close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

№ 10

код для вставкиСкачать
ИЗДАЕТСЯ С 1992 г.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ ХИМИИ И ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ № 10 (871)
h im . 1 s e p te m b e r. ru
Когнитивная
психология: ключ
к решению некоторых
проблем преподавания
химии
Шедевры архитектуры
глазами химика
Химик поправляет
здоровье
– практико-ориентированные
задания по разным темам
курса химии
– методика обучения с учетом
особенностей восприятия
информации
с. 34, 52
с. 3
Химия и окружающая
природа…
Верх-Исетский пруд:
прошлое, настоящее,
будущее
– экологическое воспитание
школьников
с. 15, 18
Лабораторное
оборудование
для ученического
эксперимента
Обнаружение белков
и жиров в продуктах
Йодометрическое
определение
аскорбиновой кислоты…
– варианты школьного
оборудования:
микролаборатория, комплекты
для начального обучения,
выполнения ОГЭ (ГИА) по химии
– школьные исследовательские
проекты
c. 9
с. 42, 46
эле
ВЕ
ктр
Я
РСИ
онн
ая
НА
ЖУР
ЛА
те
абине
ном к
в Лич на сайте r u
.
www
.1 s e
ptem
ber
октябрь
1september.ru
Х ИМИЯ
Подписка на сайте www.1september.ru или по каталогу «Почта России» – 79151 (бумажная версия), 12765 (CD-версия)
2015
МЕТОДИЧЕСКИЙ ЛЕКТОРИЙ
ИЗ ОПЫТА РАБОТЫ
Д.М.Жилин
Т.К.Первакова
КОГНИТИВНАЯ ПСИХОЛОГИЯ: КЛЮЧ
К РЕШЕНИЮ НЕКОТОРЫХ ПРОБЛЕМ
ПРЕПОДАВАНИЯ ХИМИИ ............... 3
ШКОЛА: ВРЕМЯ РЕФОРМ
В.С.Пичугин,
О.В.Кучковская
ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ УЧЕНИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
ПО ХИМИИ .................................... 9
ПОДГОТОВКА К ЕГЭ ПО ХИМИИ
В.А.Демидов
ЗАДАЧИ НА ВЫВЕДЕНИЕ
ФОРМУЛ НЕОРГАНИЧЕСКИХ
СОЕДИНЕНИЙ .............................. 13
Х ИМИЯ
октябрь
2015
КРОССВОРДЫ
ОТВЕТЫ НА КРОССВОРД
Читайте
в номере
«НЕМЕТАЛЛЫ
И ИХ СОЕДИНЕНИЯ» .................... 13
ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ
С.А.Попельницкая
ХИМИЯ И ОКРУЖАЮЩАЯ ПРИРОДА.
ХИМИЯ
Учебно-методический
журнал для учителей химии
и естествознания
И зд а н и е ос нова но в 19 9 2 г.
Выходит один раз в месяц
РЕДАКЦИЯ:
Гл. редактор: О.Г.Блохина
Редакторы: Т.В.Богатова,
О.Р.Валединская
Дизайн: И.Е.Лукьянов
Верстка: С.В.Сухарев
Графика: Д.В.Кардановская
Корректор: Е.Е.Полячек
Набор: М.В.Королева
Фото: фотобанк Shutterstock,
если не указано иное
Журнал распространяется по подписке
Цена свободная
Тираж 10 000 экз.
Программа дополнительного
ВОДА – САМОЕ УДИВИТЕЛЬНОЕ
ВЕЩЕСТВО. Внеклассное
мероприятие «Химический журнал».
8–9 классы ................................... 26
Т.Н.Иванова
НАУКА КОВАЛА ПОБЕДУ. Химическая
игра «Дуэль эрудитов» для учащихся
9–11-х классов ............................ 30
ХИМИЯ В ШКОЛЕ И ДОМА
О.Д.-С.Кендиван,
А.Н.Саая
ШЕДЕВРЫ АРХИТЕКТУРЫ ГЛАЗАМИ
ХИМИКА. Проблемно-творческие
задачи .......................................... 34
Г.Е.Лычкова
ОБНАРУЖЕНИЕ БЕЛКОВ И ЖИРОВ
В ПРОДУКТАХ. Исследовательский
проект. Химия без формул ........... 42
Г.В.Пичугина
ХИМИК ПОПРАВЛЯЕТ ЗДОРОВЬЕ.
Ситуационные задания по химии.
8–11 классы ................................. 52
ТВОРЧЕСТВО ЮНЫХ
образования................................. 15
Е.Герб, Е.Ф.Федоров
Н.А.Шальнев
ЙОДОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ В СОКАХ
И ФРУКТАХ ................................... 46
ВЕРХ-ИСЕТСКИЙ ПРУД: ПРОШЛОЕ,
НАСТОЯЩЕЕ, БУДУЩЕЕ.
Внеклассное мероприятие ............ 18
КОНКУРС «Я ИДУ НА УРОК»
Т.Ю.Поротникова
ОСОБЫЕ СВОЙСТВА СЕРНОЙ
КИСЛОТЫ.
Разработка урока. 9 класс ............. 21
Э.Такаева
«НАЙДИ ОТВЕТ». Чайнворд .......... 60
КОРОТКИЕ ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ
ИЗВЕСТНЫХ ХИМИКОВ
В.А.Красицкий
О ХИМИКАХ И О ХИМИИ: ЦЕНА
ОТКРЫТИЙ И ПРОГРЕССА ............. 54
К материалам, помеченным этим символом, есть дополнительные тексты или презентации в вашем
Личном кабинете на сайте www.1september.ru
Тел. редакции: (499) 249-0468
Тел./факс: (499) 249-3138
E-mail: him@1september.ru
Все подписчики журнала имеют возможность получать электронную версию журнала. Для получения доступа
http://him.1september.ru
1) откройте Личный кабинет на портале «Первое сентября» (www.1september.ru);
© Химия, 2015. При перепечатке ссылка
на журнал «Химия» обязательна.
Редакция не несет ответственности за содержание
и оформление рекламных объявлений
ПОДПИСНЫЕ ИНДЕКСЫ:
Почта России:
79151 (бумажная версия)
12765 (CD-версия)
Х ИМИЯ
октябрь
2015
к электронной версии:
2) в разделе «Газеты и журналы/Получение» выберите свой журнал и кликните на кнопку «Я — подписчик
бумажной версии»;
3) появится форма, посредством которой вы сможете отправить нам копию подписной квитанции.
После этого в течение одного рабочего дня будет активирована электронная подписка на весь период
действия бумажной.
2
М Е ТОД И Ч Е С К И Й Л Е КТО Р И Й
ИЗДАТЕЛЬСКИЙ ДОМ
«ПЕРВОЕ СЕНТЯБРЯ»
Главный редактор:
Артем Соловейчик
(генеральный директор)
Коммерческая деятельность:
Константин Шмарковский
(финансовый директор)
Развитие, IT и координация проектов:
Сергей Островский
(исполнительный директор)
Реклама, конференции
и техническое обеспечение
Издательского дома:
Павел Кузнецов
Производство:
Станислав Савельев
Административно-хозяйственное обеспечение:
Андрей Ушков
Педагогический университет:
Валерия Арсланьян
(ректор)
ЖУРНАЛЫ
ИЗДАТЕЛЬСКОГО ДОМА:
Английский язык – гл. ред. Е.Богданова,
Библиотека в школе – гл. ред. О.Громова,
Биология – гл. ред. Н.Иванова,
География – и.о. гл. ред. А.Митрофанов,
Дошкольное образование –
гл. ред. Д.Тюттерин,
Здоровье детей – гл. ред. Н.Семина,
Информатика – гл. ред. С.Островский,
Искусство – гл. ред. О.Волкова,
История – гл. ред. А.Савельев,
Классное руководство и воспитание
школьников – гл. ред. М.Битянова,
Литература – гл. ред. С.Волков,
Математика – гл. ред. Л.Рослова,
Начальная школа – гл. ред. М.Соловейчик,
Немецкий язык – гл. ред. М.Бузоева,
ОБЖ – гл. ред. А.Митрофанов,
Русский язык – гл. ред. Л.Гончар,
Спорт в школе – гл. ред. О.Леонтьева,
Технология – гл. ред. А.Митрофанов,
Управление школой – гл. ред. Е.Рачевский,
Физика – гл. ред. Н.Козлова,
Французский язык – гл. ред. Г.Чесновицкая,
Химия – гл. ред. О.Блохина,
Школа для родителей – гл. ред. Л.Печатникова,
Школьный психолог – гл. ред. М.Чибисова
Когнитивная
психология:
ключ к решению
некоторых проблем
преподавания химии
Д.М.ЖИЛИН,
зав. лаб. химии
Политехнического музея,
учитель химии
средней школы № 192,
г. Москва
Непопулярность химии у школьников и ее удручающе низкий уровень давно уже стали притчей во языцех в профессиональном
сообществе. Это – одна из проблем методики преподавания химии, по которой издано огромное количество публикаций, но
которая по-прежнему далека от решения. Но что удивительно –
подавляющее большинство публикаций по методике обучения
химии (и не только химии) полностью игнорируют психологию
учащегося, в частности – особенности восприятия им информации. Между тем, если давать учащимся информацию, игнорируя
особенности ее восприятия, то информация усвоена не будет и
обучения не произойдет.
Восприятие информации человеком изучает когнитивная психология. В статье популярно изложены ее основы и показано, как с
их использованием сделать преподавание химии эффективнее.
УЧРЕДИТЕЛЬ:
ООО «Издательский дом
“Первое сентября”»
Зарегистрировано
ПИ № ФС77-58434 от 25.06.14
в Роскомнадзоре
Подписано в печать:
по графику 24.06.15,
фактически 24.06.15
Заказ №
Отпечатано в ОАО «Первая Образцовая типография»
Филиал «Чеховский Печатный Двор»
ул. Полиграфистов, д. 1, Московская область,
г. Чехов, 142300
Сайт: www.chpd.ru, e-mail: sales@chpd.ru
Факс 8(496) 726-54-10, тел. 8(495) 988-63-76
АДРЕС РЕДАКЦИИ
И ИЗДАТЕЛЯ:
ул. Киевская, д. 24,
Москва, 121165
Тел./Факс: (499) 249-3138
Отдел рекламы:
(499) 249-9870
Сайт: 1september.ru
facebook.com/School.of.Digital.Age
ИЗДАТЕЛЬСКАЯ ПОДПИСКА:
Телефон: (499) 249-4758
E-mail: podpiska@1september.ru
КОГНИТИВНАЯ АРХИТЕКТУРА
Общая схема
В основе когнитивной психологии лежат модели когнитивной архитектуры человека. Наиболее распространенная модель (рис. 1, см. с. 4) была
предложена Р.Аткинсоном и Р.Шифрином в 1968 г. и позже несколько видоизменена. Сначала мы прокомментируем общую схему, а потом рассмотрим каждый ее элемент по отдельности.
В соответствии с этой моделью информация сначала проходит через
фильтр восприятия, который пропускает только ту информацию, которую
человек считает значимой. Пропущенная информация некоторое время
прокручивается в сенсорных регистрах, из которых поступает в рабочую
память*. В рабочей памяти происходит ее переработка: сравнение, связывание с другой информацией и т.д. В ней же происходит решение задач. Из
рабочей памяти обработанная информация может попасть в долговременную память (а может и не попасть). В долговременной памяти информация
* Некоторые ученые считают сенсорные регистры частью рабочей памяти. Поскольку
единого мнения на этот счет нет, на схеме поставлена скобка и знак вопроса.
3
Х ИМИЯ
октябрь
2015
М Е ТОД И Ч Е С К И Й Л Е КТО Р И Й
Вопрос, чем определяется важность объекта, до
сих пор окончательно не решен. Тут играет роль система ценностей, мотивация, имеющиеся знания.
Сенсорные регистры
Чтобы почувствовать работу сенсорных регистров,
проделайте два других эксперимента.
Э к с п е р и м е н т 2. Подготовьте ручку, бумагу и часы с секундной стрелкой.
Прочитайте вслух число 2547945. Запомните
его. Отведите от него взгляд на 10 секунд, после
чего воспроизведите его на бумаге.
Рис. 1. Когнитивная архитектура по Аткинсону и Шифрину
хранится в структурированном виде и, при необходимости, извлекается в рабочую.
Информацию можно считать усвоенной, когда она
ложится в долговременную память.
Очень важно, что содержимое долговременной памяти управляет фильтром восприятия (петля обратной
связи): чтобы пройти через фильтр восприятия, информация должна соотноситься с той, что уже хранится в
долговременной памяти.
Теперь разберем каждый элемент когнитивной архитектуры по отдельности.
При проговаривании числа вслух происходит работа так называемой акустической петли в сенсорных регистрах. Она часто используется при арифметических
операциях «в уме».
Э к с п е р и м е н т 3. Подготовьте ручку, бумагу и часы с секундной стрелкой.
Посмотрите на рисунок (рис. 3) и запомните
его. Отведите от него взгляд на 10 секунд, после
чего воспроизведите его на бумаге.
Фильтр восприятия
Начнем с фильтра восприятия, работу которого
прекрасно иллюстрирует простой эксперимент.
Э к с п е р и м е н т 1. В течение 5 секунд смотрите на рисунок (рис. 2).
Рис. 3. К эксперименту 3
http://www.pinterest.com/pin/41517627785209579/
Большинство людей стараются удержать эту картинку «перед глазами». Это работает так называемый
визуальный блокнот в сенсорных регистрах.
Рабочая память
Рабочая память является, пожалуй, ключевым элементом когнитивной архитектуры. Принципиально,
что ее емкость ограничена – в ней может одновременно находиться 7±2 объекта. Количество объектов,
которые одновременно удерживаются в рабочей памяти человека, называется емкостью рабочей памяти.
Существует много способов ее измерения, например
такой: посмотреть на дату (например, 12 часов 16
сентября), далее, не глядя на нее, перевести все слова
в цифры (1 2 1 6 9) и расположить цифры в порядке
возрастания (1 1 2 6 9). Количество цифр, с которыми эта задача решается безошибочно, и есть емкость
рабочей памяти. Показано, что чем выше емкость рабочей памяти, тем выше успехи учащихся по математике и естественным наукам. Существуют большие
сомнения в том, что емкость рабочей памяти можно
Рис. 2. Работа фильтра восприятия
Вы заметили Годзиллу?
Подавляющее большинство взрослых и подростков
обращает внимание на Годзиллу в левом верхнем углу
далеко не сразу (заведомо больше, чем через 5–10 с).
Этот объект не проходит через фильтр восприятия, забитый подсознательно более важным объектом.
Х ИМИЯ
октябрь
2015
4
Ко г н и т и в н а я п с и хол о ги я...
увеличить тренировками, видимо, она определяется
генетически.
Поскольку задачи решаются в рабочей памяти,
ее емкость ограничивает возможности для решения
задач. Число объектов, которое нужно удержать в
рабочей памяти для решения задачи, называется познавательной нагрузкой задачи. Если познавательная
нагрузка задачи превышает емкость рабочей памяти,
то задача не решается. Более того, неудачные попытки
ее решения вызывают у учащегося фрустрацию, переполняя его негативными эмоциями со всеми вытекающими последствиями.
место еще для шести объектов. Дилетанты в химии
запоминают это уравнение как бессмысленную цепочку – посимвольно, перегружая тем самым свою рабочую память.
Профессионалы и дилетанты
Отличие профессионала (мастера, эксперта) от дилетанта заключается в огромном количестве сложных
предметоспецифичных (это важно!) чанков в долговременной памяти (рис. 4). Более того, в процессе решения задач мастера используют так называемые макрооператоры, объединяя в чанки последовательности
операций. Эта теория находит свое подтверждение
даже на нейрофизиологическом уровне: при запоминании информации по некоему предмету у новичков активируются области, ответственные за кратковременную память, а у профессионалов – за долговременную.
Долговременная память и ее взаимодействие
с рабочей
Возникает вопрос: каким образом человек с такой
ограниченной емкостью рабочей памяти может решать
весьма сложные задачи? Ответить на этот вопрос поможет следующий эксперимент.
Э к с п е р и м е н т 4. Подготовьте ручку, бумагу и часы с секундной стрелкой.
В течение 15 секунд запоминайте нижеследующую цепочку:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)]4 + 3H2↑.
После этого прикройте ее листом бумаги на 30
секунд, и затем воспроизведите на листе.
Посчитайте число ошибок (пропусков, замен,
перестановок, вставок) и запишите их на том же
листе.
Теперь проделайте то же самое с цепочкой
ниже:
Рис. 4. Структурирование предметной информации в долговременной памяти дилетанта и профессионала
Таким образом, ограничения рабочей памяти преодолеваются не только на уровне воспроизведения информации, но и на уровне ее использования.
Наличие большого количества сложных предметоспецифичных чанков в долговременной памяти позволяет открывать фильтр восприятия для новой информации по предмету. В результате возникает цикл
положительной обратной связи: чем лучше человек
разбирается в предмете, тем легче он его осваивает.
2OAl + 2 + 6H2OHNa = 2([↑]Al4+ 3OH2NaH).
В каком случае ошибок больше?
Профессиональные химики практически безошибочно запоминают первую строчку и очень плохо –
вторую. Новички в химии запоминают обе строки одинаково плохо. Подобный эксперимент впервые проделали Ф.Гоберт и Г.Саймон на шахматистах, а потом он
был повторен во многих других предметных областях.
В результате возникла так называемая теория чанков
(в переводе с англ. «chunk» – «пласт»). Ее основное
положение: информация в долговременной памяти
хранится в виде сложных, хорошо структурированных объектов (чанков), причем рабочая память обрабатывает один чанк как один объект (который может
быть сколь угодно сложным). В нашем эксперименте
профессионалы-химики хранят уравнение реакции
алюминия со щелочью в долговременной памяти как
один объект, поэтому его воспроизведение не вызывает никаких затруднений. При решении задач с использованием этого уравнения у профессионала остается
ЭФФЕКТИВНОЕ ОБУЧЕНИЕ
Общий порядок
Из вышеприведенной модели следует такой порядок обучения.
1. Открыть фильтр восприятия для соответствующей информации (в том числе, обеспечив его обратную связь с долговременной памятью).
2. Оптимально загрузить рабочую память.
3. Организовать связи между новой информацией
и информацией, которая уже хранится в долговременной памяти.
4. Отправить новую информацию в долговременную память.
Все эти стадии нужно пройти не больше, чем за
одно занятие (а лучше пройти за одно занятие несколько таких циклов).
5
Х ИМИЯ
октябрь
2015
М Е ТОД И Ч Е С К И Й Л Е КТО Р И Й
Загрузка рабочей памяти
В зарубежной литературе наиболее проработан вопрос об оптимальной загрузке рабочей памяти. Познавательная нагрузка (рис. 5) делится на содержательную (определяется числом объектов, которое нужно
удержать в рабочей памяти) и формальную (определяется организацией материала). Содержательную нагрузку нужно оптимизировать, а формальную – минимизировать.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d8/Copper_sulfate.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Copper(II)-sulfate-pentahydrate-CuOSOCu-chain-from-xtal-2007-CM-3D-balls.png
кроскопический (внешние проявления), микроскопический (структура) и символьный (обозначения). Одновременное формирование более чем одного аспекта
перегружает рабочую память. Поэтому сначала следует формировать один аспект представления (ниже будет показано, что это должен быть макроскопический
аспект), затем – второй, а потом – третий. Отдельную
работу следует проводить для формирования связей
между ними.
Как показал опыт автора данной статьи, даже
школьники, проводившие большое число экспериментов и умеющие составлять уравнения реакций, пасовали перед задачей, в которой им давали уравнение реакции, описание ее компонентов и просили рассказать,
как она пойдет. Это говорит о несформированности
связей между макроскопическим и символьным аспектом, поэтому автору впоследствии пришлось уделять
решению подобных задач особое внимание.
Рис. 5. Структура познавательной нагрузки
Содержательная нагрузка управляется компоновкой материала во всем курсе. Например, в нашем учебнике* отслежено число объектов, необходимых для
усвоения материала параграфа. Если их оказывалось
больше семи, то параграф разбивали на несколько. Поскольку хорошо «связать» новый объект, это означает
установить его связи как минимум с двумя другими, то
одно занятие должно быть посвящено проработке максимум двух новых объектов, которые предполагается
заложить в долговременную память (или, иными словами, что новой информации на уроке должно быть не
более 1/3). Например, категорически противопоказано
на одном занятии сразу давать все классы неорганических соединений – их больше трех, и никакая рабочая
память такого не выдержит.
Все объекты, необходимые для понимания материала, должны быть уже сформированными чанками.
Нельзя формировать более простой чанк в рамках формирования более сложного, иначе произойдет перегрузка рабочей памяти. Например, при изучении окислительно-восстановительных реакций нужно сначала
научить школьников расставлять степени окисления,
а только потом учить их распознавать окислительновосстановительные реакции.
Кроме того, для оптимизации содержательной
нагрузки нужно иметь в виду так называемый треугольник аспектов представления о веществе, он же –
треугольник Джонстона (рис. 6).
Согласно А.Джонстону, вещество (и химическую
реакцию) можно рассматривать в трех аспектах: ма-
Рис. 6. Треугольник Джонстона: треугольник аспектов представления о веществе
С неоптимальной содержательной нагрузкой связано так называемое «обратное влияние профессионализма»: профессионалы часто делают ошибки в очень
простых задачах. Это связано с тем, что для решения
простой задачи профессионалу приходится «закапываться» в сложный чанк, разбирая его на составляющие. Поэтому, если школьник может понять текст без
подробностей, следует давать ему текст без подробностей; если он может решить сложную задачу – не надо
давать ему простых.
Формальная познавательная нагрузка определяет
время, нужное для удержания объекта в рабочей памяти, количество операций с ним, частоту переключений
и т.п. Чем она меньше, тем лучше. Ее увеличивают два
эффекта: расщепление внимания (взаимосвязанные
объекты находятся далеко друг от друга) и отвлечение
(невзаимосвязанные объекты находятся рядом).
Существует масса способов вызвать оба эффекта, и
многие из них можно увидеть в школьных учебниках.
Если одновременно дать правило и исключение (например, на первом же занятии, посвященном реакции
* Ж и л и н Д . М . Х и м и я . Уч е б н и к д л я 8 - го к л а с са
общеобразовательных школ. М.: Бином. Лаборатория знаний,
2012.
Х ИМИЯ
октябрь
2015
6
tahydrate-CuOSOCu-chain-from-xtal-2007-CM-3D-balls.png
Ко г н и т и в н а я п с и хол о ги я...
металлов с кислотами, рассказать про азотную кислоту); или во время теоретических построений рассказать историю из жизни; или одновременно ввести
внешне похожие, но по сути разные понятия (валентность и степень окисления; молекулярная и молярная
масса) – возникнет эффект отвлечения. Дать определение в одном параграфе и воспользоваться им в другом; поставить на рисунке вместо подписей цифры и
дать их расшифровку под рисунком; вынуждать искать
определение незнакомого слова в тексте – верные способы вызвать расщепление внимания.
На формальную нагрузку также влияет эффект модальности: если одна и та же информация идет по аудиальному и визуальному каналу (т.е. если зачитывать
текст с экрана), возникает перегрузка рабочей памяти.
Звук и изображение должны дополнять друг друга, а
не дублировать.
реализуются следующим образом: после каждого 1–2
абзацев текста дается контрольный вопрос, на который следует немедленная реакция (пока что на уровне
«правильно-неправильно», но в разработке находится
система стандартной реакции на стандартные ошибки). За рубежом такой подход (стандартная реакция на
ошибки, выдача информации в нужный момент и подстройка под уровень учащегося) активно разрабатывается и называется «агентские технологии» («Agent
technologies»).
Самая большая проблема – реализовать пункт 5.
Формулировать новое знание должен каждый ученик,
и обратную связь должен получить каждый индивидуально и немедленно. Учитель один, он не сможет
одновременно дать обратную связь нескольким школьникам. Единственный более или менее очевидный выход – групповая работа.
Закладывание новой информации
в долговременную память
Чуть менее проработан вопрос организации взаимосвязей между новой информацией и информацией,
уже хранящейся в долговременной памяти. Формируемые связи облегчают закладку информации в долговременную память.
Наиболее разумным представляется следующий
порядок.
1. Вывести необходимую информацию из долговременной памяти в рабочую (в русскоязычной литературе этот процесс называется «актуализация знаний»).
2. Загрузить рабочую память новой информацией,
сразу связывая ее с имеющейся.
3. Дать задачу, требующую использования новой
информации в связи с имеющейся.
4. Сразу после того, как школьник решил задачу,
дать ему обратную связь – правильно ли он ее решил,
а если нет – где ошибка; а при необходимости – дать
или напомнить недостающую информацию.
5. Поставить школьника в условия, в которых требуется самому сформулировать новое знание в связи
со старым.
6. Дать школьнику обратную связь – нет ли в его
формулировке ошибок.
Основная проблема в том, что если пункты 1–2 можно выполнять одновременно для всего класса, то дальнейшую работу каждый школьник будет делать в индивидуальном темпе и с индивидуальными ошибками.
Поэтому, если школьники работают индивидуально или
в парах, пункт 4 оказывается самой большой нагрузкой
на учителя (и именно в этом мы и видим основную роль
учителя в классе). При работе в группах члены группы сами подтягивают друг друга (если умеют), но их
квалификации часто оказывается недостаточно, чтобы
найти все ошибки или выявить пробелы в знаниях.
В электронных образовательных ресурсах (как, например, в нашем электронном учебнике) пункты 1–4
Открытие фильтра восприятия
Открытие фильтра восприятия – наименее изученный вопрос когнитивной психологии. Пока что можно
сказать, что для преодоления фильтра восприятия информация должна:
• быть интересной;
• быть личностно значимой;
• соответствовать реальному опыту и существующим чанкам;
• иметь смысл как основание для принятия решения.
Для реализации этих пунктов есть два пути: подстраивать информацию под учащегося (адаптируя материал к учащемуся) или учащегося под информацию
(мотивируя его и формируя надлежащую систему ценностей). Естественно, эти два пути не противоречат, а
дополняют друг друга.
Их разработка вылилась в так называемый конструктивистский подход к обучению, основное положение которого – «знания формируются в голове
у учащегося». В рамках контруктивистского подхода
были разработаны такие методы, как проектное обучение, обучение через открытие и разнообразные методы, «направляемые учащимся». Кроме того, в химии
мощнейшим средством мотивации и формирования
надлежащей системы ценностей является химический
эксперимент.
Однако тут мы подходим к противоречию, которое, видимо, носит фундаментальный характер и
разрешимо только компромиссным путем: любые
способы мотивации перегружают рабочую память.
Для проектного обучения и других методов, требующих минимального сопровождения учителем,
это убедительно показано в нашумевшей на Западе статье П.Киршнера, Дж.Швеллера и Р.Кларка.
Очень яркий эксперимент способен настолько завладеть вниманием учащегося, что его фильтр восприятия не пропустит связанной с экспериментом
7
Х ИМИЯ
октябрь
2015
М Е ТОД И Ч Е С К И Й Л Е КТО Р И Й
теоретической информации (а может даже не пропустить информацию, существенную для понимания
самого процесса). Подбирать баланс между открытием фильтра восприятия и оптимальной загрузкой
рабочей памяти – это скорее задача педагогического
искусства, чем науки.
дактических задач, уровня и состояния учащихся,
личности учителя и т.д.) и выходит за рамки педагогической науки, входя в область педагогического
искусства.
Приемы и методы обучения химии
в свете когнитивной психологии
С точки зрения когнитивной психологии, хорошие
методы преподавания обеспечивают реализацию четырех пунктов, перечисленных в начале раздела «Эффективное обучение», а плохие – нет. Проблема в том,
что даже самые «плохие» методы могут при некоторых
условиях оказаться полезны, а самые «хорошие» в некоторых условиях могут не сработать.
Например, лекции, с одной стороны, перегружают
рабочую память и не дают возможности связать новую
информацию с имеющейся. С другой стороны, это самый дешевый метод доведения информации, который
вполне работает при мотивированной профессиональной аудитории и оптимальной содержательной и формальной нагрузке лекции. В частности, даже специалисты по когнитивной психологии на конференциях
излагают свои идеи в форме лекций. Проектное обучение, с одной стороны, может быть личностно значимым, а с другой – перегружает рабочую память, поэтому приемлемо только для тех, кто уже разбирается
в данной предметной области.
С точки зрения когнитивной психологии весьма
интересны и многообещающи следующие методы.
• Проблемное обучение (оно же – «когнитивный
конфликт»). Учащийся получает информацию (в химии – чаще всего при помощи эксперимента), которая
противоречит имеющимся у него представлениям.
Тем самым открывается фильтр восприятия для новых
представлений.
• Поддерживающее обучение. В рамках этого метода учащиеся сначала получают подробные инструкции, направленные на развитие определенных знаний
и умений. По мере развития знаний и умений инструкции становятся все короче и короче, и учащийся все
больше и больше работает самостоятельно. Метод оптимизирует познавательную нагрузку.
• Рабочие примеры («делай, как тут»). Учащийся получает задачу и пример, как ее решать. Метод
оптимизирует познавательную нагрузку, но работает
в том случае, если у учащегося открыт фильтр восприятия.
• Направляемое исследование. Учащийся получает
инструкции, что делать, куда смотреть и на какие вопросы отвечать, а также недостающую информацию,
чтобы самостоятельно сформулировать новое знание
на основе эксперимента.
Адекватный выбор тех или иных методов зависит от конкретной ситуации в данный момент (ди-
ЛИТЕРАТУРА
Х ИМИЯ
октябрь
2015
Иллюстрации предоставлены автором.
И ИНТЕРНЕТ
-РЕСУРСЫ
Atkinson R.C., Shiffrin R.М. Human memory: A proposed system and its control processes. In: The Psychology of learning and motivation. Advances in research
and theory, 1968, v. 2; Miller J.A. The Medical Number
Seven, Plus or Minus Two. Some Limits on Our Capacity
for Processing Information. Psychological Review, 1956,
v. 101, p. 343–352; Shipstead Z., Redick T.S., Engle R.W.
Is working memory training effective? Psychological Bulletin, 2012, v. 138, № 4, p. 628–654; Жилин Д.М., Ткачук Л.Э. О применимости теории чанков к обучению
химии. Естественно-научное образование: время перемен. М.: Изд-во МГУ, 2014, с. 138–154 (http://pubs.
dezhil.name/2014-zhilin-tkachuk-chuni_v_himii.pdf);
Gobert F., Simon H.A. Сhunks in chess memory: Recall of
random and distorted positions. Memory and Cognition,
1996, v. 24, p. 493–503; Жилин Д.М. Химия. Учебник
для 8-го класса общеобразовательных школ. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2012; Жилин Д.М. Химия.
Учебник для 9-го класса общеобразовательных школ.
М.: Бином. Лаборатория знаний, 2012; Johnstone А.Н.
The nature of chemistry. Education in Chemistry, 1999,
v. 36, № 2, р. 45–48; Kalyuga S., Ayres P., Chandler P.,
Sweller J. The expertise revesal effect. Educational Psychologist, 2003, v. 38, р. 23–31; Жилин Д.М. Вопросы в электронных учебниках по химии как средство
обучения. Информатика и образование, 2014, № 4
(253) (http://pubs.dezhil.name/2014-voprosy_v_elektronnyh_uchebnikah_po_chimii_informatika_i_obrazonanije_2014_N4_p48-52.pdf); Жилин Д.М. Химия. 9 класс.
1С: Школа (http://obr.1c.ru/educational/uchenikam/
himiya-9-kl/?sphrase_id=3061); Жилин Д.М. Инструктивизм и конструктивизм – диалектически противоположные стратегии обучения. Педагогика, 2011, № 5,
с. 26–36 (http://pubs.dezhil.name/2011-instr-constr.pdf);
Жилин Д.М. Химический эксперимент в российских
школах. Российский химический журнал, 2011, № 4,
с. 48–56 (http://pubs.dezhil.name/2011-chemexper.pdf);
Kirscner P.A., Sweller J., Klark R.E. Why Minimal Guidance During Instruction Does Not Work: An Analysis of
the Failure of Constructivist, Discovery, Problem-Based,
Experiential, and Inquiry-Based Teaching. Educational
Psychologist, 2006, v. 41, p. 75–86; Жилин Д.М. Проектное обучение в химии: обзор западного опыта. Инновационные процессы в химическом образовании.
Материалы IV Всероссийской научно-практической
конференции с международным участием. Челябинск,
2012, с. 109–118 (http://pubs.dezhil.name/2012-projects.
pdf).
8
Ш КО Л А : В Р Е М Я Р Е Ф О Р М
Лабораторное оборудование
для ученического эксперимента
по химии
В.С.ПИЧУГИН,
О.В.КУЧКОВСКАЯ
Роль химического эксперимента в развитии познавательной деятельности учащихся существенна и значима. В соответствии с требованиями
ФГОС школьники должны выполнять проектные и исследовательские
работы в течение всего периода обучения. Экспериментальные работы в предметной области «естествознание», в т.ч. по химии, наиболее
перспективны и интересны в плане проведения реальных школьных
экологических исследований. Но осуществлять даже простейшие исследования невозможно без экспериментальных умений и практических навыков. Поэтому роль ученического эксперимента на уроках
химии в настоящее время существенно возрастает.
С
химический эксперимент на разных этапах урока: при
изучении нового материала, обобщении и закреплении
полученных знаний, опросе учащихся.
Микролаборатория обеспечена методическими
рекомендациями по проведению 60 лабораторных
опытов и 30 практических работ. Рекомендации выполнены в виде 2-х печатных брошюр и озвученного
электронного пособия с использованием анимации.
овременное лабораторное оборудование для ученического эксперимента, разработанное специалистами ООО «Химлабо» и представленное в данной
статье, позволяет освоить основные приемы и операции выполнения химических опытов. Учащиеся экспериментальным путем определяют составы веществ,
их химические свойства, превращения и возможности
их применения.
Основой школьной лаборатории может стать
микролаборатория для химического эксперимента (патенты РФ №№ 2176109, 2211490) (рис. 1). Она
предназначена для проведения одним или двумя учащимися фронтальных работ по изучению свойств веществ и формирования необходимых экспериментальных умений и практических навыков.
Состав микролаборатории
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Рис. 1. Микролаборатория для химического эксперимента
Микролаборатория предполагает выполнение опытов с малым количеством веществ. Такие опыты достаточно наглядны, безопасны и не требуют много учебного времени. Появляется возможность осуществлять
16
17
18
9
Название
Корпус с ложементом и основанием
Крышка
Лоток
Кассета двухъярусная
Кассета одноярусная
Комплект этикеток
Крышка-капельница К/Ф-1
Пробка со шпателем
Пробка полиэтиленовая
Пробка с держателем
Флакон ФО, 10 мл
Воронка лабораторная В-56
Стакан лабораторный низкий
с носиком, 50 мл
Стакан лабораторный, 50 мл
Спиртовка лабораторная малая
Цилиндр мерный лабораторный
с носиком, 50 мл
Палочка стеклянная
Пробирка Флоринского
Х ИМИЯ
Количество
1
1
1
1
1
1
54
15
7
1
76
1
1
1
1
1
1
10
октябрь
2015
Ш КО Л А : В Р Е М Я Р Е Ф О Р М
сталлическими веществами и порошками закрывают
пробками со стеклянными шпателями. Для хранения
редко используемых или разлагающихся при длительном хранении веществ применяют отдельную двухъярусную кассету на 18 гнезд. Одноярусную кассету на
9 гнезд используют для решения экспериментальных
задач (рис. 2).
Состав микролаборатории (окончание)
№
п/п
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
Название
Электронагреватель для пробирок
Прибор для получения газов лабораторный
Набор керамики (чаша выпарительная № 1, ступка № 1, пест № 1)
Выпарительная пластина
Планшетка с ячейками
Предметное стекло
Фоновый экран
Трубка газоотводная стеклянная
с пробкой
Трубка газоотводная полимерная
с пробкой
Наконечник стеклянный
Зажим пробирочный
Пинцет
Кольцо разрезное
Лапка штатива
Муфта соединительная
Стержень штатива
Фильтр бумажный (упаковка 100
шт.)
Спираль медная/ Петля нихромовая
Спички (коробка)
Карандаш
Трафарет
Таблица «Периодическая система
Д.И.Менделеева»/Таблица растворимости
Пробка резиновая № 12,5
Количество
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Рис. 2. Дополнительные кассеты для флаконов
Комплект этикеток включает 96 самоклеящихся
цветных этикеток. На части этикеток (54 шт.) приведены формула и название вещества, а также порядковый
номер реактива в наборе. Эти этикетки предназначены
для веществ, устанавливаемых в шестиярусный штатив. Для веществ, используемых при решении экспериментальных задач, применяют этикетки с номерами
1, 2, 3, 4. Часть этикеток не заполнена – учитель может
заполнить их названиями других реактивов и формировать тем самым свой набор веществ. Цвет этикеток
соответствует принятым стандартам: белые – простые
вещества, оксиды, органические соединения; красные – кислоты; синие – щелочи; зеленые – соли; желтые – индикаторы.
Для выполнения химических реакций капельным
методом (микрометодом) используют планшетку из
органического стекла с ячейками и фоновый экран
(рис. 3). Прозрачность планшетки позволяет применять двусторонний черно-белый фоновый экран для
наблюдений изменения окраски растворов и осадков.
При этом фоновый экран устанавливают под планшетку. В планшетке можно проводить реакции не только с
растворами, но и с твердыми веществами.
1
1
1
1
1
1
1
В левой части микролаборатории расположен штатив с реактивами, а в правой – ложемент-основание с
лабораторной посудой и принадлежностями для опытов. При этом каждому предмету отведено определенное место. В нижней части корпуса расположен выдвижной лоток, позволяющий защитить поверхность
лабораторного стола при проведении опыта. Лоток
можно использовать и отдельно от корпуса.
В шестиярусном штативе, вмонтированном в корпус, гнезда для установки флаконов с реактивами расположены поярусно в шахматном порядке и пронумерованы от 1 до 54.
В микролаборатории может быть использовано до
76 флаконов для химических веществ в виде растворов, порошков и гранул. Флаконы с этикетками нумеруют и располагают в соответствии с классификацией
химических веществ. Флаконы с растворами снабжены микродозаторами – полиэтиленовыми крышкамикапельницами. Флаконы с гранулами закрывают полиэтиленовыми пробками. В этом случае для забора
гранул используют пинцет. Флаконы с твердыми кри-
Х ИМИЯ
октябрь
2015
Рис. 3. Проведение химических
реакций капельным методом
10
Ла бо рато рн о е о бо руд о ва н и е д л я уч е н и ч е с ко го э кс п е р и м е нта...
Микролабораторию можно стационарно устанавливать на рабочем месте учащихся (это позволяет использовать ее на каждом уроке и на любом его этапе),
можно разместить в шкафу в кабинете или лаборантском помещении и выдавать для проведения экспериментов, либо выдавать отдельные элементы микролаборатории для выполнения определенных химических
реакций.
Одним из нагревательных приборов в составе
микролаборатории является малогабаритный лабораторный электронагреватель пробирок (рис. 4), работающий от сети переменного тока напряжением 42 В.
Его конструктивное решение (патент РФ № 2211088)
обеспечивает возможность установки и нагрева пробирок под углом. Другой нагревательный прибор –
малая лабораторная спиртовка (30 мл). С ее помощью
можно проводить нагрев веществ в пробирке или на
предметном стекле, используя пробирочный зажим, а
также используя лабораторный штатив, нагревание на
выпарительной пластине. В некоторых опытах можно
использовать медную спираль (например для получения оксида меди двухвалентной или в качестве катализатора при получении альдегидов). Для определения
соединений по окраске пламени (например определение солей щелочных и щелочно-земельных металлов)
используют нихромовую петлю.
Д
ля школ с изучением химии и биологии на углубленном уровне предложен лабораторный комплект для начального обучения химии (рис. 5). Комплект можно использовать начиная с 5-го класса на
подготовительных курсах, дополнительных (внеурочных) занятиях со школьниками, в химических кружках, а также для выполнения исследовательских проектов естественно-научного характера в основной школе.
Рис. 5. Лабораторный комплект для начального обучения
химии
В состав комплекта входят: ложемент, лоток, штатив
химический (стержень, муфта, лапка, кольцо), спиртовка, набор керамики (выпарительная чаша № 1, ступка
№ 1, пест № 1), кассета для флаконов, 3 стакана по 50 мл,
стакан на 100 мл, воронка, зажим пробирочный, пробирки малые, флаконы для реактивов на 10 мл (с крышками-капельницами и пробками со шпателем), трубка газоотводная полимерная с пробкой, палочка стеклянная,
комплект этикеток, фильтры, планшетка для капельных
реакций, фоновый экран, трафарет. Комплект позволяет
научить детей основным приемам и операциям химического эксперимента: нагреванию на спиртовке, работе
со штативом, технике проведения химических реакций,
фильтрованию, выпариванию, получению газов.
Для углубленного изучения химии разработан
набор по электрохимии (патент РФ № 2369943)
(рис. 6). Он позволяет проводить испытание электрической проводимости растворов, электролиз растворов
солей, кислот и щелочей, а также наблюдение движения ионов в электрическом поле.
Набор включает устройство для электролиза растворов, медные и графитовые электроды, планшетку
для капельного анализа, соединительные провода,
Рис. 4. Нагреватель пробирок
В основании правой части корпуса расположен
штатив на пять пробирок Флоринского. Слева от него
размещена резьбовая втулка для установки лабораторного штатива, включающего стержень с муфтой, лапку
и разрезное кольцо (все элементы штатива выполнены
из нержавеющей стали).
Состав микролаборатории позволяет собирать простейшие приборы для получения газов с использованием пробирок и газоотводных трубок (стеклянной
Г-образной и гибкой полимерной) с пробками. С помощью этих приборов можно получать газы как легче,
так и тяжелее воздуха. При собирании газов методом
вытеснения воды применяют стеклянный наконечник
и пробку с держателем.
Для оформления результатов опытов используют
трафарет и карандаш, наличие которых позволяет сократить время на оформление, упростить составление
отчета по результатам эксперимента и обеспечить единообразие в работах учащихся.
11
Х ИМИЯ
октябрь
2015
Ш КО Л А : В Р Е М Я Р Е Ф О Р М
полнения ГИА по химии (рис. 8) и набор для хранения реактивов для ГИА по химии (рис. 9).
Набор оборудования представляет собой ложемент,
в котором размещено лабораторное оборудование и
принадлежности, позволяющие выполнить все варианты практических заданий из второй части КИМ. Набор включает: штатив лабораторный химический, прибор для получения газов, спиртовку, цилиндр мерный,
стаканы мерные, чашу выпарительную, зажим для
пробирок, лоток, пробирки (большие и малые), штатив
для пробирок, ложку-шпатель, гибкую газоотводную
трубку с пробкой, воронку, палочку стеклянную.
Рис. 6. Набор по электрохимии
фоновый экран, лупу. Для работы устройства используют источник постоянного тока с напряжением 4,0 В.
Для хранения реактивов, используемых при проведении демонстраций, фронтальных лабораторных
опытов и практических работ, разработано хранилище для химических реактивов (рис. 7). Химические
реактивы хранят в виде растворов, гранул и порошков. Хранилище состоит из корпуса для размещения
54 флаконов и прозрачной крышки. Флаконы объемом
250 мл с притертыми крышками из светлого и темного
стекла снабжены цветными этикетками. Расположить
хранилище можно на демонстрационном столе учителя (для удобства перемещения изделия у него имеются
ручки). Для предотвращения несанкционированного
доступа к реактивам крышка хранилища имеет два запирающих устройства. В состав хранилища входит пенал с принадлежностями для забора реактивов: набор
пипеток на 2, 5, 10 мл, дозатор для пипеток, пинцет,
шпатель и ложка для сыпучих материалов. Схема расположения реактивов в хранилище аналогична схеме
в микролаборатории для химического эксперимента.
Рис. 8. Набор оборудования для выполнения ГИА по химии
Рис. 9. Набор для хранения реактивов для ГИА по химии
Набор для хранения реактивов предназначен для
обеспечения учащихся требуемыми реактивами (в соответствии с утвержденным ФГБНУ «ФИПИ» перечнем реактивов) при выполнении эксперимента на экзамене. Набор состоит из 50 флаконов объемом по 40 мл
(42 флакона с крышками-капельницами для растворов,
8 флаконов с крышками для реактивов в виде твердых
веществ), большого ложемента на 45 флаконов, 5 малых ложементов на 6 флаконов и комплекта этикеток.
При оснащении пунктов проведения ОГЭ необходимо
учитывать, что на 5 наборов оборудования следует
приобретать 1 набор для хранения реактивов.
Таким образом, представленное лабораторное оборудование не только обеспечивает выполнение требований
ФГОС в части реализации ученического эксперимента
по химии на базовом и углубленном уровнях, проведение
ОГЭ (ГИА) по химии, но и позволяет создать условия
для формирования устойчивой мотивации к изучению
химии и развитию творческой деятельности учащихся.
Рис. 7. Хранилище для химических реактивов
С
2014 г. основной государственный экзамен (ОГЭ,
ранее ГИА) по химии в 9-х классах возможен в
двух вариантах: теоретический и теоретический с
экспериментальной частью. В спецификации контрольных измерительных материалов для проведения в 2015 г. ОГЭ по химии, утвержденных ФГБНУ
«ФИПИ», приведен минимальный набор оборудования, необходимый для проведения практических работ
обучающимися. В соответствии с этими требованиями
разработаны 2 набора: набор оборудования для вы-
Х ИМИЯ
октябрь
2015
Иллюстрации предоставлены авторами.
12
П ОД ГОТО В КА К Е Г Э П О Х И М И И
Задачи на выведение формул
неорганических соединений
В.А.ДЕМИДОВ,
учитель химии
средней школы № 51,
г. Киров
УСЛОВИЯ
ЗА Д АЧ
1. При сжигании некоторого неорганического вещества массой 4 г
в избытке кислорода выделилось
2,635 л сернистого газа (нормальные условия) и 2,12 г воды. Установите формулу вещества, если
его плотность по азоту равна 1,214.
2. При сжигании в избытке
кислорода 2,24 л некоторого неорганического вещества в присутствии платинового катализатора образовалось 2,24 л оксида
азота(II) (нормальные условия) и
2,7 г воды. Установите формулу
вещества, если его плотность по
воздуху равна 0,586. Назовите вещество.
3. При термическом разложении некоторого неорганического
вещества массой 1,7 г образовалось 1,08 г серебра, 0,224 л бурого газа и 0,112 л кислорода (нормальные условия). Относительная
молекулярная масса вещества в
1,7 раза больше относительной
молекулярной массы карбоната
кальция. Установите формулу вещества.
4. При термическом разложении карбоната некоторого металла, расположенного во второй
группе главной подгруппы периодической системы химических
элементов Д.И.Менделеева, массой 2,955 г выделилось 0,336 л
углекислого газа. Установите формулу карбоната.
5. При термическом разложении 4,34 г оксида двухвалентного
металла образовалось 4,02 г самого металла. Установите металл.
Одно из заданий ЕГЭ посвящено нахождению формулы вещества. Публикуемый материал содержит подборку задач по неорганической химии, которые могут встретиться в ЕГЭ ученику.
Разработка может оказаться полезной и учителю предметнику
при компоновке своих собственных вариантов контрольных или
проверочных работ по общей и неорганической химии.
6. При взаимодействии щелочно-земельного металла массой 8 г
с избытком воды образовалось
14,8 г щелочи. Установите формулу щелочи.
7. При восстановлении оксида
двухвалентного металла массой
4 г водородом получилось 3,2 г
металла. Назовите металл.
8. Для полного взаимодействия с
10,2 г оксида трехвалентного металла израсходовали 378 г 10%-й азотной кислоты. Установите формулу
образовавшегося нитрата металла.
РЕШЕНИЯ
ЗА Д АЧ
1. Дано:
m(в-ва) = 4 г,
О2 – избыток,
V(SO2) = 2,635 л,
m(H2O) = 2,12 г,
DN (в-ва) = 1,214.
2
Найти формулу в-ва.
Решение
22,4 л SO2 содержат 32 г S,
2,635 л SO2 содержат х г S,
x = 3,76 г.
18 г Н2O содержат 2 г H,
2,12 г Н2O содержат х г H,
x = 0,24 г.
Проверим, содержится ли в веществе кислород:
m(О) = 4 – 0,24 – 3,76 = 0 г,
значит, в веществе содержатся
только сера и водород.
13
Mr(в-ва) = 1,214æ28 = 34.
HxSy – искомое вещество.
x:y=
m(H)
m(S)
:
.
Ar (H) Ar (S)
x : y = 0,24/1 : 3,76/32 =
= 0,24 : 0,12 = 2 : 1.
Формула вещества – H2S (сероводород.)
Ответ. H2S.
2. Дано:
V(в-ва) = 2,24 л,
О2 – избыток,
V(NO) = 2,24 л,
m(H2O) = 2,7 г,
Dвозд(в-ва) = 0,586.
Найти формулу в-ва.
Решение
22,4 л NO содержат 14 г N,
2,24 л NO содержат х г N,
x = 1,4 г.
18 г Н2O содержат 2 г H,
2,7 г Н2O содержат х г H,
x = 0,3 г.
Mr (в-ва) = 0,586æ29 = 17.
22,4 л вещества весят 17 г,
2,24 л вещества весят х г,
x = 1,7 г.
m(О) = 1,7 – 0,3 – 1,4 = 0 г,
значит, в веществе содержатся
только азот и водород.
NxHy – искомое вещество.
Х ИМИЯ
октябрь
2015
Задачи н а в ы в е д е н и е ф о р м ул н е о р га н и ч е с ки х со е д и нени й
x:y=
m(N)
m(H)
:
=
Ar (N) Ar (H)
= 1,14/14 : 0,3/1 = 0,1 : 0,3 = 1 : 3.
Формула вещества – NH3 (аммиак).
Ответ. NH3, аммиак.
3. Дано:
m(в-ва) = 1,7 г,
m(Ag) = 1,08 г,
V(NO2) = 0,224 л,
V(O2) = 0,112 л,
Mr(в-ва) / Mr(CaCO3) = 1,7.
Найти формулу в-ва.
Решение
22,4 л NO2 содержат 14 г N,
0,224 л NO2 содержат х г N,
x = 0,14 г.
22,4 л NO2 содержат 32 г O,
0,224 л NO2 содержат х г О,
x = 0,32 г.
m(О в в-ве) = m(О в NO2) + m(О в O2).
Mr(в-ва) = 1,7æ100 = 170.
AgxNyОz – искомое вещество.
m( Ag)
m(N) m(O)
x:y:z=
:
:
=
Ar ( Ag) Ar (N) Ar (O)
= 1,08/108 : 0,14/14 : 0,48/16 =
= 0,01 : 0,01 : 0,03 = 1 : 1 : 3.
Формула вещества – AgNO3,
нитрат серебра.
Ответ. AgNO3.
Найти: MCO3.
Решение
2,955 г
0,336 л
xг
22,4 л
t
MCO3 →

MO + CO2↑ .
2,955 / x = 0,336 / 22,4,
x = 197 г.
2015
M – Ca (кальций).
Ответ. Ca(OH)2 (гидроксид
кальция).
7. Дано:
m(MO) = 4 г,
m(M) = 3,2 г.
Найти: M.
4г
Найти: M.
Решение
3,2 г
MO + H2 = M + Н2O.
( x + 1 6) г
Решение
4,34 г
4, 002 г
( 2 x + 32 ) г
2x г
t
2MO →

2M + O2↑.
4,334
4, 002
=
,
2 x + 332
2x
8,68x = 8,04x + 128,64,
0,64х = 128,64,
x = 201.
Ar(M) = 201,
M – Hg (ртуть).
Ответ. Hg (ртуть).
Найти: M(OН)2.
xг
4
3, 2
=
,
x + 16
x
4x = 3,2x + 51,2,
0,8х = 51,2,
x = 64.
Ar(M) = 64.
M – Cu (медь).
Ответ. Cu (медь).
8. Дано:
m(M2O3) = 10,2 г,
m(р-ра HNO3) = 378 г,
ω(HNO3) = 10 %.
Найти: M(NO3)3.
Решение
m(HNO3) = 378æ10/100 = 37,8 г.
10,2 г
37,8 г
( 2 x + 4488) г
378 г
M2O3 + 6HNO3 =
Решение
8г
14,8 г
xг
( x + 34 ) г
M + 2Н2О = Me(OH)2 + H2↑↑.
8
14,8
=
,
x
x + 34
8x + 272 = 14,8x,
6,8х = 272,
x = 40.
Ar(M) = 40.
= 2M(NO3)3 + 3Н2O.
10, 2
37,8
=
,
2 x + 448
378
10,2 = 0,2x + 4,8,
0,2х = 5,4,
x = 27.
Ar(M) = 27.
M – Al (алюминий).
Ответ. Al(NO3)3 (нитрат
алюминия).
К Р О С С В О РД Ы
4. Дано:
m(MCO3) = 2,955 г,
V(CO2) = 0,336 л.
октябрь
5. Дано:
m(MO) = 4,34 г,
m(M) = 4,02 г.
6. Дано:
m(M) = 8 г,
H2O – избыток,
m(M(OH)2) = 14,8 г.
22,4 л O2 весят 32 г,
0,112 л O2 весят х г,
x = 0,16 г.
Х ИМИЯ
Ar(M) = 197 – m(СО3) =
= 197 – 60 = 137.
M – Ba (барий), Ar(Ba) = 137.
Ответ. BaCO3 (карбонат
бария).
ОТВЕТЫ НА КРОССВОРД «НЕМЕТАЛЛЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ»
(См. № 9, 2015 г.)
По горизонтали.
2. Галогены. 5. Карбид. 6. Углекислый. 8. Азотная. 10. Силикат.
12. Бром. 13. Аммонал. 14. Фосфин. 17. Халькогены. 18. Фтор. 19. Хлор.
20. Селитры. 21. Угарный. 24. Карбонат. 27. Алюминий. 28. Сера.
29. Постоянная. 30. Мрамор.
По вертикали.
1. Олеум. 3. Аммиак. 4. Галит. 7. Кипячение. 9. Неметаллы. 11. Графит.
15. Сероуглерод. 16. Фосфор. 22. Алмаз. 23. Адсорбция. 25. Азот.
26. Озон.
14
П Р О Б Л Е М Ы Э КО Л О Г И И
ПРОГРАММА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Химия и окружающая природа
С.А.ПОПЕЛЬНИЦКАЯ,
учитель химии
средней школы № 35,
г. Нижний Новгород
Дополнительная образовательная программа имеет химико-экологическую направленность и предназначена для
углубленного изучения химии и экологии. Данная программа предназначена для учащихся 8–11-х классов.
Она предоставляет школьникам возможность реализовать свой интерес к наукам «химия», «биология» и «экология», а также лучше узнать свой край.
Курс выстроен таким образом, чтобы учащиеся получили не только сумму определенных знаний по основам наук, но и научились самостоятельности, терпению, развили свою психоэмоциональную сферу. Курс
имеет естественно-научную направленность.
Цель курса. Обеспечение обучения, воспитания и
развития учащихся.
Задачи курса.
• Наряду с усвоением знаний основ химии, экологии, расширить и углубить представления о природе
своего родного края, о способах ее охраны.
• Повысить интерес к изучаемым предметам.
• Воспитать экологическую культуру, ответственное отношение к природе.
• Усовершенствовать умения проводить опыты и
анализы образцов почвы, воды, воздуха, а также их
объяснять.
• Развивать мыслительную, аналитическую и логическую деятельность учащихся.
• Научить работать самостоятельно, применять
знания на практике.
• Развивать коммуникативные навыки, которые
способствуют развитию умений работать в группе, защищать творческий научный проект.
• Развивать умение обращаться с химическими
приборами; учить соблюдению правил техники безопасности.
• Развивать умения анализировать статистическую
информацию, экологическую ситуацию в отдельных
районах; прогнозировать экологические последствия
антропогенной деятельности.
В качестве основного образовательного результата выступает развитие экологической культуры учащихся – личностного образования, которое предполагает, что ученик должен знать и уметь следующее.
Знать:
• взаимосвязь и зависимость природных и социальных явлений, а также зависимости всего живого от
деятельности человека;
• о роли экологии как междисциплинарной области знаний в решении глобальных проблем современности.
Пояснительная записка
Проблема охраны природы – одна из наиболее актуальных проблем современности. Поэтому школьников необходимо научить любить природу, бережно
к ней относиться, охранять ее, разумно использовать
природные богатства на благо общества.
Программа курса «Химия и окружающая природа»
базируется на идеях личностно ориентированного обучения и предполагает использование в учебном процессе развивающего и проблемного обучения, проектной
технологии. Много внимания в ней уделяется исследовательской деятельности, проведению практических
работ, есть также походы и экскурсии. Создание программы обусловлено необходимостью выполнения социального заказа общества по воспитанию у школьников экологической грамотности и культуры поведения в
природе, по формированию природоохранных навыков
общения с объектами живой и неживой природы. Очень
важно заложить привычку бережно относиться к природе и разумно использовать ее богатства и ресурсы.
В программу включены как занятия, направленные
на знакомство с теоретическими сведениями пропагандистско-информативного характера, так и практические занятия. С целью более близкого общения с
природой запланированы экскурсии и походы по родному краю.
Содержание программы предоставляет широкие
возможности для осуществления дифференцированного подхода к учащимся при их обучении, для развития у школьников творческих и интеллектуальных
способностей, наблюдательности, эмоциональности,
логического мышления.
Практическая часть курса позволяет организовать
деятельность учащихся в рамках нетрадиционных
методов, таких, как экологическое прогнозирование,
моделирование, исследование и изучение свойств веществ на практике.
Новизна программы заключается в том, что учащиеся мотивированы на создание исследовательских
проектов и защиты их на конференциях разного уровня. Кроме этого, на занятиях кружка могут проводиться опыты, выходящие за рамки школьной программы.
15
Х ИМИЯ
октябрь
2015
П Р О Б Л Е М Ы Э КО Л О Г И И
Уметь:
• выдвигать гипотезы, выполнять измерения, описывать результаты измерений, делать выводы, обсуждать результаты эксперимента, участвовать в дискуссии;
• сравнивать, анализировать и давать оценку веществам, окружающим нас;
• проводить наблюдения, эксперименты с веществами, окружающими нас;
• использовать положительные свойства веществ,
окружающих нас, и предотвращать их отрицательное
влияние на живую природу;
• собирать информацию о веществах и их физиологических свойствах;
• использовать дополнительную литературу и информацию;
• использовать лабораторное оборудование для
проведения экспериментальных работ;
• бережно относиться к окружающей среде;
• применять полученные знания и умения на практике.
После изучения данного курса учащиеся также
должны уметь: проводить опыты с помощью учителя
и самостоятельно; работать в группах; проводить микроисследования, обрабатывать полученную информацию; писать рефераты, придерживаясь определенной структуры, выполнять исследовательские работы.
Формы проведения занятий могут быть различны: семинар, урок-практикум, практическая работа,
мини-проекты, лекция, экскурсия.
Особое внимание уделено практическим работам,
формированию практических умений и навыков учащихся. Организация занятий во многом зависит от технических возможностей учебного заведения, особенно
от оборудования химической лаборатории.
В качестве инструментария для оценивания результатов можно использовать практические работы, устные и письменные сообщения, индивидуальные дифференцированные задания, защиту проектов.
Курс рассчитан на 144 часа (по 2 часа в неделю).
Учебно-тематический план
Число часов для занятий
№
п/п
Теория
Практика
Вне
школы
1
Общие вопросы
охраны природы.
Глобальные экологические проблемы
8
–
–
2
Вода: ее свойства
и значение. Охрана водного бассейна
9
10
5
3
Воздух: его состав и свойства.
Охрана атмосферы
7
6
3
4
Почва: ее состав
и свойства. Сохранение и увеличение плодородия
почвы
7
6
–
5
Земные недра и
их охрана. Источники углеводородов
4
10
4
6
Установление загрязнения среды.
Исследовательские и реферативные работы по
заданию научного
общества
учащихся
2
15
7
7
Подготовка исследовательских работ, их защита
2
20
19
8
Итого: 144 часа
39
67
38
Содержание программы
Т е м а 1. Общие вопросы охраны природы. Глобальные экологические проблемы (8 ч)
Природа и общество. Экология и ее роль в изучении проблем охраны природы. Влияние хозяйственной деятельности человека на природу. Глобальные
экологические проблемы: демографическая проблема,
продовольственная, энергетическая, ресурсная. Государственные заповедники, заказники и памятники
природы Нижегородской области.
ки загрязнения воды. Охрана водного бассейна. Участие России в международном сотрудничестве по решению водных проблем века.
Э к с к у р с и я на водоем.
П р а к т и ч е с к а я р а б о т а. Правила и методы
отбора и хранения водных проб. Выбор места для отбора; виды и нормы проб воды; отбор проб из рек и
ручьев, водопроводной воды; взятие проб снега и льда.
Определение общей щелочности и кислотности воды;
Т е м а 2. Вода: ее свойства и значение. Охрана
водного бассейна (24 ч).
Вода: состав и свойства. Классификация природных вод. Запасы воды в масштабах планеты. Водные
ресурсы РФ. Пресные воды континентов и подземные
воды. Водопользование и водопотребление. ИсточниХ ИМИЯ
октябрь
2015
В школе
Тема
16
Х и м и я и о кружа ю щ а я п р ирода
определение жесткости воды; определение биологического потребления кислорода (БПК); определение хлорид-ионов в природных водоемах методом осаждения
и ионометрии. Определение катионов железа, меди,
ртути, свинца.
воздуха по лишайникам. Снег – индикатор чистоты
воздуха.
Выбор тем для исследовательских и реферативных
работ. Индивидуальная работа с дополнительной литературой.
В н е ш к о л ь н а я р а б о т а. Поиск литературы в
библиотеках города.
Т е м а 3. Воздух: его состав и свойства. Охрана
атмосферы (16 ч).
Строение, состав и изменение атмосферы. Источники загрязнения атмосферы и их состав. Изменение климата – следствие парникового эффекта.
Химические реакции в атмосфере и их защитные
свойства. Озоновый щит. Озоновая дыра. Оксиды
серы. Кислотные дожди. Оксиды азота. Фотохимический смог.
Э к с к у р с и я на природу.
П р а к т и ч е с к а я р а б о т а. Методы качественного и количественного определения оксида серы(IV)
и оксида серы(VI) в воздухе, во взвешенной пыли.
Т е м а 7. Подготовка исследовательских работ,
их защита (41 ч).
Объяснение методики оформления работ.
П р а к т и ч е с к а я ч а с т ь. Написание работ.
Создание презентаций и стендовых докладов.
В н е ш к о л ь н а я р а б о т а. Выступления на
районных, городских, всероссийских, международных
конференциях, экологической ассамблее.
Э к с к у р с и и: тематические экскурсии в города
Пешелань, Арзамас, Москву, Санкт-Петербург, Казань
и др.
Т е м а 4. Почва: ее состав и свойства. Сохранение и увеличение плодородия почвы (13 ч).
Механический и химический состав почвы; свойства почвы (водные и воздушные). Химико-биологические процессы, происходящие в почве.
Плодородие почвы. Почва и промышленные выбросы. Пестициды. Охрана и рациональное использование почв. Почва – источник пищи для растений.
Мировые потери сельскохозяйственной продукции.
П р а к т и ч е с к а я р а б о т а. Определение механического состава и вида почвы; влажности и плотности почвы; минеральной и органической частей почвы; кислотности и карбонатности почвы.
Методическое обеспечение программы
Для реализации программы необходимо следующее методическое обеспечение:
1) кабинет химии;
2) методические рекомендации по проведению
практических работ;
3) лекционный материал;
4) методики по реферативной и исследовательской
работе;
5) тематика исследовательских работ;
6) презентации по каждому разделу курса;
7) экскурсии;
8) дидактический материал;
9) минералогическая коллекция;
10) сотрудничество с музеями.
Т е м а 5. Земные недра и их охрана. Источники
углеводородов (18 ч).
Химия земной коры. Петрография и минералогия.
Роль минеральных ресурсов в народном хозяйстве.
Нефть, ее состав и свойства. Природный газ. Горючие
сланцы. Рациональное использование полезных ископаемых и охрана недр. Драгоценные и технические
камни и их химический состав. Камень на службе человека. Как собирать и определять минералы и горные
породы?
П р а к т и ч е с к а я р а б о т а. Изучение свойств
(растворимости в воде и реакции с соляной кислотой)
некоторых минералов. Обнаружение железа в рудах,
определение меди в медном колчедане.
Пополнение экспонатами минералогической коллекции средней школы № 35 г. Нижнего Новгорода.
Э к с к у р с и я в музей «Волгагеология».
ЛИТЕРАТУРА
Анастасова Л.П., Гольнева Д.П., Короткова Л.С.
Человек и окружающая среда. 9 класс. М.: Просвещение, 1997; Алексеев В.А. 300 вопросов и ответов по
экологии. Ярославль: Академия развития, 1998; Алексеев В.Н. Количественный анализ. М.: Химия, 1972;
Алексеев С.В. Экология: Учебное пособие для учащихся 10–11 классов. М.: Просвещение, 2000; Верховский В.Н., Смирнов А.Д. Техника химического эксперимента. Т. 2. М.: Просвещение, 1997; Воскресенский П.И. Техника лабораторных работ. М.: Химия,
1973; Зверев А.Т., Зверева Е.Г. Экология. 7–9 классы.
М.: Дом педагогики, 1999; Крикунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П. Экология. 9 класс. М.: Дрофа,
1997; Программы. Химические кружки. М.: Просвещение, 1988; Снакин В. Экология и охрана природы.
Словарь-справочник. М.: Академия, 2000; Суворова В.М. Опыт экологической работы со школьниками.
Волгоград: Учитель, 2009; Чертков И.Н., Жуков П.Н.
Химический эксперимент с малыми количествами реактивов. М.: Просвещение, 1987.
Т е м а 6. Установление загрязнения среды. Исследовательские и реферативные работы по заданию научного общества учащихся (24 ч).
Экологический мониторинг.
П р а к т и ч е с к а я ч а с т ь. Биоиндикация воздушного загрязнения по сосне. Определение чистоты
17
Х ИМИЯ
октябрь
2015
П Р О Б Л Е М Ы Э КО Л О Г И И
ВНЕКЛАССНОЕ МЕРОПРИЯТИЕ
Верх-Исетский пруд:
прошлое, настоящее, будущее
Н.А.ШАЛЬНЕВ,
учитель химии училища
Олимпийского резерва,
г. Екатеринбург
Публикуемый проект был представлен на городском семинаре «Сохраним наше будущее» и на региональном конкурсе «Наша безопасность в наших руках», которые проходили на базе Уральского горного университета.
Подобные исследовательские работы способствуют привлечению школьников к решению экологических проблем
тех населенных пунктов, в которых они проживают.
Материал сопровождается презентацией, размещенной
на сайте www.1september.ru в вашем Личном кабинете.
Цель. Сравнить экологическое состояние ВерхИсетского пруда, установленное в 1995–1996 гг. и в
2012 г., по органолептическим показателям.
Задачи.
1) Изучить историю Верх-Исетского пруда.
2) Изучить литературу по экологическому состоянию Верх-Исетского пруда.
3) Взять пробы воды из разных точек ВерхИсетского пруда.
4) Исследовать взятые образцы воды.
5) Провести сравнительный анализ экологического
состояния Верх-Исетского пруда по органолептическим показателям в период 1995–1996 гг. и в 2012 г.
6) Предложить пути улучшения экологической ситуации Верх-Исетского пруда.
История создания Верх-Исетского пруда
Работы по строительству плотины на реке Исеть
были начаты 1 июня 1725 г. по приказу Вильгельма
де Геннина для обеспечения работоспособности Екатеринбургского железоделательного завода. Плотина
возводилась земляная, по описанию Геннина: «в начале обрубы, потом набиванием глиною и землею».
Строили ее крестьяне приписных к Екатеринбургу
слобод: Арамильского, Камышловского, Каменского,
Окуневского, а также полки из Тобольска.
Весной 1726 г. плотина была готова, образовался
обширный пруд.
Экологическое состояние Верх-Исетского пруда
Воды пруда в настоящее время используются для
снабжения питьевой водой прилегающих к нему районов. Район пруда характеризуется высоким загрязнением атмосферы и сбросом промышленных отходов, а также проявлением на его берегах процессов
водной эрозии, приносящих в пруд частицы загрязненных техногенезом грунтов с городской территории.
Состояние пруда по гигиеническим нормам не позволяет городским жителям в летний период осуществлять полноценный отдых, купание и рыбалку.
Самым главным источником загрязнения вод реки
Исеть и Верх-Исетского пруда являются заводы, находящиеся на территории, примыкающей к реке Исеть.
Кроме того, не организована очистка территории от
мусора, отсутствуют мусоросборники, имеет место
выгул собак, мойка автотранспорта, поверхностный
сток не регулируется. В результате в водоем поступают дождевые и талые воды, в том числе и бактериологически загрязненные.
Со д е р ж а н и е
Актуальность темы.
Экологическое состояние Верх-Исетского пруда.
Методика исследования воды.
Практическая часть. Исследование экологического состояния Верх-Исетского пруда по органолептическим показателям и рН.
Сравнительный анализ воды по органолептическим показателям и pH.
Два шага в будущее.
Вывод.
Литература и интернет-источники.
Актуальность темы
Тема загрязнения окружающей среды актуальна,
т.к. большинство населения заинтересовано в благополучном будущем и здоровом образе жизни своих детей, внуков и правнуков.
Х ИМИЯ
октябрь
2015
18
Верх -И с етски й п руд : п р о шл о е , н а сто я щ е е , будущее
2) Налить несколько миллилитров исследуемой
воды.
3) Замерить pH с помощью тестера.
Все водоемы города Екатеринбурга не соответствуют требованиям стандарта «Охрана природы. Гидросфера. Гигиенические требования к зонам рекреации
водных объектов» (ГОСТ 17.1.5.02-80).
Практическая часть.
Исследование экологического состояния
Верх-Исетского пруда по органолептическим
показателям и рH
Методика исследования воды
Определение интенсивности запаха воды
В коническую колбу с пробкой (желательно стеклянной) налейте исследуемую воду до 2/3 объема и
сильно встряхните в закрытом состоянии. Затем откройте колбу и понюхайте, отметьте интенсивность запаха, пользуясь таблицей (табл. 1).
Таблица 1
Определение интенсивности запаха
Характеристика запаха
Каким же образом было исследовано экологическое состояние пруда?
На самом пруду мы взяли 5 образцов воды (рис. 1,
2). Для начала нами было проведено определение интенсивности запаха воды; затем определение прозрачности воды. После этого определяли рН воды тестером
(рис. 3). На основе полученных данных (табл. 2, см.
с. 20), а также данных за 1995 и 1996 гг., мы провели
сравнительный анализ воды по состоянию органолептических показателей воды и рН (табл. 3, см. с. 20).
Интенсивность
запаха (балл)
Отсутствие ощутимого запаха
0
Очень слабый запах – не замечается потребителями, но обнаруживается специалистами
1
Слабый запах – обнаруживается
потребителями, если обратить на
это внимание
2
Запах легко обнаруживается
3
Отчетливый запах – неприятный
и может быть причиной отказа от
питья
4
Очень сильный запах – делает
воду непригодной для питья
5
Определение прозрачности воды
Для опыта нужен прозрачный плоскодонный стеклянный цилиндр диаметром 2–2,5 см и высотой 30–
35 см. Можно использовать мерный цилиндр на 250 мл
без пластмассовой подставки. Устанавливаем цилиндр
на печатный текст и вливаем исследуемую воду, следя
за тем, чтобы через воду можно было читать текст. Отмеряем, на какой высоте не будет видно шрифт. Измеряем высоту столба воды линейкой.
Рис. 1. Точки забора проб для анализа:
образец 1 – прорубь на середине пруда;
образец 2 – рядом с Верх-Исетским заводом;
образец 3 – прорубь дальше от завода;
образец 4 – незамерзающая вода рядом с канализационной
трубой;
образец 5 – колонка рядом с канализационной трубой
Определение pH воды универсальным индикатором
1) Стаканчик несколько раз промыть исследуемой
водой.
2) Налить несколько миллилитров исследуемой
воды.
3) Поместить половину индикаторной полоски в
воду.
4) Сверить цвет индикаторной полоски с конкретной шкалой.
Определение pH воды тестером
1) Стаканчик несколько раз промыть исследуемой
водой.
Рис. 2. Прорубь
для взятия пробы (образец 2)
19
Х ИМИЯ
октябрь
2015
П Р О Б Л Е М Ы Э КО Л О Г И И
новятся меньше в числовом значении. Возможно, что
в недалеком будущем рН воды Верх-Исетского пруда
приблизится к нейтральным показателям. Это благоприятно скажется на обитателях пруда.
Два шага в будущее
Давайте сделаем два шага в будущее.
Шаг первый – светлое будущее воды.
Представим на минуту, что нет ни заводов, ни машин и всего того, что загрязняет нашу планету. Реки
и озера стали бы полны разновидностями рыб и млекопитающих, вода – чистой и прозрачной, как бы расРис. 3. Измерение
рН воды с помощью
цвело все кругом: цветы, деревья, трава, щебетали бы
тестера
удивительные птицы, рычали экзотические животные.
Тогда бы наступила полная гармония в
Таблица 2 природе. Человек пил бы чистую воду,
Исследования воды 2012 г.
дышал чистым свежим воздухом, питался
экологически чистыми продуктами и вел
Образцы
Показдоровый образ жизни.
затели
1
2
3
4
5
Шаг второй – темное будущее воды.
Запах
4
0,5
1,25
3
1
Также давайте представим, что наша
планета умирает от выхлопных газов,
Цвет
ЖелтоЖелтоЖелтова- Желтова- Желтоваслива промышленных отходов, озоновых
ватый
ватый
тый
тый
тый
дыр и полномасштабных загрязнений
ОсаНичтож- Ничтож- Незначи- Незначи- Ничтожвод. Вода станет непригодной к испольдок
ный
ный
тельный
тельный
ный
зованию живыми существами на планете. Последуют массовые бедствия: мор,
рН
6,31
7,26
7,28
7,48
7,75
засуха, уничтожение живых организмов,
Таблица 3 распространение вирусных заболеваний,
Сравнительный анализ воды по состоянию на 1995, 1996 и 2012 гг. приводящих к увеличению смертности.
Показатели
Средний показатель воды,
1995 г.
Средний показатель воды,
1996 г.
Средний показатель воды,
2012 г.
1,25
1
1,95
Запах
Цвет
Желтоватый
Желтоватый
Желтоватый
Осадок
Незначительный
Ничтожный
Незначительный
рН
8,23
8,13
7,21
Сравнительный анализ воды
по органолептическим показателям и pH
Исследуя таблицы, отмечаем, что запах воды в
2012 г. стал более интенсивным по сравнению с предыдущими годами исследования. Главным источником загрязнения вод реки Исеть и Верх-Исетского пруда являются промышленные предприятия, расположенные на
территории, примыкающей к реке Исеть. Не организована очистка территории от мусора, отсутствуют мусоросборники, имеет место выгул собак, мойка автотранспорта. Все вышеперечисленное ведет к процессам гниения, которые сопровождаются неприятным запахом.
Отслеживая динамику изменения показателя pH,
можно заметить, что с каждым годом показатели ста-
Х ИМИЯ
октябрь
2015
Вывод
Из вышеизложенного следует, что нынешнее состояние воды Верх-Исетского
пруда неудовлетворительное. Поэтому настоятельно рекомендуется организовать
очистку территории от мусора, наладить
систему коллекторской службы сточных
вод, а также запретить мыть машины и
выгуливать собак на территориях, прилегающих к пруду, для этого нужно выделить определенные места.
Фотографии предоставлены автором.
ЛИТЕРАТУРА И ИНТЕРНЕТ-ИСТОЧНИКИ
Подуст А.Н. Книга о вкусной и здоровой… воде.
Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2007;
Панин Н.Н., Терешков В.А., Турченко В.Н. и
др. Окружающая среда Верх-Исетского района:
Cостояние, проблемы, перспективы. Екатеринбург:
Изд-во УГГГА, 1998;
http://www.ekafisha.ru/mesta/133/;
http://www.uraldisposer.ru/kachestvo-vodoprovodnojvody-v-ekaterinburge.html;
http://www.ekburg.ru/administration/administrationrayon/1/1/
20
КО Н КУ Р С
«Я
ИДУ НА УРОК»
РАЗРАБОТКА УРОКА. 9 КЛАСС
Особые свойства серной кислоты
Т.Ю.ПОРОТНИКОВА,
учитель химии и биологии
средней школы им. А.Н.Арапова,
п. Верх-Нейвинский,
Невьянский р-н,
Свердловская обл.
Зачем нужно производство серной кислоты? Без этого
вещества, достаточно опасного для природы и человека, встанут многие предприятия химической отрасли промышленности. В публикуемом материале представлена разработка урока, помогающего учащимся
узнать свойства серной кислоты и понять, как можно
разумно использовать это вещество.
Материал сопровождается презентацией, размещенной
на сайте www.1september.ru в вашем Личном кабинете.
Тип урока. Урок-усвоение новых знаний.
Вид урока. Урок-исследование.
Цель урока. Формирование у обучающихся представления о свойствах серной кислоты, использование
приобретенных знаний для написания уравнений в
ионном виде, уравнений окислительно-восстановительных реакций.
Задачи урока.
Образовательные: актуализировать и обобщить
знания обучающихся о кислотах на примере серной
кислоты; рассмотреть ее физические свойства, типичные и специфические химические свойства в свете
окислительно-восстановительных реакций; совершенствовать навыки обработки информации и составления уравнений химических реакций.
Воспитательные: формировать личностные качества обучающихся при работе в группе; совершенствовать их коммуникативные навыки, вовлечь в активную экспериментальную деятельность; формировать
основы здорового образа жизни; способствовать воспитанию экологической культуры учащихся, умения
соблюдать технику безопасности при работе с химическими реактивами.
Развивающие: совершенствовать коммуникативные умения обучающихся, умения отвечать на поставленные вопросы, выдвигать гипотезы и защищать
свою точку зрения; развивать логическое мышление и
память, совершенствовать умения проводить химический эксперимент, использовать теоретические знания
при решении практических задач; проводить само- и
взаимооценку; развивать творческие способности.
Планируемые предметные результаты (в соответствии с федеральным компонентом государственных стандартов).
Учащиеся должны.
Знать: общие химические свойства серной кислоты, примеры химических реакций, подтверждающие
свойства серной кислоты, вещество-окислитель и вещество-восстановитель в окислительно-восстановительных реакциях, окислительно-восстановительный
баланс для реакций с концентрированной серной кислотой.
Уметь: проводить химический эксперимент и
структурировать полученную информацию; использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни (безопасное обращение с веществами и материалами;
осознание экологических проблем, вызванных химическим производством, оценка влияния химического загрязнения окружающей среды на организм
человека).
Формируемые УУД.
Личностные: Формирование уважительного и доброжелательного отношения к окружающим, готовности вести диалог с другими людьми и достижение в
нем взаимопонимания; формирование экологической
культуры.
Регулятивные: умение самостоятельно контролировать свое время, принимать решения в проблемной
ситуации на основе переговоров, самостоятельно оценивать правильность выполнения действия и вносить
необходимые коррективы.
Коммуникативные: умение аргументировать свою
точку зрения, спорить и отстаивать свою позицию,
задавать вопросы, необходимые для организации
собственной деятельности, осуществлять взаимный
контроль и оказывать в сотрудничестве необходимую
взаимопомощь, использовать адекватные языковые
средства для отображения своих чувств.
Познавательные: умение устанавливать причинноследственные связи, осуществлять сравнение, строить
логические рассуждения, включающие установление
причинно-следственных связей.
21
Х ИМИЯ
октябрь
2015
КО Н КУ Р С
«Я
ИДУ НА УРОК»
К л а с т е р «Свойства серной кислоты»
ХОД УРОКА
Э т а п 1. Организационный (5 мин.)
Приветствие учащихся, настрой на исследовательскую работу, составление пар для работы в микрогруппах с учетом индивидуальных способностей детей.
Актуализация имеющихся знаний, проверка домашнего задания.
Активизация мыслительной деятельности. Учащимся выдают дифференцированное задание для работы в пáрах на рабочих листах 1 (см. приложение 1).
Области применения серной кислоты учащиеся вписывают в кластер (задание 2) «Применение серной
кислоты» (для более мотивированных) и устанавливают последовательность стадий производства (задание 1) серной кислоты (для детей с низкой мотивацией
к обучению).
Проверка записей учащихся – сопоставление с эталоном.
Учащиеся делают вывод: серная кислота – это один
из важнейших продуктов химической промышленности, который находит широкое применение. Недаром
серную кислоту называют хлебом химической промышленности.
Приходят к осознанию необходимости проведения
химического эксперимента.
Э т а п 4. Исследование. Применение
имеющихся знаний и получение новых (7 мин.)
Учащиеся получают и выполняют дифференцированное задание для работы в пáрах (7 разных комплектов химического оборудования с инструкционными
картами, см. приложение 2).
Учитель. Вспомним технику безопасности при работе с кислотами, щелочами и другими химическими
веществами.
Ученики проговаривают основные правила работы
с кислотами и щелочами.
Учащиеся выполняют химический эксперимент,
составляют соответствующие уравнения химических
реакций в молекулярном и ионном видах, записывают вывод по данному свойству в рабочую тетрадь и
выполняют записи для других групп на листе бумаги
(рабочий лист 2).
Э т а п 2. Мотивация к изучению нового
на осознании дефицита имеющихся знаний
(3 мин.)
Учитель показывает серию слайдов «Авария на
СУМЗ* в г. Ревда 17 февраля 2013 г., последствия кислотных дождей». Учащиеся воспринимают и осмысливают увиденное.
Учитель задает вопросы. Зачем нужно такое опасное производство серной кислоты? Почему оно продолжает функционировать? Почему, несмотря на такие
экологические последствия, серную кислоту производят в больших количествах? Может быть, ее можно заменить?
Э т а п 5. Обмен и связывание информации
(первичное закрепление нового материала)
(8 мин.)
Учащиеся вывешивают рабочие листы 2 от каждой
группы на доску и поясняют записи уравнений химических реакций.
Происходит оценивание результата учащимися,
корректировка записей в их тетрадях.
Учитель задает вопросы. Какую кислоту вы использовали в своем химическом эксперименте? Свойства, представленные на доске, принадлежат серной
кислоте?
Учащиеся отвечают, что уравнения, представленные на доске в ионном виде, не отражают свойств
серной кислоты, за исключением одного – сформулированного 6-й группой, которое называется качественной реакцией на серную кислоту и ее соли.
Учитель задает вопросы. А что еще мы не знаем
об этой кислоте? Какие могут быть особые свойства?
Э т а п 3. Актуализация имеющихся знаний.
Построение проекта выхода из осознаваемого
затруднения (5 мин.)
Поиск решения проблемы, выдвижение гипотез
учащимися.
Учитель и ученики: чтобы разумно использовать
вещество, прежде всего необходимо знать его свойства.
Фронтальная работа: ученики составляют на доске кластер «Свойства серной кислоты», опираясь на
знания о свойствах других кислот.
Обучающиеся в процессе обсуждения выдвигают
гипотезу об особых свойствах серной кислоты, которые вносят в кластер.
* Среднеуральский медеплавильный завод.
Х ИМИЯ
октябрь
2015
22
Осо б ы е с в о й ст ва с е р н о й ки сл оты
Э т а п 6. Добавление нового знания и
проверка первичного усвоения материала
ПРИЛОЖЕНИЯ
Дидактический материал к уроку
«Особые свойства серной кислоты»
Приложение 1
Рабочий лист 1
З а д а н и е 1.
Перед вами вагонное депо. Вагоны здесь необычные. Вместо номеров они обозначены формулами веществ. Прошу вас прицепить вагоны к паровозу таким
образом, чтобы последовательность формул на вагонах соответствовала стадиям производства серной
кислоты контактным способом.
(10 мин.)
Учитель показывает видеофрагмент: свойства концентрированной серной кислоты, предлагает найти в
тексте параграфа учебника соответствующую информацию и выполнить записи в тетрадях.
Учащиеся работают с текстом параграфа 27 учебника О.С.Габриеляна «Химия. 9 класс» (М.: Дрофа,
2013). Делают вывод об уникальных свойствах серной
кислоты. H2SO4 – сильная кислота. Свойства разбавленной и концентрированной серной кислоты отлича+1
ются: в разбавленной – окислителем является H , а в
+6
концентрированной – S . Концентрированная серная
кислота – сильный окислитель.
Вывод. Серная кислота – одна из самых сильных
кислот, оказывающих разрушающее действие на живые организмы. Несмотря на экологическую опасность производства серной кислоты, выпуск ее не
уменьшается. Предприятия располагаются не в черте
города. Человек должен быть ответственным за сохранение окружающей среды.
Учащиеся получают рабочие листы 3 «Сравнение
свойств разбавленной и концентрированной серной
кислоты» (см. приложение 3) и выполняют дифференцированный самоконтроль. Сильные учащиеся заполняют таблицу уравнениями, а слабые – только проставляют «+» или «–».
З а д а н и е 2.
К л а с т е р «Применение серной кислоты»*
Э т а п 7. Подведение итогов урока.
Рефлексия (5 мин.)
Учитель предлагает обучающимся задание – написать синквейн «Серная кислота». Показывает слайд
«Правила написания синквейна» (см. приложение 4).
Учащиеся в пáрах или индивидуально (по выбору) составляют синквейны. Читают свои работы, оценивают
творчество. Затем заполняют листы самооценки (см.
приложение 5). Несколько человек по желанию озвучивают свои впечатления от урока.
* Фиолетовым цветом выделены ответы учащихся.
Приложение 2
Инструкционные карты
Г р у п п а 1. Серная кислота – сильный электролит.
Ход работы. В три пробирки налейте по 1 мл раствора серной кислоты. В первую пробирку добавьте
раствор индикатора лакмуса, во вторую – метилового оранжевого, в третью – фенолфталеина. Отметьте
окраску индикаторов. Запишите уравнение диссоциации серной кислоты.
Сделайте вывод.
Какой ион при диссоциации серной кислоты способствует изменению окраски индикаторов?
Э т а п 8. Задание на дом (2 мин.)
Учитель благодарит детей за работу и дает дифференцированное домашнее задание (по выбору учащихся).
1. Найти информацию в различных источниках об
экологических последствиях действия серной кислоты
на биологические объекты. (Учащиеся выполняют задания в группах и самостоятельно выбирают форму
представления.)
2. Параграф 27 (по учебнику), упражнение 3 (письменно).
Г р у п п а 2. Взаимодействие серной кислоты с
металлами.
Ход работы. Возьмите три пробирки. В первую поместите немного меди, во вторую – гранулу цинка, в
23
Х ИМИЯ
октябрь
2015
КО Н КУ Р С
«Я
ИДУ НА УРОК»
третью – железные опилки и прилейте в них по 1 мл
раствора серной кислоты. Что наблюдаете?
Запишите уравнения реакций между металлами и
серной кислотой в молекулярном, ионном полном и
сокращенном видах.
Сделайте вывод.
Какие условия должны соблюдаться, чтобы реакция была возможна?
Какие продукты образуются в результате этой реакции?
хлоридом бария в молекулярном, ионном полном и сокращенном видах.
Сделайте вывод.
Что такое качественная реакция?
Какие продукты образуются в результате этой реакции?
Закончите высказывание: «Качественной реакцией
на сульфат-ионы является реакция с……. , в результате
которой выпадает осадок …. , имеющий ……... цвет».
Г р у п п а 7. Взаимодействие серной кислоты
с нерастворимыми основаниями.
Ход работы. В пробирку налейте 0,5 мл раствора
сульфата меди(II), добавьте 0,5 мл раствора гидроксида калия. Что наблюдаете? Прилейте 1 мл раствора
серной кислоты к образовавшемуся веществу. Что произошло?
Запишите уравнение реакции между гидроксидом
меди(II) и серной кислотой в молекулярном, ионном
полном и сокращенном видах.
Сделайте вывод.
Какие продукты образуются в результате этой реакции?
Г р у п п а 3. Взаимодействие серной кислоты
с оксидами металлов.
Ход работы. Возьмите две пробирки. В первую
поместите немного оксида меди, во вторую – оксида
магния и прилейте в обе пробирки по 1 мл раствора
серной кислоты. Первую пробирку слегка нагрейте
для ускорения процесса. Что наблюдаете?
Запишите уравнения реакций между оксидами металлов и серной кислотой в молекулярном, ионном
полном и сокращенном видах.
Сделайте вывод.
Какие продукты образуются в результате этой реакции?
Приложение 3
Р а б о ч и й л и с т 3 . Сравнение свойств разбавленной и концентрированной серной кислоты
Задание для слабых учеников. Ответы выделены
фиолетовым шрифтом.
Г р у п п а 4. Взаимодействие серной кислоты
с растворимыми основаниями.
Ход работы. В пробирку налейте 1 мл раствора
гидроксида калия, добавьте 1 каплю фенолфталеина и
прилейте 1 мл раствора серной кислоты. Что наблюдаете?
Запишите уравнение реакции между гидроксидом
калия и серной кислотой в молекулярном, ионном полном и сокращенном видах.
Сделайте вывод.
Какие продукты образуются в результате этой реакции?
№
п/п
1
2
Г р у п п а 5. Взаимодействие с солями слабых
кислот.
Ход работы. В пробирку налейте 1 мл раствора
карбоната натрия и прилейте 1 мл раствора серной
кислоты.
Запишите уравнение реакции между карбонатом
натрия и серной кислотой в молекулярном, ионном
полном и сокращенном видах.
Сделайте вывод.
Какие продукты образуются в результате этой реакции?
.
Г р у п п а 6. Качественная реакция на ион SO2−
4
Ход работы. Возьмите две пробирки. В первую
пробирку налейте 1 мл раствора серной кислоты, а во
вторую – 1 мл раствора сульфата натрия. В каждую
пробирку прилейте по 1 мл раствора хлорида бария.
Что наблюдаете?
Запишите уравнения реакций между хлоридом
бария и серной кислотой, между сульфатом натрия и
Х ИМИЯ
октябрь
2015
3
4
5
6
7
8
9
10
24
Свойства
Индикатор:
а) лакмус
б) метиловый оранжевый
Диссоциация кислоты
в воде
С металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений
до (Н)
С металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений
после (Н)
С основными оксидами
С основаниями растворимыми.
С основаниями нерастворимыми
С солями
Качественная реакция
С неметаллами
С органическими веществами
Разбавленная
Концентрированная
Красные
–
+
–
Окислитель Н+
Окислитель S+6
–
Окислитель S+6
+
+
+
+
+
+
+
+ BaCl2
–
+
+ BaCl2
+
–
+
Ос о б ы е с в о й ст ва с е р н о й ки сл оты
Задание для сильных учеников. Ответы выделены фиолетовым шрифтом.
№
п/п
Свойства
Разбавленная
Концентрированная
1
Индикатор:
а) лакмус;
б) метиловый оранжевый;
в) фенолфталеин
2
Диссоциация кислоты в воде
3
С металлами, стоящими в
электрохимическом ряду напряжений до (Н)
4
С металлами, стоящими в
электрохимическом ряду напряжений после (Н)
5
С основными оксидами
H2SO4 + CuO = CuSO4 + H2O,
2+
+
2+
CuO + 2H+ + SO2−
+ SO2−
+ H 2O
4 ® Cu
4 + H2O, CuO + 2H ® Cu
С основаниями растворимыми
H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O,
+
–
+
+
–
SO2−
2H+ + SO2−
4 + 2Na + 2OH = 2Na +
4 + 2H2O, H + OH = H2O
6
7
8
9
10
С основаниями нерастворимыми
С солями
Красный;
розовый;
бесцветный
Не изменяют окраски
H2SO4 = H+ + HSO4− ,
HSO4– = H+ + SO2−
4
H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2↑,
H+1 – окислитель,
Zn0 – восстановитель
Не реагирует
Не диссоциирует
4H2SO4 + 3Zn = 3ZnSO4 + S¯ + 4H2O,
S+6 – окислитель, Zn0 – восстановитель.
5H2SO4 + 4Ca = 4CaSO4 + H2S↑ + 4H2O.
Не реагирует с Fe, Cr, Ni, Bi, Co, Mg, Al
2H2SO4 + Cu = CuSO4 + SO2 + 2H2O,
S+6 – окислитель, Cu0 – восстановитель.
Не реагирует с Au и Pt
H2SO4 + Cu(OH)2 = CuSO4 + 2H2O,
+ Cu(OH)2 = Cu2+ + SO2−
2H+ + SO2−
4
4 + 2H2O,
+
2H + Cu(OH)2 = Cu2+ + 2H2O
Na2CO3 + H2SO4 =
t
2NaCl (тв.) + H2SO4 (конц.) =
= Na2SO4 + CO2↑ + H2O,
2Na+ + CO32− + 2H+ + SO2−
= = Na2SO4 + 2HCl↑
4
+
CO
↑
+
H
O,
= 2Na+ + SO2−
4
2
2
CO32− + 2H+ = CO2↑ + H2O
H2SO4 + BaCl2 = BaSO4¯ + 2HCl,
2+
2+
2H+ + SO2−
+ 2Cl– = BaSO4¯ + 2H++ Cl–, SO2−
= BaSO4¯
4 + Ba
4 + Ba
2H2SO4 + C = 2SO2↑ + CO2↑ + 2H2O,
S+6 – окислитель; C0 – восстановитель.
С неметаллами
Не реагирует
2H2SO4 + S = 3SO2↑ + 2H2O,
S+6 – окислитель; S0 –восстановитель
С органическими веществами Не реагирует
Обугливание древесины, клетчатки, сахарозы
Качественная реакция
Приложение 4
Правила написания синквейна
1. В первой строчке тема называется одним словом
(имя существительное).
2. Вторая строчка – это описание темы в двух словах (два прилагательных).
3. Третья строчка – описание действия в рамках
темы тремя глаголами
4. Четвертая – это фраза из четырех слов, показывающая отношение к теме.
5. Синоним из одного слова, который повторяет
суть темы.
– познавательно
– полезно
– продуктивно
2. Оценка деятельности на уроке
– задумался
– удивился
– загорелся
– убедился
– проводил эксперимент
– не принимал участие
3. Оценка внутреннего состояния на уроке
– взволнованное
– удовлетворительное
– позитивное
– эмоциональное
– отличное
Приложение 5
Лист самооценки
Ф.И.___________________________
1. Оценка содержания урока
– занимательно
– интересно
25
Х ИМИЯ
октябрь
2015
И З О П Ы ТА РА Б ОТ Ы
ВНЕКЛАССНОЕ МЕРОПРИЯТИЕ «ХИМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ». 8–9 КЛАССЫ
Вода – самое удивительное
вещество
Т.К.ПЕРВАКОВА,
с. Иваническое,
Аларский р-н,
Иркутская обл.
Невозможно найти в природе другое вещество, свойства которого были
бы так необычны. Вода имеет аномально высокие температуры плавления и кипения, она может вступать в реакции и с простыми веществами,
и со сложными, при этом являясь универсальным растворителем. Она
изменяет земную поверхность и сохраняет тепло… Публикуемый материал – разработка внеклассного мероприятия – поможет школьникам
познакомиться с этим удивительным веществом.
О, сколько нам открытий
чудных
Готовят просвещенья дух
И опыт, сын ошибок
трудных,
И гений, парадоксов друг,
И случай, бог изобретатель.
А.С.Пушкин
Цель. Способствовать наиболее яркому проявлению творческих способностей учащихся.
Задачи. Содействовать формированию основных базовых
компетенций (учебной, коммуникативной, личностной); развивать
умения и навыки самостоятельного учебного труда с информационными источниками, умения анализировать, сравнивать, обобщать и
делать выводы, выступать перед
аудиторией, обеспечить формирование экологически целесообразного поведения в быту и будущей
трудовой деятельности.
Группы учащихся, которые будут готовить и делать сообщения,
составляют заранее. Они сами
подбирают материал и оборудование, создают мини-презентации
для иллюстрации своих выступлений.
ХОД МЕРОПРИЯТИЯ
Ведущий. Советский ученый
В.И.Вернадский писал: «Она стоит особняком в истории нашей
планеты. Нет природного тела,
которое могло бы сравниться с
ней по влиянию на ход основных,
самых грандиозных геологических
Х ИМИЯ
октябрь
2015
процессов. Нет земного вещества – минерала, горной породы,
живого тела, которое ее бы не
заключало. Все земное вещество...
ею проникнуто и охвачено». О каком веществе идет речь?
(После ответов на доске вывешивается тема занятия «Вода – самое удивительное вещество».)
Если посмотреть на глобус
или карту, то становится очевидным, что бόльшую часть земной
поверхности занимают моря, океаны, озера и реки.
Большую
часть земной
поверхности
занимает вода
В природе вода встречается
в трех агрегатных состояниях:
жидком, твердом (ледяной покров
полярных регионов Земли и вершин гор) и газообразном (облака,
туман и т.д.).
А сейчас выступит 1-я группа
и расскажет нам о физических
свойствах воды.
Физические свойства воды
(Сообщение учащихся 1-й группы)
Древние философы полагали,
что вода является одним из четырех первичных элементов природы наряду с землей, воздухом
26
и огнем. Эти представления продолжали существовать и в средние
века. В 1781 г. Г.Кавендиш показал, что вода – сложное вещество
и образуется при сгорании водорода.
Вода (оксид водорода) – прозрачная жидкость, не имеющая
цвета и запаха. В твердом состоянии она называется льдом или
снегом, а в газообразном – водяным паром.
Невозможно найти в природе другое вещество, физические
свойства которого были бы так необычны, своеобразны, аномальны.
В интервале температур от
+4 °С до 0 °С вода при охлаждении расширяется! Наибольшую
плотность вода имеет при +4 °С,
при более низкой и более высокой
температурах плотность воды несколько меньше. Благодаря этому
явлению осенью и зимой в глубоких водоемах конвекция происходит своеобразно. Охлаждаясь,
вода опускается вниз, на дно, до
тех пор, пока ее температура не
достигнет +4 °С. Более холодная
вода остается сверху. Благодаря
этому под слоем льда, покрывающим водоем, в воде живут рыбы и
другие обитатели водоема.
Чтобы нагреть 1 г воды на 1 °С,
ей необходимо отдать во много раз
большее количество теплоты, чем
для нагревания на 1 °С 1 г другого вещества, т.е. вода имеет очень
большую удельную теплоемкость.
Вследствие этого вода является
хорошим теплоносителем.
В о да – са м о е уд и в и тел ь н о е в е щ е ств о
Если нагревать верхнюю часть
пробирки с водой, нижняя часть
пробирки останется холодной:
вода – плохой проводник тепла.
Вода обладает большим поверхностным натяжением. По
утверждению К.С.Лосева, у абсолютно чистой воды эта величина
столь велика, что по ней можно
было бы кататься на коньках, как
по льду.
Температура кипения воды –
100 °С, плавления – 0 °С. Эти значения тоже аномально высокие.
Ученые объясняют их тем, что
молекулы воды способны соединяться в агрегаты с помощью водородных связей. На разрыв этих
связей и затрачивается большое
количество тепловой энергии при
нагревании.
Получение воды
Учитель. Природная вода
представляет собой раствор различных веществ, концентрация
которых колеблется в широких
пределах. Абсолютно чистую воду
получить очень трудно.
Критерием чистоты воды служит постоянство ее свойств, в
частности электропроводности.
Лишь после 30–40 повторных дистилляций в вакууме свойства воды
перестают изменяться. Самую
чистую воду получают синтезом – взаимодействием тщательно очищенных водорода и кислорода в присутствии платинового
катализатора:
2Н2 + О2 = 2Н2О.
Очистка и подготовка воды
(Сообщение учащихся 2-й группы)
Известно, что только на планете Земля есть вода, а значит, и
жизнь. Наша планета на 71 % покрыта водой, но эта вода – соленая
(моря, океаны). Пресной же воды
(реки, озера) гораздо меньше,
только 1 % от всего мирового запаса.
Остро стоит вопрос об очистке природных вод. Для использования воды из рек, ручьев, озер и
других источников в питьевых и
промышленных целях ее сначала
необходимо подвергнуть очистке
и привести в соответствие с требованиями существующих стандар-
тов на питьевую воду. Подготовка
воды, забираемой из водохранилища, осуществляется по-разному, в
зависимости от ее качества, с помощью ряда процессов.
Чаще всего используют следующие способы.
Коагуляция. Для удаления взвешенных в воде мелких и коллоидных частиц в нее добавляют специальные вещества – коагулянты,
под действием которых образуются легкие взвеси. Они характеризуются достаточными размерами и
плотностью частиц, чтобы можно
было удалить их с помощью осаждения. Для удаления щелочных
веществ, содержащихся в воде,
обычно используют такие коагулянты, как алюминат натрия и
сульфат алюминия.
Дезинфекция. Для разрушения
микроорганизмов, содержащихся
в воде, ее обрабатывают хлором.
Хлорирование обычно является последней стадией водоподготовки*.
Умягчение воды. В этом процессе устраняется жесткость воды,
вызываемая растворенными в ней
солями кальция и магния. С целью
осаждения ионов магния и кальция
на водопроводных станциях в воду
добавляют гидроксид кальция или
карбонат натрия. Для умягчения
воды также могут использоваться
ионообменные смолы.
Адсорбция. Адсорбцией называется поглощение одного вещества поверхностью другого. В процессе водоподготовки для удаления
из воды органических соединений
их адсорбируют на активированном угле. Однако некоторые органические соединения не удается
удалить обычными способами.
Окисление. Если из воды сложно удалить некоторые нежелательные вещества, их можно окислить,
превратив при этом в менее вредные формы. Например, окисление
озоном позволяет превратить содержащиеся в воде цианиды в цианаты.
Химические свойства воды
Учитель. Многие химические
процессы ускоряются в присут* В настоящее время часто вместо
хлорирования используют озонирование – обработку озоном. – Прим. ред.
27
ствии воды, т.е. вода играет роль
катализатора:
H2 O
2Al + 3I2 == 2AlI3.
Но при получении кислот, гашении извести, в процессах гидратации, схватывания и затвердевания связывающих материалов
(цемент, гипс, известь) вода участвует как активный реагент.
Химические свойства воды наглядно характеризуют следующие
реакции.
1. Взаимодействие с активными металлами:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑,
Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2↑.
2. Взаимодействие с некоторыми неметаллами:
Cl2 + H2O = HClO + HCl.
3. Взаимодействие с основными оксидами (оксидами металлов):
СаО + H2O = Ca(OH)2.
4. Взаимодействие с кислотными оксидами (оксидами неметаллов):
SO3 + H2O = H2SO4.
5. Под действием электрического тока вода разлагается на
водород и кислород:
2H2O = 2H2 + O2.
6. Взаимодействие с карбидом
кальция:
CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + С2Н2.
Применение воды. Вода –
универсальный растворитель
(Сообщение учащихся 3-й группы)
Невозможно назвать какойлибо производственный процесс,
в котором не использовалась бы
вода. Промышленность нашей
страны ежесекундно потребляет
столько воды, сколько несет ее река
Волга. На получение 1 т стали расходуется 150 т воды, бумаги – 250 т,
синтетических волокон – 4000 т.
Вода используется в сельском
хозяйстве для полива, например,
овощных, зеленных и технических культур, а также при производстве сельскохозяйственной
продукции.
Вода играет определенную
роль и в искусстве: каскады прудов и фонтаны украшают парки
и сады. Во многих странах есть
традиция сооружать зимой ледяные скульптуры героев сказок и
легенд.
Х ИМИЯ
октябрь
2015
И З О П Ы ТА РА Б ОТ Ы
Вода – универсальный растворитель. На дне Тихого океана
находится 1 500 000 млн т металлических руд. В воде морей
и океанов содержатся почти все
элементы периодической системы
Д.И.Менделеева, океанскую воду
называют «жидкой рудой», и уже
сегодня из нее извлекают натрий,
хлор, золото, уран.
Вода широко используется в
качестве растворителя в химической технологии, а также в лабораторной практике. Она – необходимый растворитель для протекания
биохимических процессов. Вода
прекрасно растворяет ионные, а
также многие ковалентные соединения.
Способность воды хорошо
растворять многие вещества обусловлена полярностью ее молекул.
Молекула воды обладает большим
дипольным моментом. Поэтому
при растворении в ней ионных
веществ молекулы воды ориентируются вокруг ионов – гидратируют их. Водные растворы ионных
веществ являются электролитами.
Растворимость ковалентных
соединений в воде зависит от их
способности образовывать водородные связи с молекулами воды.
Некоторые ковалентные соединения, например оксид ceры(VI), аммиак и хлороводород, хорошо растворяются в воде. Кислород, азот и
оксид углерода(II) – плохо.
Присутствие в воде нелетучих
растворенных веществ, например
хлорида натрия и сахара, понижает давление пара и температуру замерзания воды, повышает ее температуру кипения.
Вода – самое необыкновенное
вещество в мире
(Сообщение учащихся 4-й группы)
Докажем, что вода – самое необыкновенное вещество в мире.
Гимном этому веществу стали строки знаменитого французского писателя Антуана де СентЭкзюпери: «Вода, у тебя нет ни
цвета, ни вкуса, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое!
Нельзя сказать, что ты необходима
для жизни: ты – сама жизнь. Ты
наполняешь нас радостью, котоХ ИМИЯ
октябрь
2015
рую не объяснишь нашими чувствами. С тобою возвращаются к
нам силы, с которыми мы уже простились».
Вода у древних ученых считалась самым главным элементом: «Вода – начало всех начал».
Фалес, живший в V в. до н.э., утверждал, что окружающий мир
возник из «первичной воды».
Водные источники у древних
народов служили местом сборища, воде поклонялись как сверхъестественной силе, и она считалась
матерью жизни и смерти.
Вода у народов Древней Руси
служила источником для создания
легенд, преданий, сказок (водяные, русалки и т.д.).
Основатель греческой медицины Гиппократ, живший в IV в. до
н.э., при лечении на одно из первых мест ставил воду (основное
средство гигиены).
Вода в далекие геологические
времена находилась в состоянии
пара – тогда не было ни рек, ни
озер, ни морей, ни океанов.
Долины, овраги, ущелья, горы,
равнины, песчаные пустыни – результат не только тектонических
сдвигов и землетрясений, но и
длительной работы воды.
Точка кипения воды – предел
существования для многих живых
организмов. Вот почему кипячением убивают большинство болезнетворных бактерий.
Лед и снег тоже испаряются,
как и вода: за зимний период испаряется около 1/3 части выпавшего
снега.
В составе мантии Земли воды
содержится в 10–12 раз больше,
чем в Мировом океане. Если бы на
Земле не было впадин и выпуклостей, вода покрыла бы всю поверхность, и ее толщина была бы 3 км.
В среднем соленость мирового океана составляет 3,5 %.
Наименее соленой является вода
Финского залива и северной части
Ботнического залива, входящих
в акваторию Балтийского моря.
Наиболее соленой является вода
Красного моря.
Синий цвет чистой океанской
воды объясняется избирательным
поглощением и рассеиванием света в воде.
28
Вода отражает 5 % солнечных
лучей, в то время как снег – около 85 %, под лед океана проникает
лишь 2 % солнечного света.
Заселение земного шара растительным и животным миром связано с живительными свойствами
воды.
В организмах растений и животных содержится более 50 %
воды. В организме человека вода
составляет около 65 %. Потеря
организмом человека более 10 %
воды может привести к смерти.
«Где вода, там и жизнь» и
«Земля умирает, если ушла вода» –
эти восточные пословицы известны каждому.
Учитель. Для питья нужна пресная вода. Некоторые страны испытывают недостаток воды. Воду
надо экономить, не лить ее понапрасну, сломанный кран надо отремонтировать. Помните: вода –
это жизнь. Запас пресной воды,
пригодной для питья, ежегодно
уменьшается. Виноват в этом сам
человек – в реки сбрасывают грязную воду, нефть, мусор.
А знаете ли вы, что:
• первый закон об охране вод
был написан Петром I;
• в человеке среднего веса 4–5
ведер воды;
• без воды нет жизни – ни одна
спора, ни одно семечко не прорастут и не будут без нее развиваться;
• без воды невозможно гниение и разложение растительных и
животных организмов;
• без воды в зеленом листе не
могут образовываться сахар,
крахмал, жиры, кислоты и другие
вещества;
• вода при испарении увеличивает свой объем более чем в 1000
раз;
• многие химические процессы
ускоряются в присутствии воды;
• гидропушки создают тонкую
струю воды, имеющую огромную
скорость и режущую не только
дерево (без опилок), но и горные
породы;
• чистота и призрачность
байкальской воды – результат
жизнедеятельности рачков эпишура, пропускающих через себя
всю воду озера трижды в год;
В о да – са м о е уд и в и тел ь н о е в е щ е ств о
• чем большая часть воды в
растительных организмах связывается в коллоидные системы,
тем лучше растения сопротивляются морозу и засухе.
Задания
1. Заполните схему.
• Что такое «синий уголь»?
(Вода.)
• Назовите восемь наименований состояния воды, принятых в
метеорологии.
(Пар, лед, туман, облака,
иней, град, тучи, снег.)
• Можно ли высушить белье на
морозе?
(Можно, т.к. лед тоже
испаряется.)
• Какой воздух тяжелее – сухой
или влажный?
(Сухой, т.к. относительная
молекулярная масса воды меньше
относительной молекулярной
массы воздуха.)
• Почему яйцо не тонет в соленой воде?
(Потому что плотность соленой
воды больше, чем пресной, значит,
больше и выталкивающая сила.)
4. Разгадайте ребусы.
,,
2. Разгадайте загадки.
C Что видно, когда ничего не
видно?
(Туман.)
O E
,
(Молекула.)
Д
Т
C Темным облаком летела,
Опустилась птицей белой,
Превратилась в человечка,
Постояла у крылечка,
Покатилась кувырком
и запела ручейком.
(Вода.)
C На дворе переполох –
С неба сыплется горох,
Съела шесть горошин Нина –
У нее теперь ангина.
(Град.)
(Кислород.)
C Без пути и без дороги
Ходит самый длинноногий.
В тучах прячется, во мгле,
Только ноги на земле.
(Дождь.)
C Без крыльев летят,
Без ног бегут,
Без паруса плывут.
E
(Испарение.)
, ,
(Облака.)
C Не снег и не лед, а серебром
деревья уберет.
(Иней.)
3. Викторина.
• Кто и когда установил состав
воды как анализом, так и синтезом?
(A.Лавуазье в 1783 г.)
, ,,,
3
(Горение.)
29
Х ИМИЯ
октябрь
2015
И З О П Ы ТА РА Б ОТ Ы
ХИМИЧЕСКАЯ ИГРА «ДУЭЛЬ ЭРУДИТОВ» ДЛЯ УЧАЩИХСЯ 9–11-Х КЛАССОВ
Наука ковала Победу
Т.Н.ИВАНОВА,
учитель химии лицея № 23,
г. Озерск, Челябинская обл.
Материал сопровождается
презентацией, размещенной
на сайте www.1september.ru
в вашем Личном кабинете.
Ученым-химикам, гражданам великой страны, приближавшим Победу, народу-победителю был посвящен традиционный межшкольный химический турнир – мероприятие в рамках предметной недели химии и биологии.
Турнир по теме «Наука ковала Победу», являющий собой
воплощение идеи сотрудничества интеллектуально одаренной, увлеченной химией молодежи города Озерска,
прошел 10 апреля 2015 г.
Цели.
Развивать познавательную активность учащихся,
применяя нестандартные игровые формы учебной деятельности.
Воспитывать патриотизм на примере изучения деятельности ученых-химиков в годы Великой Отечественной войны.
«военный металл» – в сочетании с хромом и вольфрамом повышал прочность стали, из которой изготавливали клинки, сабли, мечи.
Задание командам: определите металлы, о которых пойдет речь.
Сейчас вы услышите информацию о металлах. Вопросов будет три. После этого вам будет дана 1 мин.
на обсуждение и написание ответа. Затем ответы в
письменном виде команды предоставляют жюри.
ХОД МЕРОПРИЯТИЯ
Вступительное слово
Учитель. 70 лет Победы советского народа в Великой Отечественной войне над фашистской Германией – великая дата. И как бы ни пытались сегодня
неофашисты переписать историю, умалить подвиг советского народа, потерявшего более двадцати
пяти миллионов жизней, победа СССР над фашизмом
навсегда вписана золотыми буквами в историю человечества. На разгром врага, на победу работала вся
страна. «Все для фронта! Все для Победы!» – вот лозунг тех дней. (Демонстрируются кадры кинохроники
о начале войны. Фильм 1-й документального сериала «Неизвестная война»: «22 июня 1941»; отрывок с
34,52 по 37 мин.)
Огромный вклад внесли ученые страны. Ученыехимики открывали новые способы производства
взрывчатых веществ, высокооктановых бензинов,
легких сплавов для авиации, создавали лекарственные
препараты, вели поиск новых видов сырья и энергии…
Ученым-химикам, гражданам великой страны,
приближавшим Победу, народу-победителю мы посвящаем традиционную межшкольную химическую игру
«Дуэль эрудитов – 2015».
В начале игры представляются жюри и команды.
В о п р о с 1.
Сплавы этого металла в виде броневых плит и литья толщиной 10–100 мм использовали при изготовлении корпусов башен танков, бронеавтомобилей, самоходок. Толщина брони военных кораблей доходила до
500 мм. За годы Второй мировой войны было израсходовано 800 млн тонн этого металла.
Этот металл – главная составная часть чугунов и
сталей. А по их выплавке судят о мощности государства. Это основной металл, который использовали в
годы Великой Отечественной войны.
О каком металле идет речь?
(Ответ. Железо.)
В о п р о с 2.
Этот металл использовали еще в древности. Сейчас он используется в производстве подшипников для
военной техники. Сплавы этого металла называются
баббиты и бронзы.
Плотность этого металла – 11,34 г/см3. Данный
факт стал причиной его широкого использования при
изготовлении пуль для огнестрельного оружия.
О каком металле идет речь?
(Ответ. Свинец.)
В о п р о с 3.
Металл использовали для активной защиты самолетов. При отражении налетов авиации на Гамбург
операторы немецких радиолокационных станций
обнаружили неожиданные помехи, которые делали
I. Конкурс «Темная лошадка:
металлы тоже воевали»
Ведущий. В годы Великой Отечественной войны
металлы тоже воевали. Медь, например, в сплаве с
оловом называли «пушечным металлом». Молибден –
Х ИМИЯ
октябрь
2015
30
Н ау ка ко ва л а П обеду
III. Конкурс «Черный ящик»
Ведущий. Черный ящик внести! (На экране портрет Ю.Г.Мамедалиева.) В 1941 г. академик
Ю.Г.Мамедалиев выполнил работу по синтезу вещества, находящегося в черном ящике. Это вещество
использовали для получения тротила. Тротил со щелочами образует соли, которые легко могут взрываться
при механическом воздействии. Из тротила делали
взрывчатые вещества для подводных мин, торпед.
невозможным распознавание сигналов от приближающихся самолетов. Помехи были вызваны лентами из
фольги этого металла.
Этот металл называют «крылатым», т.к. его сплавы
с магнием, марганцем, бериллием, натрием, кремнием
используют в самолетостроении.
О каком металле идет речь?
(Ответ. Алюминий.)
Ведущий. Уважаемые команды! Вам дается
1 мин. на обсуждение и написание ответа. Через
1 мин. вам необходимо сдать жюри ответы команды
в письменном виде.
После того как листы с ответами отданы жюри, команды озвучивают свое решение.
(Оценивание: за каждое название – 1 балл.)
Ведущий. На оборону работали и все остальные
металлы! При штурме Берлина войсками 1-го Белорусского фронта 143 прожектора огромной светосилы ослепили гитлеровцев в их оборонительной полосе.
И это способствовало быстрому исходу операции. Зеркала прожекторов изготавливали из сплава серебра с
индием. Без германия не было бы радиолокаторов. Кобальт шел на изготовление магнитных мин. Тантал –
радарных установок. (Демонстрируются кадры из
фильма 18-го документального сериала «Неизвестная
война»: «Битва за Берлин»; отрывок с 9,35 по 11 мин.)
Вопросы командам. Что за вещество в черном
ящике? Как и где сегодня используется тротил?
Вам дается 1 мин. на обсуждение. Через 1 мин. листок с ответом сдаете жюри.
(Ответ. Толуол. Тротил используется
для получения охотничьего пороха,
во взрывных работах.)
(Оценивание: максимальное количество баллов – 2.)
После того как листы с ответами отданы жюри, команды озвучивают свое решение.
II. Конкурс «Беру патент»
Демонстрируется горение магниевой ленты.
Ведущий. Свойство магния гореть белым ослепительным пламенем использовали для изготовления
осветительных и сигнальных ракет, трассирующих
пуль, снарядов. Магний нужен и в самолетостроении.
Этот металл добывали даже из морской воды.
Предлагаем вам изобретательскую задачу, на которую уже давно взят патент.
Вам предложены: морская вода, известковое молоко, соляная кислота, электролизер.
Задание командам. В течение 3 минут предложите способ получения магния из морской воды. Напишите уравнения реакций и представьте жюри, как решали эту проблему ученые в годы Великой Отечественной войны. Попробуйте предложить свое решение и
взять свой патент.
(Ответ.
Mg2+ + Ca(OH)2 = Mg(OH)2¯ + Ca2+,
IV. Конкурс «Зеленый ящик»
Ведущий. Зеленый ящик внести! В зеленом ящике находится изобретение, спасшее тысячи солдат в
годы и Первой, и Второй мировой войн. Автора изобретения (портрет Н.Д.Зелинского на слайде без подписи фамилии!!!) вы видите на слайде. Этот химик
Mg(OH)2¯ + 2HCl = MgCl2 + 2H2O,
MgCl2 = Mg + Cl2 (электролиз расплава).)
(Оценивание: за каждую правильную реакцию –
1 балл; за красивую, правильную идею – от 1 до 5 баллов.)
После того как листы с ответами отданы жюри, команды озвучивают свое решение.
31
Х ИМИЯ
октябрь
2015
И З О П Ы ТА РА Б ОТ Ы
улучшил качество бензина, тем самым увеличив мощность моторов. Самолеты могли теперь взлетать с
меньшего разбега, подниматься на большую высоту
со значительным грузом.
В зеленом ящике находится самое известное изобретение этого ученого.
Вопросы командам. О каком изобретении идет
речь? Как зовут этого ученого? На каком явлении основано изобретенное устройство?
Вам дается 1 мин. на обсуждение. Через 1 мин. листок с ответом сдаете жюри.
(Ответы. Николай Дмитриевич Зелинский является изобретателем угольного противогаза, работа которого основана на явлении адсорбции.)
(Оценивание: по 1 баллу за каждый правильный ответ, суммарно – 3 балла.)
После того как листы с ответами отданы жюри, команды озвучивают решение.
Б. Палладин Александр Владимирович
В. Мельников Николай
Николаевич
V. Конкурс «Никто не забыт. Ничто не забыто»
Ведущий. Ученый Александр Наумович Фрумкин
сказал в своей речи в 1941 г.: «В современной войне
немецкая химия подарила миру пока одну “новинку” –
это массовое применение возбуждающих и наркотических средств, которые дают немецким солдатам
перед тем, как их послать на смерть. Советские химики призывают ученых всего мира использовать свои
знания для борьбы с фашизмом!»
Жестокая и страшная война унесла около 20 млн.
жизней. А ведь их могло быть больше, если бы не
ученые-химики, создавшие более 100 новых лечебных
препаратов, спасших десятки тысяч солдат от газовой гангрены, столбняка, менингита и гнойных инфекций.
Задание командам. Установите соответствие,
заполните таблицу в течение 3-х мин., а затем сдайте ее жюри.
Ответ.
А
3
Б
В
1. Получил викасол и метилнафтохинон – эффективные средства для остановки кровотечения.
2. Получил гексахлоран,
который является основой дуста, применявшегося для борьбы с вшами,
переносившими сыпной
тиф.
Х ИМИЯ
октябрь
2015
В
2
VI. Конкурс капитанов
Ведущий. Существует лечебное средство с официально утвержденным названием «винилин». Это
был первый синтетический полимер, используемый
в медицине. Препарат абсолютно не токсичный, обладающий противомикробным, противоожоговым,
ранозаживляющим, противовоспалительным дей-
Текст задания
А. Постовский Исаак
Яковлевич
Б
1
(Оценивание: за каждый правильный вариант –
1 балл, итого – 3 балла.)
Ведущий. На слайде вы видите ответ на конкурс
«Никто не забыт. Ничто не забыто». (Зачитывает
правильные соответствия.)
Таблица
А
3. Синтезировал стрептоцид, норсульфазол, сульфазин, которые вошли в
состав пасты, названной
его именем. Эта паста, обладая противомикробным
и антибактериальным действием, спасла тысячи раненых солдат.
32
Н ау ка ко ва л а П обеду
ствием. Это лечебное средство спасло тысячи раненых солдат во время Великой Отечественной войны.
(На слайде портрет М.Ф.Шостаковского без подписи
и склянка с винилином.) В течение 3 мин. вам нужно
дать ответы на вопросы.
Вопросы капитанам.
1. Какое другое название имеет этот лекарственный препарат?
2. Чей портрет на слайде и какое отношение этот
человек имеет к лекарственному средству?
3. Написать схему полимеризации получения винилина, если мономер его – винилбутиловый эфир.
(Ответы. 1. Это «бальзам Шостаковского».
2. Михаил Федорович Шостаковский –
создатель винилина.
(Ответ.
3KClO3 + H2SO4 = 2ClO2 + KClO4 + K2SO4 + H2O,
2ClO2 = Cl2 + 2O2,
C12H22O11 + 12O2 = 12CO2 + 11H2O.)
(Оценивание: по 1 баллу за уравнение.)
Правильный ответ демонстрируется на слайде после сдачи листков с ответами жюри.
Ведущий. Мы благодарим тех, кто победил в этой
страшной войне! Живым – вечная слава! Погибшим –
вечная память!
Советские химики внесли достойный вклад в победу нашего народа в Великой Отечественной войне!
Война была смертельным противоборством производств, экономики и науки. Поэтому вместе с солдатами 1945 г. победила и наша наука, ученые-химики,
которые и по сей день направляют свою деятельность на защиту своей Родины. Вспомним имена ученых-химиков, ковавших Победу.
(Во время выступления ведущего на слайде появляются портреты М.М.Дубинина, А.Е.Арбузова,
А.Е.Ферсмана,
В.А.Каргина,
Н.Н.Мельникова,
Н.Д.Зелинского, С.И.Вольфковича, Ю.А.Клячко,
С.С.Наметкина, Н.Н.Семенова, И.Л.Кнунянца.)


 −CH

H2 − C
CH −
t

 .)
|

3. nCH2=CH–O–C4H9 →

O − C 4 H9 


 n

После того как листы с ответами отданы жюри, команды озвучивают свое решение.
В заключение ученица читает стихотворение
З.И.Барсукова «Кто про химика сказал…».
Кто про химика сказал: «Мало воевал»,
Кто сказал: «Он мало крови проливал?»
Я в свидетели зову химиков-друзей –
Тех, кто смело бил врага до последних дней,
Тех, кто с армией родной шел в одном строю,
Тех, кто грудью защитил Родину мою.
Сколько пройдено дорог, фронтовых путей…
Сколько полегло на них молодых парней…
Не померкнет никогда память о войне,
Слава химикам живым, павшим – честь вдвойне.
VII. Конкурс «Воспроизведи недописанное»
Ведущий. Вспомним начало войны. Шел 1941 г. Немецкие танки рвались к Москве и Ленинграду. Бойцы
Красной Армии буквально грудью сдерживали врага.
Не хватало обмундирования, продовольствия, боеприпасов, противотанковых средств. (Демонстрируется
фрагмент из 1-й части фильма «Блокада»: «Лужский
рубеж»; отрывок с 1 ч 40 мин. по 1 ч 43 мин.)
В этот сложный, критический период на помощь
пришли ученые-энтузиасты. За два дня на одном из
военных заводов наладили выпуск бутылок КС (Качугина–Солодовникова).
Что представляли собой бутылки КС? К обыкновенной бутылке прикрепляли ампулы с концентрированной серной кислотой, с бертолетовой солью и с
сахарной пудрой. В бутылку заливали бензин, керосин
или масло. Когда такая бутылка при ударе разбивалась о броню, компоненты вступали в химическую реакцию, происходила сильная вспышка и горючее воспламенялось.
Задание командам. Закончите уравнения реакций,
лежащие в основе действия бутылок КС. Вам даются листки и 3 мин. на написание уравнений реакций.
Листки с ответами сдаете жюри.
На листках написано:
Далее демонстрируется кинохроника «Встреча
солдат-победителей на Белорусском вокзале».
Выступление жюри с заключительным словом.
Подведение итогов.
ЛИТЕРАТУРА
Енякова Т.М. Внеклассная работа по химии. 2-е
изд., стереотип. М.: Дрофа, 2005; Жаворонков Н.М.
Вклад советских химиков в победу над фашистской
Германией. Журнал ВХО им. Д.И.Менделеева, 1975,
т. 20, № 4, с. 425–430; Макареня А.А., Разумовский В.В.
Химики Ленинграда в годы блокады (по воспоминаниям участников героической обороны Ленинграда).
Журнал ВХО им. Д.И.Менделеева, 1980, т. 25, № 2,
с. 226– 227; Вольфкович С.И. В помощь фронту. Вестник АН СССР, 1975, № 5, с. 51–55; Жаворонков Н.М.
Советские химики в годы войны. Вестник АН СССР,
1975, № 5, с. 43–50; Волков В.А., Вонский Е.В., Кузнецова Г.И. Химики: Биографический справочник. Киев:
Наукова думка, 1984.
KClO3 + H2SO4 = … + … + …+ … ;
ClO2 = … + … ;
C12H22O11 + O2 = … + … ;
33
Х ИМИЯ
октябрь
2015
Х И М И Я В Ш КО Л Е И Д О М А
ПРОБЛЕМНО-ТВОРЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ
Шедевры архитектуры
глазами химика
О.Д.-С.КЕНДИВАН,
к.х.н., доцент кафедры химии,
А.Н.СААЯ,
учебный мастер кафедры химии,
Тувинский государственный
университет,
г. Кызыл,
Республика Тыва
Содержание обучающих задач при компетентностном подходе отличается от традиционных заданий своей практической направленностью. Нами разработаны практико-ориентированные задания для некоторых тем курса
химии. В данном материале представлены задачи, содержание которых расширяет представления учащихся о химической сущности процессов, лежащих в основе
строительства шедевров архитектуры. В представленном
материале каждая задача начинается с научно-популярной информации.
Материал сопровождается презентацией, размещенной
на сайте www.1september.ru в вашем Личном кабинете.
Цель использования данной группы проблемнотворческих заданий в процессе обучения:
• ознакомление с некоторыми материалами, использованными в строительстве мировых архитектурных шедевров;
• показ роли эмпирических знаний о веществах и
их свойствах как об основе развития строительства.
Задание. Установите молекулярную формулу основного компонента клинкера, если массовые доли
элементов в нем: 71,4 % Са, 28,6 % O.
(Ответ. СаО.)
Творческое задание. Составьте и проведите виртуальную экскурсию по теме «История применения бетона в строительстве».
Образовательный продукт. Материал для виртуальной экскурсии.
З а д а ч а 1. «Храм науки» (Россия)
Научно-популярная информация. В строительстве одного из величайших сооружений XX в. – главного здания МГУ – наряду с кирпичом и природными камнями использовался бетон. Основные компоненты бетона – это портландцемент и материалы,
служащие заполнителями. Полученный в результате
обжига портландцемента материал называется клинкером. Химический состав клинкера определяется
по содержанию в нем оксидов: кальция, кремния,
алюминия, железа.
Х ИМИЯ
октябрь
2015
З а д а ч а 2. «Чудо света» (Египет)
Научно-популярная информация. Египетские
пирамиды – единственные из древних семи чудес
света, сохранившиеся до наших дней. Пирамида
представляет собой сплошную каменную кладку из
блоков белого тонкозернистого известняка. Блоки
камня пригнаны друг к другу плотно: в щель между
блоками пирамиды Хеопса не входит даже лезвие
ножа. Швы сложенных из камней пирамид египтяне
заделывали гипсом СаSO4æ2H2O.
34
Ш е д е в р ы а р х и те кту р ы гл а з а м и х ими ка
Задание. Сколько получится строительного гипса
после термической обработки 5 т природного гипса?
(Ответ. Дегидратация природного гипса
идет по реакции:
СаSO4æ2Н2О = СаSO4æ0,5Н2О + 1,5Н2О.
С учетом молекулярных масс:
172 = 145 + 27.
Из 5 т природного гипса получится:
5000æ(145 / 172) = 4215 кг строительного
гипса.)
Творческое задание. Придумайте и создайте электронное пособие-справочник «Соединения кальция на
службе у человека».
Образовательный продукт. Электронное пособиесправочник.
Задание. Установите молекулярную формулу мускона, если массовые доли элементов в нем составляют: 80,67 % С, 12,60 % H, 6,73 % O, а относительная
молекулярная масса равна 238.
(Ответ. С16Н30О.)
Творческое задание. Предложите свое архитектурное решение креативных, незатратных и экологичных
объектов: беседок и скамеек, лавочек и клумб, фонарей и указателей! Для своих идей можно использовать
картон, пластик, полиэтилен, шины, металлолом и
другие виды вторсырья.
Образовательный продукт. Идея.
З а д а ч а 3. «Птичье гнездо» (Китай)
Научно-популярная информация. Национальный
стадион выстроен в столице Китая, Пекине, к летним Олимпийским играм 2008 г. «Птичьим гнездом»
это сооружение прозвали за интересную архитектуру: его опутывает ажурная сеть из стальных прутьев.
Высококачественная хромоникелевая конструкционная сталь имеет химический состав добавок: углерод – около 0,38 %; хром – около 2 %; никель – около
5 %; молибден – около 1 %.
З а д а ч а 5. «Дом-пианино» (Китай)
Научно-популярная информация. Уникальное
строение в виде пианино, к которому прислонена
виолончель, построили в китайской провинции Аньхой. Дом-пианино построен с использованием современных строительных материалов, включая стекло, бетон и полиэтиленовые трубы. Основу промышленных архитектурно-строительных стекол составляют композиции тройной системы Na2O–СаО–SiO2,
при массовых содержаниях (%): 60–80 SiO2, 0–10
СаО, 10–25 Na2O.
http://debri.ru/uploads/
posts/2011-03/1301403884_017.jpg
Задание. Вычислите массу хрома в 100 кг конструкционной стали.
(Ответ. 2 кг.)
Творческое задание. Подготовьте сообщение
«Сталь в архитектуре».
Образовательный продукт. Сообщение.
З а д а ч а 4. «Душистая мечеть» (Марокко)
Научно-популярная информация. В городе Марракеше (Марокко) находится мечеть, знаменитая
тем, что ее стены пахнут мускусом. Натуральный
мускус – ценное благовоние, которое вырабатывают железы самца кабарги. Запах мускусу придает
мускон. Оказывается, при строительстве мечети
в 1195 г. в цемент, скрепляющий камни, подмешали около тысячи мешков мускуса. И запах не исчез
даже спустя 800 лет.
Задание. Сколько молей оксида кальция содержится в 100 г архитектурно-строительного стекла, если
массовая доля СаО составляет 10 %?
(Ответ. 0,18 моль.)
Творческое задание. Подготовьте стендовый материал «Химический состав архитектурно-строительного стекла».
Образовательный продукт. Стендовый материал.
35
Х ИМИЯ
октябрь
2015
Х И М И Я В Ш КО Л Е И Д О М А
З а д а ч а 6. «Парусообразный театр» (Австралия)
Научно-популярная информация. Оперный театр
в Сиднее – символ крупнейшего города Австралии.
Парусообразные оболочки делают это здание непохожим ни на одно другое. Оперный театр признан
одним из выдающихся сооружений современной
архитектуры в мире. Кровля оперного театра состоит из 2194 секций, всю конструкцию удерживают
стальные тросы общей длиной в 350 км.
Творческое задание. Подберите рисунки-комиксы
на тему «Хронология использования стекла в строительстве».
Образовательный продукт. Рисунки-комиксы.
З а д а ч а 8. «Мерцающий мавзолей» (Индия)
Научно-популярная информация. Неофициальный символ Индии – мавзолей Тадж-Махал – самый изящный памятник архитектуры. Великолепие
Тадж-Махала обусловлено мерцающим белым мрамором, из которого он построен.
Задание. Сколько кг титана содержится в 100 кг
стали? В конструкционные стали его вводят в небольших количествах – приблизительно 0,15 %.
(Ответ. 0,15 кг титана.)
Творческое задание. Подготовьте материал «Новые
строительные материалы» для рубрики «Калейдоскоп
интересных фактов».
Образовательный продукт. Материал для рубрики
«Калейдоскоп интересных фактов».
Задание. Установите молекулярную формулу мрамора, если массовые доли элементов в нем: 40 % Са,
12 % С, 48 % O.
(Ответ. СаCO3.)
Творческое задание. Придумайте иллюстрированный буклет «Мрамор в скульптуре и архитектуре».
Образовательный продукт. Иллюстрированный
буклет.
З а д а ч а 7. «Стеклянная пирамида» (Франция)
Научно-популярная информация. Стеклянная пирамида служит главным входом в Лувр и является
одним из символов Парижа. Ее грани полностью состоят из стеклянных сегментов, таким образом обеспечивается оптимальное освещение подземного вестибюля, где находятся кассы. Вес пирамиды – около
180 т. Основу промышленных архитектурно-строительных стекол составляют композиции тройной системы Na2O–СаО–SiO2, при массовых содержаниях
(%): 60–80 SiO2, 0–10 СаО, 10–25 Na2O.
З а д а ч а 9. «Театр – яйцо» (Китай)
Научно-популярная информация. Национальный
центр исполнительских искусств – оперный театр в
Пекине – это эллипсоидный купол из титана и стекла, окруженный искусственным озером. Издалека
глазам предстает захватывающее зрелище – создается такое впечатление, будто огромное яйцо плавает
в воде.
Задание. Вычислите, сколько SiO2 ушло на строительство стеклянной пирамиды Лувра.
(Ответ. От 108 до 144 т.)
Х ИМИЯ
октябрь
2015
36
Ш е д е в р ы а р х и те кту р ы гл а з а м и х ими ка
Задание. Напишите формулу полиамида, если для
его получения был взят мономер, содержащий 6 атомов углерода в молекуле.
(Ответ. Полиамид-6: [–NH–(CH2)5–CO–]n.)
Творческое задание. Подготовьте аналитический
доклад «Разработки DuPont, используемые в строительстве».
Образовательный продукт. Аналитический доклад.
З а д а н и е. Составьте электронную формулу атома
титана.
(Ответ. 1s22s22p63s23p63d 24s2.)
Творческое задание. Придумайте рекламный плакат о титане на тему «Этому металлу принадлежит
будущее».
Образовательный продукт. Рекламный плакат.
З а д а ч а 10. «Здание – лотос» (Индия)
Научно-популярная информация. В 1986 г. в НьюДели достроили Храм Лотоса. 27 лепестков каменного лотоса выложены из белого бетона и греческого мрамора. Вечером, в свете прожекторов, лепестки
храма мягко светятся зеленовато-белым светом, совсем как настоящий живой лотос.
З а д а ч а 12. «Обитаемый атом» (Бельгия)
http://fototelegraf.ru/wp-content/uploads/2011/07/2337.jpg
Научно-популярная информация. Модель атома
создавалась в Брюсселе к Международной выставке
1958 г. Атомиум – здание кристаллообразной формы, покрытое металлом, вес около 2400 т. За основу
взят кристалл железа: 9 круглых сфер связаны в кристаллическую решетку. В увеличенном в 165 миллиардов раз кристалле расположились выставочные
залы, ресторан, смотровая площадка. Сооружение
было покрыто изначально алюминиевым сплавом, а
после завершенного в феврале 2006 г. капремонта –
стальной оболочкой.
Задание. Установите молекулярную формулу мрамора, если массовые доли элементов в нем: 40 % Са,
12 % С, 48 % O.
(Ответ. СаCO3.)
Творческое задание. Подготовьте реферат «Мрамор, известняк, песчаник, гипс в скульптуре и архитектуре».
Образовательный продукт. Реферат.
З а д а ч а 11. «Гостиница – парус» (Арабские
Эмираты)
Научно-популярная информация. Здание «Бурж
аль Араб» выполнено в форме арабской лодки, и с
гордостью носит прозвище «Парус». Гостиница открылась в 1999 г. Здание окутано тканью DuPont
(Дюпон, на основе полиамида) с тефлоновым покрытием, которое защищает от пустынной жары,
грязи и пыли и светится, меняя цвет в зависимости
от погоды и времени суток. А внутри покрытие дает
приятный молочно-белый свет.
Задание. В алюминиевых сплавах массовая доля
кремния – 0,15 %, а железа – 0,15 %. Вычислите массу
железа в 500 г сплава.
(Ответ. 0,75 г.)
Творческое задание. Напишите заметку «Металлтруженик», в которой нужно проследить и отразить
значение железа в развитии человеческой цивилизации.
Образовательный продукт. Заметка «Металл-труженик».
З а д а ч а 13. «Кибертектурное яйцо» (Индия)
Научно-популярная информация. Считается, что
здания XXI в. будут отличаться от зданий XX в. Помимо дизайна, суть архитектуры будущего – в новых
материалах и нематериальных технологиях – в мультимедиа и интерактивности. Одним из образцов архитектуры будущего является Кибертектурное яйцо:
интеллектуальная система здания следит за состоянием здоровья сотрудников – за их артериальным
37
Х ИМИЯ
октябрь
2015
Х И М И Я В Ш КО Л Е И Д О М А
З а д а ч а 15. «Здание – волна» (Испания)
давлением, температурой и т.д. Выстроено это здание в Мумбае из стекла и стали. Сталью называют
сплав железа с углеродом, содержащий не более 2 %
углерода.
http://budconcept.ru/newinphoto/astat8/
stranpapdom/0%20(1).jpg
Научно-популярная информация. На набережной
города Санта-Крус, столице острова Тенерифе, высится Концертный зал. Бетонное здание украшает
фееричный венец в форме волны. Акустика в нем
очень тонко настроена: размещение отражателей
звука выверялось при помощи лазерного тестирования. Все стены и в концертных залах, и коридорах,
и в туалетах облицованы базальтом, местным вулканическим камнем. Существенную часть базальта составляют плагиоклазы, например альбит.
Задание. Сколько молей железа содержится в 100 г
стали?
(Ответ. 1,75 моль.)
Творческое задание. Напишите небольшой рассказ
по теме «Материалы будущего».
Образовательный продукт. Рассказ.
Задание. Установите молекулярную формулу альбита, если массовые доли элементов в нем: 8,78 % Na,
10,30 % Al, 32,06 % Si, 48,86 % O.
(Ответ. Na[AlSi3O8].)
Творческое задание. Подготовьте сообщение «Облицовочные материалы».
Образовательный продукт. Сообщение.
З а д а ч а 14. Колизей (Италия)
Научно-популярная информация. В строительстве одного из величайших сооружений I в. до н.э. –
Колизея в Риме – наряду с кирпичом и природными
камнями использовался бетон. Основные компоненты бетона в настоящее время – это портландцемент и
материалы, служащие заполнителями. Полученный
в результате обжига портландцемента материал называется клинкером. Химический состав клинкера
определяется по содержанию в нем оксидов: кальция, кремния, алюминия, железа.
З а д а ч а 16. «Гигантский цветок» (Азия)
Научно-популярная информация. Grand Lisboa –
58-этажная гостиница в Макао, создана в виде гигантского цветка, стоящего на постаменте. Здание
Задание. Установите молекулярную формулу основного компонента клинкера, если массовые доли
элементов в нем: 71,4 % Са, 28,6 % O.
(Ответ. СаО.)
Творческое задание. Подготовьте доклад «Химический состав строительных материалов».
Образовательный продукт. Доклад.
Х ИМИЯ
октябрь
2015
38
Ш е д е в р ы а р х и те кту р ы гл а з а м и х ими ка
включил робота в список «50 самых оригинальных
зданий мира». Глаза робота – окна с разноцветными
стеклами. Стеклу можно придать окраску с помощью оксидов. Оксид кобальта окрашивает стекло в
синий цвет, оксид урана – в желтовато-зеленый.
http://www.varldenshaftigaste.se/topplistor/varldens-15-haftigaste-byggnader/robotbuilding.jpg
впечатляет роскошным дизайном и отделкой. Среди материалов был использован черный обсидиан.
Вулканическое стекло (обсидиан) образуется при
быстром охлаждении вязких кислых вулканических
пород, состоящих из силикатов и алюмосиликатов с
некоторым количеством щелочей. Обсидиан имеет
состав, близкий к обычному стеклу. Составы стекол
обычно выражают через содержание оксидов входящих в них элементов.
Задание. Установите химический состав обсидиана, если в нем: 32,67 % Si; 7,42 % Na; 3,57 % Ca; 2,4 %
Mg; 2,49 % K; 2,12 % Al; 2,8 % Fe и 46,53 % O.
(Ответ. 70 % SiO2; 10 % Na2O; 5 % СаO;
4 % MgO; 3 % K2O; 4 % Al2O3; 4 % Fe2O3.)
Творческое задание. Подберите вопросы с ответами для викторины по составу и свойствам стекла по
правилам телевикторины «Кто хочет стать миллионером?»
Образовательный продукт. Вопросы с ответами
для викторины.
З а д а ч а 17. «Водный куб» (Китай)
Научно-популярная информация. Здание аквацентра находится в северной части Пекина. Строительство его продолжалось 4 года, и в нем воплощена масса новаторских решений. Строили этот
«бассейн» из разновидности тефлона – прочного,
легкого, прозрачного полимера. При возникновении
рядом огня он не дымит и не загорается. Стены из
этого пластика выглядят удивительно: пузыри воздуха в воде.
Задание. Установите молекулярную формулу оксида, если массовые доли элементов в нем: 71,04 % Сo,
28,96 % O.
(Ответ. Со2О3.)
Творческое задание. Составьте мини-хрестоматию
«Цветное стекло» для расширения знаний.
Образовательный продукт. Мини-хрестоматия.
З а д а ч а 19. «Корзина – офис» (США)
Научно-популярная информация. Эта огромная
корзина для пикника есть не что иное, как офис
компании «Лонгабергер», выпускающей корзины
ручного плетения. Расположена она в городе Ньюарк в штате Огайо. Конструкция здания в виде корзины сделана из красного кирпича. Красная окраска кирпича обусловлена наличием в глине оксида
железа.
Задание. Напишите химическую формулу тефлона.
(Ответ. (C2F4)n.)
Творческое задание. Приведите аргументы «за» и
«против» о том, следует ли использовать полимерные
материалы в архитектуре.
Образовательный продукт. Аргументы «за» и
«против».
З а д а ч а 18. «Здание – робот» (Таиланд)
Научно-популярная информация. Робот Билдинг – это здание United Overseas Bank в деловом
районе Бангкока. Робот символизирует компьютеризацию банковского дела. Он был построен в 1986 г.
Музей современного искусства в Лос-Анджелесе
39
Х ИМИЯ
октябрь
2015
Х И М И Я В Ш КО Л Е И Д О М А
http://nikasafronova.com/wp-content/uploads/tumblr_mfce1fmq6Y1qcbkj5o2_1280.jpg
Задание. Установите молекулярную формулу оксида железа, если массовые доли элементов в нем составляют: 70 % Fe, 30 % O.
(Ответ. Fe2O3.)
Творческое задание. Сделайте конструкцию необычного здания для участия в «Конкурсе малых архитектурных форм из вторсырья».
Образовательный продукт. Конструкция необычного здания.
З а д а ч а 20. «Сумка – небоскреб» (Саудовская
Аравия)
Научно-популярная информация.
Kingdom
Centre – 47-этажное здание, главная
достопримечательность столицы Саудовской Аравии.
Сверхсовременный
небоскреб из стали
построен в 2001 г.
В 2002 г. он стал
лауреатом премии
Emporis в номинации «Лучший дизайн небоскреба в
мире». Верх здания
выглядит как ручка узенькой сумки.
Овальная серебристая поверхность
здания смотрится
однородной, днем
даже неясно, делится ли здание на
этажи.
Задание. Вяжущим материалом в бетоне обычно является цемент. Какие оксиды входят в состав цемента?
(Ответ. СаО (62–68 %); SiO2 (18–26 %);
Al2O3 (4–9 %); Fe2O3 (0,3–6 %).)
Творческое задание. Составьте иллюстрированную
схему «Применение бетона в строительстве».
Образовательный продукт. Иллюстрированная
схема.
З а д а ч а 22. «Дубайская Башня» (Арабские
Эмираты)
Научно-популярная
информация. Бурдж Халиф
(Башня Халифа), во
время
строительства известная под
названием
Бурдж
Дубай
(Дубайская
Башня), – небоскреб
в
Объединенных
Арабских Эмиратах.
Это высочайшее из
всех
сооружений,
когда-либо созданных человеком. Его
высота – 828 м. У
здания самый высокий алюминиевостеклянный фасад,
который тянется до
высоты 512 м.
Задание. Вычислите массовую долю углерода в
стали, если в 100 кг содержится 1,8 кг углерода.
(Ответ. 1,8 %.)
Творческое задание. Составьте вопросы для турнира эрудитов по теме «Углерод».
Образовательный продукт. Вопросы для турнира
эрудитов.
Задание. Каковы строительно-технологические
свойства алюминиевых сплавов?
(Ответ. Изделия из алюминиевых сплавов характеризуются простотой технологии изготовления, хорошим внешним видом, огнеи сейсмостойкостью, долговечностью.)
Творческое задание. Напишите шпаргалку для участия в «конкурсе шпаргалок» по теме «Алюминий».
Образовательный продукт. Шпаргалка.
З а д а ч а 21. «Отель-скульптура» (Китай)
Научно-популярная информация. Необычная гостиница Tianzi Hotel была возведена в 2001 г. в провинции Хэбэй в Китае. Отель-скульптура занесена в
Книгу рекордов Гиннесса. Чудо-отель символизирует даосскую концепцию трех богов удачи – Лу (процветание), Фу (счастье) и Шоу (долголетие). Высота
этого уникального девятиэтажного бетонного здания составляет 41,6 м.
Х ИМИЯ
октябрь
2015
40
Ш е д е в р ы а р х и те кту р ы гл а з а м и х ими ка
З а д а ч а 23. «Золотой храм» (Япония)
Научно-популярная информация. Кинкакудзи –
Золотой храм – один из самых распространенных
символов Киото, древнего города, бывшей столицы
Японии. Кинкакудзи был воздвигнут в 1397 г. Крыша трехэтажного здания Золотого храма покрыта
тончайшими золотыми пластинами. Золото может
быть проковано в листки толщиной до ~0,1 мкм.
Задание. Установите молекулярную формулу бензохинона, если массовые доли элементов в нем составляют: 66,67 % С, 3,7 % H, 29,63 % O.
(Ответ. C6H4O2.)
Творческое задание. Подготовьте сообщение «Породы дерева, используемые в строительстве»
Образовательный продукт. Сообщение.
З а д а ча 25. «Храм Будды» (Таиланд)
Научно-популярная информация. Ват Пра Кео –
так называют тайцы Храм изумрудного Будды –
главную достопримечательность Бангкока. Многоступенчатый резной купол храма богато украшен
инкрустациями из золота, бронзы и китайской глазури. Но главная святыня, то, вокруг чего и был возведен весь храмовый комплекс, – фигура Изумрудного
Будды. Высеченный из цельного куска сине-зеленого жадеита Будда восседает на золотом престоле.
Задание. Чему равна плотность чистого золота,
если золотая пластина толщиной 0,1 мкм и площадью
30 м2 весит 57,96 г?
(Ответ. Плотность чистого золота – 19,32 г/см³.)
Творческое задание. Соберите коллекцию фотографий предметов, изготовленных из золота, для иллюстрации идеи «свойство–применение».
Образовательный продукт. Коллекция фотографий.
З а д а ч а 24. «Храм Истины» (Таиланд)
Научно-популярная информация. На севере Паттайи находится удивительная деревянная постройка
высотой в 105 м – Храм Истины. На сегодняшний
день это самое высокое деревянное сооружение
в мире. Изнутри и снаружи он весь покрыт красивейшей резьбой. Породы дерева, использованные
при строительстве, относятся к самым дорогим.
Это тик, золотой тик и красное дерево. Тиковый
материал высоко ценится в строительстве, т.к. он
не коробится и не подвержен действию грибков за
счет содержащегося в нем хинона. Хиноны – циклические дикетоны, в молекулах которых кетогруппы входят в систему сопряженных двойных
связей. Самый простой пример – бензохинон.
Задание. Вычислите молекулярную относительную массу жадеита NaAlSi2O6.
(Ответ. 202.)
Творческое задание. Подготовьте сообщение
«Бронза в архитектуре».
Образовательный продукт. Сообщение.
ЛИТЕРАТУРА
Кендиван О.Д.-С., Саая А.Н. Уникальные творения природы глазами химика. Проблемно-творческие
задачи. Химия – Первое сентября, 2013, № 6; Кендиван О.Д.-С, Саая А.Н. Магия огня с точки зрения химика. Проблемно-творческие задачи. Химия – Первое
сентября, 2012, № 8; Кендиван О.Д.-С, Саая А.Н. Химические явления за окном. Проблемно-творческие
задачи. Химия – Первое сентября, 2012, № 2; Кендиван О.Д.-С. Путешествие с химиком по скульптурным
сокровищам России. Проблемно-творческие интегрированные задачи. Химия – Первое сентября, 2011, № 9;
Кендиван О.Д.-С. Химический характер житейских ситуаций. Проблемно-творческие задачи. Химия – Первое сентября, 2011, № 4; Вахрушев В.А. Архитектура
и искусство глазами минералога. Новосибирск: Наука,
Сиб. отд-е, 1988.
41
Х ИМИЯ
октябрь
2015
Х И М И Я В Ш КО Л Е И Д О М А
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ. ХИМИЯ БЕЗ ФОРМУЛ
Обнаружение белков и жиров
в продуктах
Г.Е.ЛЫЧКОВА,
учитель химии,
школа-интернат № 11,
г. Москва
Занимательные опыты помогут школьникам осознать, что в
продуктах питания содержатся белки, жиры и углеводы,
а перья, волосы и ногти «сделаны» из белков. Публикуемый материал можно использовать даже на занятиях с
учениками начальной школы.
Материал сопровождается презентацией, размещенной
на сайте www.1september.ru в вашем Личном кабинете.
обязательными компонентами в состав клеточной и
ядерной оболочек. У некоторых животных жиры накапливаются в больших количествах и служат теплоизолятором, т.е. предохраняют организм от потери тепла
(например, у китов толщина жирового слоя достигает
1 м). Большое значение имеют жиры и как внутренний
резерв для извлечения воды: в результате процессов,
протекающих в клетке, из 1 кг жира образуется до
1,1 кг воды. Это очень важно для животных, впадающих в зимнюю спячку, – сусликов, сурков, медведей:
благодаря своим подкожным жировым запасам они
могут не пить в это время до двух месяцев. Верблюды
во время переходов по пустыне обходятся без питья до
двух недель: необходимую организму воду они извлекают из своих горбов – вместилищ жира.
Исследованием продуктов питания могут заниматься учащиеся даже начальной школы. Для каждого
опыта всем юным химикам выдаются карты-задания
(см. приложение), в которые записываются наблюдения*.
Цели работы. Расширить знания о белках и жирах. Научиться обнаруживать их в продуктах питания
химическими способами и применять приобретенные
знания для формирования правильного рациона питания.
Тип проекта. Межпредметный (химия, биология),
индивидуальный, краткосрочный.
Задачи исследования. Научиться обнаруживать
белки и жиры в продуктах питания с помощью химических реакций. Использовать знания, приобретенные
на уроках биологии.
Проект был представлен в форме доклада с компьютерной презентацией на внутришкольном туре защиты проектов.
Содержание
Введение.
Основная часть.
Исследуем куриное яйцо.
Проба на белок.
Пробуем сжечь белок.
Еще о пробе на белок.
Содержится ли белок в мясном соке?
Исследуем перья и волосы.
Ноготь с пальца.
О молоке.
В состав молока входит белок.
Есть ли в молоке кислота?
Из кислого молока приготовим творог.
Исследуем сыворотку от кислого молока.
Молоко содержит сахар.
Есть ли белок в сыре?
Какие продукты содержат жир?
Заключение.
Литература.
ВВЕДЕНИЕ
В живых организмах содержатся органические вещества: белки, жиры, углеводы. Белки – это основное
вещество клетки. Если из клетки удалить всю воду, то
50 % ее сухой массы составят белки. Это очень сложные соединения. Они участвуют в формировании ядра,
цитоплазмы клетки, ее органоидов. Белок гемоглобин
переносит кислород, именно он придает крови красный цвет. Ни одно движение, связанное с сокращением
мышц, не осуществляется без сократительных белков.
Белки участвуют в защите организма от инфекций, в
свертывании крови и во многих других процессах.
Жиры выполняют в организме ряд функций, например служат запасным источником энергии. Они
дают организму до 30 % всей необходимой ему энергии. Выполняют жиры и опорную функцию, входя
Х ИМИЯ
октябрь
2015
* Записи наблюдений и выводы детей в статье выделены
фиолетовым шрифтом.
42
О б н а руже н и е б ел ко в и ж и р о в в п р о д уктах
ОСНОВНАЯ
ЧАСТЬ
Исследуем куриное яйцо
Проба на белок
Оборудование и реактивы. Спиртовка, пробирка,
пробиркодержатель; вода.
Куриный белок растворите в воде и хорошенько
встряхните пробирку. Прозрачную белковую жидкость
нагрейте, но только в верхней половине пробирки с
тем, чтобы появившиеся изменения можно было сравнить с ненагретым белком.
Проведение
биуретовой
реакции
Что наблюдаете? Через некоторое время наблюдается появление очень красивой фиолетовой окраски
раствора.
Вывод. Белок определяют по красивой фиолетовой
окраске раствора (биуретовая реакция).
Содержится ли белок в мясном соке?
Оборудование. Cпиртовка, пробирка, пробиркодержатель.
Свертывание белка
при нагревании
Что наблюдаете? Нагретая часть жидкости мутнеет.
Вывод. Белок свертывается при нагревании.
Пробуем сжечь белок
Оборудование. Металлическая проволока, спиртовка.
На спиртовке с помощью металлической проволоки сожгите крошку свернувшегося белка и потом понюхайте ее.
Что наблюдаете? Чувствуется запах жженого рога.
Вывод. Белок узнают по характерному запаху, появляющемуся при сжигании.
Изучение мясного
сока
Немного сока от сырого мяса нагрейте в пробирке,
причем нагревать нужно только верхнюю часть содержимого.
Что наблюдаете? Сильное помутнение.
Вывод. Cильное помутнение показывает, что мясной сок содержит белок, который свертывается при
нагревании. Мясо почти полностью состоит из белка.
Исследуем перья и волосы
Оборудование. Спиртовка, пинцет.
Чтобы почувствовать запах, надо
аккуратно направить воздух к носу
движением руки
Еще о пробе на белок
Оборудование и реактивы. Пробирка с пробкой;
растворы медного купороса и гидроксида натрия.
Белок куриного яйца налейте в пробирку (1/4
часть), добавьте раствор гидроксида натрия и по каплям – раствор медного купороса, закройте пробирку
пробкой и встряхните ее.
Перья и волосы содержат белки
43
Х ИМИЯ
октябрь
2015
Х И М И Я В Ш КО Л Е И Д О М А
Вывод. В молоке есть кислота. Это молочная кислота. Она образуется благодаря деятельности маленьких живых организмов – молочных бактерий.
Из яиц курица выводит цыплят. В тканях живого
цыпленка так же, как и в яйце, из которого он вылупился, содержится много белка. Подержите на огне
птичье перо или обычный волос.
Что наблюдаете? Чувствуется знакомый запах
жженого рога.
Вывод. Запах говорит о том, что перо и волосы содержат белок.
Из кислого молока приготовим творог
Оборудование и реактивы. Два химических стакана, марля; уксус.
Мы уже знаем, что молоко, благодаря деятельности
молочных бактерий, становится кислым. Можно ускорить этот процесс. Нагрейте молоко недолго, так, чтобы
оно стало только чуть теплым, и добавьте в него уксус.
Ноготь с пальца
Оборудование. Спиртовка, пинцет.
Подержите кусочек срезанного ногтя в огне и потом понюхайте его.
Что наблюдаете? Чувствуется запах жженого рога.
Вывод. Ноготь состоит из рогового вещества, в котором содержится один из видов белка. (Из этого же
вещества состоит и копыто лошади.)
О молоке
В состав молока входит белок
Оборудование. Спиртовка, пробиркодержатель,
предметное стекло.
Несколько капель молока нагрейте на предметном
стекле.
Приготовление
творога
Что наблюдаете? Молоко тотчас свертывается, образуя большие хлопья, и отслаивается сыворотка, которую можно отфильтровать через марлю. Если потом
соединить концы марли, приподнять над стаканом и
отжать, то на фильтре останется густая масса – творог.
Вывод. Можно получить творог из молока с помощью уксуса.
Исследуем сыворотку от кислого молока
Оборудование. Спиртовка, пробирка, пробиркодержатель, фильтровальная бумага, химический стакан, стеклянная палочка.
Полученную при изготовлении творога сыворотку
профильтруйте еще раз через бумажный фильтр и нагрейте ее почти до кипения (но, как и в опыте с белком
яйца, нагрейте только верхнюю часть жидкости в пробирке).
Что наблюдаете? Наблюдается помутнение.
В молоке также
содержатся белки
Что наблюдаете? Характерный для жженого белка
запах.
Вывод. Следовательно, в молоке тоже есть белок.
Есть ли в молоке кислота?
Реактивы. Нейтральная или синяя лакмусовая бумага.
Если оставить молоко на ночь в теплом месте, оно
может скиснуть. Тогда вместо молока можно увидеть
жидкую белую массу с белым хлопьевидным осадком
и отстоявшейся водой (молочная вода, или сыворотка).
Несколько капель сыворотки капните на лакмусовую
бумагу.
Что наблюдаете? Нейтральная или синяя лакмусовая бумага окрашивается в красный цвет.
Х ИМИЯ
октябрь
2015
Продолжаем
исследовать
молоко
44
О б н а руже н и е б ел ко в и ж и р о в в п р о д уктах
Вывод. Это значит, что в молоке есть белок. Ученые называют его альбумин. Белок творога (сыра) –
казеин. В сравнении с белком яйца альбумином, казеин при нагревании не свертывается, он свертывается
при воздействии слабых кислот. В молоке содержится
два вида белка: казеин и альбумин.
Какие продукты содержат жир?
Оборудование. Фильтровальная бумага.
На фильтровальную бумагу положите кусочек сливочного масла или маргарина и разотрите его.
Что наблюдаете? На бумаге остается жирное пятно.
Капните подсолнечное масло на фильтровальную
бумагу.
Что наблюдаете? На бумаге остается жирное пятно.
Ядро грецкого ореха раздавите на фильтровальной
бумаге.
Что наблюдаете? На бумаге остается жирное пятно.
Вывод. Жиры содержатся в сливочном и подсолнечном маслах, а также в ядре грецкого ореха.
Молоко содержит сахар
Оборудование и реактивы. Спиртовка, пробирки,
пробиркодержатель; растворы медного купороса и гидроксида натрия.
Возьмите для опыта сыворотку, полученную при
отделении творога, и дополнительно отфильтруйте.
Чтобы обнаружить молочный сахар, нагрейте сыворотку с растворами гидроксида натрия и сернокислой
меди.
Доказательство
наличия жиров
в ядрах грецкого
ореха
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В исследовательском проекте проведены опыты по
обнаружению белков и жиров в продуктах питания.
В процессе исследования было проведено 13 опытов.
Доказано, что белки и жиры содержатся во многих
продуктах.
Полученные знания помогут правильно сбалансировать рацион питания. Во время проведения эксперимента соблюдались правила техники безопасности.
Результаты этой исследовательской работы можно
использовать на уроках биологии и химии.
Доказательство наличия
в молоке сахара
Что наблюдаете? Наблюдается красное окрашивание.
Вывод. Изменение цвета раствора показывает, что
в сыворотке содержится некоторое количество сахара.
(Это особый вид сахара – молочный сахар, или лактоза.)
ПРИЛОЖЕНИЕ
Есть ли белок в сыре?
Оборудование. Металлическая проволока, спиртовка.
Долго лежащий сыр приобретает неприятный запах. Возьмите кусочек сыра на проволоку и подержите
на огне до обугливания. Затем понюхайте его.
Что наблюдаете? Чувствуется резкий запах, но не
жженого рога.
Карта-задание
№ опыта. ………………………………………….. .
Название опыта. …………………………………. .
Оборудование и реактивы. ……………………. .
Последовательность действий. …………………..
…………..…………………………………………….
…………..…………………………………………... .
Что наблюдаете? …………………………………..
……………………………………………………... .
Вывод. …..…………………………………………...
…………..…………………………………………... .
ЛИТЕРАТУРА
Ольгин О. Опыты без взрывов. М.: Химия, 1986;
Штремплер Г.И. Химия на досуге. М.: Просвещение,
1996; Руководство по работе с набором «Юный химик»; Википедия (Интернет); Сонин Н.И. Биология.
Живой организм. 6 класс. М.: Дрофа, 2003.
Какой белок есть в сыре?
Вывод. Так пахнет белок, содержащийся в сыре.
Сыр состоит почти полностью из белка, который называется казеин.
Иллюстрации предоставлены автором.
45
Х ИМИЯ
октябрь
2015
ТВОРЧЕСТВО ЮНЫХ
Йодометрическое определение
аскорбиновой кислоты в соках
и фруктах
Е.ГЕРБ,
учащаяся 8 класса;
научный руководитель –
Е.Ф.ФЕДОРОВ,
к.б.н., учитель химии,
средняя школа № 31,
г. Ишим,
Тюменская обл.
Материал сопровождается
презентацией, размещенной
на сайте www.1september.ru
в вашем Личном кабинете.
Исследовательский проект, посвященный количественному
определению аскорбиновой кислоты в соках и фруктах, отличается достаточной простотой и наглядностью. Фактически трудности могут возникнуть лишь при поиске кристаллического йода, но его вполне можно заменить спиртовым
раствором из аптеки. Реализация данного ученического исследования познакомит юных химиков с принципами титрования, которые, к сожалению, практически не упоминаются
в школьном курсе химии. Подобные аналитические исследования по химии в условиях школьной лаборатории актуальны и находят признание на конференциях различного
уровня, т.к. требуют от авторов большого багажа знаний по
предмету и навыков практической деятельности, что ценно.
Автор этого исследования, Екатерина Герб, удостоена дипломов первой степени на региональной и городской научно-практических конференциях.
Кроме того, в рамках данного проекта Екатерина затрагивает проблему разрушения витамина С в организме человека
под действием никотина. Это, в свою очередь, привлекает
внимание к здоровьесбережению и позволяет взглянуть на
него с точки зрения точной науки химии.
Введение
В результате дефицита витамина С наблюдается
ослабление иммунной системы, замедление регенерации тканей, кровоточивость десен, выпадение зубов,
варикозное расширение вен, излишний вес, повышенная утомляемость и раздражительность, плохая концентрация внимания, депрессии, бессонница, раннее
образование морщин, выпадение волос, ухудшение
зрения. Кроме того, в тяжелых случаях возможно развитие цинги. Десны при этом становятся слабыми и
начинают кровоточить, т.к. из-за отсутствия в организме аскорбиновой кислоты не образуются волокна
соединительной ткани. Очень часто цинга поражала
мореплавателей, долгое время лишенных свежих овощей и фруктов.
Средняя суточная потребность человека в витамине С – 100 мг для взрослых и 30–70 мг для детей.
Витамин С легко разрушается при термической обработке продуктов и действии света. Курильщики и
престарелые люди, а также люди в состоянии стресса имеют повышенную потребность в витамине С.
К примеру, одна выкуренная сигарета разрушает
25 мг витамина С. Это достаточно тревожный факт –
Витамин C, или аскорбиновая кислота C6H8O6, или
антицинготный витамин, играет важную роль в жизнедеятельности человека и животных. Он проявляет
антиокислительные (антиоксидантные) свойства, участвует в регулировании обмена углеводов и свертываемости крови, способствует регенерации тканей, повышает устойчивость организма к инфекциям, снижает
потребность человека в некоторых других витаминах.
Аскорбиновая кислота относится к водорастворимым
витаминам. В пищевых добавках она обозначается как
Е300.
Почему аскорбиновая кислота так важна для человека? Дело в том, что в отличие от многих животных
и растений организм человека не может синтезировать
витамин С – он утратил эту способность в ходе эволюции. Поэтому мы должны постоянно получать его с пищей. Наиболее богаты аскорбиновой кислотой следующие продукты: киви, шиповник, красный перец, цитрусовые, черная смородина, лук, томаты, листовые овощи
(салат, капуста, брокколи, брюссельская капуста, цветная капуста и т.д.), печень, почки, картофель [1].
Х ИМИЯ
октябрь
2015
46
Й о д о м етричес ко е о п р е д ел е н и е а ско р б и н о в о й ки сл оты...
Задачи исследования.
1. Выявить, какие цитрусовые и питьевые соки на
их основе наиболее насыщены аскорбиновой кислотой.
2. Определить, какое количество исследуемых продуктов необходимо употребить человеку для получения суточной нормы витамина С.
3. Вычислить количество цитрусовых и соков, которые должен употребить курящий человек для компенсации выкуренных сигарет.
Объекты исследования. Цитрусовые и соки на их
основе из розничной торговой сети г. Ишима.
Предмет исследования. Содержание в цитрусовых и соках аскорбиновой кислоты.
Гипотеза исследования. В цитрусовых содержание витамина С в среднем выше, чем в соках на их
основе.
Научной новизной данного исследования является то, что в условиях г. Ишима был впервые проведен
анализ цитрусовых и соков на их основе на предмет
содержания витамина С.
вещества, содержащиеся в сигаретах, – не только сильные канцерогены, но они еще и разрушают жизненно
важный витамин.
Хорошее средство для поддержания бодрости, молодости и здоровья – употребление в пищу продуктов,
богатых витамином С [2, 3]. Чаще всего ими становятся фрукты или фруктовые соки. Что мы понимаем под
фруктовыми соками? Фруктовый сок – это несброженная, но способная к брожению жидкость, полученная
из съедобной части доброкачественных, спелых, свежих фруктов или из фруктов, поддерживаемых в неповрежденном состоянии при помощи соответствующих
обработок. Соки могут быть произведены из фруктов
с косточками, семенами и кожицей, которые обычно
не содержатся в соке, однако для некоторых соков допускается наличие частиц или составных элементов
косточек, семян и кожицы, которые не могут быть удалены в соответствии с надлежащей производственной
практикой [4].
Витамин С знаменит еще и тем, что это был один
из первых витаминов, которые удалось изучить. Однако, несмотря на то, что и графическая формула, и
химические свойства этого соединения были уже известны ученым, его до 30-х гг. XX в. получали только
из растительного сырья – отходов переработки плодов
цитрусовых деревьев. Поэтому аскорбиновая кислота
была дефицитной и довольно дорогой.
«Отцами» синтетического витамина С можно считать выдающихся английских химиков Э.Л.Херста
(1898–1975) и У.Н.Хоуорса (1883–1950). В течение
семи лет они проводили научные изыскания, в ходе
которых и был разработан цикл синтеза аскорбиновой
кислоты из глюкозы. И в 1937 г. за исследования в области углеводов и витамина С Хоуорс был удостоен
Нобелевской премии. В настоящее время почти всю
аскорбиновую кислоту получают из дешевого доступного сырья – глюкозы [5].
В рамках настоящего исследования мы задались
вопросом, какое количество продуктов, содержащих
витамин С, необходимо употребить, чтобы восполнить
суточную потребность человека. Также нас интересовало, насколько увеличиваются потребности, к примеру, в цитрусовых, у курильщиков.
Таким образом, основной проблемой, которую
мы пытались решить в рамках данного исследования,
была количественная оценка важного параметра качества продуктов – наличие витамина С как необходимого ингредиента питания человека. В рамках проблемы мы оценивали дополнительное количество витамина С, которое необходимо получить курильщику с
каждой выкуренной сигаретой.
Целью данного исследования является определение содержания витамина С в цитрусовых – апельсинах, мандаринах и грейпфрутах, а также во фруктовых
соках.
Методика исследования
В основе исследования лежит титриметрический
метод количественного определения аскорбиновой
кислоты на основе йодометрии. Под титрованием
подразумевается метод количественного анализа, основанный на измерении объема раствора реактива с
точно известной концентрацией, прореагировавшего с
определенным объемом раствора анализируемого вещества.
Что мы понимаем под йодометрией? Йодометрия
(от йод и греч. metréo – измеряю) – титриметрический
метод определения окислителей и восстановителей,
основанный на реакции:
I3− + 2e = 3I–.
Йод легко окисляет аскорбиновую кислоту, при
этом раствор йода быстро обесцвечивается. Данную
реакцию можно применять для определения аскорбиновой кислоты в соке цитрусовых методом титрования.
Конечную точку титрования обнаруживают визуально
с помощью индикаторов. В нашем случае индикатором
выступает крахмал. При работе с водным раствором
йода следует помнить о его летучести, что может стать
причиной для погрешностей при измерении.
Оборудование и реактивы.
1. Йод кристаллический.
2. Крахмал.
3. Вода дистиллированная.
4. Йодид калия.
5. Бюретка вместимостью 25 см3.
6. Мерный цилиндр вместимостью 10 см3.
7. Химические стаканчики или плоскодонные колбы вместимостью от 50 до 100 см3.
47
Х ИМИЯ
октябрь
2015
ТВОРЧЕСТВО ЮНЫХ
8. Анализируемый фруктовый сок из цитрусовых.
9. Анализируемый готовый фруктовый сок.
При прямом титровании аскорбиновой кислоты
раствором йода происходит следующая окислительновосстановительная реакция:
С6H8O6 + I2 ® C6H6O6 + 2HI.
Х ИМИЯ
октябрь
2015
Фото авторов
Таким образом, 1 моль аскорбиновой кислоты
(176,12 г/моль) реагирует с 1 моль йода (253,8 г/моль),
при этом образуется 1 моль дегидроаскорбиновой кислоты и 2 моль йодид-ионов. Этот вывод потребуется
нам для дальнейших расчетов.
Анализ состоял из следующих этапов:
– приготовление растворов титранта (раствор йода)
и индикатора (раствор крахмала);
– отбор проб цитрусовых и соков на их основе;
– подготовка проб для анализа: взвешивание,
очистка цитрусовых от кожуры, прямой ручной отжим, измерение объема сока;
– титрование сока цитрусовых и покупного сока,
запись результатов;
– обработка экспериментальных данных;
– обобщение результатов исследования.
Для проведения анализа мы использовали раствор
йода с концентрацией 0,005М. Для приготовления
1 литра 0,005М раствора йода необходимо взвесить
M(г/моль)æn(моль) = 253,8æ0,005 = 1,269 г
кристаллического I2, количественно перенести его в
мерную колбу на 1 л, добавить 3-х кратное количество
йодида калия KI (по массе). Йод плохо растворим в
воде, однако в присутствии KI его растворимость резко возрастает: образуется ион I3− . При перемешивании
добавляем воду, ждем, пока йод растворится, а затем
доводим уровень жидкости до метки.
Приготовление раствора крахмала идет по следующему алгоритму: к 1 г крахмала добавляем немного воды,
перемешиваем до образования суспензии, которую медленно выливаем в 200 мл кипящей воды (при активном
перемешивании). Растворение крахмала без комочков
является необходимым условием объективного анализа.
Титрование проводилось следующим образом.
Бюретку заполняли раствором йода до нулевой отметки. В химическую колбу для титрования с помощью
пипетки добавляли пробу сока (5 мл) и 0,5 мл раствора крахмала. В процессе приготовления проб сока из
фруктов с них предварительно снимали кожуру, т.к. в
ней могут содержаться ненасыщенные органические
соединения и альдегиды, которые могут повлиять на
точность изменения.
Сам процесс титрования проводили раствором
йода при энергичном перемешивании до появления
синей окраски, не исчезающей в течение 20 с. Для
каждого образца была проведена серия, состоящая из
трех титрований. Это позволяет получить более точные результаты.
Титрование образца сока
Расчет концентрации аскорбиновой кислоты в
пробах сока цитрусовых проводили по формуле:
c(вит. С) = c(I2)æV(I2) / V(сок) = 0,005æ V(I2) / V(сок),
где c(вит. С) – концентрация витамина С, моль/л;
V(I2) – объем раствора йода, который пошел на титрование, мл;
c(I2) – концентрация раствора йода, моль/л;
V(сок) – объем пробы сока, мл.
На основании результатов трех параллельных
определений концентрации аскорбиновой кислоты в
соке мы вычислили среднее значение:
c(вит. С)ср = (c(вит. С)1 + c(вит. С)2 + c(вит. С)3) / 3,
где c(вит. С)1, c(вит. С)2, c(вит. С)3 – данные 1-го, 2-го и
3-го параллельных анализов соответственно;
c(вит. С)ср – среднее значение, моль/л.
Далее мы произвели расчет содержания аскорбиновой кислоты в соке цитрусовых (массы аскорбиновой
кислоты в мг на 100 мл сока) по формуле:
m(вит. С) = c(вит. С)срæ0.1æМ(С6H8O6)æ1000 =
= 17 612æ c(вит. С)ср,
48
Й о д о м етричес ко е о п р е д ел е н и е а ско р б и н о в о й ки сл оты...
где М(С6H8O6) – молярная масса витамина С, г/моль;
m(вит. С) – масса витамина С, мг.
Методика исследования и способ математической
обработки результатов взяты из пособий Коренмана Я.И. и Шапиро Д.К. [1, 6].
ление, т.к. по имеющимся литературным данным среднее значение содержание витамина С в апельсинах
составляет 60 мг / 100 мл [7]. Мы рекомендуем аргентинские апельсины как продукт питания с максимальным содержанием аскорбиновой кислоты. Вероятно,
способ доставки этого продукта из Южной Америки
позволяет избежать потери витаминов.
Минимальное количество витаминов наблюдается
в апельсинах из Испании (56,36 мг/100мл), но и отличие от литературных данных минимально. Можно
сказать, что содержание витамина С в апельсинах в
среднем самое высокое среди всех исследованных цитрусовых.
Результаты исследования и обсуждение
Результаты исследований соков цитрусовых и
фруктовых соков на их основе из розничной торговли
представлены в таблицах (табл. 1, 2, см. с. 50) и на диаграммах (рис. 1, 2).
Максимальное содержание аскорбиновой кислоты отчетливо просматривается в апельсинах – до
101,27 мг / 100 мл сока. Это достаточно необычное яв-
Рис. 1. Диаграмма 1:
сравнение средних
значений концентрации
витамина С
в исследуемых фруктах
Рис. 2. Диаграмма 2:
сравнение средних
значений концентрации
витамина С в исследуемых
соках цитрусовых
49
Х ИМИЯ
октябрь
2015
ТВОРЧЕСТВО ЮНЫХ
Таблица 2
Результаты титрования и содержание аскорбиновой
кислоты в соках на основе цитрусовых
Таблица 1
Результаты титрования и содержание аскорбиновой
кислоты в соке цитрусовых
Среднее
m(вит.
с(вит.
m(вит.
№
V(сок), V(I2),
С),
C)ср,
C),
пробы
мл
мл
мг/100 мл
мг/100
моль/л
сока
мл
Сок апельсиновый «Фруктовый сад»
1
5
1,70 0,00170
2
5
1,80 0,00180 0,00173 30,47
3
5
1,70 0,00170
Сок апельсиновый «Фруктовый остров»
1
5
0,30 0,00030
2
5
0,30 0,00030 0,00030 5,28
3
5
0,30 0,00030
Сок апельсиновый «Gold»
Среднее
m(вит.
c(вит.
m(вит.
№
V(сок), V(I2),
С),
С)ср,
С),
пробы
мл
мл
мг/100 мл
моль/л
мг/100
сока
мл
Апельсины
Апельсин (Египет)
1
5
3,70 0,00370
2
5
4,10 0,00410 0,00397 69,92
3
5
4,10 0,00410
Апельсин (Испания)
1
5
3,12 0,00312
75,85
2
5
3,34 0,00334 0,00320 56,36
3
5
3,15 0,00315
Апельсин (Аргентина)
1
5
5,95 0,00595
2
5
5,50 0,00550 0,00575 101,27
3
5
5,80 0,00580
Грейпфруты
Грейпфрут (Египет)
1
5
3,20 0,00320
2
5
2,90 0,00290 0,00310 54,59
3
5
3,20 0,00320
Грейпфрут (Аргентина)
1
5
2,50 0,00250
2
5
2,50 0,00250 0,00263 46,32
3
5
2,90 0,00290
48,25
Грейпфрут (Италия)
1
5
2,73 0,00273
2
5
2,73 0,00273 0,00260 45,79
3
5
2,34 0,00234
Грейпфрут (Израиль)
1
5
2,90 0,00290
2
5
2,50 0,00250 0,00263 46,32
3
5
2,50 0,00250
Мандарины
Мандарин (Испания)
1
5
2,51 0,00251
2
5
2,51 0,00251 0,00253 44,56
3
5
2,58 0,00258
Мандарин (Абхазия)
1
5
1,73 0,00173
48,96
2
5
2,15 0,00215 0,00200 35,23
3
5
2,12 0,00212
Мандарин (Марокко)
1
5
4,07 0,00407
2
5
3,30 0,00330 0,00381 67,10
3
5
4,07 0,00407
с(вит.
C),
моль/л
с(вит.
С),
моль/л
Х ИМИЯ
октябрь
2015
1
5
2
3
1
2
5
0,70 0,00070 0,00073
5
0,60 0,00060
Сок апельсиновый «Привет»
5
1,20 0,00120
5
1,10 0,00110 0,00113
5
1,10 0,00110
Сок апельсиновый «5»
5
0,90 0,00090
5
0,90 0,00090 0,00090
3
5
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
0,90
0,90
0,00090
12,85
19,90
15,85
0,00090
Сок апельсиновый «Моя семья»
5
2,70 0,00270
5
3,20 0,00320 0,00310 54,60
5
3,40 0,00340
Сок грейпфрутовый «Я»
5
3,70 0,00370
5
3,90 0,00390 0,00383 67,45
5
3,90 0,00390
Сок апельсиновый «J-7»
5
9,36 0,00936
5
8,97 0,00897 0,00916 161,32
5
9,15 0,00915
Сок апельсиновый «Вкусный»
1
2
3
1
2
3
50
5
1,17
0,00117
5
1,17 0,00117 0,00111
5
1,00 0,00100
Сок апельсиновый «Любимый»
5
4,51 0,00451
5
5,25 0,00525 0,00481
5
4,68
0,00468
19,55
84,71
47,20
Й о д о м етричес ко е о п р е д ел е н и е а ско р б и н о в о й ки сл оты...
3. В исследованных готовых питьевых соках из цитрусовых наблюдается большое разнообразие концентраций: от 5,28 мг/100 мл (сок апельсиновый «Фруктовый остров») до 161,32 мг/100 мл (сок апельсиновый
«J-7»). Это может объясняться тем, что производители
по-разному относятся к качеству готового продукта.
4. Для того чтобы удовлетворить среднесуточную
потребность взрослого человека в витамине С, достаточно выпить менее 100 мл апельсинового сока «J-7»,
для всех остальных соков этот показатель варьируется
(от 2 л до 120 мл). Для детей эти показатели в два раза
ниже.
5. Если говорить о самих фруктах, то чтобы удовлетворить среднесуточную потребность в витамине С, достаточно съесть 1–2 апельсина (если апельсин
из Аргентины, то можно только один), 2 грейпфрута
средних размеров и 2–3 мандарина, т.к. сока из них получается меньше. Для детей эти цифры надо делить в
среднем на два.
6. Каждая выкуренная сигарета должна быть компенсирована употреблением примерно 0,5 апельсина
или грейпфрута, а мандарин нужно съесть почти целиком. Для соков этот показатель варьируется от 0,5 стакана до целого. Безусловно, это не выход – для полноценного здоровьесбережения есть только одно решение – бросить курить. И лишним стимулом для этого
должно стать осознание того разрушительно эффекта,
который оказывает сигарета на организм.
Анализируя данные таблицы 1, можно прийти к
выводу – содержание витамина С в грейпфрутах и
мандаринах практически совпадает: 48,25 мг/100 мл
у грейпфрутов и 48,96 мг/100 мл у мандаринов. Это
не совсем соответствует литературным данным, т.к.
в соответствии с ними среднее содержание витамина С в грейпфруте – 45 мг/100 мл, а в мандарине –
38 мг/100 мл [7]. В нашем исследовании зафиксированы высокие значения содержания витамина С в мандаринах, в то время как в грейпфрутах они вполне соответствуют литературным данным. Возможно, для того,
чтобы выявить истинную концентрацию витамина С
в мандаринах, следует провести дополнительное исследование.
В среднем из одного цитрусового фрукта можно
получить до 100–120 мл сока. Чтобы удовлетворить
среднесуточную потребность в витамине С, достаточно съесть 1–2 апельсина (если апельсин из Аргентины,
то можно только один), или 2 грейпфрута средних размеров, или 2–3 мандарина, т.к. сока из них получается
меньше.
Анализируя данные таблицы 2 и диаграммы 2, в
которых представлены результаты титрования готовых соков на основе цитрусовых, можно сказать, что
содержание витамина С в них в среднем ниже, чем
в натуральных фруктах. Результаты варьируются от
5,28 мг/100 мл (cок апельсиновый «Фруктовый
остров») до 161,32 мг/100 мл (сок апельсиновый
«J-7»). Среднее содержание витамина С в соках составляет 47,20 мг/100 мл.
Такое разнообразие результатов может объясняться
тем, что производители по-разному организуют производство соков. Кто-то подвергает соки термической
обработке, которая разрушает витамин С, кто-то снижает концентрацию сока, разбавляя его водой, а кто-то
добавляет искусственный витамин С (добавка Е300).
Таким образом, для того, чтобы удовлетворить среднесуточную потребность взрослого человека в витамине С, достаточно выпить менее 100 мл апельсинового
сока «J-7», для всех остальных соков этот показатель
варьируется (от 2 л до 120 мл).
По итогам работы можно сказать, что гипотеза исследования подтвердилась.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шапиро Д.К. Практикум по биологической химии. Под ред. академика АН БССР А.С.Вечера. 2-е
изд., перераб. и доп. Минск: Вышэйш. школа, 1976.
2. Ольгин О.М. Давайте похимичим! Занимательные опыты по химии. М.: Дет. лит., 2001.
3. Ольгин О.М. Опыты без взрывов. М.: Дет. лит.,
2001.
4. Общий стандарт для фруктовых соков и нектаров
(CODEX STAN 247-2005). www.codexalimentarius.org
(Международные стандарты на пищевые продукты).
5. Энциклопедия для детей. Химия. Т. 17. 2-е изд.
перераб. М.: Мир энциклопедий Аванта+, Астрель,
2008.
6. Коренман Я.И. Практикум по аналитической химии. Анализ пищевых продуктов: В 4-х кн. 2-е изд.,
перераб. и доп. Кн. 1: Титриметрические методы анализа. М.: Колос, 2005.
7. Химический состав пищевых продуктов. Кн. 2:
Справочные таблицы содержания аминокислот, жирных кислот, витаминов, макро- и микроэлементов,
органических кислот и углеводов. Под ред. проф.,
д. техн. наук И.М.Скурихина и проф., д. мед. наук
М.Н.Волгарева. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1987.
Выводы
Результаты исследования позволяют нам сформулировать следующие выводы.
1. Наиболее насыщены витамином С апельсины,
содержание его в мандаринах и грейпфрутах примерно одинаковое.
2. Наблюдается завышенное значение концентрации витамина С в апельсинах и мандаринах, по сравнению со средними данными из литературных источников.
51
Х ИМИЯ
октябрь
2015
Х И М И Я В Ш КО Л Е И Д О М А
СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ХИМИИ. 8–11 КЛАССЫ
Химик поправляет здоровье
Г.В.ПИЧУГИНА
Знания по химии, получаемые в школе, бывают очень полезны
при изучении методов хранения, способов применения и приготовления лекарственных средств, например травяных настоев.
Публикуемый материал содержит несколько заданий из пособия «Ситуационные задания по химии», выпущенного в издательстве «Вако».
Здесь представлены задания, рассматривающие
ситуации и проблемы, связанные с медициной.
Показать значение химии для решения подобных
проблем особенно важно тем учащимся, которые избрали профессию медика. Чтобы придать уроку профориентационную направленность, можно несколько
изменить условия заданий, моделируя конкретную
проблемную ситуацию, связанную с профессиональной деятельностью медицинских работников (например, как в заданиях 5.1, 5.5, 5.11).
натрия. После высыхания кожи и появления на ней
кристалликов втирают в течение 10–15 минут 6%-ю
соляную кислоту. Мытье разрешают через три дня.
К этому времени больной выздоравливает. Как вы можете объяснить сущность метода М.П.Демьяновича
с точки зрения химии?
(При выполнении этого задания желательно обсудить проблемы профилактики чесотки. Это чрезвычайно заразное заболевание, которое передается не только
при непосредственном контакте с больным, но и через
его личные вещи – одежду, полотенце, а также через
бумажные деньги. Лучший способ уберечься от чесотки – строго соблюдать правила личной гигиены.)
5.4. Для лечения малокровия (пониженного содержания в крови гемоглобина) издавна применяют препараты железа, в том числе сульфат железа(II), а иногда и восстановленное железо в порошке. Известен
и старинный народный рецепт средства от малокровия – «железное» яблоко: в яблоко (лучше сорта антоновка) втыкают несколько гвоздей и выдерживают сутки. Затем гвозди вынимают, а яблоко съедает больной.
Как вы можете объяснить эффективность «железного» яблока с точки зрения химии?
5.5. Лечение травами становится все более популярным, однако большинство людей не соблюдают точно
рецептуру приготовления отваров и настоев, особенно дозировку сырья, хотя это очень важно при таком
лечении. Большинство трав рекомендуют заваривать
в такой пропорции: одна полная столовая ложка (20 г)
сухой измельченной травы на стакан (200 мл) кипящей
воды, т.е. в соотношении массовых частей 1 : 10. Летом
можно готовить препараты не из сушеных, а из свежесобранных трав. Как при этом правильно рассчитать
соотношение травы и воды, чтобы получить настой
той же концентрации?
Информация. Влажность правильно высушенной
травы 8–15 %, а в свежесорванных растениях, в зависимости от их вида, содержание воды составляет
70–95 %.
5.8. Многим известен способ лечения насморка
или радикулита с помощью поваренной соли. Ее нагревают на сковороде или в духовке, насыпают в мешочек из плотной ткани, который затем прикладывают
к больному месту на несколько часов. Какие свойства
поваренной соли использованы в этом рецепте? Вместо соли можно использовать и чистый песок, который, как известно, состоит преимущественно из SiО2.
З а д а н и я*
5.1. Хлорид кальция СаСl2 – один из самых известных и распространенных препаратов для лечения различных заболеваний, в том числе аллергических. Его
вводят внутривенно или принимают внутрь в виде
5–10%-го водного раствора. Например, при внезапном
проявлении аллергической реакции можно до обращения к врачу принять внутрь одну столовую ложку
водного раствора СаСl2. Это доступное и безвредное
средство, которым в экстренном случае можно воспользоваться и без рецепта врача (но не систематически!). Используют аптечный раствор хлорида кальция
и для приготовления лечебного кальцинированного
творога. Этот доступный и недорогой препарат желательно иметь каждому в своей домашней аптечке. Зная
химические свойства хлорида кальция, опишите условия и сроки его хранения. Какой у него может быть
срок годности? Можно ли хранить его на свету? Необходимо ли герметично закрывать бутылку или доступ
воздуха не влияет на свойства препарата?
5.2. Для лечения чесотки – заразного кожного заболевания, вызываемого чесоточным клещом, – существуют высокоэффективные препараты, содержащие
органические соединения, например мазь или эмульсия бензилбензоата – сложного эфира бензойной кислоты и бензилового спирта (СбН5–С(О)–О–СН2–С6Н5).
К сожалению, у многих больных они вызывают аллергию, поэтому до сих пор не потеряли актуальность старые методы лечения, основанные на применении серы
в виде мазей на вазелине. Но значительно более эффективен, хотя и трудоемок, метод М.П.Демьяновича.
При лечении по этому методу в кожу втирают в течение 10–15 минут 60%-й водный раствор тиосульфата
* В публикуемом занятии приведены не все задания и ответы на них, имеющиеся в пособии. – Прим. ред.
Х ИМИЯ
октябрь
2015
52
Х и м и к п о п ра в л я ет зд о р ов ь е
5.11. Кальций играет важную роль в жизнедеятельности организма. Его ионы необходимы для осуществления процессов передачи нервных импульсов,
сокращения скелетных мышц и мышцы сердца, формирования костной ткани, свертывания крови. Препараты кальция широко используют, в частности, при
лечении переломов, при усиленном выделении кальция из организма, что имеет место у долго лежащих
больных. В арсенале медиков есть несколько препаратов кальция. Чаще всего применяют глюконат, лактат
и глицерофосфат кальция, которые выпускаются в таблетках. По своему действию на организм эти средства
похожи, поэтому врачи нередко рекомендуют приобрести любое из них, оставляя право выбора за пациентом. Какой препарат рациональнее выбрать, если их
цена примерно одинакова?
В 100 г сырья — 17,5 г сухого растительного
материала,
вхг
———— 17,7 г;
х = (100æ17,7) : 17,5 = 100,1 г.
Поскольку в настоях и отварах трав абсолютно точно дозировать содержание лекарственного вещества
невозможно, с достаточной степенью точности можно
принять, что необходимое нам количество абсолютно
сухого растительного сырья содержится в 100 г свежесорванной травы. В таком количестве травы содержится и значительное количество воды, следовательно, надо уменьшить объем воды для приготовления
настоя. В 100 г свежесорванной травы содержится
82,5 %, т.е. 82,5 г воды. Для приготовления стакана настоя надо взять: 200 – 82,5 = 117,5 г воды.
Чтобы проверить правильность расчетов, определим массовую долю сухого растительного препарата
в настоях, приготовленных из высушенных и свежесорванных растений.
В первом случае общая масса настоя:
200 + 20 = 220 г;
массовая доля сухого вещества:
(17,7 : 220) · 100 = 8,05 %.
Во втором случае общая масса настоя:
117,5 + 100 = 217,5 г;
массовая доля сухого вещества:
(17,7 : 217,5)æ100 = 8,1 %.
Массовые доли сухого лекарственного препарата
и в том, и в другом случае практически совпадают, что
подтверждает правильность расчетов.
Таким образом, для приготовления настоя лекарственных трав из высушенного сырья надо взять 20 г
сырья и 200 мл воды, а для приготовления настоя такой
же концентрации из свежесорванных растений надо
взять 100 г сырья и приблизительно 120 мл воды.
5.8. Это задание на повторение физических свойств
химических соединений, которые нередко определяют
сферу их применения.
В данном случае играют роль не химические, а физические свойства хлорида натрия – его довольно высокая теплоемкость. Аналогичными свойствами обладает песок.
5.11. Очевидно, по экономическим соображениям
следует выбрать тот препарат, в котором больше массовая доля кальция. Поэтому, прежде всего, необходимо
рассчитать массовую долю кальция в трех соединениях.
Глюконат кальция
[НOСН2(СНOН)4С(O)O]2СаæН2O:
М = 448 Þ ω(Cа) = 0,089.
Лактат кальция [СН3СН(ОН)С(О)О]2Саæ5Н2О:
М = 308 Þ ω(Са) = 0,13.
Глицерофосфат кальция СаРО3ОС3Н5(ОН)2æ2Н2О:
М = 246 Þ ω(Са) = 0,16.
Таким образом, из трех солей массовая доля кальция больше всего в глицерофосфате кальция.
Надо также иметь в виду, что по своему физиологическому действию глицерофосфат кальция несколько отличается от лактата и глюконата, т.к. содержит фосфор.
Поэтому он стимулирует обмен веществ и оказывает
общеукрепляющее и тонизирующее действие. В целом
можно сказать, что глицерофосфат кальция не только содержит больше кальция, но и имеет более высокую биологическую активность за счет содержания фосфора.
Ответы и решения
5.1. Это одно из немногих лекарств, у которых срок
годности практически не ограничен, хранить его можно и на свету, т.к. воздействие ультрафиолетового излучения не влияет на свойства хлорида кальция. Желательно хранить раствор в плотно закрытой посуде,
чтобы не испарялась вода, хотя доступ воздуха, в том
числе и содержащегося в нем углекислого газа, практически не влияет на свойства этого препарата.
5.2. При лечении по методу М.П.Демьяновича непосредственно на коже происходит окислительно-восстановительная реакция:
Na2S2O3 + 2HCl = H2S2O3 + 2NaCl,
H2S2O3 = H2O + S + SO2↑.
В момент выделения сера особенно активно действует на чесоточного клеща, аналогичным действием
обладает и SO2. Именно поэтому метод Демьяновича
дает такие хорошие результаты.
5.4. Железо применяют для лечения малокровия
потому, что оно входит в состав гемоглобина. Рекомендуют таким больным и яблоки, т.к. они – настоящие чемпионы среди фруктов по содержанию железа
(в среднем 2200 мг в 100 г продукта). Железо, входящее в состав сплава, из которого сделаны гвозди, растворяется, хотя и медленно, в органических кислотах,
содержащихся в яблоке, и оно обогащается железом.
Считается, что из всех сортов яблок больше всего железа в антоновке, много в них и кислот, что облегчает
растворение железа.
5.5. Примем для расчета среднеарифметические
значения содержания влаги как в свежих, так и в высушенных растениях: в свежих (70 + 95) : 2 = 82,5 %,
в сухих (8 + 15) : 2 = 11,5 %. Для приготовления одного
стакана настоя надо взять 20 г сушеного сырья и 200 г
воды. Если массовая доля воды в сушеном сырье составляет 11,5 %, то содержание сухого растительного
материала составляет: 100 – 11,5 = 88,5 %.
В 100 г сырья — 88,5 г растительного материала,
в 20 г ———— х г;
х = (20æ88,5) : 100 = 17,7 г.
Для приготовления одного стакана настоя необходимо иметь 17,7 г растительного сырья в пересчете
на сухое вещество.
В свежесорванных растениях массовая доля сухого
вещества составляет: 100 – 82,5 = 17,5 %.
53
Х ИМИЯ
октябрь
2015
КО Р ОТ К И Е И С ТО Р И И И З
Ж И З Н И И З В Е С Т Н Ы Х Х И М И КО В
О химиках и о химии:
цена открытий и прогресса
Среди естественных наук химия является
одной из наиболее опасных для экспериментаторов. Особенно для тех ученых,
которые открывают новые вещества и изучают их свойства. В природе нет практически ни одного безопасного вещества, даже самые привычные, взятые не
в той дозировке или используемые не по
назначению, могут принести вред здоровью. Публикуемый материал поможет
сделать многие уроки интереснее и дополнительно подчеркнет важность соблюдения техники безопасности при работе с химическими веществами.
В.А.КРАСИЦКИЙ,
доцент кафедры общей химии
и методики преподавания химии
химического факультета Белорусского
государственного университета,
г. Минск
С
ко тысяч. Работа с такими соединениями требует чрезвычайных мер безопасности и предусматривает использование специально оборудованных лабораторий
с мощными вытяжными шкафами, защитной одежды,
масок и противогазов.
Ядовитые вещества хранятся только в специальных сейфах. Прежде чем химик приступает к работе с
подобными соединениями, он в обязательном порядке
проходит строгий инструктаж по технике безопасности и расписывается в специальном журнале. Но все
это – атрибуты современной химической науки.
У современного химика сравнительно мало
шансов пострадать в лаборатории. В прошлом
же ученые довольно беспечно относились к технике безопасности. Даже
обычные в наше время
лабораторные халаты появились не так давно: на
рисунках и фотографиях
химических лабораторий
XIX в. можно видеть со- Клеменс Александр Винклер
(1838–1904)
трудников, работающих
в одежде, мягко говоря, мало подходящей для занятий химией. Так было принято, например, в лаборатории немецкого химика К.А.Винклера, профессора
Фрейбургской горной академии. (Его основные работы посвящены неорганической и аналитической химии. Винклер прославился открытием в 1886 г. нового
элемента – германия.) От своих учеников Винклер требовал величайшей аккуратности во всем. Он считал,
реди большого числа профессий, связанных с
естественными науками, совершенно особое место занимает профессия химика. Пожалуй, именно химики чаще всего подвергают свою жизнь опасности.
Посвятив себя химии и занимаясь ею, они постоянно
рискуют своим здоровьем и даже жизнью, имея дело
с широким кругом опасных веществ, среди которых
есть ядовитые и взрывчатые, самовоспламеняющиеся
и радиоактивные…
На сегодняшний день известно около 33 млн веществ, среди которых трудно найти совершенно безвредные для человеческого организма. Практически
любое соединение может быть опасным. Об этом еще
в XVI в. говорил один из корифеев средневековой медицины Парацельс: «…Все есть яд, и ничто не лишено
ядовитости; одна лишь доза делает яд незаметным…»
Так, например, привычный нам и, казалось бы, безобидный хлорид натрия NaCl является потенциально опасным веществом. Если совершенно здоровый
взрослый человек однократно примет его в дозе 50 г,
у него разовьется тяжелое отравление, а однократная
доза в 250 г неизбежно приведет к смертельному исходу. Однако вряд ли кому захочется за один раз проглотить такое количество поваренной соли. Поэтому
хлорид натрия никогда не причислялся к ядовитым
веществам. Наоборот, в привычных нам дозах (5–7 г
в сутки) он является не только полезным, но и вообще
жизненно необходимым.
Совсем иначе обстоит дело с веществами, которые
оказывают токсическое действие на людей в дозах несравненно меньших – от нескольких десятых до нескольких миллионных долей грамма. Такие вещества
относятся к ядам, и их сегодня насчитывается несколь-
Х ИМИЯ
октябрь
2015
54
О х им иках и о х и м и и : ц е н а от кр ы т и й и п р о г р есса
и опыт, накопленные ими и доставшиеся нам, бесценны. Они – результат поистине самоотверженного и героического труда. Химики прошлых времен, получая
новые вещества и исследуя их почти всегда методом
проб и ошибок, постоянно и сознательно рисковали.
Природа неохотно раскрывала свои тайны и, к сожалению, за истину с ней часто приходилось рассчитываться ценой человеческих жизней.
что химик должен быть настолько ловким, чтобы работать даже во фраке. Поэтому, когда один из его учеников осмелился прийти в лабораторию в фартуке (желая сберечь свой костюм от брызг кислот и щелочей),
Винклер встретил его словами: «Уж не собираетесь ли
вы здесь гасить известь?» – и заставил снять фартук!
Кислоты и щелочи – далеко не самые опасные реагенты, с которыми приходилось (и приходится) иметь
дело химику в повседневной работе и даже при чтении
лекций. Немецкий химик-неорганик О.Виберг (1901–
1976) одну из своих лекций по химии галогенов начал
словами: «Хлор – ядовитый газ. Если я отравлюсь во
время очередной демонстрации, вынесите меня, пожалуйста, на свежий воздух. Но лекцию при этом придется, к сожалению, прервать».
Вдыхание ядовитых газов, в особенности регулярное, не проходит бесследно. Оно может вызвать различные заболевания разной степени тяжести или даже
привести к смертельному исходу. Так, например, последним в жизни химика может оказаться вдох циановодорода HCN, который практически мгновенно вызывает паралич дыхательного центра и удушье. Очень
ядовиты фтороводород HF и угарный газ СО, арсин
AsH3 и фосфин PH3, сероводород H2S и хлор, пары
брома, ртути, бензола, тетрахлорида углерода и многих других веществ.
Очень опасно также попадание в организм жидких и твердых ядов. Это часто происходило и иногда случается еще в наши дни по причинам халатного отношения к правилам техники безопасности, по
невнимательности или излишней самоуверенности.
Классическими стали случаи отравления нерадивых
химиков (и не только) ядовитым метанолом CH3OH,
практически не отличимым по внешнему виду и по запаху от этанола, обладающего известным действием
на организм. Можно вспомнить также об отравлениях
солями бериллия, которые обладают сладким вкусом и
по нелепой случайности попадали в чашки с чаем или
кофе, вызывая тяжелейшие отравления с летальным
исходом.
Помимо вероятности вдохнуть ядовитые пары или
проглотить по случайности ядовитую жидкость или
порошок, химик рискует получить химические ожоги
при попадании едких реагентов, например концентрированных кислот или щелочей, на кожу, в глаза или
внутрь организма. Упомянем также о возможности
взрывов и пожаров при проведении экспериментов, о
травмах, вызванных порезами стеклом, о ранениях его
осколками. В итоге получается весьма солидный (хотя
и не полный) перечень опасностей, грозящих химикам
в их повседневной работе.
Большинства из перечисленных неприятностей
можно избежать или уменьшить возможный риск.
Для этого нужно всего лишь неукоснительно соблюдать правила техники безопасности, выработанные и
проверенные многими поколениями химиков. Знания
И
стория науки изобилует множеством примеров,
когда химики подрывали свое здоровье и принимали мученическую смерть в результате длительной работы с ядовитыми веществами. Одним из таких
веществ является ртуть, которая в средние века считалась «матерью всех металлов». Способность ртути растворять в себе другие металлы поражала воображение алхимиков. Проводя бесчисленные опыты в
бесплодных попытках получить золото из ртути, алхимики систематически вдыхали в себя воздух, насыщенный ее парáми. Сегодня хорошо известно, что эти
пары очень ядовиты. Их вдыхание приводит к нервным расстройствам, следствием которых являются головные боли, быстрая утомляемость, ослабление памяти, сонливость и апатия.
По-видимому, одной
из наиболее известных
жертв систематического
отравления парáми ртути
стал знаменитый алхимик ХVI в., основатель
иатрохимии∗, Т.Б. фон
Гогенгейм (Парацельс),
умерший в возрасте 48
лет.
Известно, что незадолго до своего пяти- Теофраст Бомбаст
десятилетия серьезную фон Гогенгейм (Парацельс)
и непонятную болезнь (1493–1541)
перенес и великий естествоиспытатель прошлого И.Ньютон. Болезнь
подточила
физические
силы ученого и подорвала его здоровье. Исаак
потерял сон и аппетит,
находился в состоянии
глубокой депрессии, избегал контактов даже с
близкими ему людьми.
После болезни, которая
длилась больше года, Исаак Ньютон (1643–1727)
Ньютон прожил более 30
лет, однако все это время он страдал подагрой, ревматизмом, желчнокаменной болезнью, его научная
* Иатрохимия – медицинская химия
55
Х ИМИЯ
октябрь
2015
КО Р ОТ К И Е И С ТО Р И И И З
Ж И З Н И И З В Е С Т Н Ы Х Х И М И КО В
работоспособность резко упала. Ни сам ученый, ни
его биографы не смогли объяснить причины странного заболевания.
В 1980-х гг. группа американских и английских исследователей проанализировала письма ученого, где
он описывал симптомы своей болезни, а также лабораторные тетради Ньютона. Оказалось, что он часто
работал с ртутью и ее соединениями, подолгу нагревая их. Возникла гипотеза, согласно которой болезнь
великого ученого вызвана не чем иным, как ртутным
отравлением. Предположение было подтверждено
после того, как сотрудник английского ядерного центра Ч.Паундс с помощью нейтронно-активационного
анализа установил, что средняя массовая доля ртути
в волосах Ньютона составляет 0,0075 %, иногда достигая даже 0,02 %. Нормальным же содержанием
ртути в волосах человека считается величина, равная
0,0005 %.
Жертвой систематических отравлений вредными веществами стал,
например, известный немецкий химик XVII в.
И.Р.Глáубер. В 55 лет у
него произошел частичный паралич ног, надолго приковавший ученого
к постели. И хотя после
этого Глаубер прожил
Иоганн Рудольф Глáубер
(1604–1670)
почти десять лет, плодотворно заниматься научными исследованиями он
уже не мог.
Серьезно пострадали
от длительного воздействия токсичных веществ
и многие другие естествоиспытатели. Так, например, здоровье английского ученого Р.Бойля сильно ухудшилось в результате длительной работы
Роберт Бойль (1627–1691)
с фосфором и фосфином.
Особенно трудные испытания выпали на долю ученых XVIII–XIX вв., стоявших у истоков зарождения
химии как науки. В своих лабораториях, часто сырых
и холодных, в которых обычно не было вентиляции и
водопровода, они получали новые вещества, изучали
их свойства. Никто из ученых не знал, как скажется
это в дальнейшем на их здоровье. Часто, задыхаясь от
ядовитых паров, со слезами на глазах, они выбегали из
лаборатории, чтобы вдохнуть глоток свежего воздуха,
но, чуть отдышавшись и придя в себя, опять возвращались на рабочее место.
Опасность во время проведения опытов и потеря
здоровья в прошлые времена считались чуть ли не
Х ИМИЯ
октябрь
2015
обязательными атрибутами работы химика и были
как бы заранее запланированы. В концентрированном
виде эта мысль выражена в словах великого немецкого
химика Ю.Либиха, который однажды, давая наставления молодому Ф.А.Кéкуле, сказал: «…Если Вы хотите
стать настоящим химиком, Вы должны пожертвовать
своим здоровьем. В наше время тот, кто при изучении
химии не разрушает свое здоровье, ничего в этой науке
не достигнет».
Исследователи проводили новые и новые опыты, проверяя свои догадки
и предположения. Работа
с токсичными веществами медленно, но неуклонно разрушала организмы
ученых, подтачивала их
здоровье. Так, например,
петербургский академик
Н.П.Соколов (1748–1795)
в 47 лет принял мученическую смерть в результате Клод Луи Бертоллé
(1748–1822)
длительного отравления
фосфором и мышьяком, с которыми проводил химические опыты.
Одиннадцать лет своей
жизни страдал от невыносимых болей французский
химик
К.Л.Бертоллé,
много времени работавший с хлором, аммиаком,
сероводородом и синильной кислотой. Двенадцать
лет мучился немецкий Эмиль Герман Фишер
химик Э.Г.Фишер от по- (1852–1919)
следствий токсического действия фенилгидразина, открытие, синтез и применение которого ученый описал в
своей докторской диссертации.
Р
анняя смерть великого шведского химика
К.В.Шéеле, умершего в 44 года, стала следствием постоянных отравлений ядовитыми веществами, длительной и
напряженной работы в
помещениях, мало приспособленных для химических экспериментов. Шееле, как и многие
другие химики прошлого, часто пренебрегал
осторожностью, работая
с такими токсичными веществами, как хлор, сиКарл Вильгельм Шéеле
нильная,
мышьяковая (1742–1786)
56
О х им иках и о х и м и и : ц е н а от кр ы т и й и п р о г р есса
и плавиковая кислоты, арсин, соли свинца и ртути.
Особенно много ученый экспериментировал с соединениями ртути. Нагревая ее оксид, он, независимо
от Д.Пристли и А.Лавуазье, получил и собрал кислород.
В то время и вплоть до середины ХIX в. одной из
важных характеристик любого вещества считался его
вкус. Исследуя новые вещества, Шееле в обязательном порядке определял это их свойство. Известно,
например, что за три года до смерти, в 1783 г., он
попробовал на вкус один из сильнейших неорганических ядов – синильную кислоту HCN, которую получил впервые из берлинской лазури. Шееле чудом
остался жив, однако здоровье его было окончательно подорвано. Уже в 35 лет он стал инвалидом, хотя
смолоду отличался прекрасным здоровьем. В 42 года
он начал жаловаться на ревматизм, называя его «тяжелой долей всех химиков и аптекарей», и на другие
тяжелые недуги, доставлявшие ему большие страдания. В своих письмах Шееле жаловался на тоскливое,
угнетенное состояние, «которое куда труднее переносить, чем физическое страдание». В то время, когда
слава ученого достигла апогея и весь мир осыпал его
почестями, сам он находится в состоянии духовной
депрессии.
Ярким описанием человека, страдающего от ртутного отравления, может стать образ Сумасшедшего
Шляпника из сказки «Алиса в Стране Чудес».
Состояние Шееле под конец его короткой жизни вполне соответствовало этому описанию.
Незадолго до смерти Шееле много работал с фтороводородом; возможно, именно этот газ и поставил
последнюю точку в жизни замечательного химика, открывшего хлор, кислород, марганец, молибден, вольфрам, выделившего и описавшего свыше половины
известных в XVIII в. органических соединений.
Следует отметить, что пробу на вкус использовал в
своих исследованиях не только Шееле, но и другие химики прошлого. В рабочих тетрадях упоминавшегося
выше Ньютона более ста раз можно встретить записи
типа: «вкус сладковатый», «безвкусный», «солоновато», «очень едкое». Глаубер, характеризуя свойства
полученного им сульфата
натрия, писал: «Эта соль,
если она хорошо приготовлена, имеет вид льда,
она образует длинные,
совершенно прозрачные
кристаллы, которые растапливаются на языке, без
всякой едкости...».
Известно, что французский ученый Л.Н.Воклéн, выделив в 1798 г. соединения нового элеменЛуи Никола Воклéн
та – бериллия, дал ему на(1763–1829)
звание «глюциний» (сладкий) из-за сладковатого
вкуса его солей. Немецкий
химик М.Г.Клапрот, хорошо знавший вкус многих солей, выступил против данного названия,
заметив, что такой вкус
имеют и соли некоторых
других металлов, например иттрия.
Российский ученый
Т.Е.Ловиц,
выделив Мартин Генрих Клапрот
«стронциановую землю» (1743–1817)
(оксид стронция) и попробовав ее на вкус, отметил, что «…маленькое
зернышко прокаленной
стронциановой земли величиной с булавочную
головку причиняет при
прикосновении к языку
сильную,
продолжающуюся несколько дней
жгучую боль». В 1793 г.,
получив кристаллы ледяной уксусной кислоты, Товий Егорович Ловиц
Ловиц писал: «…Вкус (1757–1804)
очень кислый. Одна капля этого уксуса на языке вызывает боль, ощутимую в течение двадцати часов...»
Неудивительно, что при таком подходе к анализу неизвестных веществ ожоги ротовой полости, отравления
и другие травмы постоянно сопровождали работу химиков, делая ее очень опасной.
Кстати, уксусная кислота еще не раз доставляла
неприятности Ловицу. Так однажды, нечаянно пролив концентрированную кислоту на стол, он решил
собрать ее с помощью фильтровальной бумаги, которую затем выжимал голыми руками в стакан. От
такой работы пальцы на руках сначала потеряли
чувствительность и распухли, а затем кожа на них
стала лопаться и «слазить» целыми кусками. Надо
заметить, что рукам Ловица доставалось больше
всего. При исследовании охладительных смесей
ученый также не предпринимал никаких мер предосторожности. В результате все пальцы на его
руках были поражены нарывами и «сильнейшей
ногтеедой», т.к. в состав некоторых смесей входила щелочь – едкий натр NаОН. После этих опытов
Ловиц в течение полугода не мог проводить эксперименты.
Не раз Ловиц получал отравления и от вдыхания
паров различных вредных веществ. Так, в 1790 г. в одном из экспериментов он вдохнул по неосторожности
много хлора, внезапно потерял сознание и упал. Придя
в себя через некоторое время, он с трудом дышал и на
57
Х ИМИЯ
октябрь
2015
КО Р ОТ К И Е И С ТО Р И И И З
Ж И З Н И И З В Е С Т Н Ы Х Х И М И КО В
лости рта. Она покрылась пузырями и сильно болела в
течение трех недель. Однако все эти неприятности ни
в коей мере не останавливали смелого экспериментатора. Он лишь огорчался из-за вынужденных перерывов в работе, а после выздоровления вновь с упоением
предавался своим небезопасным исследованиям.
Химик и хирург
Королевской
артиллерийской школы в
Вуличе, один из выдающихся
английских ученых конца XVIII – начала
XIX вв., У.Крýйкшенк известен как
первый последователь
А.Лавуазье в Англии.
Между 1788 и 1794 гг.
Круйкшенк был ассистентом А.Крофор- Уильям Крýйкшенк
да. Судя по опублико- (1745–1810)
ванным работам ученого, его научная карьера продолжалась не более шести лет, с 1797 по 1802 гг.
Круйкшенк занимался исследованием электролиза
водных растворов и первым установил, что вода при
воздействии электрического тока распадается на водород и кислород. Он впервые выделил нитрат мочевины и внес значительный вклад в фотохимию и химию газов. В Европе считали, что вслед за Лавуазье
он нанес еще один удар по теории флогистона, объяснив истинную природу «тяжелого горючего воздуха»
(оксида углерода(II)).
В 1802 г. Круйкшенк опубликовал свою последнюю статью, посвященную тяжелому «горючему воздуху» и веществам, которые можно получить из него.
Воздействуя солнечным светом на смесь СО и Сl2,
ученый впервые получил оксохлорид углерода COCl2
и назвал его «фосген» (от греч. phos – свет и genes –
рожденный, т.е. «рожденный на свету»). Сегодня хорошо известно, что вещества, с которыми работал
Круйкшенк, очень опасны.
При вдыхании угарного газа он соединяется с гемоглобином крови, который теряет способность связывать кислород. В результате развивается аноксемия –
кислородное голодание организма. Оно приводит к
потере сознания и может иметь смертельный исход.
Хлор и, в особенности, фосген способны вызвать отек
легких. В то время как «угоревшего» человека можно
еще спасти, вынеся на свежий воздух, получившего
отек легочной ткани в большинстве случаев ожидает мучительная смерть от удушья. Особенно коварен
фосген: первые симптомы поражения могут обнаружиться лишь спустя 10–12 часов после его вдыхания,
когда спасительное время уже упущено. Кроме того,
при небольших дозах фосген способен постепенно вызывать умственные расстройства.
протяжении 8 дней испытывал мучительную боль в
легких и в горле.
Много работал Ловиц и с ртутью. Используя охладительную смесь льда с едкой щелочью, он намораживал на деревянной палке по нескольку фунтов ртути, придавая ей форму молотка, а затем с
его помощью забивал гвозди в толстую доску. Этот
эффектный, но небезопасный опыт Ловиц многократно проделывал на заседаниях Академии наук,
а также демонстрировал перед царскими детьми –
будущим императором Александром I и его братом
Константином. Неудивительно, что при таком отношении к собственной безопасности и интенсивном
воздействии вредных веществ на организм Ловиц не
дожил и до 50 лет, скончавшись в возрасте 47 лет от
мозгового кровоизлияния, приведшего к полному параличу.
Не очень-то заботился о своем здоровье
и
первооткрыватель
рутения
К.К.Клаус.
Его сослуживцы вспоминали, что часто, приходя утром в лабораторию, Клаус пробовал
на вкус растворы веществ, с которыми ему
предстояло работать.
Так, например, растворяя платиновые руды
в «царской водке», он
определял
крепость
Карл Карлович Клаус
непрореагировавших
(1796–1864)
кислот, опуская палец
прямо в реакционную смесь, а потом дотрагивался им
до языка.
Получив впервые «осмиевую кислоту» (оксид осмия(VIII) OsO4), Клаус определил, что
«…вкус у этого соединения острый, перцеподобный». Вспоминая о работе с соединениями осмия,
Карл Карлович писал: «…Осмиевая кислота принадлежит к самым вредным веществам... Я много терпел
от нее…» В частности, ученый вынужден был на две
недели прекратить эксперименты после того, как в
апреле 1845 г. отравился парами ОsO4. Слова Клауса
о токсичности осмиевых соединений подтверждал
и его помощник Э.Якоби, упоминая в своих трудах
о поражении глаз парами OsO4, о черных пятнах и
гнойных пузырях на коже. Будущим исследователям
тетраоксида осмия Клаус рекомендовал устраивать
печь с хорошей тягой, а ко рту привязывать мокрую
губку.
На здоровье Клауса свой негативный след оставили
и соединения открытого им же рутения. В результате
определения вкуса одного из аммиачных комплексов
этого элемента химик получил сильнейший ожог по-
Х ИМИЯ
октябрь
2015
58
О х им иках и о х и м и и : ц е н а от кр ы т и й и п р о г р есса
Круйкшенк, не зная о ядовитости угарного газа и
фосгена, работал в лаборатории с примитивной вентиляцией. В результате постоянного вдыхания этих
газов он почувствовал недомогание и вскоре тяжело
заболел. В протоколах Артиллерийского управления
британской армии за март 1803 г. сообщалось, что на
время болезни Круйкшенка его должность было приказано занять другому человеку. Через год, в 1804 г.,
Управление сообщило, что надежды на выздоровление
почти не остается и что Круйкшенк в связи с этим вынужден уйти в оставку. Он почти полностью потерял
рассудок и через несколько лет скончался в доме для
умалишенных.
Хотя подробности болезни ученого неизвестны,
нет сомнений, что она была результатом токсического
воздействия веществ, с которыми он работал.
Современник Круйкшенка, американский
химик Д.Вудхауз изучал воздействие на
организм человека различных газов, в том
числе оксида азота(I)
и оксида углерода(II).
Первый из них – знаменитый «веселящий
газ» – впервые получили в 1793 г. при
нагревании
нитрата
аммония голландские
Джеймс Вудхауз
химики
И.Р.Дейман
(1770–1809)
(1743–1808) и П. ван
Троствейк (1752–1837). Состав этого газа был установлен в 1800 г. Г. Дэви, который обнаружил его своеобразное действие на людей и назвал «веселящим
газом».
Вудхауз не мог отказать себе в удовольствии повторить опыты Дэви, проводя эксперименты на себе
и своих знакомых и постепенно увеличивая дозу
вдыхаемого газа. Он писал: «…Зимой 1806 года,
приготовив особо чистого веселящего газа, я дал
вдохнуть 2 кварты его (около 1,9 л) мистеру Генри
Лароубу, 14 лет от роду. Уже через минуту газ подействовал очень сильно. Генри начал быстрым
шагом ходить взад-вперед по лаборатории, смешно
поднимая ноги... Мистер Томас Льюис (он получил
более высокую дозу) был сильно разъярен. Он схватил меня за воротник, потащил за галстук, порвал
сюртук, бегал по комнате, раздавая тумаки каждому,
кто был на его пути... Мистер Тайлер потерял сознание, и только спустя 4 минуты его удалось привести
в чувство…»
Много экспериментов Вудхауз проводил и с тяжелым «горючим воздухом» – оксидом углерода(II). Он
получал этот газ пропусканием водяных паров над
раскаленным углем или сильным нагреванием смеси
угля с железной окалиной. Не зная о высокой токсичности этого коварного газа без цвета и запаха, ученый
не предпринимал никаких мер предосторожности и
постоянно рисковал жизнью. Вот как описывал работу Вудхауза один из посетителей его лаборатории:
«…В течение всего лета, одного из самых жарких на
моей памяти, Вудхауз буквально дневал и ночевал
в лаборатории. Он проводил эксперименты с такой
одержимостью, что чуть не лишился рассудка. В его
лаборатории постоянно пылали раскаленные угли,
печи разогревались до красного каления; время от
времени раскаленные угли поливали струей кипящей
воды. Редко в течение дня температура в помещении
была ниже 43–45 °С, а временами она поднималась
еще выше. Почти каждый день я посещал профессора, работающего в этой жаровне. Он был полураздет,
пот струями стекал с его лица...». Понятно, что в таких
условиях мог работать лишь физически очень крепкий
человек. Вудхауз внезапно скончался в возрасте 39 лет
во время одного из экспериментов. Его нашли на полу
лаборатории мертвым с багровой окраской кожи лица
и кровавой пеной во рту – симптомами отравления
большой дозой угарного газа.
Вудхауз, вероятно, был первым химиком, который
понял, что «горючий воздух», выделяющийся при растворении металлов в кислотах (водород), и тяжелый
«горючий воздух», образующийся при восстановлении железной окалины углем (угарный газ), – два разных вещества. В то время оба этих газа считались флогистоном – горючим началом веществ.
Печатается с продолжением.
ЛИТЕРАТУРА
Манолов К. Великие химики. Т. 1–2. М.: Мир,
1985; Волков В.А., Вонский Е.В., Кузнецова Г.И.
Выдающиеся химики мира. М.: Высш. шк., 1991;
Могилевский Б.Л. Живи в опасности! Повесть о великом химике Гемфри Дэви. М.: Дет. лит., 1970;
Ключевич А.С. Карл Карлович Клаус. Казань: Изд-во
Казан. ун-та, 1972; Фигуровский Н.А., Ушакова Н.Н.
Товий Егорович Ловиц. М.: Наука, 1988; Зяблов В.
Две легенды о Товии Ловице. Химия и жизнь, 1977,
№ 4, с. 79; Красногоров В. Юстус Либих. М.: Знание,
1980; Демидов В.И. «Горький мед» – мелинит. Химия
и жизнь, 1974, № 8; Кюри Е. Мария Кюри. М.:
Атомиздат, 1973; Ходаков Ю.В. Общая и неорганическая химия. Пособие для учителей. М.: Просвещение,
1965; Кольчинский А.Г. Уроки ТБ. Химия и жизнь,
1990, № 2; Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Книга по
химии для домашнего чтения. М.: Химия, 1994; Лос К.
Синтетические яды. М.: Изд-во иностр. лит., 1963;
Эгли К., Рюст Е. Несчастные случаи при химических работах. Л.: Научное химико-техническое изд-во,
1926; Маршалл В.К. Основные опасности химических
производств. М.: Мир, 1989.
59
Х ИМИЯ
октябрь
2015
ТВОРЧЕСТВО ЮНЫХ
ЧАЙНВОРД
«Найди ответ»
Составитель
Э.ТАКАЕВА,
ученица 11 класса
Новинской средней школы,
с. Новинка,
Володарский р-н., Астраханская обл.
11. Сплав, состоящий из железа и никеля; обладает
очень незначительным температурным коэффициентом
линейного расширения, вследствие чего применяется
для изготовления линеек, рулеток, деталей приборов.
12. Минеральное сырье, из которого извлекать отдельные компоненты возможно технологически и целесообразно экономически.
13. Итальянский ученый, который открыл закон о
газах.
14. Один из признаков химической реакции.
15. Английский естествоиспытатель, химик, отдавший любимому делу большую часть своей жизни,
сумел с помощью крутильных весов с большой точностью «взвесить» земной шар.
16. Обожженная до потери пластичности огнеупорная глина, или каолин.
17. Группа легких горных пород различного происхождения; бывают известковые, вулканические и
кремнистые.
Впишите ответы по направлению стрелок.
1. Без нее, как в песне поется, «и ни туды, и ни
сюды».
2. Название соли мышьяковой кислоты.
3. Торговое название политетрафторэтилена.
4. Химик, основатель научной школы по химии
элементоорганических соединений.
5. Смесь газов, из которых состоит атмосфера
Земли.
6. Зеленый пигмент растений.
7. Смесь углеводородов, одна из нефтяных фракций.
8. Структурное звено полимерной цепи нуклеиновых кислот.
9. Спирт-сырец, содержащий различные примеси,
добавки красителя, ядовит.
10. Вещеcтва, содержащие элементы питания растений; в зависимости от химического состава их делят
на органические и минеральные.
Х ИМИЯ
октябрь
2015
60
Ре к л ама
61
Х ИМИЯ
октябрь
2015
drofa.ru
Электронные формы учебников издательства «ДРОФА»
Что такое электронный учебник
Преимущества
Демоверсия
Поддержка
Купить
Акция
Формат:
Электронные формы учебников (ЭФУ) —
важная составляющая
обучения современных
школьников
Поддерживает:
Акция
«Новые возможности – каждой школе»
В рамках акции в 2015/16 учебном году издательство «ДРОФА»
предоставляет всем образовательным организациям бесплатный доступ
к электронным учебникам (ЭФУ)
Подробную информацию об условиях участия в акции «Новые возможности –
каждой школе» можно получить на сайте efu.drofa.ru в разделе «Акции»
Электронные учебники издательства «ДРОФА» созданы в полном соответствии
с требованиями приказа Минобрнауки России № 1559. Разнообразие методически обоснованных электронных образовательных ресурсов в сочетании с интуитивно понятным интерфейсом, удобной навигацией и встроенными возможностями
автоматической адаптации к различным размерам экранов делает ЭФУ издательства «ДРОФА» уникальным образовательным продуктом, использование которого будет способствовать достижению лучших образовательных результатов.
журнал
Химия – Первое сентября
П ОД П И С КА Н А ОД И Н ЖУ Р Н АЛ
«РОСПЕЧАТЬ» ИЛИ НА САЙТЕ www.1september.ru
НА ПЕРИОД С 1 ЯНВАРЯ 2016 ПО 30 ИЮНЯ 2016 (I ПОЛУГОДИЕ)
НА ПОЧТЕ ПО КАТАЛОГУ
Варианты подписки
z Печатная версия – 2200 р. (приходит на почтовый адрес)
z Электронная версия на CD – 800 р. (приходит на почтовый адрес)
Личный
кабинет
z Электронная версия (приходит в Личный кабинет) – 500 р.
Подробности на сайте www.1september.ru
П ОД П И С КА Н А В С Е ЖУ Р Н АЛ Ы
Д Л Я В С Е Х РА Б ОТ Н И КО В Ш КОЛ Ы
НА ПЕРИОД С
1 АВГУСТА 2015 ПО 30 ИЮНЯ 2016 (ВЕСЬ УЧЕБНЫЙ ГОД)
Каждому учителю доступны в Личном кабинете
z 24 журнала (включая журнал «Химия»)
z 35 курсов повышения квалификации
z 460 брошюр по всем предметам
Стоимость участия школы в проекте
z 6 тысяч рублей от школы за весь 2015/16 учебный год
независимо от количества педагогических работников
Оформление участия в проекте – круглогодично на сайте digital.1september.ru
Подписка на журнал и участие в проекте могут быть оформлены как от организации,
так и от физического лица. При оформлении подписки на сайте оплата производится
либо по квитанции в отделении банка, либо электронными платежами on-line
Николай Маркович
Эмануэль
(1915–1984)
Советский физикохимик,
специалист в области химической
и биохимической физики
Н
иколай Маркович Эмануэль родился в Курской области, в небольшом
поселке, однако к началу 1920-х гг. семья перебралась в Ленинград, где
мальчик окончил школу (1931), затем работал препаратором в Ленинградском физико-техническом институте. Видимо, здесь талантливого
юношу заметил Н.Н.Семенов, будущий Нобелевский лауреат, а когда Николай
поступил учиться в Ленинградский политехнический институт, пригласил его на
выполнение дипломной работы (1937) к себе, в Институт химической физики
(ИХФ). Так начиналось сотрудничество учителя и ученика, продлившееся затем
полвека: вместе они работали в ИХФ (в Москве), вместе создавали в 1944 г. новую кафедру на химфаке МГУ – кафедру химической кинетики, которая готовила
специалистов по проблемам теории цепных реакций, вопросам детонации и горения взрывчатых веществ. Многие сотрудники и выпускники кафедры впоследствии участвовали в работах по «атомному проекту».
Научная деятельность Николая Марковича также начиналась с работ по химической кинетике процессов окисления в газовой и жидкой фазах, затем он занимался изучением старения и стабилизации полимерных материалов. С середины 1950-х гг. он много времени уделял исследованиям кинетики и механизма
цепных реакций окисления органических веществ в жидкой фазе. Примерно в это
же время возник интерес ученого к процессам в биологических системах, один из
его коллег вспоминал впоследствии со слов Николая Марковича, «что к проблеме
рака он обратился довольно случайно. Однажды он отдыхал где-то на юге, было
межсезонье, стояла плохая погода. Гуляя по городу, он зашел в книжный магазин,
увидел книгу “Успехи в изучении рака”, купил и, по его словам, от скуки начав
читать, увлекся. Во время чтения ему вдруг пришла мысль о поразительной схожести течения опухолевого процесса и протекания цепных реакций ... ко времени
возвращения в Москву у него четко оформилось представление, что, с одной стороны, в возникновении и развитии рака важную роль должны играть свободные
радикалы, а с другой – ингибиторы радикальных процессов могут быть эффективными противораковыми препаратами». Затем понадобились годы исследований Николая Марковича, его сотрудников и медиков. Конечно, полученные
ими результаты в этой области далеко отстояли от блеснувших в голове ученого
первоначальных догадок, но мысли, сформулированные когда-то в южном городе, дали начало новому направлению – биохимической физике. Найденные
им закономерности позволили разработать новые критерии отбора и изучения
противоопухолевых препаратов. Эти и многие другие исследования ученого были
высоко оценены – помимо многочисленных орденов и медалей, он был лауреатом премии им. А.Н.Баха (1948), Ленинской (1958) и Государственной (1983)
премий, медали А.Кекуле (Германия, 1978 г.), ряда других почетных званий.
Через десять лет после кончины Николая Марковича в Российской Академии
наук был организован Институт биохимической физики, целью которого стало
развитие фундаментальных исследований физической сущности химических
процессов в биологических и молекулярно-организованных химических системах. В 1995 г. этому институту было присвоено имя академика Н.М.Эмануэля.
1 октября – 100 лет со дня рождения Николая Марковича Эмануэля.
ХИМИЯ
him.1september.ru Подписка на сайте www.1september.ru или по каталогу «Почта России» – 79151 (бумажная версия), 12765 (CD-версия)
Документ
Категория
Журналы и газеты
Просмотров
430
Размер файла
25 009 Кб
Теги
10423
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа