Интегрированный урок (химия-физика) по теме: «Действие света».
методическая разработка по химии (11 класс) на тему

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №6"

Интегрированный урок (химия-физика) 11 класс

по теме:

«Действие света».

Автор: Дубровина Наталья Валерьевна

                                                                              учитель физики.

                                                                       Морозова Инна Викторовна

                                                                            учитель химии.

2015 г.

Цель урока:

1. Взаимосвязь химии и физики при изучении действия света на химические и физические процессы.
2. Продолжить формирование естественно-научного мировоззрения учащихся.

Актуализация и коррекция знаний по теме: «Фотоэффект»

1. Воспроизведение и коррекция знаний химических процессов под действием света.
2. Углубить знания химических процессов, происходящих под действием света.
3. Воспроизведение знаний по теме «Фотосинтез». Углубление его с точки зрения химии («химизм фотосинтеза», «строение хлорофилла»).
4. Актуализация знаний из курса физики по теме «фотография», «химизм фотографии».
5. Сравнить строение фотоаппарата со строением глаза.

Задачи:

1. Формирование у учащихся умение работать с дополнительной научной литературой.
2. Формирование культуры общения.

Оборудование:

1. Таблицы:

1. «Периодическая система Д.И. Менделеева».
2. «Фотосинтез в хлорофиллах».
3. «Перечень химических реакций происходящих под действием света».
4.  «Строение глаза».

2. Карточки (схемы):

1. Строение полупроводников.
2. Собственная проводимость полупроводников.
3. Строение молекулы хлорофилла (C55H72O5N4Mg)
4. Строение глаза.

3. Опыт:

1. Спиртовка, стеклянный стакан, спирт, лист зелёный, держатель.

4. Игра «Чёрный ящик»:

1. Фотоаппарат (объектив).
2. Фотобумага, фотореактивы.
3. Модель глаза.

                                                              Ход урока:

Вступление:

Говоря о теориях, которые с успехом используются в физических, химических, биологических науках, мы не можем не упомянуть квантовую теорию. Началась она от гипотезы Планка, согласно которой атомы и молекулы излучают и поглощают энергию не прерывным потоком, а отдельными порциями – квантами. Понятие о квантах мало применяется при объяснении явлений на уроках химии и биологии, да и на уроках физики используется крайне скудно – фотоэффект, давление света, фотография. А за окном многокрасочный мир, со своими удивительными загадками, занавес которых мы хотим немного приоткрыть.

Учитель физики: Приветствие детей, проверка наличия учебных принадлежностей.

Чудный дар природы вечной,
Дар бесценный и святой, 
В нем источник бесконечный
Наслажденье красотой: 
Небо, Солнце, звезд сиянье, 
Море в блеске голубом — 
Всю картину мирозданья
Мы лишь в свете познаем.

Обсуждение с обучающимися слов М. И. Чайковского, смысла света в жизни человека, конкретно применение действий света для каждого ученика. Итак, запишем тему урока: «Действие света».

Из названия темы урока, ребята, мы видим, что с понятием  свет вы встречаетесь на уроках физики,  химическое действие света связано с химией. Поэтому, ребята, данную тему урока мы решили провести совместно итак, перед вами два преподавателя и урок сегодня немного необычный. Настроимся на творческую работу. Начнем с изучения нового материала:

1. Внешний фотоэффект.
2. Внутренний фотоэффект.

Учитель химии: Как работает фотоэффект в химии? Из предложенных реакций, которые происходят под воздействием потока света, предлагается классу выбрать знакомые им реакции:

1. Фотозамещение.
2. Фотосинтез.
3. Фотоокисление.
4. Фотовосстановление.
5. Фотография.
6. Фотоизомеризация. (и т.д.)

Подробно мы остановимся и на фотосинтезе и на фотографии. Начнем с того, что дадим определение, что такое  Фотохимия - область химических превращений, протекающих под действием световой радиации (под действием квантов hv).

 Эффективность фотохимических реакций определяют квантовым выходом:

V = число молекул продукта реакции

число поглощённых квантов

Фотохимические реакции весьма разнообразны и их можно классифицировать:

1.  Фотоприсоединение:                        фотодимеризация

     фототаумеризация   фотогидролиз                  

2.  Фотоперегруппировка

3.  Фотораспад

4.  Фотоперенос

5.  Первичные и вторичные процессы.

Например:

 Взаимодействие Н2 и CI2 (диссоциация молекул на атомарный радикал).

        CI2 + hv         CI + CI

        CI - CI        CI + CI     (1)

                                                                        CI + H2                          HCI + H    (2)

                                                                                                                                         (H-H)

                                                                                                                           CI2 + H                              HCI + CI   (3) и т.д.

Ещё более важной фотохимической реакцией имеющей практическое значение, реакция образования азона из молекулярного кислорода в слоях атмосферы:

        О2         О+О

                                                                            О+О2         О3+О

                                                                                                  азон

Фотоприсоединение: 1) фотодимеризация под действием hv образуются соединения из двух молекул – димеры 3,5 димексил циклогексанол  (формула указана  на доске, класс объясняет вид изомеризации поясняя ответ).

Фотоконденсация: Под hv с образованием новых связей. Присоединение различных альдегидов к алкенам – 1 с образованием кетонов.

        O

                     hv

R –C        + R – CH = CH2        R – CH2 –CH2 –C - R

         H

       O                                O

                        hv

R –C                     R + C         (1)

                                                    H

           H

                      O                                                  O

R + R- C               RH + R – C         (2)

                          H

            O                                                                           O  

R – C   + R – CH = CH2                   R – CH – CH2 – C –R        

(3)

                                   O                                    O

R – CH – CH2 – C – R + R – C          R – CH2– CH2

                                                                                H

                                                O

• C – R + R – C              (4)

Фотогидролиз: взаимодействие с Н2О под hv

коротоновая кислота

                                   O                                                                          O

CH3 – CH =CH - C              + Н2О   hv      CH3 – CH- CH – H –C  

                        OH      (H-OH)                                                                            

                                                                     OH    H                   OH                    

Фототаутомеризация – под hv внутримолекулярное перемещение атомов.

                    Фенилбензиловый эфир (формула указана на доске).

I. Строение полупроводников.

Особенности строения полупроводников на основе использования кристаллов  германий и кремний. Рассмотрим кристалл кремний (SI):

            ковалентная неполярная связь  

SI                 SI                     SI    

          SI                 SI                         Каждый атом связан четырьмя соседними атомами,              

                                                                     все электроны на внешнем электронном слое                          

SI                 SI                     SI                     связаны и мест для свободных  е  нет. Создание

                                                                      внешнего электронного поля не приведет, к переходу электронов от атома к атому и кристалл не будет проводить электрический ток (при t низкий), но при повышении t за счет энергии тепловых колебаний атомов, часть ковалентных связей разрушается и в кристалле появляются свободные электроны ( е ).

Электроны (е) под действием внешнего электронного поля. Возникает упорядоченное движения, созданное направленным движением электронов – возникает собственная проводимость полупроводников.

Учитель физики: Применение полупроводников.

Переход к фотосинтезу (сообщение ученика о фотосинтезе).

Демонстрируется опыт:  Вытяжка (спиртовая) хлорофилла из листьев комнатных растений. Колба со спиртом нагревается и в неё помещается зелёный лист. Через некоторое время лист – зелёный. (Классу  демонстрируется вещество, в котором происходит фотосинтез). Фотосинтез – процесс трансформации поглощённый организмом энергии света в химическую энергию органических соединений. Фотосинтез выражается следующим суммарным уравнением:

        6 CO2 + 6 Н2О         С6Н12О6 + 6 О2

( Вопрос классу, откуда выделяется из СО2 или Н20 кислород, обсуждение класса): оказывается первичным актом разложения является разложение воды Н20, на окислитель ОН и восстановитель Н+ и всё это происходит под действием  hv в хлорофилл.

             hv              

                          4 Н20 хлороф. 4н + 4он

                             4 OH           2 Н2О + О2  (уходит в атмосферу) – световая фаза фотосинтеза.

А куда же тогда уходит восстановитель Н+ (темновая фаза фотосинтеза)

С02 + 4 (Н+)             (С6Н12О6) + Н20(дает глюкозы с объяснениями)                                                 глюкоза

Схема: молекула хлорофилла: C55H72O5N4Mg – процессы происходившие в хлорофилле очень сложны и мы не обойдёмся без помощи биологии. Дарвин сказал: «Хлорофилл – это, то пожалуй самое интересное из органических веществ».  Другой ученый Костычев заметил, что «стоит зелёному листу прекратить работу на несколько лет, и всё живое население зелёного шара, в том числе и всё человечество, погибнет».

Учитель физики: (музыка) Игра в черный ящик: объектив фотоаппарата, глаз, фотобумага.

Сообщение готовит ученик «Построение в тонких линзах».

(Работа в тетрадях).

Переходит к химизму фотографий.

Учитель химии: Процесс получения фотографий включает в себя основные этапы:

1. Получение скрытого изображения
2. Проявление и закрепление фотопленки (получение кадра)
3. Процесс печатания: проявление, закрепление фотографий.

 Используемые реактивы для проявки: гидрохинон и аминофенол (чернобелые проявители); диэтиламин апилин (цветная проявка).

Какие процессы происходят?

Сама фотопластинка представляет собой бромид серебра в желатине (формула на доске). Желатин удерживает, связывает активный бром. Действие света приводит к образованию активных молекул Аg.

Будьте внимательны: при проявлении!

Закрепление:

NA2S203 (теосульфат NA) – закрепитель

2NA2S203 + АgBr         NA3(Аg S203)2 + NABr

         Растворимое вещество которое вымывается.

              Таким образом фотография проявлена.

Учитель физики: Переходим на глаз. Проводим аналогию между фотоаппаратом и глазом (Сообщение ученика о строение глаза).

Учитель физики: переходит на астрономию с действием света.

Учитель химии: Заканчивает разговор о взаимодействии физики и химии в раскрытии вопроса «Действие света».

Рефлексия: Ученикам предлагается небольшая анкета, наполнение которой можно менять, дополнять в зависимости от того, на какие элементы урока обращается особое внимание. Можно попросить обучающихся аргументировать свой ответ.

Домашнее задание: составить четверостишие со словами: свет, волна, фотопленка, фотоаппарат.