз важнейшихприродныхресурсов, которыйчеловечествоактивно используетс незапамятныхвремен. Почвы,почти сплошнымковром покрывающиеповерхностьземной суши,представляютсобой как бы“кожу Земли”,которая предохраняетгорные породыот интенсивногоразрушения.Почвы – не простосубстрат, накотором растутрастения, в нихпроисходятактивныебиологические,химическиеи физическиепроцессы,регулирующиеобмен веществоми энергиеймежду литосферой,гидросферой,атмосферой.Распределениепочв, как и многихдругих биологическихсистем, подчиняютсязакону природнойзональности,во многом связаннойс климатическимипараметрами.Как же поведутсебя почвы вусловия парниковогоэффекта? Потеряютли черноземысвое плодородие?Что будет стундровымипочвами, формирующимисяна вечной мерзлоте,если она оттаетна большуюглубину? Будетли скоростьизменения почвравна скоростиизмененияклимата? Какв условияхнарастающегопарниковогоэффекта проявятсяизменения почвсвязанные сдругими антропогеннымивоздействиямина природу –ирригаций,сведениемлесов, добычейполезных ископаемых,кислотнымиосадками?
Опыта поизучению даннойпроблемы мало.Но ясно, что локальные измененияпередаютсяна почвы смежныхтерриторийчерез поверхностныеи грунтовыеводы, однакосо значительноменьшей скоростьюи на меньшиепространства,нежели этоимеет местов других природныхсредах (в воздухе,в воде).
Наиболеесущественныесдвиги будутнаблюдаться,видимо, в почвахсеверных широтгде по прогнозам,потеплениеклимата и увеличениеосадков значительнопревысятсоответствующиесредние и глобальные.
В тундре илесотундре(севернее 70°с.ш.)где ожидается,что средняятемператураподниметсяна 4-5°C(главным образомза счет зимнихтемператур)и возрастетколичествоосадков (на50-100 мм) границылесотундрыи севернойтайги начнутмедленно сдвигатьсяк северу, значитна щебнистыхи песчаныхгрунтах усилятсяпроцессыподзолообразования,а на тяжелыхглинистыхпородах, особеннов низинах –глеевые процессыили заболачивание.
В таежнойзоне ВосточнойСибири могутусилитьсяпротаиваниепочв и грунтов,а также подзолистыйпроцесс наравнинах влегких почвах,заболачиваниеполей, расширениетермокарстовыхи солифлюкционныхявлений, приводящихк механическомуперемещениюпочв, оползням,просадкам.
В южной тайгеожидаетсяпотеплениезимой и летомна 2-3°Cс одновременнымуменьшениемколичестваосадков (до 25мм). Можно представить,что в хвойныхлесах с подзолистымипочвами соответственнопоявятсяшироколиственныепороды и кустарники,усилится дерновыйпроцесс в почвах,и они приблизятсяк серым лесным.На дерново-подзолистыхпочвах сельскохозяйственныхугодий количествовлаги можетзаветно снизиться.
В лесостепнойзоне серыхлесных почв,оподзоленных,выщелоченныхи типичныхчерноземов– главнойсельскохозяйственнойзоне – прогнозируютнекотороепотепление(на 1-2°C)иуменьшениеосадков на15-20 мм. В связи сэтим в почвенномпокрове весьмавероятна тенденцияэволюциилугово-черноземныхи черноземовидныхлуговых почвв черноземы,а в плакорах– за счет непромывноговодного режимав последних– повыситсяуровень карбонатов.Усиление сухостиклимата в лесостепнойзоне потребуетв сельскохозяйственномпроизводствеактивизациимероприятийпо сохранениювлаги в почвах,а вероятнеевсего – расширениеорошаемогоземледелия.
Конечно, этотпрогноз основываетсяна ожидаемыхклиматическихизменениях.Между тем впоследниедесятилетиянаблюдаетсяпока не нашедшийобъяснениямедленныйподъем уровняпочвенно-грунтовыхвод в Черноземнойзоне СреднейРоссии и Украине,расширениеплощади такназываемых“мочалистых”переувлажненныхпочв. Эти фактысвидетельствуюто сложностидинамикигидрологическихрежимов в почвахи ландшафтах,о многообразиипричин их изменений,а значит, и отрудностяхдолговременныхпрогнозов.
В зонах степныхчерноземови сухостепныхкаштановыхпочв с повышениемсреднегодовыхтемпературна 1-2°Cи с очень незначительнымувеличениемгодовых осадковне следуетожидать измененияактивностипочвенной биотыи ухудшенияводно-физическихсвойств почв;возможны локальныепроцессыосолонцеванияпочв и некоторойаридизацииландшафтов.
В полупустыннойзоне светлокаштановыхи бурых почвПрикаспийскойнизменностиожидаетсянаряду с потеплениемклимата, увеличениеатмосферныхосадков примернона 100 мм, что существенноусилит увлажнениепочв и растительностив этой зоне.Скорее всегоздесь, в типчаково-полынныхи полынно-солянковыхфитоценозах,постепенновозрастаетколичествозлаков и в целомрастительностьпастбищныхугодий улучшится,но только приразумном ибережномхозяйствовании.
В пустыняхКазахстанаи Средней Азиипесчаные пустынныепочвы, возможно,полнее покрываютсязлаково-кустарниковойрастительностьюи продлитьсяпериод ее вегетации.В почвах глинистыхпустынь весьмавероятно увеличениепестроты почвенногопокрова за счетперераспределениясолей по элементаммезо- и микрорельефа.
3.6 Выводы
В ходе работывыяснилось,что совсемнетоксичныйоксид углерода(IV), то есть CO2является нарушителемвсего живогои неживого вприроде.
В 20 веке наблюдаетсярост концентрацииCO2 ватмосфере, долякоторого сначала векаувеличиласьпочти на 25%, а запоследние 40лет на 13%. Оценимвклад Россиив увеличениеконцентрацииCO2 ватмосфере.Данные по выбросамCO2 врезультатесжигания ископаемоготоплива в Россииполучены изданных по бывшемуСССР, вкладкоторого ввыбросы CO2весьма значителен(таблица 6).
Выбросыуглерода разнымистранами в 1960и 1987 гг.
| Выбросыуглерода погодам | ||||||
| страна | всего, млн. т | на1 $ ВНП, г | на1 человека, г | |||
| 1960 | 1987 | 1960 | 1987 | 1960 | 1987 | |
| США | 791 | 1224 | 420 | 276 | 4,38 | 5,03 |
| СССР | 396 | 1035 | 416 | 436 | 1,85 | 3,68 |
| Китай | 215 | 594 | - | 2024 | 0,33 | 0,56 |
| Великобритания | 161 | 156 | 430 | 224 | 3,05 | 2,73 |
| ФРГ | 149 | 182 | 410 | 223 | 2,6668 | 2,98 |
Примечание:Германия безвосточнойчасти.
По объемувыбросов углерода(1 тонна углеродасоответствует3,7 тонны углекислогогаза) первоеместо принадлежитСША, затем страныЕвропейскогоэкономическогосообщества,а далее бывшийСССР. Эти страныдали более половины выбросов,так как в Россиипроизводитсяпримерно 80%получаемойранее в СССРпродукции, еевклад в выбросыCO2 ватмосферувесьма велики составляетпорядка 800 млн.тонн углерода,или около 3 млрд.тонн CO2,следовательно,на каждогожителя приходитсянесколькоменьше 13% общеймассы выбрасываемогов атмосферууглерода, надолю США более20%, на долю ЕЭС– около 20%, на долюКитая немногимболее 11%. Такимобразом, вкладхозяйстваРоссии в возможныйпарниковыйэффект весьмазначительный.
Экологипредупреждают,что если неудастся уменьшитьвыбросы в атмосферуCO2, тонашу планетуожидает катастрофа.Сегодня остаетсянерешенной мировая проблемаэнергии и CO2.
Нерешенныепроблемы вмире: энергияи углекислыйгаз.
выбросы CO2,
вмлрд. т 
мировые потребления 
энергии,в 
млрд.т нефти 
Эмиссияуглекислогогаза обусловленаэнергией надушу населенияв этих странах.Данные за 1986 г.в т. CO2:
ГДР 21,2 
США 19,7 
Канада 17,0 
Россия 13,2Польша 12,7
Великобритания 11,9ФРГ 11,7
Япония 7,5 
Франция 6,9 
Италия 6,4 
Китай 1,9 
Индия 0,7В среднемв мире – 3,88
Источникизагрязнения:
сжиганиегорючих ископаемыхсопровождаетсявыбросом 5 млрд.тонн CO2в год. В результатеэтого за 1860-1960содержаниеCO2 увеличилосьна 18% (0,027 до 0,032%). За1961-1991 темпы этихвыбросов значительновозросли. Притаких же темпахк 2000 году количествоCO2 ватмосфересоставит неменее 0,05%.
Библиография
1. АхметовН.С. Неорганическаяхимия. Учеб.пособие дляучащихся 8–9кл. шк. с углуб.изучениемхимии. В 2-х частях– ч. 1, ч. 2, – 2-е изд.– М.: Просвещение,1990 – 208 с.
2. АхметовН.С. Общая инеорганическаяхимия. Учеб.пособие дляВУЗов, М.: Высшаяшкола, 1988 – 470 с.
3. Бабич Л.В.,Балезин С.А.,Гликина Ф.Б.,Зак Э.Г. Практикумпо неорганическойхимии. Учеб.пособие дляВУЗов, М.: Высшаяшкола, 1989 – 300 с.
4. БарабашЦ.И. “ИспользованиеМПС для формированияу учащихсяоснов диалектико-материалистическогомировоззрения”,ж. “Химия в школе”,1982, № 3, с. 15.
5. Башлак А.Т.“Что можетзажечь углекислыйгаз”, ж. “Химияв школе”, 1991, № 5,с. 58.
6. Белов С.В.,Барбинов Ф.А.,Козьеков А.Ф.Охрана окружающейСреды. Учеб.для техн. спец.ВУЗов, под ред.Белова С.В., 2-еизд. и доп. – М.:Высшая школа,1991 – 319 с.
7. БогдановскийГ.А. Химическаяэкология. Учеб.пособие. М.:МосковскийУниверситет,1994 – 240 с.
8. БоголюбоваЗ.К. Лекции поМПХ, 1993 – 1995.
9. БольшаяСоветскаяЭнциклопедия,т.18, 1974, с. 330.
10. ВишневскийЛ.В. Под знакомуглерода. М.:Просвещение,1983 – 100 с.
11. ВоробьевА.Ф., Дракин С.И.Практикум понеорганическойхимии. М.: Химия,1984, 151 с.
12. Вредныехимическиевещества. Подобщей ред. д.биол. н., проф.Филова В.А., Л.:Химия, 1988.
13. ГаркуновВ.П., НиколаеваЕ.Б. “Межпредметныесвязи при проблемномизучении химии”,ж. “Химия в школе”,1982, № 3, с. 28.
14. ГладкийЮ.Н., Лавров С.Б.Дайте планетешанс!. Книгадля учащихся.М.: Просвещение,1995 – 207 с.
15. Глинка Н.Л.Общая химия.Учеб. пособиедля ВУЗов, 22-еизд. исп. Подред. РабиновичаВ.А., Л.: Химия, 1982– 720 с.
16. ДюсюповаЛ.З. “О связипреподаванияорганическойхимии с физикой”,ж. “Химия в школе”,1981, № 4, с. 38.
17. А.Г. Джексон,М.Р. Гримметт.Общая органическаяхимия. Книга“Азотсодержащиегетероциклы”.Перевод с англ.д. х. н. Кондратьевойи проф. Вульфсонапод ред. ак.Кочеткова, М.:Химия, 1985, т. 8.
18. Ерыгин Д.П.,Орлова Л.Н. “МПСв процессеизучения химиив 8 классе”, ж.“Химия в школе”,1982, № 3, с. 23.
19. Ерыгин Д.П.,Шишкин Е.А. Методикарешения задачпо химии. Учеб.пособие длястудентов пед.ин-тов по биологиии химии, М.: Просвещение,1989, 179 с.
20. Зуева М.В.,Иванова Р.Г.,Каверина А.А.и др. Обучениехимии в 9 классе.Пособие дляучителя. Подред. ЗуевойМ.В. – М.: Просвещение,1990 – 176 с.
21. КорчагинаВ.А. Биология:растения, бактерии,грибы, лишайники.Учеб. 6 – 7 кл. ср.шк. – 23-е изд. М.:Просвещение,1992 – 256 с.
22. КриксуновЕ.А., ПасенчикВ.В., СидоринА.П. ЭкологияРоссии. Учеб.для 9 – 11 кл. общеобр.шк. – М.: АОМДС,ЮНИСАМ, 1995 – 232 с.
23. КриксуновЕ.А., ПасенчикВ.В., СидоринА.П. Экология.Учеб. пособиедля учащихся9 кл. – М.: Дрофа,1995 – 240 с.
24. Г. Лукс.Экспериментальныеметоды в неорганическойхимии. М.: Мир,1965 – 365 с.
25. МаксимоваВ.Н. “МП семинар“Биогенныеэлементы впериодическойсистеме Д.И.М.””, ж. “Химияв школе”, 1981, № 2,с. 26.
26. “Методическиепути реализацииМПС курса химиис биологиейв обучении ивнекласснойработе”. Часть1. ПланированиеМПС. Часть 2.Оптимизацияуроков химиисредствамиМПС. РекомендацииподготовленыЗайцевым М.А.,ассистентомкафедры химииКГПИ им. В.И. Ленинаи КойковойР.С., доцентомкафедры химииКГПИ им. В.И. Ленина,Киров, 1993.
27. МинченковЕ.Е. “МПС неорганическойхимии и физики”,ж. “Химия в школе”,1981, № 2, с. 22.
28. Миркин Б.М.,Наумова Л.Г.,Экология России.Учебник для9–11 кл., М.: Юнисам,1995.
29. НазаренкоВ.М. “Экологизированныйкурс химии оттемы к теме”,ж. “Химия в школе”,1994, № 4, с. 24.
30. ОганесянЭ.Т. Руководствопо химии. М.: ВысшаяШкола, 1991 – 200 с.
31. МихайлоЛомоносов:Жизнеописание.Избранныетруды. Воспоминаниясовременникови сужденияпотомков. Стихии проза о нем.СоставилиПавлова Г.Е.,Орлов А.С., М.:Современник,1989 – 493 с.
32. Пак М.С. “Изопыта использованиятестовых заданий”,ж. “Химия в школе”,1993, № 2, с. 41.
33. ПокровскийО.С., СавенкоВ.С. “Экспериментальноемоделированиеосаждениякарбонатакальция в морскойводе в условияхфотосинтеза”,ж. “Океанология”,МАИК “Наука”,т. 35, № 6, ноябрь –декабрь 1995, с. 883.
34. ПротасовМ.В., МолчановА.В. Экология,здоровье,природопользованиев России. М.: Финансыи статистика,1995.
35. РудзитисГ.Е., ФельдманФ.Г. Химия: органическаяхимия. Учеб.для 10 кл. ср. шк.– М.: Просвещение,1991 – 160 с.
36. РябиновичВ.А., Хавин З.Я.Краткий химическийсловарь. Л.: Химия,1978.
37. Сборникпрограмм дляобщеобразовательныхучрежденийРоссийскойФедерации 8 –11 кл. Химия, М.:Просвещение,1995.
38. СмирновВ.И. Геологияполезных ископаемых,М.: Недра, 1969 – 640 с.
39. М.В. Сарджент,Т.М. Крест, О.Мет-Кон,Р. Ливингстон.Книга “Кислородсодержащиегетероциклы”,Перевод с англ.д. х. н. Л.И. Беленькогопод ред. Кочеткова,М.: Химия, 1985, т.9.
40. Химия. Справочныйматериал подредакциейакадемикаТретьяковаЮ.Д., М.: Просвещение,1993.
41. ХодаковЮ.В. Общая инеорганическаяхимия. Пособиедля учителей.М.: Просвещение,1965 – 704 с.
42. ФельдманФ.Г., РудзитисГ.Е. Химия. Учеб.для 9 кл. ср. шк.– М.: Просвещение,1990 – 176 с.
43. Цузмер А.М.,Петришина О.Л.Биология: человеки его здоровье.Учеб. для 9 кл.ср. шк. под ред.Загорской В.Н.,19-е изд. – М.: Просвещение,1990 – 240 с.
44. Энциклопедическийсловарь юногохимика. М.: Просвещение,1990.
Введение
Свою дипломнуюработу хочуначать со словученого-землякаМ.В. Ломоносова,которые являютсяэпиграфомданной работы:
“Вольностьи союз наукнеобходимотребуют взаимногосообщения ибеззавистногопозволенияв том, что ктознает упражняться.Слеп физик безматематики,сухорук безхимии”.
Перед собойпоставиласледующие цели:
1. Проследитьи изучитьмежпредметныесвязи в школьномкурсе химии.
2. Подготовитьтематическоепланированиес взаимнымисвязями в курсехимии-9 с географией,биологией.
3. Ознакомитьсяс методами ипутями реализациимежпредметныхсвязей.
4. Опробоватьмежпредметныесвязи в различныхформах (типы:урок, семинар,викторина,конференция)на педагогическойпрактике 4-5 курсаи провестианализ работы.
5. Изучитьисторию открытияуглекислогогаза, его химические,физическиесвойства.
6. Провестиэкспериментпо определениюмолярной массыуглекислогогаза используядля его получениянесколькометодик. Датьответ в видестолбиковыхдиаграмм оботносительнойошибке определения.Выявить наиболеедоступныйспособ егополучения вусловиях лабораторииуниверситетаотносительноналичия химическихреактивов,условий протеканияхимическойреакции, наличияхимическойпосуды.
7. Изучитьодну из глобальныхпроблем человечества– “парниковыйэффект” или“эффект гринхауз”(зеленый дом)и роль углекислогогаза в его создании.
8. Изучитьпроцесс поглощенияводами Мировогоокеана атмосферногоуглекислогогаза и образованиекарбонатныхотложений.
9. Изучитьреакцию наземныхи морских экосистемк возникновениюи развитиюпарниковогоэффекта.
10. Изучитьвозможные путиразрешенияданной экологическойпроблемы.
11. Проследитьпри этом взаимосвязьхимическихпроцессов игеографии.
Глава1. Межпредметныесвязи в курсешкольногопредмета химиина примереуглерода и егосоединений
Что же представляютиз себя межпредметныесвязи?
Межпредметныесвязи –это современныйпринцип обученияв средней школе.Он обеспечиваетвзаимосвязьпредметовестественнонаучногои естественно-гуманитарногоциклов и ихсвязь с трудовымобучениемшкольников.
По определениюД.П. Ерыгина:“Межпредметныесвязи можнорассматриватькак дидактическуюсистему, котораяотражает вшкольных курсахобъективносуществующиевзаимосвязи,обеспечиваетпосредствомсогласованноговзаимодействияее учебныхкомпонентовосуществленияцеленаправленногопроцесса обученияшкольников”.
Использованиемежпредметныхсвязей – однаиз наиболеесложных методическихзадач учителяхимии. Она требуетзнания содержанияпрограмм иучебников подругим предметам.Реализациямежпредметныхсвязей в практикеобучения предполагаетсотрудничествоучителя химиис учителямидругих предметов.
Учитель химииразрабатываетиндивидуальныйплан реализациимежпредметныхсвязей в курсехимии. Методикатворческойработы учителяв этом планепроходит следующиеэтапы:
1. Изучениепрограммы похимии, ее раздела“Межпредметныесвязи”, программи учебниковпо другим предметам,дополнительнойнаучной, научно-популярнойи методическойлитературы;
2. Поурочноепланированиемежпредметныхсвязей с использованиемкурсовых итематическихпланов;
3. Разработкасредств и приемовреализациимежпредметныхсвязей на конкретныхуроках (формулировкамежпредметныхпознавательныхзадач, домашнихзаданий, подбордополнительнойлитературыдля учащихся,подготовканеобходимыхучебников инаглядныхпособий подругим предметам,разработкаметодическихприемов ихиспользования);
4. Разработкаметодики подготовкии проведениякомплексныхформ организацииобучения (обобщающихуроков с межпредметнымисвязями, комплексныхсеминаров,экскурсий,занятий кружка,факультативапо межпредметнымтемам и т.д.);
5. Разработкаприемов контроляи оценки результатовосуществлениямежпредметныхсвязей в обучении(вопросы и заданияна выявлениеумений учащихсяустанавливатьмежпредметныесвязи).
Планированиемежпредметныхсвязей позволяетучителю успешнореализоватьих методологические,образовательные,развивающие,воспитательныеи конструктивныефункции; предусмотретьвсё разнообразиеих видов науроках, в домашнейи внекласснойработе учащихся.
Для установлениямежпредметныхсвязей необходимоосуществитьотбор материалов,то есть определитьте темы химии,которые теснопереплетаютсяс темами изкурсов другихпредметов.
Курсовоепланированиепредполагаеткраткий анализсодержаниякаждой учебнойтемы курса сучетом внутрипредметныхи межпредметныхсвязей.
1.1 Использованиемежпредметныхсвязей дляформированияу учащихсяоснов диалектико-материалистическогомировоззрения
Использованиеопорных знанийдругих предметовпри изученииотдельных темкурса химии– важнейшеесредство формированияу учащихсядиалектико-материалистическогомировоззрения,целостногопредставленияо явленияхприроды и взаимосвязимежду ними.
Решение этойзадачи успешноосуществляетсяпри совместнойсогласованнойработе учителейразличныхдисциплин:природоведения,химии, физики,географии,биологии, математики,обществоведения,истории и др.Рассмотримте межпредметныесвязи курсахимии, которыекасаются формированияоснов научно-материалистическогомировоззренияучащихся. Рассмотримэто на отдельныхпримерах.
Изучениюкурса химиив 8 классе предшествуюткурсы природоведенияи ботаники, вкоторых учащиесяполучаютпервоначальныепредставленияо живой и неживойприроде. Этизнания мы считаемопорными прирассмотренииразличныхразделов темы:“Первоначальныехимическиепонятия”.Так, в курсеприродоведенияучащиеся изучаливещества: кислород,углекислыйгаз, воду и смесивеществ, песок,глину, получилинекоторыесведения обиспользованииугля, руды, нефти,способах разделениясмесей. Дляуглубленияи расширенияэтих знанийпредлагаемвосьмиклассникамвопросы:
1. Какие вещества,изученные вамив предыдущихклассах, относятсяк чистым веществам,а какие к смесям?
2. Почему неимеют смыславыражения“молекулавоздуха”, “молекулагранита”, “молекуланефти”?
3. Как отделитьречной песокот опилок?
4. Почему нельзяфильтрованиемвыделить израствора повареннуюсоль?
Обсуждениеэтих вопросовпозволяетприступитьк формированиюпонятий “тело”,“вещество”(как один изосновных видовматерии). Предлагаемучащимсясамостоятельно,используязнания из курсафизики, природоведения,географиипривести примерытел и веществ,обращаем вниманиена их разнообразие,сходство иразличие посвойствам.Подчеркиваем,что свойствавеществ проявляютсяв конкретныхусловиях притом или иномвоздействиина веществои при взаимодействииего с другимивеществами.Отмечаем, чтоотдельныесвойства веществпри измененииусловий прифизическихусловиях могутменяться, нокачества веществабудут оставатьсяпрежними.Подчеркиваем,что подкачествомпонимаетсяприрода вещества,его индивидуальность.Внешне качествовещества проявляетсяв его свойствах.Обращаем вниманиена то, что всякоеизменение,превращение(химическаяреакция)есть особыйвид движенияматерии– химическойформы движения.Вещества,отличающиесяпо составумолекул, поразному ведутсебя при химическихреакциях.
При изучениипростых и сложныхвеществ предлагаемученикам вспомнить,с какими из нихони ранеепознакомилисьв курсе природоведения,каких веществв природе больше– простых илисложных. Обращаемих вниманиена разнообразиепростых и сложныхвеществ.
Сообщаяучащимся, чтохимическиеэлементы делятсяна две группы:металлы и неметаллы,мы отличаемналичие в нихпротивоположныхсвойств и в тоже время отсутствиерезких границмежду ними. Такформируетсяпонятие овзаимосвязяхвеществ.
При рассмотрениипонятия о валентностикак свойствеатомов химическихэлементов,повторяемпостоянствосостава веществи формируемпонятие “количество”.Разъясняем,что количественныеданные характеризуютотношения массмежду элементамив сложном веществев соотношениис их валентностью,относительнойатомной имолекулярноймассой, числоматомов в молекуле(для веществс молекулярнымстроением), атакже физическиевеличины: плотность,температуракипения, замерзанияи т.д. Черезколичественныесоотношениявходящих всостав данноговещества элементоввыражаетсяпостоянствосостава чистыхвеществ.
При изучениипервоначальныххимическихпонятий представляетсявозможностьразвить полученныев курсе природоведения5 класса знанияо веществе, вкурсе физики7 класса – физическихи химическихявлениях.Подчеркиваемреальность(объективноесуществование)атомов и молекул,существованиевеществ независимоот нашего сознания,объективностьсвойств веществ.
Рассматриваязакон сохранениямассы веществ,знакомим учениковс количественнойстороной химическихпроцессов. Входе этой работыобсуждаемвопросы:
1) Будет лимасса сульфидажелеза (II) равнамассе железаи серы, вступившихв реакцию?
2) Каковы массыкислорода иводорода, полученныепри разложенииводы? Сравнитемассы веществдо и после реакции.
3) Как можнообъяснитьсохранениемассы веществв свете атомно-молекулярногоучения?
4) Объясните,почему массаугля и золы,образовавшихсяпри горениидров, меньшемассы сгоревшихдров?
5) Какое значениеимеет законсохранениямассы веществдля практическогополучениявеществ?
После обсужденияэтих вопросовделаем выводо неуничтожимостии несотворимостивеществ(вечности материи).
Обращаемвнимание нахарактеристикуколичественнойи качественнойсторон химическойреакции. Указываем,что общее длявсех типовхимическихреакций (разложение,замещение,соединение)– превращениевеществ: возникновениеиз исходныхновых веществс новыми качествами,что и означаетхимическоедвижение. Приэто подчеркивается,что масса веществ,которые вступилив химическуюреакцию, всегдаравна массевеществ, образовавшихсяв результатереакции. Иззакона сохранениямассы веществследует, чтовеществане могут возникатьиз ничего илипревращатьсяв ничто.
Изучая тему“Кислород.Оксиды. Горение.”даем определенияпонятий “свойство”и “качество”,используя приэтом знанияо свойствахкислорода,полученныев курсе природоведения.
После изучениятемы “Вода.Растворы. Основания.”предлагаемучащимся выполнитьсамостоятельныепрактическиеработы. Приэтом используемвещества, которыеизучались вкурсе природоведения(“Воздух”,“Вода”и др.), в курсеботаники (“Дыханиесемян”,“Дыханиелистьев”),а также в курсефизики. Даемзадание осуществитьпревращения:
C ®CO2®H2CO3®Na2CO3
Практическиеработы такогохарактерараскрываютвзаимосвязьмежду различнымиклассами химическихсоединений,развивают идеюо познаваемостимира.
Исходя изпревращений,осуществляемыхпри переходеот одних веществк другим, даемопределениепонятия “развитие”(переход отодного качественногосостояния кдругому).
Большоенаучное имировоззренческоезначение имеюттемы: “Периодическийзакон и периодическаясистема химическихэлементов Д.И. Менделеева”,“Строениеатома”.Показываем,что все химическиеэлементы имеютобщую материальнуюоснову: “общностьэлементовпроявляетсяи том, что всеони являютсячленами упорядоченнойсовокупностипериодическойсистемы элементов”.
На следующихуроках развиваютсязнания о строенииатомов, полученныев курсе физики7 класса. Приэтом изучениепроводитсятак, чтобы оноспособствовалоформированиюдиалектико-материалистическогомировоззрения.В ходе урокаученики убеждаютсяво внутреннемпротиворечиив структуреатома (атом какединство иборьба противоположностей):в его составвходит положительнозаряженноеядро и отрицательнозаряженныеэлектроны.Единство этихпротивоположностейесть условиесуществованияатомов какэлектронейтральныхчастиц.
Автор учебникахимия-8 (“Просвещение”,1995г.) Леонид СтепановичГузей считает,что в настоящеевремя ПСХЭследует рассматриватькак справочноепособие к строениюатома и периодическогозакона Д.И.Менделееварассматриватьсоответственноэтой концепции.
Не менее важнои то, что межпредметныесвязи позволяютболее целесообразнопланироватьизучение материала,экономитьвремя, при этомзнания по другимпредметамконкретизируются,углубляются,обобщаются.
1.2 Пути иметоды реализациимежпредметныхсвязей
Вопрос о путяхи методах реализациимежпредметныхсвязей – этоодин из аспектовобщей проблемысовершенствованияметодов обучения.Отбор методовобучения учительпроизводитна основе содержанияучебного материалаи на подготовленностиучащихся кизучению химиина уровнемежпредметныхсвязей.
На первыхэтапах обученияучащихся приемамустановлениямежпредметныхсвязей преобладаетобъяснительно-иллюстративныйметод. Учительвесь материалмежпредметногосодержанияобъясняет сам.Когда у учащихсясформируютсяумения работыс материаломмежпредметногосодержания,можно применятьрепродуктивныйи частично-поисковыйметоды и творческиемежпредметныезадачи.
Средствареализациимежпредметныхсвязей могутбыть различны:
·вопросымежпредметногосодержания:направляющиедеятельностьшкольниковна воспроизведениеранее изученныхв других учебныхкурсах и темахзнаний и ихприменениепри усвоениинового материала.
·межпредметныезадачи,которые требуютподключениязнаний из различныхпредметов илисоставленына материалеодного предмета,но используемыес определеннойпознавательнойцелью в преподаванииодного другогопредмета. Ониспособствуютболее глубокомуи осмысленномуусвоению программногоматерила,совершенствованиюумений выявитьпричинно-следственныесвязи междуявлениями.
·домашнеезадание межпредметногохарактера– постановкавопросов наразмышление,подготовкасообщений,рефератов,изготовлениенаглядныхпособий, составлениетаблиц, схем,кроссвордов,требующихзнаний межпредметногохарактера.
·межпредметныенаглядныепособия– обобщающиетаблицы, схемы,диаграммы,плакаты, диаграммымодели, кодопозитивы.Они позволяютучащимся наглядноувидеть совокупностьзнаний из разныхпредметов,раскрывающуювопросы межпредметногосодержания.
·химическийэксперимент– если предметомего являютсябиологическиеобъекты и химическиеявления, происходящиев них.
Использованиемежпредметныхсвязей вызвалопоявление новыхформ организацииучебного процесса:урок с межпредметнымисвязями, комплексныйсеминар, комплекснаяэкскурсия,межпредметнаяэкскурсия идр.
Уроки смежпредметнымсодержаниеммогут бытьследующихвидов: урок-лекция;урок-семинар;урок-конференция;урок-ролеваяигра; урок-консультацияи др.
·урокимежпредметногообобщения илитематическиезадания– проблемапедагогикии методики каксоединитьзнания с практическойполезнойдеятельностью.Научить применятьзнания.
Суть тематическогопланированиязаключаетсяв следующем:группам учащихсядается заданиеразработатьрекомендациипо использованиюудобрений,веществ, реакцийотносительноданной местности.Эти заданияимеют МПС иготовятсясовместно сучителямибиологии, географии,черчения, рисования– это бинарныеуроки.
Ход проведения:группа из 4-6 человеквыбирает руководителяпроекта, специалистов(биолог, агроном,чертежников,художник-оформитель),определяетзадания каждомуученику. Группысобираютсяи отчитываютсяо работе.
Каждой группедается своеобразноедомашнее задание,которое будетзавершенозащитой своихработ. Вначалетакого урока– краткая беседаучителя, в ходекоторой ставитсяцель, представляютсяучащиеся,определяетсяпорядок защиты.Затем идутвыступлениегрупп – в видекраткого отчетао проделаннойработе (демонстрациярисунков, таблиц).Далее идетобсуждениевыступлений;учитель продумываетсо своими коллегамитрудовое задание.Обязательнопрослеживаетсясвязь с окружающейсредой.
По этим урокамможно сделатьвывод:
1. Все урокисвязаны педагогическойлогикой.
2. Строговыполняетсяучителем темапо программе.
3. Включенообязательнорешение задач.
4. Главноедостоинство– ученики учатсяучиться поуказанию учителя.
5. Но самоеглавное – всезадания выполняютсясамостоятельно.
Конкретныепримеры – вприложении1 дипломнойработы.
1.3 Межпредметныесвязи в процессеизучения химиив 9 классе
Отражениемежпредметныхсвязей и определениесодержанияв программах: а) для обычныхклассов безспециализации– программакурса химиидля 8-11 классовсредней общеобразовательнойшколы – разработанав лабораториихимическогообразованияИнститутаобщеобразовательнойшколы РАО –Москва “Просвещение”1993 год, тема “Подгруппауглерода”– 7 часов. б) программакурса неорганическойхимии для 8-9 классовхимико-биологическогопрофиля (авторы:Н.Е. Кузнецова,Г.П. Никифорова, И.М. Титова,А.Ю. Жегин) натему “Неметаллическиесоединенияи их важнейшиехимическиесоединения”отводится 50часов, на тему“Углероди его соединения”– 16 часов, являетсясвоевременными важным положениемв системе обученияучащихся, посколькуметодическиобоснованноеосуществлениемежпредметныхсвязей в процессеизучения школьныхдисциплинспособствуетповышениюкачества знанийучащихся, развитиюих мыслительнойдеятельности.
Реализациямежпредметныхсвязей приизучении химииявляется однойиз форм логическогоповторения,углубленияи совершенствованияприобретенныхзнаний.
Посколькумежпредметныесвязи обеспечиваютпривлечениеучащимися науроках знанийиз областидругих предметов,важно с учетомтребованийпрограмм выделитьнаиболее общие,устойчивыеи долговременнодействующиемежпредметныепонятия. Примеромтаких понятиймогут бытьпонятия о составе,строении, химическихсвойствах ибиологическихфункциях веществ.При отборе ииспользованиимежпредметнойинформацииважно не нарушитьлогику построенияучебных предметови не допускатьперегрузкиих содержания.
Способыпривлечениязнаний из другихпредметовразличны. Можнопредложитьучащимся приподготовкек занятиямвосстановитьв памяти ранееизученныевопросы. В отдельныхслучаях учительпри изложениинового материаласам напоминаетсведения, полученныепри изучениидругих предметов,включая приэтом учащихсяв активнуюбеседу. Опытучителей-методистовпоказывает,что установлениевзаимосвязеймежду предметамиуспешно проходитпри включениив содержаниеурока (или взадание на дом)примеров изадач межпредметногохарактера.
Для того,чтобы успешнореализоватьмежпредметныесвязи в учебнойдеятельности,учитель химиидолжен преждевсего овладетьсодержаниемсоответствующихдисциплин.
Конкретизацияиспользованиямежпредметныхсвязей в процессеобучения достигаетсяс помощью поурочногопланирования.Последнееосуществляетсяс учетом видаурока с межпредметнымисвязями:
фрагментальный,когда лишьфрагменты,отдельный этапурока, требуетреализациисвязей с другимипредметами;
узловой,когда опорана знания издругих предметовсоставляетнеобходимоеусловие усвоениявсего новогоматериала илиего обобщенияв конце учебнойтемы;
синтезированный,который требуетсинтеза знанийиз разных предметов на протяжениивсего урокаи специальнопроводитсядля обобщенияматериала рядаучебных темили всего курса.
Поурочныйплан –разработкапоказывает,когда, на какомэтапе урокаи как, какимиспособами,включаютсязнания из другихкурсов в изучениинового илизакрепленияучебного материала.Особенно необходиматщательнаяразработкаобобщающегоурока с межпредметнымисвязями. Выделениетаких уроковпроизводитсяна основетематическогопланирования.Поурочноепланированиеможет бытьвыполнено ввиде планаконспекта илив виде таблицы
| этапыурока | вопросыМП содержания | методыи приемы | средстванаглядности | внутрипредметныеи межпредметныесвязи |
Составляяпоурочныепланы, учителюважно знать,что учащиесяуже усвоилииз необходимыхопорных знанийна уроках подругим предметам,согласоватьс учителямисмежных предметовпостановкувопросов изаданий, чтобыизбежать дублированияи достигнутьразвития общихидей и понятий,их углубленияи обогащения.Этому помогаетвзаимопосещениеуроков и изучениесоставляемыхколлегамипланов реализациимежпредметныхсвязей.
Таким образом,планированиесоставляетнеобходимоеи существенноеусловие подготовкиучителя кэффективномуосуществлениюмежпредметныхсвязей и являетсяодним из средствих реализациив практикеобучения школьников.
Предлагаютематическоепланированиепо теме “Подгруппауглерода”в курсе химии9 класса в приложении2.
1.4 О связиобучения химиии географии
Помимо межпредметныхсвязей междухимией, биологией,учителя используюти сведения изгеографии. В8 классе во времяобъяснениясостава воздухаи его примененияможно использоватьзнания учащихсяоб атмосфере,полученныеими на урокахгеографии.Восьмиклассникимогут датьправильныеответы на вопросы:какое значениеимеет атмосферадля живых организмов?Назовите атмосферныеслои, расскажитео составе воздуха.Затем учительсам дополняетрассказ о составевоздуха и егоприменении.
Проблемапарниковогоэффекта
При изучениисвойств водызадаем учащимсяследующиевопросы:
1. На какиегруппы подразделяютсяматериковыеводы? Отмечаем,что образованиегорячих источниковсвязано с остываниемвулканов, впроцессе которогоиз их сопелначинают битьгейзеры. Подчеркиваем,что возникновениегейзеров несвязано с какими-тобожественнымисилами. Учащиесяузнают о значенииводы в жизничеловека, еехимическомсоставе и получениичистой воды.
2. Расскажитеоб очисткеприродной воды.
3. Какое значениеимеет очисткапитьевой воды?
4. Где используютводу?
В 9 классе приизучении минеральныхудобренийиспользуемзнания учащихсяпо экономическойгеографии.Ученики рассказываюто значенииминеральныхудобрений дляповышенияурожайностисельскохозяйственныхкультур, о ролихимии в развитииживотноводства.После этогодополняем болееподробнымисведениямиматериал освойствахминеральныхудобрений иих разновидностях.Выделяетсяудобрениемочевина CO(NH2)2и его роль впитании животных.
Во времяизучения основныхвидов горючего10 класс 5 тема“Природныеуглеводороды”предлагаемучащимся следующиевопросы:
1. Назовитекрупнейшиеместорождениякаменного угля.
2. Расскажитео месторожденияхнефти.
3. Где находятсякрупные месторожденияприродногогаза?
Ученикипоказываютна географическойкарте где находятсяэти месторождения.
При знакомствев 10 классе скаучуком учащиесявспоминаютстраны – основныепроизводителинатуральногокаучука: Бразилию,Индонезию.
В декадуестественныхнаук можноорганизоватьтурнир знатоков,в который можновключить вопросыпо химии и географии– в приложении4.
1.5 Межпредметныесвязи неорганической,органическойхимий и физики.
“Химик беззнания физикиподобен
человеку,который всегодолжен искать
ощупом. И сиидве науки таксоединены
между собой,что одна бездругой в
совершенствебыть не могут”
М.В. Ломоносов.
Эти словаподтверждаютсяделом учителями-методистами,когда первыехимическиепонятия строятсяна тех знанияхучеников, которыеони получаютна уроках физики.
8 класс.При изучениитемы “Первоначальныехимическиепонятия”можно использоватьзнания учащихсяважных понятий,сформированныхв курсе физики7 класса. К нимотносятся:тело, вещество,атом, молекула,физическиеи химическиеявления, внутренняяэнергия, температура.Из курса физикиучащимся известнытакже общиесведения остроении твердыхтел, жидкостейи газов, положениямолекулярнокинетическойтеории.
Необходимоучитывать, чтобольшинствофизическихпонятий находятсяв процессеформирования,а поэтому наданном этапеобучения учащихсяэти понятиясформированыеще недостаточнострого. Этоотносится ик таким изначальнымпонятиям, кактело и вещество.Под физическимтелом учащиесяпонимают каждоеиз окружающихтел, а под веществом– один из видовматерии.
Достаточнополное представлениеполучили учащиесяв 7 классе науроках физикио молекулах.Они узнали, чтомолекулы –мельчайшиечастицы вещества,кроме того имизвестно, чтомолекулы одноговещества одинаковы,что они находятсяв непрерывномдвижении. На уроках химииэто понятиеуглубляется,расширяется.
На урокахфизики учащиесязнакомятсяс понятиеммассы вещества,которое вводитсяв процессеанализа опытапо взаимодействиютележек. Этотопыт исключаетв дальнейшемпутаницу впонятиях вестел, их масса.
В 7 классеначинаетсяформированиепервых представленийоб энергии.Учащиеся узнают,что энергию,определяемуювзаимнымрасположениемтел, называютпотенциальной, а энергию движущихсятел – кинетической.Каждое тело,состоящее избольшого числачастиц (атомови молекул) обладаетвнутреннейэнергией,характеризующейсясуммой кинетическойи потенциальнойэнергий всехчастиц.
Углубленное изучение энергетикихимическихреакций осуществляетсяпо учебникуАхметова “Химия,8-9”.
Энергетикахимическихреакций.
Знаниезакономерностейхимическихреакций позволяетпрогнозироватьих протекание.Можно получатьвещества стребуемымисвойствами.
Для изученияданной темынеобходимоповторить сучащимисяматериал изкурса физики,касающийсязакона сохраненияи превращенияэнергии.
При химическомпревращении,т.е. в периодпротеканияхимическойреакции происходитперестройкаэлектронныхструктур атомов,ионов, молекул.Поэтому химическаяреакция всегдасопровождаетсяэнергетическимиизменениями.
Тепловыеэффекты реакцийможно определитьи экспериментально,и с помощьютермохимическихрасчетов.
В основеданных расчетовлежит закон,сформулированныйГ.И. Гессом. Даемформулировкуданного законаи приводимпример, даваяпояснения:“Тепловойэффект реакциизависит от видаи состоянияисходных веществи конечныхпродуктов ине зависит отпути процесса”.В качествепримера возьмемреакцию полногосгорания угля:
C(k)+ O2(r)®CO2(r); DH1= -393,5 кДж
Предлагаемучащимся допустить,что данныйхимическийпроцесс протекаетв две стадии.
I стадия – пригорении угляобразуетсяоксид углерода(II) CO:
C(k)+ 1/2 O2(r)®CO(r); DH2= -110,5 кДж
II стадия –при сгоранииCO образуетсяоксид углерода(IV) CO2:
CO2(r)+ 1/2 O2(r)®CO2(r); DH3= -283,0 кДж
Суммируемэти две стадии:
C(k) + 1/2 O2(r)®CO(r); DH2= -110,5 кДж
CO2(r)+ 1/2 O2(r)®CO2(r); DH3= -283,0 кДж
ѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕ
C(k)+ O2(r)®CO2(r)
DH2+ DH3®-110,5 кДж + (-283,0 кДж) =-393,5 кДж
Исходя иззакона Гессатепловые эффектыобразованияCO2 и изпростых веществи через промежуточнуюстадию образованияи сгорания COравны:
DH1= DH2+ DH3= -393,5 кДж
Если бы тепловыеэффекты не былибы равны, тонарушался бызакон сохраненияэнергии. В качествеподтверждениянаших рассужденийприводим диаграммуна рис. 4.
E 
C(k)+ O2(r)DH2= -110,5 кДж
CO(r)+ 1/2 O2(r) 
DH1= -393,5 кДж DH3= -283,0 кДж 
CO2(r)Из диаграммывидны различияв энергии исходных,промежуточныхи конечныхпродуктов. Надиаграмме ониотвечают тепловымэффектамсоответствующихреакций.Делаем вывод,что DH1= DH2+ DH3.
При изучениитемы “Кислород.Оксиды. Горение.”можно использоватьпонятие плотностивеществ, с которымиучащиесяпознакомилисьв 7 классе науроках физики,а также количествотеплоты и теплотысгорания топлива,изученные ужев 8 классе.
Под плотностьювещества rучащиеся понимаютвеличину, равнуюсоотношениюмассы тела кего объему
r= m/V, где m – массавещества, V –объем тела.
По международнойсистеме единиц,масса измеряетсяв килограммах,а объем – вкубическихметрах. Следовательно,плотность имеетобозначениекг/м3.
Изучая тему“Водород.Кислоты. Соли.”можно использоватьзнания учащихсяо подъемнойсиле газов.Подъемной силойгазов (разумеетсялегче воздуха)называетсяразность междувесом воздуха,объемом 1м3и весом газатого же объема.Например, воздухобъемом 1м3весит 13H, а весводорода, объемом 1м3составляет0,3H (при н.у.), 1H = 1кг·10м/с2.Следовательно,подъемная силаводорода будетравна 12,1H. Обладаятакой подъемнойсилой, водородобъемом 1м3способен поднятьтело массойравной:
12,1 кг·м/с2: 10 м/с = 1,21 кг.
Межпредметныесвязи химиии физики могутбыть реализованыне только впроцессе формированиятеоретических,химическихпонятий, но ипри проведениипрактическихработ. Так, приизучении темы“Вода. Основания.Растворы.”учащиеся выполняютпрактическуюработу поприготовлениюраствора солис заданноймассовой долей.Для проведенияданной работынеобходимовзвесить соль.С правиламиже взвешиванияна рычажныхвесах учащиесяпознакомилисьна уроках физикив 7 кл.
В качествепримера: 8 кл.“Практическаяработа №4” – приложение6.
При изучениитемы “Периодическийзакон и периодическаясистема химическихэлементов Д.И.Менделеева”можно оперетьсяна знания учащихсяо строенииатомов, полученныеими на урокахфизики в начале8 класса. На основеизучения схемыопыта Резерфордаучащиеся узнали,что атомы состоятиз ядер и вращающихсявокруг нихэлектронов,что ядро массивнои заряженоположительно.По величинеэтот положительныйзаряд равенсуммарномуотрицательномузаряду всехэлектронов,движущихсявокруг ядра.Поэтому атомв целом электронейтрален.На практикемне удалосьопробоватьданную тему.Надо отметить,что тема сложна,т.к. требуетбольшогопространственноговоображения.Для того, чтобыу детей осталосьв памяти строениеатома, предлагалаим следующуюсхему:
Атом0ядра я+ электроновe-
m = 1 m нетпротонов p+ нейтронов n0
В процесседальнейшегоразвитияпредставленийо строенииатома учащиесяузнают, чтоосновной егохарактеристикойявляется зарядядра, что ядросостоит изпротонов инейтронов ичисло электроновв атоме равночислу протонов.Все эти знанияможно использоватьпри объяснениифизическойсущности основныххарактеристикпериодическогозакона Д.И.Менделеева.
При изучениитемы “Химическаясвязь”могут бытьиспользованызнания учащихсяоб ионах и ихзарядах, овзаимодействиизаряженныхчастиц (тел),электрическомполе.
В курсе физики7 кл. – начала8 кл. учащиесяузнают о том,что в результатеотрыва электроновот атомов или,наоборот,присоединенияэлектроновк атому образуютсяионы. Физикиионом называютзаряженныйатом, у которогочисло электроновне соответствуетчислу протонов.Поэтому науроках химииучащиеся первоевремя могутназывать ионызаряженнымиатомами.
При изучениитемы “Основныезакономерностипротеканияхимическихреакций”можно использоватьзнания учащихсяо скорости иравновесии,полученныеими в курсефизики 7 и 8 классов.Под скоростью(средней имгновенной)учащиеся понимаютотношениевеличины перемещениятела к промежуткувремени, в течениекоторого произошлоэто перемещение
vср= s/t; vмг= DS/Dt,
где vср– средняя скорость,vмг –мгновеннаяскорость. ЗнакDозначает небольшоеизменение.
Реализациямежпредметныхсвязей химиии физики в 8 классепри изучениивидов химическихсвязей можетбыть произведенас целью углубленияхимическихпонятий, ихформулировки.Рассмотримвозможныйпример взаимосвязидвух дисциплинпри изученииионной связи.
Урок начинаемс повторенияизвестногоучащимся материалапо следующимвопросам: Чтоназываетсяионами? По какимсвойствамотличаютсяионы от атомов?На какие двегруппы можноразделить ионыпо знаку ихзарядов?
Затем переходимк объяснениюхимическихявлений, приводящихк появлениюионов.
10 класс.Немного омежпредметныхсвязях органическойхимии и физики.
В теме, посвященнойизучению непредельныхуглеводородов,общая формулакоторых CnH2n-2,используютсятакие физическиепонятия, как“остаточнаядеформациятвердых тел”,“упругость”,“пластичность”.На уроках физикиучащиеся знакомилисьс явлениемдеформациител, с процессами,вызывающимидеформацию,с силой упругости,возникающейпри деформациитела. Они такжеузнают о том,что способностьтел к деформациизависит отприроды вещества,из которогосостоит этотело, от условий,в которых ононаходится, иот способовего изготовления.
Знания этогоматериалапомогут школьникамразобратьсяв некоторыхфизическихособенностяхполимерныхматериалов.Например, сосвойствомэластичностиполимерныхматериаловони встречаютсявпервые и невсегда правильносвязывают сдругими видамидеформации.Поэтому в данномслучае необходимоприменитьсравнение.Вначале демонстрируюткручение пластинокиз каучука,резины, стальнойлинейки, меднойпластинки.Учитель предлагаетученикам объяснить,почему поддействиемодинаковойвнешней силыпроисходитнеодинаковоеизменениеформы, почемуне все пластинкипосле прекращениядействия внешнейсилы приобретаютпервоначальныеразмеры. Данныевопросы могутвызвать затрудненияи поэтому лучше,если учительсам разъяснитих.
При изучениисложных эфирови жиров можноиспользоватьзнания учащихсяо поверхностномнатяжении ивеществах, егоизменяющих.
Рассмотрим,на какие основныевопросы курсафизики необходимосослаться приизучении жиров.Во-первых, учащиесядолжны знать,что поверхностноенатяжение естьсокращениеповерхностижидкости засчет притягиванияповерхностныхмолекул другимимолекулами,расположеннымив нижних слояхжидкости. Во-вторых,в результатедействия молекулярныхсил притяженияи отталкиванияплотностьжидкости вповерхностномслое меньше,чем внутри,т.е. межмолекулярноерасстояниемежду молекулами,лежащими вглубине. В-третьих,учащиеся знакомыс величинами,характеризующимиповерхностноенатяжение:поверхностнаяэнергия, коэффициентповерхностногонатяжения,зависимостькоэффициентаповерхностногонатяжения отприроды жидкостии от температуры.
Не ограничиваясьрассмотреннымивыше примерами,каждый учительсам может установить,знания какихкурсов, вопросовкурса физикиможно использоватьна уроках.
Использованиеучителями вучебной практикемежпредметнойсвязи способствуетболее углубленномуусвоению учащимисяучебного материалавсего курсахимии.
1.6 Межпредметныесвязи при проблемномобучении химии
Проблемноеобучение химиивсегда связанос интенсивныммыслительнымпроцессом, сшироким использованиемв ходе решенияучебной проблемыаргументациирассужденийи доказательностиистинности суждений. Важноеместо здесьзанимаютмежпредметныесвязи с курсомматематикии физики. Онипомогают илиутвердитьправильностьвыдвинутыхгипотез, илиопровергнутьих.
Рассмотрим,как при изучениитемы 8 класса“Количественныеотношения вхимии” решаетсяследующаяучебная программав виде проблемы:“Истинно лиутверждение,что массовыеотношениягазов, находящихсяв емкости, относятся7:1, если емкость,содержащая6,72 м3газовой смеси,заполнена на1/3 азотом и 2/3 водородом(по объему, н.у.)?”
Указаннаяпроблема можетбыть решеналишь на основеустановлениявзаимосвязихимии, математикии физики. Поэтомупознавательнаязадача, котораявозникает науроке, должнавключатьиспользованиезнаний всехэтих трех дисциплин.
Элементыматематикииспользуютсядля усилениясодержательныхположений,которые даютхимия и физика.
На урокепроводятсяследующиематематическиедоказательства:
1. Масса азотаобъемом в 1 м3равна 1,25 кг. ЕслиM = 28·10-3кг/моль, а Vm= 22,4·10-3м3/моль,то по формулеr= M/Vm находимr= 1,25 кг/м3.Масса азотаобъемом в 1 м3определяетсяпо уравнениюm = r·V.Числовые значенияrи m в данном случаесовпадают m =1,25 кг.
2. Масса водородаобъемом в 1м3равна 0,089 кг. ЕслиM = 2·10-3кг/моль, а Vm= 22,4·10-3кг/моль, то поформуле
r= M/Vm = 0,089кг/м3
Масса водородаобъемом в 1 м3определяетсяпо уравнениюm = r·V.Числовые значенияrи V совпадают.
m = 0,089 кг (1м3·0,089кг/м3)
3. Объем азотаравен 2,24 м3(1/3·6,72м3)
4. Объем водородаравен 4,48 м3(2/3·6,72м3)
По формулеm = r·Vнаходим массыазота и водорода.
Масса азотаравна 2,8 кг (1,25кг/м3·2,24м3).
Масса водородаравна 0,4 кг (0,089кг/м3·2,24м3).
При объемныхотношенияхазота и водорода1/3 : 2/3 отношениемасс будет 2,8(кг) : 0,4 (кг), следовательно,утверждение,что массовыеотношения газовв заданнойемкости 7 : 1 истинно.
Другое время,когда в практикеобучения химиивозникаетнеобходимостьв опровержениинеправильныхгипотез учащихся.
В 8 классе втеме “Галогены”учащиеся, изучаяхимическиесвойства хлора,узнают о том,что это веществоможет взаимодействоватьс водородомс образованиемхлорводорода.Обычно на вопрос,как получитьхлорводородв лаборатории,большинствоучащихся высказываютнеправильноепредположениео том, что влабораториихлорводородможно получитьпри взаимодействиихлора и водородав эвдиометре.И тогда, с цельюпредупреждениятаких неправильныхсуждений учащихся,ставим вопрос:можно ли использоватьэвдиометр длялабораторногополученияхлорводорода?Убедительныйответ на негопротиворечитправильному.Это создаетпроблемнуюситуацию. Возникаетпроблемныйвопрос: какойобъем водородаи хлора необходимдля полученияхлорводородаобъемом в 1 л?В ходе беседыученики отмечают,что согласноуравнениюреакции H2+ Cl2®2 HCl для полученияхлорводородаобъемом в 1 лтребуется хлораобъемом 0,5 л иводорода объемом0,5 л, т.е. общийобъем смесиравен 1 л. Учительговорит, чтопо условиямтехники безопасностиобъем взрываемойсмеси не долженпревышать 1/10части эвдиометра,потому объемвсего эвдиометрадолжен бытьв 10 раз больше,т.е. составлять10 л. Если предположить,что диаметртакого эвдиометра2 см, то его высотуможно рассчитать,используязнания по математикео вычисленииобъема цилиндра:
V = (p·D2/4)·h; отсюда h = (4·V/p·D2)
Подставивчисловые значения,получаем h »3184 см. Приведеннымирасчетамизавершаемрешение проблемы.Учащиеся убеждаютсяв неверностисвоих суждений.Сейчас любыеопыты с эвдиометромзапрещены иэти расчетыпоказываюто непреемственностиданного способадля полученияхлорводородав лабораторныхусловиях.
Осуществлениесвязи обученияхимии и физикиможно показатьпри изучениивопроса о строениитвердых веществ.Учебную проблемуздесь формулируемтак: от чегозависят свойствакристаллическихтел? Поиск решенияданной проблемыидет путемустановлениясвязей с курсомфизики 7-8 классов,используязнания, полученныена уроках физики,учащиеся в ходеобсужденияэтого проблемноговопроса говорят,что вероятно,свойствакристаллическихтел зависятот частиц, изкоторых построенкристалл.
На уроке этотвопрос мы решаемпутем привлеченияи постановкиряда физическихопытов. В двастаканчикапомещаем одинаковоеколичество“сухого льда”(оксид углеродаIV) и чистогокварцевогопеска (оксидкремния IV). Стаканчикиустанавливаемна разные чашкивесов. Черезнекоторое времямасса кристаллическогооксида углерода(IV) начинаетуменьшаться.Это изменениефиксируем каквизуально, таки показаниямивесов. Массаоксида кремния(IV) остается безизменения. Спомощью горящейлучинки устанавливаем,что в стаканес “сухим льдом”находитсягазообразныйоксид углерода(IV). На основе опытаопределяем,что оксид углерода(IV) легко возгоняется,а оксид кремния(IV) не возгоняетсяобычной температуре.Поясняем, чтоуглекислыйгаз имеетмолекулярнуюкристаллическуюрешетку. Молекулыслабо связаныдруг с другом,поэтому веществолегко возгоняется.SiO2 тугоплавок,т.к. в узлахкристаллическойрешетки содержатсяатомы Si и O, которыесвязаны прочнымиковалентнымисвязями. Подтверждаетсяглавная идеяхимии.
Затем ставимвторой опыт.Берем кусокмагния с ярковыраженнымкристаллическимстроением наизломе и кристаллическийхлорид натрияв стаканчике.С помощью прибораустанавливаемэлектрическуюпроводимостьмагния и отсутствиеее у хлориданатрия. Хлориднатрия растворимв воде и раствориспытываемна электрическуюпроводимость.Ставим вопрос:как объяснитьэто свойствовещества? Проблемурешаем с помощьютех знаний,которые учащиесяполучили вкурсе физики8 кл. Учащиесядают примернотакой ответ.В узлах кристаллическойрешетки металларасположеныионы, обладающиеположительнымзарядом, нейтральныеатомы, а такжеотрицательнозаряженныеэлектроны.Отрицательныйзаряд всехсвободныхэлектроновпо абсолютнойвеличине равенположительномузаряду всехионов решетки.Поэтому в обычныхусловиях металлэлектрическинейтрален.Беспорядочноедвижение электроновне создает токав металле, ноесли в металлесоздать электрическоеполе, то всесвободныеэлектроныначнут двигатьсяв направлениидействияэлектрическихсил, возникаетэлектрическийток, представляющийпоток электронов.
Хлорид натрияв твердом состояниине обладаетэлектрическойпроводимостью,и это говорито том, что в немсвободныхэлектроновнет. Значит,причина электрическойпроводимостихлорида натрияв растворедругая. Из курсафизики известно,что “при растворениисолей в водеих кристаллыраспадаютсяна положительныеи отрицательныеионы. Электрическийток в растворепредставляетсобой направленноедвижениеположительныхи отрицательныхионов”. Различияв свойствахдвух веществобъясняютсяразличиемкристаллическихрешеток. У хлориданатрия ионнаякристаллическаярешетка, у магния– металлическая.В подтверждениеэтого демонстрируемтаблицу.
| вещество | типкристаллическойрешетки | температураплавления | отношениек воде |
| оксидуглерода IV | молекулярная | -57°Cпри 0,5 МПа | малорастворимая |
| оксидкремния | атомная | 1705°С | нерастворимая |
| хлориднатрия | ионная | 1465°C | растворимая |
| магний | металлическая | 650°C | нерастворимая |
Делаем вывод:свойствакристаллическихтел зависятот частиц, которыенаходятся вузлах кристаллическихрешеток. Поэтому признакувсе кристаллическиерешетки делятсяна молекулярные,атомные, ионныеи металлические.
Таким образом,использованиемежпредметныхсвязей являетсяодним из важнейшихспособовсовершенствованияучебно-воспитательногопроцесса.Рассмотрениеотдельныхразделов химииво взаимосвязис физикой,математикойобеспечиваетлучшее пониманиевопросов, помогаеттворческимыслить. Всеэто позволяетиспользоватьпроблемныйподход в обучении,который считаетсяболее эффективным.
1.7 Межпредметныесвязи при решениирасчетных задач
К изучениюматематикиучащиеся среднейшколы приступаютна 7 лет раньше,чем к изучениюхимии. За этотпериод обученияони приобретаютзначительныйобъем математическихзнаний, уменийи навыков порешению алгебраическихзадач. Правильноеиспользованиеучителем химииприобретенногоучащимисяобъема знаний,умений и навыковявляется тойосновой, котораяв наибольшеймере способствуетуспешномуобучению ихрешению расчетныххимическихзадач.
При составленииплана решенияданная сложнаязадача расчленяетсяна ряд простых,связанных междусобой общимсодержаниемзадачи. Составляяплан решениязадачи, используютдва основныхметода:
а) синтетический;
б) аналитический.
Суть каждого из этих методоврассмотримна примересоставленияплана решенияконкретнойзадачи.
Задача.Почетныйгорняк Митрофановза 30 лет работыбурильщикомв рудникахКриворожскогожелезнорудногобассейна добыл1 млн. т железнойруды, содержащейв среднем 80% оксидажелеза (III). Скольковелосипедовможно изготовитьиз этой руды,если принять,что на изготовлениеодного велосипедарасходуется20 кг железа?
Синтетическийметод
1. Зная массовуюдолю (в %) оксидажелеза (III) в железнойруде, находимего массу,содержащуюсяв 1 млн. т руды.
2. Узнав массуоксида железа(III), вычислим массусодержащегосяв нем железа.
3. Узнав массужелеза в добытойруде и знаямассу железа,переработанногов сталь и нужнуюна изготовлениеодного велосипеда,определим числовелосипедов.
Исходя изэтих соображений,составляюттакой планрешения задачи:
1. Сколькотонн оксидажелеза (III) составляют80% от 1 млн. т железнойруды?
2. Сколькотонн железасодержитсяв вычисленноймассе оксидажелеза (III)?
3. Скольковелосипедовможно изготовитьиз вычисленноймассы железа?
Аналитическийметод
Исходят извопроса задачи.Чтобы узнатьчисло велосипедов,необходимознать массужелеза, а чтобывычислить массужелеза, нужнознать массуоксида железа(III), в котором оносодержится.
Синтетическийметод составленияплана решениязадачи имеетсвои недостатки.Главный недостатокзаключаетсяв том, что первыешаги при решениизадачи (выборданных дляпростой задачи)не всегда сразуприводят кискомому результату.Многие учащиеся,не имея навыковсравниватьи выбиратьданные дляпростых задач,допускаютошибки двухвидов:
а) в сравнениии выборе данных;
б) в составленииплана решения.
При составленииплана решениязадачи аналитическимметодом рассуждениястроятся впротивоположномнаправлении– от искомогочисла к даннымв условии задачи.В отличие отсинтетического,аналитическийметод составленияплана решениязадачи представляетсобой ряд связанныхмежду собойи вытекающиходин из другоговыводов и поэтомупри его использованииучащиеся допускаютменьше ошибоклогическогохарактера.
При изученииматематикиучащиеся усваиваютоба методасоставленияплана решениязадачи и поэтомуучитель химииможет пользоватьсялюбым из них.Аналитическийметод составленияплана целесообразноиспользоватьпри решениисложных задач,условия которыхсодержат большоечисло данных,а синтетический– при решениисравнительнолегких задач.При решенииусложненных,например олимпиадных,задач частоприходитсяпользоватьсяобоими методамисоставленияплана решениязадач.
На урокахматематикиучащиеся приучаютсяк тому, что задачуможно считатьрешенной тогдаи только тогда,когда найденноерешение:
а) безошибочное(правильное);
б) мотивированное;
в) имеетисчерпывающийхарактер (полное).
Задача несчитаетсярешенной, еслиее решение несоответствуетхотя бы одномуиз этих требований.
Безошибочность(правильность)решения химическихзадач учащиесяобычно проверяютпо ответам,которые приведеныв сборникахзадач и упражнений.Во многих случаяхс целью проверкина уроках математикисоставляюти решают задачу,обратную решенной.
Проверкурешения необязательновыполнять длявсех решаемыхзадач. Важно,чтобы учащиесяэто умениеиспользовалипри решениихимическихзадач и в необходимыхслучаях пользовалисьим. Слабоуспевающимучащимся можнопредложитьдома выполнитьпроверку решенныхв классе задач.Это поможетим в усвоенииметодики решениязадач и послужитзакреплениютого теоретическогоматериала, наоснове которогосоставленоусловие задачи.
Исчерпывающийхарактерможет иметьтолько то решение,которым найденывсе неизвестные,содержащиесяв условии задачи.Если из ряданеизвестных,которые содержатсяв условии задачи,не найдено хотябы одно, такоерешение нельзясчитать полным.
Особое значениепри решениихимическихзадач имееттребованиео мотивировкерешения, выполнениекоторого должносодействоватьзакреплениюизученногона ряде уроков,а иногда и вразных классахтеоретическогоматериала.
Несомненно,что использованиеумений и навыков,приобретенныхучащимися прирешении задачна уроках математики,повысит эффективностьобучения учащихсярешению химическихзадач.
МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯРОССИЙСКОЙФЕДЕРАЦИИ
ПОМОРСКИЙМЕЖДУНАРОДНЫЙПЕДАГОГИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ
ИМ. М.В. Ломоносова
факультет ЕСТЕСТВЕННО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ
кафедра ХИМИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХДИСЦИПЛИН
допускаюк защите
зав. кафедрой_________________
подпись
Д И П Л О М НА Я Р А Б О Т А
НА ТЕМУ:Межпредметныесвязи в курсешкольногопредмета
химиина примереуглерода и егосоединений
РАЗРАБОТАЛ БорисоваМ.В.
РУКОВОДИТЕЛЬ БоголюбоваЗ.К.
КОНСУЛЬТАНТЫ:
по ХИМИИ ВоронцоваТ.С.
по ГЕОГРАФИИ ЕфремовИ.В.
по ПЕДАГОГИКЕ ЖуковаМ.В.
по МПХ
КОРЯЖМА
1996 год