III.4. Тема четвертая «МЕТАЛЛЫ».
Связь с биологией
Рассказать о биологической роли ионов калия, кальция, магния, натрия, железа и др. Ионы натрия и калия определяют равновесие электролита между внутриклеточном и внеклеточном пространством. Натрий -внеклеточный элемент, его концентрация вне клетки в 15 раз больше, чем внутри ее. Наоборот калий - внутриклеточный металл, с концентрацией внутри клетки в 35 раз больше, чем вне ее. Ионы натрия и калия непрерывно движутся через клеточные мембраны по ионным протокам в обоих направлениях, причем калий преимущественно стремится в клетку, а натрий выходит из нее. Так работает натрий-калиевый насос, основной задачей которого является поддержание натрий-калиевого баланса. Это, во первых, поддержание нужного осмотического давления биожидкостей, обеспечивающих процессы всасывания питательных, а также и токсичных веществ. Во вторых, поддержание на необходимом уровне рН биожидкостей. Натрий и Калий играют важнейшую роль в передаче по нервным волокнам нервных импульсов. Калий отвечает за сокращение мышц, особенной сердечной. Многие лекарственные препараты готовят в виде натриевых и калиевых солей, так как соли этих металлов с большинством биолигандов хорошо растворимы. Роль магния и кальция в целом - это образование оболочек клеток, различных тканей и органов. Магний в отличие от кальция не играет такой большой роли в формировании скелета из-за того, что его фосфаты и основные карбонаты лучше растворимы, чем аналогичные соединения кальция. Магний более сильный комплексообразователь и катализирует многие ферментативные процессы, в том числе гидролиз АТФ. Магний входит в координационный центр хлорофилла, благодаря которому осуществляется процесс фотосинтеза. Основная масса кальция (около 1 %) находится в костной и зубной тканях в виде гидроксиапатита и вторапатита.
В среднем взрослый человек должен потреблять в сутки около 1-го грамма кальция, хотя для постоянного возобновления структуры тканей нужно лишь 0,5 грамма. Это связано с тем, что ионы кальция усваиваются лишь на 50%. Усвоение кальция определяется содержанием в организме витамина Д. Недостаток этого витамина приводит к снижению всасывания кальция и проявляется в виде заболевания - рахита. В стенках сосудов кальций находится ввиде карбоната кальция, а в почвах в виде оксалата Образование почечных камней связано как раз с образованием нерастворимых солей кальция и магния: оксалатов и уратов (солей мочевой кислоты). Ураты способны отлагаться и концентрироваться в суставной жидкости, в хрящах, уменьшая их подвижность и вызывая заболевание - подагру.
Связь с историей.
Рассказать об использовании хлора в качестве отравляющего вещества (ОВ) в годы первой мировой войны. 22 апреля 1915 года вблизи г.Ипр немцы впервые применили химическое оружие: начали газовую атаку против французских и английских войск. Из 6 тысяч металлических баллонов было выпущено 180 т хлора по ширине фронта в 6 км, а затем применяли хлор в качестве ОВ и против русской армии. В результате только газобаллонной атаки было поражено около 15 тысяч солдат, из них 5 тысяч погибли от удушья.
Позднее появились и более сильные ОВ, содержащие хлор: иприт, хлорпикрин, хлоренол, удушающий газ фосген. Некоторые из них в годы второй мировой войны фашисты использовали в концлагерях.
Говоря о применении фосфора можно рассказать учащимся об использовании фосфора в военном деле в качестве зажигательного и дымообразующего вещества. При сжигании фосфора на воздухе получается фосфорный ангидрид (Р2О5) пары, которого притягивают влагу из воздуха и образуют пелену белого тумана, состоящего из тончайших капелек раствора метафосфорной кислоты.
После повторения классификации и свойств кислот необходимо остановиться на действии кислот на кожу и слизистые оболочки человека, рассказать о мерах профилактики и первой помощи при ожогах. В частности, необходимо обратить внимание на то, что при попадании кислот на кожу возникают химические ожоги. Рекомендуется пострадавший участок в течении 10-15 минут тщательно обмыть водой, а затем смочить 5%-ным раствором соды.
Рассказывая значения соляной кислоты, следует подробно остановиться на её роли в процессах пищеварения, рассказав, что в желудке человека секреторными железами выделяется соляная кислота, участвующая в пищеварении. Соляная кислота обладает также способностью избирательного губительного действия на бактерии, попадающие в желудок, т.е. выполняет защитную функцию. При повышении секреции соляной кислоты у человека появляется неприятное чувство изжоги, снять которое можно принятием лекарства «Рени», в крайнем случае, можно принять раствор питьевой соды (1 ч.л. можно на стакан воды).
Рассматривая свойства оксида углерода (II) необходимо отметить его токсическое действие на живые организмы. При этом СО связывается с гемоглобином крови, превращая его в карбоксигемоглобин. В результате гемоглобин утрачивает способность связать и переносить кислород; наступает кислородное голодание, и человек погибает от удушья. Во время ВОВ фашисты использовали это свойство СО для массового уничтожения советских граждан в машинах – «душегубках». При взаимодействии СО с хлором получают фосген COCl2 – сильное ОВ удушающего действия.
При повторении свойств соединений азота следует сообщить, что нитрат аммония служит для производства взрывчатых веществ – аммонитов, в состав которых входят ещё и другие взрывчатые нитросоединения, а также горючие добавки. Например, в состав аммония входит тринитротолул и порошкообразный Al. Основная реакция, происходящая при взрыве:
3NH4NO3+2Al = 3N2↑+6H2O+Al2O3+Q
Высокая теплота сгорания Al повышает энергию взрыва. Нитрат Al в смеси с тринитротолуолом (толом) дает взрывчатое вещество аммотол. Большинство взрывчатых смесей содержат в своем составе окислитель (нитраты Ме или аммония и др.) и горючее (дизельное топливо, алюминий, древесную муку).
Рассматривая применение нитратов, можно заслужить сообщение учащегося об истории открытия и применения черного , или дымного пороха – взрывчатой смеси нитрата калия с серой и углем. Реакция горения дымного пороха:
2KNO3+3C+S = N2↑+3CO2+K2S+Q
Два продукта реакции – газы, а сульфид калия – твердое вещество, образующее после взрыва «дым». Источник кислорода при сгорании пороха – нитрат калия. Если сосуд, например – запаянная с одного конца труба, закрыт подвижным телом – ядром, оно под напором пороховых газов выбрасывается. В этом проявляется метательное действие пороха. А если стенки сосуда, в котором находится порох, недостаточно прочны, то сосуд разрушается под действием пороховых газов на мелкие осколки, которые разлетаются вокруг с громадной кинетической энергией. Это бризантное действие пороха.
Шесть веков продолжалось господство черного пороха в военном деле. За столь длительный срок его состав практически не изменился, менялся лишь способ производства. Только в середине прошлого века вместо черного пороха стали использовать новые взрывчатые вещества с большей разрушительной силой. Они быстро вытеснили черный порох из военной техники. Теперь он применяется в качестве взрывчатого вещества в горном деле, в пиротехнике (ракеты, фейерверки), а также как охотничий порох.
Хлор играет важную роль в жизнедеятельности организма. Хлориды крови и мочи участвуют в обеспечении кислотно-щелочного равновесия, в поддержании водно-солевого баланса организма, входят в состав соляной кислоты желудочного сока. Летом с усилением водно-солевого обмена и увеличением потоотделения отличается повышенное выделение хлоридов с потом и уменьшение его содержания в крови и моче. Хорошо известно, что ежедневная потребность в хлориде натрия у детей и подростков составляет 8-10 г.
Физиологическая роль фтора заключается в активном участии его в процессе развития зубов, в формировании дентила и зубной эмали. Существенное значение приобретает фтор при процессах костеобразование, оказывает нормализирующее влияние на фосфорно-кальциевый обмен. При чрезмерном поступлении F в организм развивается заболевание флюороз, а при недостаточном – зубной кариес.
Характеризуя йод как важный биомикроэлемент, обладающий высокой биологической активностью и поступающий в организм вместе с пищевыми продуктами, следует отметить, что с ним, в частности, связывается возникновение зобной болезни. При недостаточном поступлении йода с пищей возникают серьезные нарушения функций щитовидной железы и развивается эндемическая зобная болезнь. Суточная потребность организма в йоде составляет 100-150 мкг, что можно обеспечить потреблением йодированной соли.
Следует раскрыть и антибактериальное действие йода, применение его в медицинской практике в качестве обеззараживающего средства.
Выводы
Таким образом, при систематическом использовании межпредметных связей у учащихся:
1. Формируется интерес к предмету.
2. Учащиеся приучаются искать связь химии с жизнью, что побуждает их пользоваться дополнительными источниками информации.
3. Повышается уровень знаний.
4. Совершенствуются навыки самообразования.
5. Формируется диалектико-материалистическое мировоззрение.
Список литературы:
1. Энгельс Ф. Диалектика природы. - Маркс К., Энгельс Ф., соч. 2-е изд., т.20, с.343-626.
2. Абас-Заде А.А. О связи физики с химией в процессе преподавания физики в средней школе: Автореф. дис.кавд.пед.наук.-Баку, 1964.
3. Антонов Н.С. Межпредметные связи измерительных комплексов естественно-научных дисциплин в средней школе: Автореф.дис. канд.пед.наук. М., 1969.
4. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учебник для вузов. М.: Высш.школа, 1981. - 679 с.
5. Бабаджанян С.В., Монахов В.М. Межпредметные связи естественно-математических дисциплин на факультативных занятиях.-Сов.педагогика, 1970, № 10, с.36-43.
6. Батурина Г.И. Межпредметные связи в процессе преподавания основ науки в средней школе. Сов.педагогика, 1974, № 5, с.153-156.
7. Борисенко Н.Ф. Об основных межпредметных связях. Сов.педагогика, 1971, № II, с.24-32.
8. Вайткевичус Ю. Развитие знаний в процессе изучения новыхпредметов учащимися У-УШ классов: Автореф. дис. .канд.пед. наук. М., 1961.
9. Воробьев Г.В. Межпредметные связи в процессе обучения.