БИОХИМИЯ – ХИМИЯ ЖИЗНИ

Тихонова Е. А., Заслуженный учитель РФ, МОУ «СОУ СОШ № 5 г. Ершова»,

Вдовина Т.О., к.п.н., Заслуженный учитель РФ, МОУ «Физико-технический лицей № 1г. Саратова»

Пояснительная записка.

В последнее время возрастает интерес к прикладному значению химии, поскольку сегодня гораздо чаще, чем раньше, в повседневной жизни используются разнообразные химические соединения: бытовая химия, пищевые добавки, красители и ткани, витамины и лекарственные препараты.

Программа элективного курса «Биохимия – химия жизни» предназначена для учащихся 10-11 классов естественнонаучного профиля. Она дополняет содержание профильных предметов химии и биологии. Курс рассчитан на 34 часа и может проводиться во втором полугодии 10 класса или в первом полугодии 11 класса.

Содержание программы предусматривает реализацию взаимосвязей биологии и химии, химии и медицины. Оно рассчитано на реализацию познавательных интересов двух групп учащихся, проявляющих склонность к дополнительным занятиям химией по углубленной или расширенной программе: тех, кто целенаправленно готовит себя к выбору профессии химика-исследователя, технолога, медицинского работника, учителя, и тех, кто ориентируется на практическое применение химии в смежных областях знаний и деятельности людей.

Главными задачами курса являются:

• развитие устойчивого интереса учащихся к прикладным областям биологии и химии;
• удовлетворение потребностей учащихся в практической деятельности на стыке биологии, химии и медицины;
• формирование экологической культуры научно обоснованного применения веществ, в том числе лекарственных препаратов.

Предлагаемый курс состоит из 6 тем, каждая тема имеет в своём составе практические и теоретические занятия.

Первая тема «Введение» знакомит учащихся с наукой биохимией и ее методами. В теме актуализируются химические знания, полученные учащимися в курсе органической химии, о качественных реакциях на функциональные группы, кратные связи, ароматичность. На конкретных примерах показывается значение биохимических исследований.

Вторая тема «Среда, обеспечивающая протекание биохимических реакций» актуализирует знания учащихся о воде, полученных в курсах химии и биологии, раскрывает аномальные свойства воды, показывает роль ее в биохимических превращениях. Вводятся новые понятия (осмос, буферность), раскрываются механизмы поддержания постоянства внутренней среды организма.

Третья тема «Биомолекулы» предполагает более детальное изучение липидов, белков, углеводов. Нуклеиновые кислоты не изучаются, в связи с ограничением времени. Объем теоретических знаний по этому вопросу в элективном курсе не выходит за рамки ныне действующего стандарта, но существенно расширена практическая часть темы. Предусмотрен также самостоятельный домашний эксперимент.

Четвертая тема «Вещества на аптечных полках» рассматривает вопросы статической и функциональной биохимии. Изучение ферментов является связующим звеном третьей и четвёртой тем. Учащиеся знакомятся со структурными формулами этих веществ, участием их в химических процессах. Предусмотрен самостоятельный домашний эксперимент.

Пятая тема «Свет и жизнь» знакомит учащихся с химизмом процесса фотосинтеза. На примере фотосинтеза рассматривается динамическая биохимия. Экспериментальные работы, требующие много времени, выносятся в домашний эксперимент.

Шестая тема «Подведём итоги». Занятия этого раздела подводят итог элективного курса. Они проходят в виде конференции, где заслушиваются результаты работы учащихся над проектами. Результаты могут быть оформлены традиционно, в виде рефератов, или в виде компьютерных презентаций.

Программа элективного курса адаптирована к условиям массовой школы, её теоретическая и практическая части могут быть осуществлены на базе кабинетов химии и биологии средней школы.

К знаниям и умениям учащихся по окончании изучения курса предъявляются следующие требования:

1) после изучения элективного курса учащиеся должны знать:

• качественные реакции на важнейшие функциональные группы органических веществ;
• механизм поддержания гомеостаза в живой клетке и организме в целом;
• строение, свойства, биологическую роль и практическое значение жиров, углеводов (глюкоза, фруктоза, галактоза, крахмал, целлюлоза), аминокислот, белков, лекарственных препаратов (ацетилсалициловой кислоты, стрептоцида, норсульфазол, пенициллин, тетрациклин) витамины (С, А, Д, Е, группы В);
• условия, необходимые для сохранения витаминов в пищевых продуктах, овощах и фруктах;
• влияние гипо- и гиперконцентрации гормонов, витаминов, ферментов на состояние здоровья человека;
• безопасные способы применения некоторых лекарственных препаратов;
• планетарно-космическую роль фотосинтеза;
• правила работы с изученными органическими веществами и химическим оборудованием;

2) после изучения элективного курса учащиеся должны уметь:

• проводить качественные реакции на функциональные группы органических веществ;
• проводить простейший хроматографический анализ;
• составлять структурные формулы изученных веществ;
• определять наличие элементов-органогенов (C, H, N, Cl, S);
• определять непредельный характер соединений по характерным реакциям;
• пользоваться сравнением и синтезом, систематизацией и обобщением на уровне учебного материала, высказывать суждения о свойствах веществ на основе их строения и о строении веществ по их свойствам;
• соблюдать экологические требования в практической деятельности и в повседневной жизни;
• создавать презентации результатов познавательной и практической деятельности с использованием мультимедийных ресурсов и компьютерных технологий;
• проводить самостоятельный поиск необходимой информации.

Содержание курса.

Тема 1. Введение (2 ч). Биохимия – наука и учебный предмет. Методы изучения в биохимии. Значение биохимических исследований. Функциональный анализ органических веществ.

Основные термины: биохимия; три отдела биохимии: статическая, динамическая, функциональная; хроматография.

Демонстрации: объёмные модели структурной организации молекул белка. Хроматографический анализ хлорофилла.

Лабораторные опыты: качественные реакции на: непредельность, ароматическую структуру; одноатомные и многоатомные спирты; фенол; альдегидную группу; карбоновые кислоты; белки.

Практическая работа № 1. Функциональный анализ органических веществ.

Тема 2. Среда, обеспечивающая протекание биохимических реакций (2 ч). Роль воды в биохимических процессах. Осмос и осмотическое давление; осмотическое поступление веществ в клетку. Буферность как способность к поддержанию определённой концентрации ионов водорода (рН). Буферные системы клетки и организма. Гомеостаз.

Основные термины: аномальные свойства воды; осмос, осмотическое давление; буферные растворы и системы; водородный показатель; буферная ёмкость; плазмолиз и деплазмолиз; тургор; гипертонический и гипотонический растворы.

Демонстрации: аномальные свойства воды. Карбонатная буферная смесь, её свойства (влияние разбавления, действие кислот и щелочей). Схемы поведения эритроцитов в растворе хлорида натрия разной концентрации.

Лабораторные опыты: влияние растворов с различным осмотическим давлением на эритроциты и растительные клетки.

Практическая работа № 2. Буферные системы (приготовление ацетатной и карбонатной буферных смесей; исследование их свойств; влияние разбавления, действия кислот и щелочей; исследование буферной ёмкости биологических жидкостей: слюны, молока, яблочного сока).

Тема 3. Биомолекулы (8 ч). Жизненно важные молекулы: жиры, белки и углеводы. Природные жиры и липиды: строение и свойства. Превращения жиров пищи в организме. Гидролиз и гидрирование жиров в технике, продукты переработки жиров. Работы М. Бертло, П. Сабатье.

Углеводы: классификация и структурные особенности. Моносахариды: глюкоза, фруктоза, рибоза, дезоксирибоза. Дисахариды: сахароза, мальтоза, лактоза. Полисахариды: крахмал, целлюлоза. Строение, свойства, нахождение углеводов в природе. Метаболизм углеводов – основной источник энергии в организме.

Белки. Основные аминокислоты, образующие белки. Структуры молекул белка. Свойства белков: гидролиз, денатурация. Успехи в изучении строения и синтезе белка.

Биологическая роль в организме жиров, белков и углеводов. Сравнение их энергетической ценности.

Основные термины: гидролиз, гидрирование, моно-, олиго-, полисахариды, метаболизм, таутомерия, рацемическая смесь.

Демонстрации: растворимость жиров в воде и неполярных растворителях. Отношение жиров к бромной воде. Высыхающие и невысыхающие масла. Определение функциональных групп в глюкозе. Гидролиз целлюлозы и крахмала. Обнаружение аминосоединений в табаке. Цветные реакции на белок. Обнаружение аминокислот на коже человека.

Лабораторные опыты: доказательство строения жиров. Характерные реакции на жиры. Получение искусственного мёда. Обнаружение крахмала. Качественная реакция на крахмал и её применение. Растворимые в воде белки. Растворение нерастворимых белков. Обнаружение в составе белка аминокислот, содержащих серу. Коагуляция белка. Физические и химические свойства глицина.

Практическая работа № 3. Ферментативный гидролиз жира с участием сухого препарата поджелудочной железы – панкреатина. 

Практическая работа № 4. Метаболизм углеводов.

Практическая работа № 5. Решение экспериментальных задач.

Домашний эксперимент. Выделение крахмала из муки и его обнаружение. Распознавание сливочного масла и маргарина. Обнаружение глюкозы в ягодах и плодах. Электролитическое обнаружение крахмала в недозрелых фруктах.

Тема 4. Вещества в шкафах аптеки (биохимия и медицина) (13 ч.). Ферменты – биологические катализаторы. Классификация и строение ферментов. Апофермент, холофермент, кофермент. Активный центр фермента. Специфичность ферментов. Механизм действия ферментов. Значение ферментов в биологии и применение в промышленности.

Витамины: история открытия, классификация, виды витаминной недостаточности. Источники поступления витаминов в организм человека, их функции.

Гормоны – биологически активные вещества, регулирующие жизнедеятельность организмов. Классификация: стероиды, производные аминокислот, белковые гормоны. Инсулин и гормон роста как продукты биотехнологии.

Лекарства. Химиотерапия. Группы лекарств: сульфамиды (стрептоцид), антибиотики (пенициллин), антипиретики (аспирин), анальгетики (анальгин). Лекарственные формы, способы применения. Синтез новых лекарственных препаратов – одна из задач биохимии.

Основные термины: апофермент, кофермент, холофермент, активный центр фермента, гиповитаминоз, гипервитаминоз, химиотерапия, фитотерапия, лекарственные растения.

Демонстрации: плакаты, иллюстрирующие работу фермента. Образцы витаминных препаратов. Поливитамины. Иллюстрации животных с разными формами авитаминозов. Йодная проба на витамин С. Определение витамина D. Рисунок молекулы инсулина. Рисунки с различными формами заболеваний в результате гипофункции или гиперфункции желез внутренней секреции. Белковая природа инсулина (цветные реакции). Лекарственные формы, рецепт. Лекарственные растения (гербарии). «Анальгиновый» и «ампициллиновый» хамелеоны. «Фараонова» змея (разложение норсульфазола при нагревании).

Лабораторные опыты: действие амилазы слюны на крахмал. Действие дегидрогеназы на метиленовый синий. Действие каталазы на перекись водорода. Определение витамина А в подсолнечном масле. Определение витамина С в соке яблока, шиповника, апельсина. Опыты с бриллиантовым зеленым. Опыты с парацетамолом. Опыт с фенолфталеином. Опыт с димедролом. Взаимодействие левомецитина со свежеосажденным гидроксидом меди (II).

Практическая работа № 6. Условия действия ферментов (влияние токсикантов на уреазу; определение оптимальных условий действия амилазы слюны на крахмал; действие оксидоредуктазы на гидрохинон, дегидрогеназа на формальдегид).

Практическая работа № 7. Определение водорастворимых витаминов во фруктах. 

Практическая работа № 8. Влияние антропогенных загрязнителей на содержание витамина С в листьях лука.

Практическая работа № 9. Анализ состава ацетилсалициловой кислоты.

Экскурсия в аптеку.

Тема 5. Свет и жизнь (6 ч.). Пластический обмен у растений: история открытия и значение. Работы К.А. Тимирязева. Роль фотосинтеза в природе и жизни человека. Химия фотосинтеза. Хлорофилл и фотосинтез. Влияние света, углекислого газа, температуры, водоснабжения на процесс фотосинтеза. Перспективы использования хлореллы для полетов в космос.

Основные термины: фотосинтез, хлорофилл, пигменты хлорофилла (хлорофилл-а и хлорофилл-в), каротин, ксантофилл, фотолиз воды, свойства света.

Демонстрации: получение спиртовой вытяжки хлорофилла. Разделение пигментов листа. Получение круговой хроматограммы хлорофилла на бумаге.

Практическая работа № 10. Газообмен при фотосинтезе. Влияние силы света.

Практическая работа № 11. Условия, необходимые для фотосинтеза.

Домашний эксперимент. Условия, необходимые для образования хлорофилла (свет, температура, кислород).

Тема 6. Подведем итоги (2 ч.). Конкурс сообщений «Самое-самое…вещество» (интересное, важное, распространенное, необходимое и т.д.) Ученическая конференция «Биохимия – химия жизни».

Учебно-тематический план.

Литература для учащихся

1. Габриелян О.С. Химия 10 класс. М. Дрофа. 2000-2005.
2. Гневина Н.А. Первые русские женщины – доктора наук //Химия в школе. 2004, № 2. С. 67-77.
3. Конарев Б.Н. Любознательным о химии. Органическая химия. М. Химия. 1982.
4. Кукушкина Ю.Н. Химия вокруг нас. М. Высшая школа. 1992.
5. Макаров К.А. Химия и медицина: Книга для чтения. М. Просвещение. 1981.
6. Овчинников Н.Н., Шиханова Н.М. Фотосинтез. Пособие для учителей. М. Просвещение. 1972.
7. Овчинников Ю.А., Шамин А.Н. Строение и функции белков. М. Педагогика. 1983.
8. Сибриков С.Г. Неизвестный доктор Парацельс //Химия в школе. 2002. №10. С. 87-91.
9. Сало В.М. Парацельс – знаменитый врач и алхимик //Химия в школе. 2004. № 4. С. 77.
10. Сало В.М. Так был открыт первый витамин //Химия в школе. 2004. № 10. С. 61-68.
11. Справочник по химии. Пособие для учащихся. М. Просвещение. 1978.
12. Хромченко М.С. В стране Био… М. Сов. Россия. 1986.
13. Шульпин Г.Б. Эта удивительная химия. М. Химия. 1984.

Литература для учителя

1. Артамонова И.Г., Сагайдачная В.В. Практические работы с использованием лекарственных препаратов и средств бытовой химии //Химия в школе. 2002. № 9. С. 73-76.
2. Астуфуров В.И. Основы химического анализа. Учебное пособие по факультативному курсу. М. Просвещение. 1974.
3. Арефина О.В. О применении стратегии «Продвинуной лекции» //Химия в школе. 2005. № 2. С. 15-20.
4. Балаев И.Е. Домашний эксперимент по химии. Пособие для учителей. М. Просвещение. 1977.
5. Бирюлина Е.В. Эколикбез по теме «Лекарства» //Химия в школе. 2005. №1. С. 25-29.
6. Габриелян О.С., Ватлина Л.П. Химический эксперимент в школе. 10 класс: учебно-методическое пособие. М. Дрофа. 2005.
7. Габриелян О.С., Остроумов И.Г. Химия.10 класс: Настольная книга для учителя. М. Дрофа. 2004.
8. Гусева К.Е., Проскурина И.К. Разработка химического эксперимента с экологическим содержанием //Химия в школе. 2002. №10. С. 72-75.
9. Джабладзе К.М. Организация лабораторных занятий по теме «Метаболизм углеводов» //Химия в школе. 2005. № 6. С. 64-67.
10.  Ивин М. У порога великой тайны. Л. Детская литература. 1971.
11.  Козлович Ю.П. Модульная технология: изучение полисахаридов //Химия в школе. 2004. № 3. С. 51-54.
12.  Ковалевская Н.И., Апяровичене Е.А. Влияние антропогенных загрязнителей на содержание витамина С в листьях лука //Биология в школе. 2001. № 5. С. 38-41.
13.  Лыгин С.А., Голенищева И.Л. Эксперимент при изучении углеводов //Химия в школе. 2004. № 9. С. 68-69.
14.  Николаев Л.А. Химия жизни. Пособие для учителя. М. Просвещение. 1973.
15.  Радецкий В.А. Тематическая викторина «Химия и медицина» //Химия в школе. 2002. № 10. С. 79-81.
16.  Тетюев В.А. Методика эксперимента по физиологии растений: Пособие для учителя. М. Просвещение. 1980.
17.  Урванцева Г.А., Волкова Н.Л. К изучению биологических функций жиров //Химия в школе. 2004. № 8. С. 64-67.
18.  Филиппович Ю. Б. Основы биохимии. М. Высшая школа. 1985.
19.  Храмов В. А. Папичев Н.В. Курить – здоровью вредить или как обнаружить аминосоединения в табаке //Химия в школе. 2004. № 7. С. 67-68.
20.  Храмов В. А. Аксенова Е.А. Зыкова Е.В. Растворение нерастворимых белков //Химия в школе. 2005. № 3. С. 64-65.
21.  Химия (сборник материалов по организации и введению предпрофильной подготовки учащихся основной школы и профильного обучения в старшей школе). Выпуск 2. – Саратов. ГОУ ДПО «СарИПКиПРО». 2004.
22.  Яковишин Л.А. Химические опыты с лекарственными веществами //Химия в школе. 2004. № 9. С. 61-66.

Приложение

Тема 6. Подведём итоги

Примерные темы рефератов и проектов к итоговой конференции

«Биохимия – химия жизни».

1. Железо и медь в организмах их роль в энергетике клетки.

2. О металлах и ферментах.

3. Фотосинтез глазами химика.

4. Железо и процессы дыхания в живых организмах.

5. Домашняя аптечка.

6. Ароматные вещества.

7. Химия и косметика.

8. Искусственная пища: за и против.

9. Холестерин враг сосудов.

10. Лекарственные растения.

11. Фитотерапия.

12. Генная инженерия.

13. Польза и вред хрустящих сухариков.

14. Можно ли использовать аспирин как консервант?

15. Доктор Парацельс.

16. Первая женщина врач – Юлия Лермонтова.

 Экспериментальное приложение к курсу органическая химия

Тихонова Е. А., Заслуженный учитель РФ, МОУ «СОУ СОШ № 5 г. Ершова»,

Вдовина Т.О., к.п.н., Заслуженный учитель РФ, МОУ «Физико-технический лицей № 1г. Саратова»

Программа элективного курса «Экспериментальное приложение к курсу органическая химия» предназначена для учащихся 10 профильного класса, рассчитана на 34 часа (1 час в неделю).

Цель курса: расширение знаний учащихся; совершенствование техники химического эксперимента; развитие интереса к изучению органической химии. 

Задачи курса: 

•  формирование интеллектуальных и практических умений в области химического эксперимента, позволяющих правильно  использовать вещества в повседневной жизни;
•  формирование умений планировать эксперимент, описывать результаты, делать выводы;  
•  развитие творческих способностей, умения работать в группе, вести дискуссию, отстаивать свою точку зрения;
• работать с дополнительной литературой.

Данный курс позволяет осуществить индивидуальный подход, увеличить самостоятельность учащихся в познавательной и практической деятельности.

 Критерии успешности.

Ученик получает зачет при условии:

• Выполнения не менее 3 обязательных работ, представленных в установленный срок.

Дополнительные баллы выставляются за любое из названных   условий:

•  инициативно качественное выполнение задания помимо обязательных, использование Интернет-технологии;
•  инициативную публичную презентацию своей работы в школе или за ее пределами

Формы контроля: защита и обсуждение результатов исследования; устные сообщения учащихся с последующей дискуссией; отчет, презентация.

Итоговая конференция с сопутствующей выставкой работ учащихся.

Методы и организационные формы обучения.

•  дискуссионные беседы;
•  практические занятия (фронтальные, индивидуальные и групповые);
•  домашний эксперимент;
•  индивидуальная работа над компьютерной презентацией.

Содержание курса.

Тема 1. Введение в органическую химию (7 ч). 

Органическая химия - наука и учебный предмет. Имена ученых, внесших вклад в развитие органической химии. Основные положения теории строения органических соединений. Химическое строение как порядок соединения и взаимного влияния атомов в молекулах. Свойство атомов углерода образовывать прямые, разветвленные и замкнутые цепи, ординарные и кратные связи. Гомология, изомерия, функциональные группы в органических соединениях.  Зависимость свойств веществ от химического строения. Классификация органических соединений. Основные направления развития теории химического строения.

  Практическая работа № 1 Моделирование молекул органических соединений.

 Практическая работа № 2 Определение элементарного состава органических соединений (углерода, водорода, азота, галогенов).                                           

Практическая работа № 3. Взаимное влияние атомов в молекуле.

  Тема 2. Химия углеводородов(11 ч).

Природные источники углеводородов. Нефть, ее состав  и свойства, использование в народном хозяйстве. Продукты фракционной перегонки нефти.   Охрана окружающей среды при нефтепереработке и транспортировке нефтепродуктов.  Топливо. Теплота сгорания топлива. Полиэтилен. Каучук как природный полимер, его строение, свойства, Проблема синтеза каучука и ее решение.

 Практическая работа № 4.  Разделение смесей путем перегонки.

Практическая работа №5. Нефть и окружающая среда

Практическая работа №6. Определение теплоты сгорания топлива.

Практическая работа №7. Деполимеризация полиэтилена.

Практическая работа №8. Каучук: получение, свойства, применение

Тема 3. Кислородосодержащие органические соединения (8 уроков)

Спирты.

 Практическая работа №9  Окисление спиртов. Спирты понижают температуру замерзания

Практическая работа №10 Исследование пробы воздуха на алкоголь.

 Практическая работа №11 Углеводы.

 Практическая работа №12 Получение свекловичного сахара.

Практическая работа №13 Крахмальный завод на дому.

Практическая работа №14 Экспериментальное решение задач по теме «Углеводы».

Домашний эксперимент. Выделение крахмала из муки и его обнаружение. Распознавание сливочного масла и маргарина. Обнаружение глюкозы в ягодах и плодах. Электролитическое обнаружение крахмала в недозрелых фруктах

Тема 4. Основа жизни. (4 часа)

Практическая работа №15 Аминокислоты.

Практическая работа №16 Обратимая и необратимая денатурация белка.

Практическая работа №17 Алкалоиды и дубильные вещества

Практическая работа №18 Опыты с чайным листом.

Тема 6. Подведем итоги (4ч.).

Музей одной картины.

Портрет одного героя. Жиры.

Волшебники СМС

Обнаружение витаминов в пищевых продуктах.

Фитобар.

Конкурс сообщений «Самое - самое... вещество» (интересное, важное, распространенное, необходимое и т.д.) Ученическая конференция .

Учебно-тематический план.

 Приложение

Урок 1

Органическая химия – это увлекательно.

Дополнительные штрихи к важнейшим открытиям.

Цель:   познакомить учащихся с основными историческими фактами в развитии органической химии, показать  значение органической химии в познании природы и в повседневной жизни.  

Ход урока.

1. Актуализация знаний.

Работы ученых, доказывающие единство органических и неорганических веществ. Факты, биографии.

2. Аукцион «Органические вещества в нашем доме».

Химия вездесуща! Мир химических соединений окружает нас с самого рождения.  Теперь мы знаем, что химические соединения делятся на органические и неорганические. Оглянитесь и приведите примеры органических соединений в нашем окружении.

Начинаем аукцион… Кухня(Ванная, Парикмахерская, Аптека, Гараж, Огород).

  Учащиеся называют соединения и получают купоны, на которых сообщения.  

Сообщения.

Мыло. Мишель Эжен  Шеврёль,   работая по просьбе владельцев текстильной фабрики, в результате многочисленных анализов установил, что мыло – это натриевая соль высшей жирной кислоты.

Сахар. О содержании сахара(сахарозы) в свекловичном соке знали еще в 1747 г. Это установил немецкий химик А. Маргграф, но только в 1800 г. Был разработан способ выделения сахара их этого сока. Первый завод по производству свекловичного сахара был построен в России в 1802 г. В Тульской губернии.

Жиры. Сергей Александрович Фокин долгое время занимался изучением жиров. В 1902 – 1903 гг. ему удалось превратить жидкие масла в твердые жиры. Первая установка по гидрированию жидких масел была создана в России в 1909 г. Твердый жир, полученный таким  методом, стали называть саломасом или комбижиром. Этот продукт используют для получения ценного пищевого продукта – маргарина и заменителя сливочного масла.

Запахи. Носителями запаха натуральных продуктов могут быть эфирные масла, сложные эфиры, некоторые спирты, альдегиды и кетоны, а также углеводороды. Например: С3Н7 – СООС2Н11  (запах абрикосов); С4Н9 – СООС5Н11 (запах яблок);

                   СН2 = СН – СН2 – S – S – CН2 – СН = СН2 (запах чеснока).

Красители.  «Если бы Зинин не сделал нечего больше, кроме превращения нитробензола в анилин, то имя его и тогда осталось бы написанным золотыми буквами в истории химии». Эти слова произнес А.Гофман на могиле  Николая Николаевича Зинина. Реакция Зинина легла в основу производственных процессов, возникших в ХIХ в. в промышленности синтетических красителей, взрывчатых веществ, лекарственных препаратов и многих других соединений.

Уроки 2  - 3  

Эти органические молекулы. Состав один свойства разные?

Урок 1. Практическая   работа № 1  Моделирование.

Урок 2. Семинар

Урок 2

Цель: расширение  представлений об электронной природе углерод-углеродной связи, зигзагообразном строении углеродной цепи, свободном вращении атомов углерода вокруг простых связей и невозможности вращения атомов углерода вокруг двойной и тройной связи; расположение атомов в пространстве.

Оборудование урока. Набор стержней и шариков для изготовления моделей молекул, цветной пластилин и палочки, размером со спичку.

Практическая   работа № 1 Моделирование молекул органических соединений.

 Задание 1. Изготовьте  шаростержневые модели молекул  пропана, бутана, изобутана.

Задание 2. Изготовьте пять шаростержневых моделей радикала метила – СН3. Соедините два радикала между собой. Что необходимо сделать, чтобы к этой модели присоединить третий радикал? Четвертый? Пятый? Что происходит с углеводородной цепью, когда присоединяют трети, четвертый и  пятый радикалы? Объясните, почему так происходит.

Задание 3. На шаростержневых  моделях молекул этана, пропана и т.д. покажите, как образуются свободные радикалы? Дайте им название.

Задание 4. Соберите шаростержневые модели молекул  этилена, ацетилена. Докажите невозможность свободного вращения атомов углерода вокруг двойной и тройной связи. Объясните причину этого явления.

Задание 5. Покажите  на модели молекулы этана образование двойной, тройной связи между атомами углерода. Как при этом изменится конфигурация молекулы?

Задание 6. Покажите  на модели молекулы этилена и ацетилена, как изменится конфигурация молекулы, если одна из связей (какая?) между атомами углерода.

Задание 7.(работа в группах) Соберите шаростержневые модели молекул  пентана, пентена-1, пентина-1. Покажите возможные виды изомерии.

Занятие 8. Изготовьте  возможные шаростержневые модели молекул, имеющих состав С3Н6О2N

Вывод.  Предельные углеводороды имеют зигзагообразное строении углеродной цепи и свободное вращение атомов углерода вокруг простых связей, а непредельные углеводороды не имеют возможности вращения атомов углерода вокруг двойной и тройной связи и иное расположение атомов в пространстве.

Урок    3

Цель: закрепить знания учащихся о типах изомерии; убедить учащихся в том, что существует связь между свойствами и строением веществ; показать учащимся, что различие в строении ведет к различию в свойствах.

1. Актуализация знаний. 

Вопросы классу:

1. Дайте определение явление изомерия, изомер.
2. Объясните причину существования изомеров.
3. Перечислите виды изомерии
4. Напишите формулы двух веществ, имеющих состав С2Н6О и С4Н10О

Обратите внимание на сведения, приведенные в таблице:

Сделайте вывод.

2. Демонстрационный эксперимент.‌

 1. Вкус и запах мятной жвачки обусловлен присутствием вещества, называемого L-карвон, а  оптический изомер этого вещества D-карвон имеет запах тмина. Из групп составляющих молекулы этих веществ составьте два оптических изомера.

                  СН3                   

                   ‌        ‌                          

          О=,    – С =СН2 ,   —СН3  ,

                        ‌

                         ‌‌‌

2.Большинство людей различают запах мяты и тмина. Проверим, относитесь ли вы к этому большинству. У вас на столах три пробирки, содержимое которых скрыто от ваших глаз, понюхайте содержимое каждой пробирки по очереди и определите, какие пробирки пахнут одинаково, а какой запах отличается.

Вывод. Свойства веществ зависят от строения, а строение веществ соотносимо со свойствами.

Уроки 4 - 6

Элементарный анализ органических веществ.

Урок 4 Лекция. Элементарный анализ органических веществ

Урок 5 - 6 Практическая работа № 2 Определение элементарного состава органических соединений (углерода, водорода, азота, галогенов).  

Урок 4

Цель: познакомить учащихся  с методом изучения состава органических веществ – элементарный анализ органических веществ; фактами биографии Ю. Либиха – основателя метода.

Ход урока

Анализ органических соединений на присутствие отдельных элементов (углерода, кислорода, азота и др.) называется элементарным анализом. Основателем этого метода   был Юстус Либих (1803 – 1873). С тех пор элементарный анализ непрерывно совершенствовался и в наши дни достиг высокого уровня. Сейчас можно точно определить процентное содержание различных элементов при наличии лишь 1 мг вещества. Благодаря этому удалось выяснить состав очень редких природных веществ, например гормонов, стимуляторов роста и красителей, придающих окраску бабочкам. Ведь известно, что, зная состав исследуемого вещества и определив его молекулярную массу, можно установить формулу, а там не далеко и до синтеза вещества.

Углерод — широко распространенный в природе химический элемент. В свободном состоянии углерод образует такие хорошо известные нам простые вещества как уголь (сажу), графит, алмаз. Углерод входит в состав многих пищевых продуктов.

Нагревание органического вещества не всегда позволяет обнаружить (по обугливанию) наличие в нем углерода.

Наличие углерода и водорода в органических соединениях можно доказать, нагревая эти вещества с оксидом меди (II). Оксид меди, окисляя органическое вещество, сам восстанавливается до металлической меди.

Углерод при этом образует диоксид углерода, что можно доказать, пропуская образующийся газ через известковую воду. При этом выпадает осадок карбоната кальция.

Водород образует воду. Это можно обнаружить по изменению цвета безводного сульфата меди (II).

Большинство органических соединений состоит преимущественно из углерода и водорода. Уже знакомые нам углеводороды содержат только эти два элемента. В остальных же органических соединениях, со многими из которых мы познакомимся позже, содержатся еще один или несколько других элементов, чаще всего кислород, галогены (хлор, бром, иод), азот и сера.

Приведенные ниже простые опыты во многих случаях пригодны для качественного определения азота, галогенов и серы.

Обнаружение азота. Чтобы выяснить, есть ли в веществе азот, пробу греют в пробирке с избытком натронной извести. Если ее нет, можно заменить ее смесью гидроксида натрия (едкого натра) с избытком негашеной извести. Проследим только, чтобы в верхней части пробирки не осталось приставших частиц извести. Заткнем пробирку кусочком ваты, а на него положим увлажненную полоску красной лакмусовой бумаги. Пробирку нагреем. Синее окрашивание индикаторной бумаги указывает   на   присутствие   азота.   Определение   основано  на том, что содержащийся в органических веществах связанный азот при нагревании с натронной известью (или еще по одному способу — с концентрированной серной кислотой) во многих случаях превращается в аммиак.

Обнаружение галогенов.Вo многих случаях галогены в органических соединениях можно обнаружить с помощью пробы Бейльштейна. Возьмем не слишком тонкую медную проволоку без изоляции, зачистим ее и загнем один конец петелькой. В петле укрепим кусочек пористой керамики («кипелку»). Прокалим этот конец проволоки, пока не исчезнет зеленая окраска пламени. Затем погрузим петельку в исследуемую жидкость или поместим на нее пробу твердого вещества. Если теперь снова внести проволоку в   пламя, то присутствие галогена обнаруживается по зеленому (иод) или голубовато-зеленому (хлор, бром) окрашиванию пламени.   Эта проба очень чувствительна. Поэтому часто галоген обнаруживается даже в том случае, когда исследуемое вещество загрязнено малым количеством содержащей галоген примеси. Некоторые соединения (муравьиная и бензойная кислоты, различные неорганические вещества) мешают определению, так как они сами окрашивают пламя в зеленый цвет.

Д/з.  Составить уравнения описанных реакций

 Урок 5

Практическая работа № 2 Определение элементарного состава органических соединений (углерода, водорода, азота, галогенов). 

Цель работы. Исследование различных веществ, как органического, так и неорганического происхождения на наличие углерода, водорода, хлора.

Групповая работа.

Оборудование и реактивы: спиртовка (1 шт.), лабораторный штатив (1 шт.), штатив для пробирок (1 шт.), огнеупорная пробирка с пробкой и газоотводной трубкой (1 шт.), пробирка (5 шт.), шпатель (1 шт.), керамическая пластинка (5 шт.), кольцо из медной проволоки, щипцы (1 шт.), стеклянная вата, известковая вода, оксид меди (II) (порошок), безводный сульфат меди (II), углеводы (сахар, крахмал),   ацетатный шелк, карбонат кальция, кусочки полихлорвинила, соляная кислота.  

Время проведения. 25—30 мин.

Примечание. Каждая группа исследует только два вещества, одно вещество органическое, другое неорганическое. При обсуждении происходит обмен полученными результатами и делается общий вывод.

Ход работы

    1. Нагревание на воздухе

1.        Положите половину шпателя крахмала на керамическую    пластинку.

2. Возьмите пластинку щипцами и внесите ее в сильное пламя. Нагревайте крахмал несколько минут, пока он не перестанет изменяться.
3. Запишите, воспламеняется, обугливается или плавится вещество, укажите тип пламени.

   4.Повторите действия 1—3 с другими веществами.

   2. Нагревание на воздухе с оксидом меди (II).

1. Смешайте в пробирке половину шпателя крахмала и три шпателя сухого оксида меди (II).
2. На полученную смесь насыпьте еще 2 шпателя оксида меди. В верхнюю часть пробирки поместите стеклянную вату, на которую насыпают немного безводного сульфата меди (II)  

3. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой и закрепите ее в лапке штатива. Поместите газоотводную трубку в пробирку с известковой водой.
4. Нагревайте смесь, начиная с верха пробирки, в течение 2 мин. Для предотвращения обратного всасывания перед тем, как  прекратить нагревание, откройте пробку.
5. По помутнению известковой воды определите содержание углерода в веществе. Изменение цвета сульфата меди (II) указывает на наличие водорода.
6. Очистите пробирку и повторите действия 1—5 с другими веществами.

3.Обнаружение галогена в исследуемом веществе (проба Бейльштейна)

1. Внесите   в   пламя   спиртовки   медную   проволочку с петлей на конце и прогрейте ее до красного каления.
Убедитесь в том, что при прокаливании проволочки пламя не окрашивается.

    2.После охлаждения почерневшей проволочки опустите ее петлю на мгновение в исследуемую жидкость. Внесите смоченную в жидкости проволочку сначала в нижнюю часть пламени спиртовки, а затем перенесите ее в самую горячую верхнюю часть пламени спиртовки. Наблюдайте за изменением окраски пламени.

Примечание. Если в качестве исследуемого вещества выданы кусочки полихлорвинила, прикоснитесь раскаленной частью проволочки к полимеру и внесите его в пламя спиртовки.

 Результаты

Заполните таблицу: Определение углерода и водорода

 Контрольные вопросы и задания

1.Что такое известковая вода?

2.Почему надо снять с пробирки пробку с газоотводной трубкой прежде, чем прекратить нагревание?

3.Для чего используют стеклянную вату?

4.Какие соединения углерод и водород образуют при разрушении органических веществ?

5.Опишите внешний вид осадка после нагревания.

6.Опишите, как изменяется безводный сульфат меди (II) при обнаружении воды

7.Почему нельзя сделать вывод о том, что крахмал содержит кислород, на основании того, что в состав    углекислого    газа,    выделившегося    при
сгорании, входит кислород?

8 . Почему происходит почернение медной проволочки после ее прокаливания в пламени спиртовки?

9.Как изменился цвет пламени спиртовки при внесении в нее медной проволочки с исследуемым веществом?

10.Для чего используют пробу Бейльштейна?

11.Можно ли отличить с помощью пробы Бейльштейна хлорид натрия от органического вещества, содержащего галоген?

Уроки 6-7

 Урок 7 Практическая работа № 3. Взаимное влияние атомов в молекуле.

Урок 8. Семинар «Основные положения теории А.М.Бутлерова»

Практическая работа № 3. Взаимное влияние атомов в молекуле.

Цель работы. Ознакомление с взаимным влиянием атомов в молекулах на примере

исследования свойств кислородсодержащих органических соединений, имеющих в своем составе гидроксильную группу, — этанола, фенола и уксусной кислоты  

Оборудование. Два стакана объемом 100 мл, спиртовка, четыре пробирки.

Вещества. Этанол, насыщенный раствор фенола, 2М уксусная кислота и ледяная уксусная кислота,   2 М серная кислота H2SO4, твердый хлорид железа (III) FeCl3, 0,1М раствор дихромата калия К2Сг2О7, 0,5М раствор карбоната натрия Na2CO3, а также универсальная индикаторная бумага.

Время проведения. 30—35 мин.

Примечание. Работа с фенолом производится демонстрационная, каждая группа учащихся исследует реакции только одного вещества, затем группы обмениваются результатами и делают общий вывод.

Порядок выполнения работы

1. Налейте в пробирку 1 мл исследуемого вещества и поместите в раствор полоску универсальной индикаторной бумаги. По шкале определите значение рН.
2. В эту же пробирку добавьте равное количество раствора карбоната натрия и подогрейте смесь. Отметьте, происходит ли выделение газа.
3. Чистую пробирку на 1/4 заполните водой, поместите в нее несколько кристалликов хлорида железа. К полученному раствору добавьте небольшое
   количество изучаемого вещества. Отметьте изменение цвета.
4. К 1 мл дихромата калия добавьте 2 мл серной кислоты и немного исследуемого вещества. Смесь подогрейте в стакане с кипящей водой. Отметьте изменение цвета.

5. Осторожно понюхайте содержимое пробирки и отметьте появление запаха.
6. Поместите 1 мл исследуемого вещества в чистую пробирку (лучше  использовать ледяную уксусную кислоту), добавьте равный объем этанола и одну каплю концентрированной серной кислоты.
7. В течение нескольких минут подогрейте содержимое пробирки в стакане с горячей водой.
8. Горячий раствор перелейте в стакан с раствором карбоната натрия, который нейтрализует избыток кислот и устраняет их запахи.
9. Осторожно понюхайте содержимое стакана. Отметьте, изменился ли запах.
10. Результаты опытов оформите  в таблице

Какие выводы можно сделать о взаимном влиянии атомов в молекуле?

Урок 8.

 Семинар «Основные положения теории А.М.Бутлерова»

Цели: отработать теоретические и практические навыки, закрепить и углубить, знания, полученные на предыдущих уроках; уметь самостоятельно пополнять и систематизировать свои знания; уметь пользоваться приемами сравнения, обобщения, делать выводы.

Урок 9 -11

Природные источники углеводородов. Нефть.

Урок 9 . Химия нефти (Сообщения учащихся).

Урок 10 – 11. Практическая работа №4. Нефть и окружающая среда.

(групповые практические работы).

 Урок 9 . Химия нефти (Сообщения учащихся ).

Нефть — это одно из самых ценных веществ, которыми природа одарила человека. Нефть, природный газ и уголь называют ископаемым топливом. В течение нескольких веков считали, что нефть имеет неорганическое происхождение. Так, Д.И. Менделеев предложил в 1877 г. карбидную гипотезу, согласно которой углеводороды, входящие в состав нефти, образуются в недрах Земли при взаимодействии воды с карбидами металлов.

В настоящее время большинство ученых поддерживают теорию происхождения нефти, по которой она получилась из останков животных и растительных организмов, обитавших в древних морях и болотах. Через миллионы лет давление, тепло и микроорганизмы превратили их в нефть.

Нефть, как и металлические руды, является невозобновляемым ресурсом, мировые запасы которого истощаются по двум причинам. Во-первых, условия на Земле изменились так, что значительного накопления вещества уже не происходит. Во-вторых, мы потребляем горючие ископаемые со скоростью, превышающей их образование.

Нефть, выкачиваемая из Земли, называется «сырой». Это — зеленовато-коричневая или черная жидкость, которая в одних случаях легко текуча, льется как вода, а в других — вязкая жидкость.

Нефть содержит 97—98% углеводородов различного строения и с различными молекулярными массами и небольшое количество кислородных, азотистых и сернистых соединений. Нефть представляет собой смесь сотен веществ, обладающих двумя важными свойствами. Во-первых, они богаты энергией, которая высвобождается при сжигании. На этом основано использование нефти в качестве топлива. Во-вторых, молекулы веществ можно химически преобразовать и получить при этом множество полезных веществ. На этом свойстве основано использование нефти в качестве химического сырья.

Нефть — основной источник энергии. Вся используемая нами энергия — солнечного происхождения. Энергия, которая содержится в углеводородах нефти, была накоплена при фотосинтезе в растениях. Животные поедают растения, а растения и животные, погибая, образуют нефтяные слои.

Нефть начали использовать около 5000 лет назад. К концу 1-го тысячелетия нашей эры арабы начали получать из нефти керосин и использовать его для освещения.

Однако в сыром виде нефть в настоящее время нигде не употребляется. Три основных этапа производства энергии из ископаемой нефти — это добыча, рафинирование и сжигание.

Истощение запасов природной нефти требует создания улучшенных технологий нефтедобычи. Использование поверхностно-активных веществ (детергентов) может привести к существенному повышению эффективности нефтедобычи.

Сырую нефть по трубопроводам, по железной дороге, танкерами и другими способами доставляют на нефтеперерабатывающие заводы. Здесь ее очищают, удаляя все соли, кислоты и другие ионные соединения. Большинство оставшихся веществ — это алканы, циклоалканы, ароматические углеводороды и лишь немного алкенов.

Основная задача переработки (рафинирования) нефти заключается в получении из нее групп различно кипящих углеводородов. Это осуществляется в процессах перегонки, термического или каталитического крекинга (расщепления), а также риформинга нефти.

При перегонке нефть разделяют на фракции, которые сами собой представляют смесь углеводородов с близкими температурами кипения. Для этого сырая нефть нагревается в печи до температуры 400°С, а затем перекачивается в колонну для перегонки. В колонне газообразные углеводороды, имеющие более низкую температуру кипения, поднимаются на самый верх установки и остывают. Они содержат от 1 до 4-х атомов углерода. Пары остальных углеводородов конденсируются на разной высоте колонны и образуют фракции с разными интервалами кипения.

Те фракции, которые при комнатной температуре представляют собой жидкости (бензин, керосин и некоторые масла, состоят из молекул, у которых от 5 до 20 углеродных атомов). После перегонки нефти остается мазут, который содержит еще больше атомов углерода в составе своих молекул.

После фракционной перегонки нефть подвергают крекингу и риформингу, в ходе которых получают топливо более высокого качества.

При термическом или каталитическом крекинге при температуре около 500°С большие молекулы расщепляются на мелкие с образованием бензина, керосина, а также непредельные газообразные углеводороды. На практике все продукты, содержащие в молекуле от 1 до 14 атомов углерода, получают при помощи крекинга. Так, при крекинге керосиновой фракции, состоящей из 12—16 атомов углерода, образуется бензин, имеющий 5—12 атомов углерода в молекуле.

В настоящее время крекингу подвергается до трети всей сырой нефти. Эффективность каталитического крекинга выше, поскольку он происходит при более низкой температуре.

Каталитический риформинг используется для изменения молекулярных структур компонентов нефти и продуктов крекинга и протекает при 500°С и давлении. Риформинг подобен крекингу и используется для получения из неразветвленных алканов ароматических соединений.

Сжигание — одна из самых древних технологий, используемая людьми со времени открытия огня. Несмотря на это, мы знаем о горении далеко не все, отчасти потому, что процесс достаточно сложен.

При реакциях горения топлива освобождается тепловая энергия:

          Углеводород + Кислород → Диоксид углерода + Вода + Тепло

Ученые и инженеры сделали этот вид энергии много полезней, создавая устройства, способные превращать тепло в другие виды энергии: электрическую, механическую и т. п. Большая часть нефти используется в качестве топлива в разных сферах: транспорт, промышленность, бытовые нужды, электрические установки.

Остальная нефть служит исходным сырьем и полупродуктами для нефтехимической промышленности. Многое вокруг нас сделано из синтетических материалов (нефтепродуктов), получаемых из нефти и природного газа.

Внедрение крекинга, начавшееся в 30-х годах, привело к расцвету нефтехимического синтеза. Из газов крекинга стали получать этилен, пропилен, бутилен, из жидких углеводородов — бензин, толуол, ксилолы, высшие парафины и т. п.

Из нефти получают более 3000 продуктов, поскольку она является смесью большого количества соединений, которые могут превращаться с помощью реакций дегидрирования, окисления, полимеризации, галогенирования, нитрования в другие вещества.

Химики превращают нефть в спирты (в первую очередь этанол), жирные кислоты (используют для производства мыла), а также

ацетон, фенол, хлорпроизводные углеводороды, синтетические красители, полимеры и лекарства.

Нефть — невозобновляемое полезное ископаемое. Интенсивное использование нефти быстро истощает ее запасы, поэтому человечество должно думать о повышении эффективности ее использования и по мере возможности сократить потребление нефтепродуктов. Для этого подходит любое сочетание двух основных подходов: энергосбережения и развития альтернативных источников энергии.

Поэтому химики исследуют возможность ее замены и в качестве горючего, и как сырья для синтеза. Возможная альтернатива нефти — получение жидкого топлива из угля. Кроме того, энергия падающей воды, распада атомного ядра, энергия солнца и ветра могут заменить нефть в стационарных установках (но не на транспорте).

Поскольку запасы нефти продолжают уменьшаться, вероятно, что в недалеком будущем все большая доля нефти будет использоваться для синтеза различных соединений. В этом случае необходимо найти замену нефти. В принципе все продукты, получаемые из нефти, могут быть синтезированы из угля. Достижения биотехнологии позволяют превратить солнечную энергию, запасенную в биомассе растений, в исходное сырье для химической промышленности.

В настоящее время большинство возможных заменителей нефти дороги, либо отсутствует технология их переработки.

Энергосбережение — это в первую очередь разработка систем, более эффективно использующих энергию. Для этого следует уменьшить число стадий превращения энергии и повысить эффективность превращения на каждой стадии. Известно, что 60—80% потребляемой энергии не превращается в полезную работу, а теряется в виде тепла. Например, в автомобиле в полезную механическую энергию (движение) переходит не более 25% химической энергии топлива. Энергосбережение основано на снижении этих потерь.

С другой стороны, разработка усовершенствованных технологий использования нефти и экологически чистых источников энергии необходима для защиты окружающей среды.

Хотя устройства, превращающие один вид энергии в другой, повысили потребительские свойства нефти и других видов топлива, но часто превращение энергии сопровождается загрязнением окружающей среды.

Нефть, как правило, содержит примеси веществ, которые при сжигании топлив образуют окислы азота и серы, которые могут

выпадать в виде кислотных осадков. Они причиняют ущерб различным формам жизни в водоемах, зданиям, оборудованию и здоровью людей.

Очистка топлива от серы и азота и использование каталитических конверторов выхлопных газов может уменьшить вред, наносимый природе кислотными осадками и смогом, имеющим туже природу.

В последние сто лет содержание углекислого газа в атмосфере постепенно растет в результате новых антропогенных поступлений. Основным источником этих поступлений считают сжигание горючих ископаемых, интенсивное развитие сельского хозяйства и уничтожение лесов. Все это может привести к катастрофическому изменению климата на Земле, поскольку диоксид углерода прозрачен для радиации, излучаемой солнцем, но поглощает излучения от поверхности Земли. Накопление диоксида углерода в атмосфере может привести к глобальному потеплению (парниковый эффект). В результате возникает опасность наводнения, превращения плодородных земель в пустыни, и в итоге — голод.

Вредные последствия производства энергии нельзя устранить полностью, если только мы не готовы пожертвовать уровнем жизни ради улучшения состояния окружающей среды.

Мы можем свести экологический ущерб к минимуму, затратив больше усилий и средств на научные исследования, конечная цель которых — дать людям прогрессивные технологии, безвредные источники энергии и, что не менее важно, более глубокие знания об окружающем нас мире.

Урок 10 – 11.

Практическая работа №4.

Нефть и окружающая среда.

Установка. Нефть распространяется по воде очень быстро. Нефть, смешенная с эмульгаторами и водой, покрывает берега токсичной, липкой, вязкой грязью, которая может оставаться долгие месяцы. 

1 группа «Образование нефтяной пленки на поверхности воды. Очистка воды от нефтяного загрязнения»

Цель: познакомить с физическими свойствами нефти      плотностью и растворимостью, найти эффективный способ очистки воды от нефти.

Оборудование и реактивы: чашка Петри с водой, пробирка, пипетка, нарезанные полоски фильтровальной бумаги; нефть, керосин.

Ход работы

1.В чашку Петри с водой   добавьте несколько капель нефти. Обратите внимание   на распределение нефти в воде.

2. Затем опустите в стакан фильтровальную бумагу так, чтобы она коснулась нефтяной пленки. Нефть впитывается в фильтровальную бумагу.  

3. Опустите фильтровальную бумагу в пробирку с  керосином. Нефть растворяется, и бумага очищается от нее.  

4. Отметьте физические свойства нефти: плотность,  растворимость в воде,   органических растворителях.

2 группа «Образование нефтяной пленки на поверхности воды. Очистка воды от нефтяного загрязнения» 

Цель: познакомить с физическими свойствами нефти      плотностью и растворимостью, найти эффективный способ очистки воды от нефти.

Оборудование и реактивы: кристаллизатор (1 шт.), пробковая крошка (опилки, кусочки пенопласта, жгуты из пеньки), вода, нефть.

Ход работы

1. Налейте в кристаллизатор воды и добавьте 1—2 мл нефти.
2. Насыпьте на нефтяную пленку пробковую крошку.
3. Через несколько минут соберите пропитанную нефтью
   крошку с поверхности воды.

Вопросы и задания 1 и 2 группам

1. В чем растворяется нефть?
2. Опишите внешний вид воды перед обработкой.
3. Почему нефтяная пленка находится на поверхности воды и не тонет? Опишите физические свойства нефти.

3.Как   можно   собрать   нефть   с   поверхности   воды?

    4. Какое явление используется при очистке воды от нефти с помощью пробковой крошки?
  5. Предложите свои способы сбора нефти с поверхности воды и проверьте их.

3 группа «Парниковый эффект»

Установка. Повышение температуры атмосферы из-за увеличения содержания в ней двуокиси углерода и некоторых других газов приводит к чрезмерному поглощению воздухом теплового излучения Земли.

Цель: построить модель, демонстрирующую тепловой эффект.

Оборудование и реактивы: пластмассовая коробка с крышкой (аквариум), темный грунт (песок или почва), пульверизатор, термометр, подставка для термометра из картона, лампа, крошке (опилки, кусочки пенопласта, жгуты из пеньки), вода, нефть.

Ход работы

1. Насыпьте на дно прозрачной пластмассовой коробки или аквариума темный грунт (песок или почву) слоем 2—3 см и увлажните его с помощью пульверизатора.
2. Сделайте из картона подставку для термометра, вкопайте в грунт и установите на нее термометр шариком вверх. Накроите сосуд крышкой.
3. Установите лампу на расстоянии 20—30 см прямо над сосудом, чтобы свет падал на шарик термометра. Включив ее, дайте температуре упасть до комнатной. Запишите эту температуру.
4. Оставив крышку на сосуде, включите лампу и записывайте температуру каждую минуту в течение 20 мин (термометр должен быть расположен так, чтобы можно было легко снимать его показания через стенку сосуда).
5. Выключив лампу, дайте температуре упасть до комнатной. Снова увлажните фунт и повторите опыт, сняв крышку с сосуда.
6. Постройте график, отложив по оси ординат температуру, а по оси абсцисс время.
7. Снова проделайте ту же работу, заменив темный грунт светлым.

Результаты

Заполните таблицу  Изменение температуры грунта при нагревании

Контрольные вопросы и задания

Почему температура увеличивается, когда коробка закрыта крышкой?

Сравните этот процесс с парниковым эффектом на Земле.

Различаются ли температурные кривые для темного и светлого фунта? Почему?

Влияет ли на температуру воздуха увеличение облачности?

Как повлияет существенное повышение глобальной температуры на очертания суши?

Уроки 13 -14

Практическая работа №5 Определение теплоты сгорания топлива.

Установка.

Парафин, бутан, этанол и метан — это все топлива. При их сгорании выделяется большое количество тепла.

Количество тепловой энергии, выделяющейся при сгорании определенного количества вещества, называется теплотой сгорания.

Этот опыт показывает с помощью простого лабораторного оборудования, каким образом можно измерить количество выделяющейся при горении углеводородов теплоты.

Основной фактор, который оценивается при выборе различных видов топлив — это теплота, производимая в расчете на грамм топлива.

Цель работы. Определение соотношения между количеством тепловой энергии, выделяющейся при сгорании углеводородов, и их молярными массами; определение теплоты сгорания воска свечи и этанола, сравнение этих величин с теплотами сгорания других углеводородов

Оборудование и реактивы: лабораторный штатив (1 шт.), Консервная банка емкостью 0,5л,  термопара, электронные весы, штатив с кольцом, стеклянная пластинка, стеклянная палочка, спиртовка, мерный цилиндр на 100 мл (1 шт.), этанол.

Ход работы

I. группа «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ СПИРТА»

1. С помощью мерного цилиндра налейте 100 мл воды в консервную банку.
2. Измерьте температуру воды.
3. Наполните спиртовку до половины спиртом и взвесьте ее.
4. Закрепите консервную банку с водой в штативе так, чтобы дно банки было выше фитиля спиртовки на 5см  
5. Зажгите спиртовку и перемешайте воду.
6. Когда температура воды повысится на 40°С по сравнению с первоначальной, погасите спиртовку. Не допускайте тления фитиля.Снова взвесьте спиртовку так быстро, как это возможно. Результаты занесите в таблицуС помощью мерного цилиндра налейте 100 мл воды в консервную банку.
7. Измерьте температуру воды.
8. Закрепите свечу на стеклянной пластинке. Для этого подержите низ свечи над пламенем спички, пока воск не растает и не начнет капать. Поставьте свечу на раскаленный воск и придерживайте ее, пока воск не застынет. Верхний конец свечи должен быть на расстоянии 2 см от дна банки.
9. Определите массу свечи (вместе со стеклянной пластинкой).Запишите значение.
10. Поставьте свечу под банку с водой и зажгите ее. Осторожно размешайте воду палочкой. По мере сгорания свечи может возникнуть необходимость опустить банку, чтобы пламя было точно под ее дном. Соблюдайте при этом осторожность.
11. Когда температура воды повысится на 40°С по сравнению с первоначальной, погасите пламя.
12. Продолжайте помешивание, пока температура воды не перестанет повышаться. Запишите наибольшее достигнутое значение.
13. Определите массу остывшей свечи, включая массу всего оплавившегося воска.

Результаты. Заполните таблиц  

Определение теплоты сгорания этанола

Определение теплоты сгорания парафина

Контрольные вопросы и задания

1. Опишите внешний вид дна консервной банки в конце эксперимента.
2. Почему спиртовка должна быть взвешена сразу после сжигания некоторого количества топлива?
3. При расчете теплоты сгорания полагали, что все тепло горящего вещества пошло на нагрев воды. Насколько это справедливо?

67451432. Напишите уравнения полного сгорания этанола.
67451433. Напишите уравнения неполного сгорания этанола.  
67451434. Как полученная Вами теплота сгорания парафина соотносится со знаниями для бутана (таблица 15)?
67451435. Какой из двух углеводородов — бутан или парафин — лучшее горючее и почему?

8 . Как полученная вами теплота сгорания 1 г парафина соотносится с таким же значением для бутана? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо пересчитать молярную теплоту сгорания бутана, которая приведена в таблице   в теплоту сгорания 1 г

бутана по формуле Q = Q М/ М   (Дж) = Q М/ М   • 10 3 (кДж),

где М — молярная масса бутана.

9 . Какой из двух углеводородов — лучшее горючее и почему?

2. Определите молярные теплоты сгорания метана и октана (см. п. 1).
3. При расчете теплоты сгорания считаем, что все тепло горящего вещества пошло на нагрев воды. Насколько это справедливо? Какие еще условия проведения эксперимента могут привести к ошибкам при определении данной величины?
4. Составьте термохимические уравнения сгорания (с учетом выделившейся теплоты) метана (главного компонента природного газа) и бутана (используется, например, для заправки зажигалок).
5. Как молярная теплота сгорания (см. табл. 16) связана с числом атомов углерода в молекуле?
6. Рассчитайте пропущенные значения теплоты сгорания  в  кДж/г  для  некоторых  алканов  (см.табл.  ). Как для всех этих соединений величины
   молярных теплот сгорания соотносятся с теплотами сгорания в расчете на 1г?
7. На примере сжигания октана (основного компонента бензина) покажите, как происходит горение бензина:

а) сколько тепла выделяется при сжигании 2 моль октана;

б) сколько тепла выделяется при сжигании 1 галлона (2,66 кг) октана (ответ дайте  в кДж/галлон);

в) представьте, что в вашем автомобиле всего 16% энергии сгоревшего топлива превращается в механическую и идет на вращение колес. Сколько полезной энергии вы можете получить, использовав  20 галлонов бензина? (Сжигание бензина эквивалентно сжиганию октана.)

9. Теплота сгорания угля равна 394 кДж/моль (в качестве грубого приближения допустим, что уголь — это 100% -ный углерод). Напишите термохимическое уравнение этой реакции. Что лучше использовать в качестве горючего — уголь или октан (в расчете на 1 г)? В каких случаях уголь может служить заменителем бензина? Приведите хотя бы один пример, когда недостатки угля в качестве заменителя нефти несомненны.

Уроки 15-17

Урок 15.Крекинг нефти.

Урок 16 Практическая работа № 6.  Крекинг смазочных масел. Практическая работа №7. Деполимеризация полиэтилена

Урок 17 Семинар «Альтернативные источники топлива»

Практическая работа № 6.  Крекинг смазочных масел.

Предварительные сведения

Нефть — источник предельных соединений. Ее можно разделить на несколько фракций с помощью фракционной перегонки. Углеводороды с высокой температурой кипения, имеющие большие молекулы, находят ограниченное применение. Молекулы таких углеводородов расщепляют, чтобы получить более мелкие и соответственно более ценные молекулы. Такое расщепление происходит в процессе высокотемпературной обработки — крекинга.

Оборудование и реактивы: горелка Бунзена, лабораторный штатив (1 шт.), штатив для пробирок (1 шт.), огнеупорная пробирка с боковым отростком и пробкой с газоотводной трубкой (1 шт.), пробирка (3 шт.), пипетка, кристаллизатор, (1 шт.), шпатель, стеклянная вата, битый фарфор, универсальная индикаторная бумага, медицинский парафин (додекан), бромная вода, перманганат калия, раствор серной кислоты (2 М).

Ход работы I. КРЕКИНГ

1. Поместите в пробирку на глубину около 2 см тампон из стекловаты. С помощью пипетки накапайте медицинский парафин на стекловату, пока она не «насытится». Слейте излишек парафина.
2. Полностью наполните пробирку кусочками фарфора.
3. Закрепите пробирку в лабораторном штативе, закройте пробкой с газоотводной трубкой,  
4. Наполните другую пробирку водой и расположите ее над газоотводной трубкой в стакане с водой (рис. 4).
5. Сильно нагревайте фарфор в течение нескольких минут. Изредка подогревайте и стеклянную вату с парафином. Выпустите первые несколько пузырьков газа, остальной газ соберите в три
   пробирки.

II. ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ПРОДУКТОВ И ПАРАФИНА

Исследуйте сначала газ, а затем медицинский парафин    

1. Отметьте запах.
2. Подожгите образец лучиной.
3. Добавьте в образец 5—6 капель бромной воды. Закройте пробирку и встряхните содержимое. Наблюдайте за изменением цвета.
4. Добавьте 5—7 капель подкисленного раствора перманганата калия в образец. Закройте пробирку и перемешайте содержимое. Наблюдайте за изменением цвета.

 5.Положите кусочек влажной индикаторной бумаги в образец. 

Результаты

Заполните таблицу :

Свойства газа и парафина

Контрольные вопросы и задания.

1. Какой цвет пламени горящего газа?
2. Почему не собирают первые пузырьки газа?

Практическая работа №7. Деполимеризация полиэтилена

Установка. На уроках подробно рассматривают свойства полиэтилена и отмечают, что макромолекула полиэтилена очень похожа на молекулы высших предельных углеводородов (большая относительная молекулярная масса, отсутствие кратных связей, химическая инертность).

Возникает вопрос: возможно ли осуществить обратную реакцию — деполимеризацию — с получением непредельного мономера — этилена? Известно, что при нагревании в пробирке полиэтилен плавится, кипит, а в его парах присутствуют в основном молекулы полимера (частичный крекинг идет за счет стеклянных стенок пробирки, выполняющей каталитическую роль, но этого явно недостаточно, чтобы наглядно показать процесс деполимеризации).

Для осуществления процесса разложения полиэтилена необходимо использовать катализатор, который разрывал бы углерод-углеродные связи. К таковым относятся оксид хрома(Ш) и оксид алюминия. Наилучший катализатор — оксид хрома(Ш) Сг2Оз, который получают разложением дихромата аммония непосредственно перед опытом (всем известный опыт «Вулкан»). Этот опыт очень важен, так как имеет экологическое значение. Ведь до сих пор не решена проблема утилизации и переработки полимерных отходов, которые загрязняют окружающую среду, так как их не разрушают никакие микроорганизмы. Полиэтилен — один из таких полимеров

Ход работы

1.На дно пробирки поместить кусочки полиэтилена (лучше с низкой степенью полимеризации).

2.Закрепить пробирку в лапке штатива почти горизонтально, с легким наклоном дна вниз, чтобы расплавленный полиэтилен не вылился.

3. Внести шпателем в пробирку свежеприготовленный оксид хрома(Ш), который располагают на дне и в середине пробирки. В средней части пробирки катализатор должен лежать рыхло (для улучшения проходимости газа).

 4.Закрыть пробирку пробкой с газоотводной трубкой, направленной вверх. Сначала нагреть центральную часть пробирки (катализатор должен нагреться до температуры 500 °С), а затем полиэтилен до закипания. Пары полиэтилена, проходя над нагретым катализатором, разлагаются. Выходящий из газоотводной трубки газ представляет собой смесь непредельных соединений, основу которой составляет этилен.

5. Поджечь полученный газ.

6.Затем необходимо потушить пламя, перевернуть газоотводную трубку вниз и поочередно опускать ее в пробирки с растворами перманганата калия и иодной воды.

Сделать вывод.   1. О характере выделяющегося газа.

                                 2. О возможности использования данной реакции

Уроки 18 -20.

Урок 18.Каучук. История открытия.

Урок 19 Изучение свойств резины и каучука

Урок 20. Практическая работа №8. Каучук: получение, свойства, применение.

Получение каучука из листьев фикуса. Каучук содержится во многих растениях — одуванчике, фикусе, кок-сагызе, тау-сагызе и т. п. Для получения каучука лучше взять листья фикуса. Сок из листьев собирают в пробирку. В нее же добавляют немного воды и 0,5г сульфата аммония. После размешивания смеси и добавления к ней этилового спирта выделяются капельки каучука.

Несколько капель каучука растворяют в бензине и к части этого раствора добавляют бромную воду или раствор перманганата калия. Окраска добавленных растворов обесцвечивается, что свидетельствует о непредельных свойствах каучука. Вторую часть раствора осторожно выпаривают на часовом стекле. После удаления растворителя на стекле остается эластическая пленка каучука, которую можно слегка растягивать.

Вопросы и ответы:

Почему обесцвечивается окраска бромной воды и перманганата калия в растворе каучука?

Исследование пробы воздуха на алкоголь

Цель работы. Исследование эффективности прибора для взятия пробы на алкоголь.

Оборудование. Три конические колбы объемом 100 мл, две стеклянные трубки, согнутые под прямым углом, зажим, пробка с двумя отверстиями, резиновая трубка, три стеклянные трубки, заполненные кристаллическим дихроматом калия К2Сг2О7, или три пробирки «Алкотест-80», три резиновых шара одинакового размера, велосипедный насос.

Вещества. Этиловый спирт.

Время проведения. 35—40 мин.

Примечание. Пробирки для взятия пробы на алкоголь «Алкотест-80» содержат кристаллы дихромата калия. При прохождении через пробирку воздуха, содержащего пары алкоголя, часть ионов дихромата восстанавливается до зеленых ионов хрома (III). Количество прошедшего через пробирку этанола измеряется глубиной распространения зеленой окраски в пробирке.

Интенсивность зеленой окраски характеризует содержание этанола в выдыхаемом воздухе и, следовательно, концентрацию алкоголя в крови (КАК).

Порядок выполнения работы

1. Приготовьте раствор спирта (80 мл этанола в100 мл воды). Это сравнимо с разрешенной предельной КАК — 80 мг на 100 г крови.
2. Приготовьте еще два раствора спирта — с более высокой и более низкой концентрацией по сравнению с предыдущей.
3. Соберите три прибора, как показано на рисунке  , но без резиновых шаров.
4. До присоединения системы подачи воздуха колбу с раствором спирта подогрейте до 40 °С.
5. С помощью велосипедного насоса надуйте резиновый шар, закройте отверстие зажимом и присоедините шар к прибору.

5. Медленно приоткройте зажим и пропускайте воздух через прибор в течение 1—2 мин. (Автомобилисту дают на тестирование дыхания 10—20 с.)
6. Повторите эксперимент с двумя другими растворами. Шары старайтесь надувать одинаковыми, чтобы объем воздуха, прошедший через прибор, был один и тот же.
7. В каждом случае используйте новую трубку с дихроматом калия.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Насколько подходит этот метод для обнаружения разницы в концентрации растворов этанола?
2. Какие другие изменения окраски содержимого трубки для тестирования на алкоголь можно еще обнаружить?
3. Объясните, почему вам рекомендовано проводить опыт по времени несколько дольше, чем при тестировании водителей на алкоголь.
4. Объясните, почему важно работать с растворами этанола, подогретыми до 40 °С.

1. Дубильные вещества
2. Лабораторная работа   Выделение танина из сухого чайного листа и опыты с ним
3. Предварительные сведения
4. В чайном листе обнаружено 130 химических соединений. Среди них важное место занимают дубильные вещества (15—30%), эфирные масла, органические кислоты, флавоноиды, стерины, витамины А, В,, В2, РР и особенно Р и С. Причиной появления коричневой или черной окраски могут быть вещества из группы катехинов. Катехины чая обладают свойствами витамина Р, который регулирует проницаемость стенок кровеносных сосудов. Эти бесцветные вещества под влиянием ферментов превращаются в пищевые дубильные вещества.
5. Дубильные вещества легко растворимы в воде. С солями железа дают сине-черное или зелено-черное окрашивание.
6. Дубильные вещества не представляют собой какой-либо строго очерченной группы органических соединений. Дубильные вещества содержатся во многих растениях, находясь в коре, листьях, плодах, древесине. Их особенно много (до 70%) накапливается в чернильных орешках, представляющих болезненные наросты на листьях дуба, образующихся в местах укусов насекомых. В чае содержатся дубильные вещества, из которых наиболее изучены танины. Они обуславливают вяжущий вкус крепкого чая.
7. Для промышленных целей используют другие источники танина — чернильные орешки, галлы или растение сумах.
8. Для экстракции растворимых веществ, чай кипятят с водой.
9. Для опыта лучше взять зеленый чай, так как в нем танинов больше, чем в черном чае.
10. Оборудование и реактивы: спиртовка или электронагреватель (1 шт.), штатив лабораторный (1 шт.), водяная баня (1 шт.), весы технические (1 шт.), химический стакан на 500 мл (2 шт.), мерный цилиндр на 100 мл (1 шт.), пипетки медицинские (2 шт.), стакан химический (200 мл) (2 шт.), стакан химический (100 мл) (2 шт.), выпарительная чашка (1 шт.), ступка с пестиком (1 шт.), шпатель (1 шт.), воронка коническая (3 шт.), штатив для пробирок (1 шт.), пробирка (1 шт.), зеленый чай, фильтровальная бумага или марля (хлопчатобумажная ткань), стекловата, раствор ацетата свинца (10%) (свинцовая примочка), раствор серной кислоты (1%), раствор гидроксида бария (0,5%), раствор хлорида железа (III) (1%).

Ход работы

I. ЭКСТРАКЦИЯ ДУБИЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ

11. Засыпьте в химический стакан на 500 мл пачку зеленого чая (50 г) и залейте чай 100 мл кипящей воды. Кипятите чай на небольшом огне около часа.
12. Соберите прибор для фильтрования и отфильтруйте раствор. Промойте осадок на фильтре 100 мл горячей воды. Вы получите около 200 мл желто-зеленого раствора.

II. ВЫДЕЛЕНИЕ ТАНИНА

1. Прилейте в жидкость 15—20 мл раствора ацетата свинца. Наблюдайте выпадение осадка (танат свинца).
2. Аккуратно слейте жидкость. К осадку добавьте стакан горячей воды, размешайте, дайте отстояться и слейте вновь. Повторите эту операцию 3—4 раза, чтобы удалить ионы свинца.
3. Возьмите пробу на ионы свинца.

Для этого отлейте 1—2 мл промывной жидкости в пробирку и добавьте несколько капель разбавленной серной кислоты. Если проба содержит ионы свинца, то раствор мутнеет и поэтому следует повторить промывку.

4.        Когда проба будет отрицательной, отфильтруйте осадок через стекловату и на фильтре промойте раствором серной кислоты(50 мл).

5.        Собранный раствор нейтрализуйте раствором гидроксида бария. Отфильтруйте выпавший осадок сульфата бария.

6.        Упарьте прозрачный раствор досуха на водяной бане. Осадок на дне соскребите и измельчите в порошок (это танин).

III. КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА ТАНИН

1. Поместите 0,5 г танина в стеклянный стаканчик, добавьте 40 мл воды и размешайте до растворения.
2. Затем прибавьте 5—6 капель хлорида железа (III). Наблюдайте почернение жидкости.

Результаты

Заполните таблицу 

 Контрольные вопросы и задания

1. Назовите химический состав чая.
2. Где содержатся дубильные вещества?
3. Какие свойства танина лежат в основе экстракции?

 . Алкалоиды

Лабораторная работа   Выделение кофеина из сухого чайного листа и опыты с ним

Предварительные сведения

С чаем и кофе в организм человека поступает постоянный в течение всей жизни поток биологически активных веществ. В чае содержатся тонизирующие вещества — витамины, эфирные масла и другие. Но главная роль принадлежит кофеину из класса алкалоидов. Алкалоиды представляют собой азотсодержащие органические соединения основного характера.

Алкалоиды, как и витамины, относятся к биологически активным природным соединениям. Они находят широкое применение в медицине, пищевой промышленности и сельском хозяйстве.

Алкалоиды — это вещества в основном растительного происхождения и реже животного. В растениях часто находится смесь алкалоидов близких по химической структуре. Кроме кофеина к алкалоидам относятся также никотин из табака, папаверин из мака, хинин из хинного дерева и т. д. Кофеин сначала был найден в кофейных зернах, там его больше, чем в чайных листьях. Содержание алкалоидов в растениях невелико.

В настоящее время для получения кофеина используются более дешевые синтетические и полусинтетические методы.

Кофеин — вещество совершенно определенного и довольно сильного действия. Потребляя, например, ежегодно 5 кг чая, человек получает за год 130 г кофеина. В пересчете на 60 лет жизни это составляет около 8 кг кофеина.

Чай широко используется как оздоровительное средство. Он обеспечивает терморегуляцию человеческого организма, уменьшает число случаев заболеваний верхних дыхательных путей и повышает работоспособность. Кофеин в чае оказывает стимулирующее действие на центральную нервную систему.

Кофе действует более ярко, но менее продолжительно, чем чай. В больших дозах кофе, в отличии от чая, вызывает раздражение слизистой кишечника, а также способствует заболеваниям сердца и сосудов.

Кофеин представляет собой белые игольчатые кристаллы слабогорького вкуса. На воздухе кофеин быстро выветривается. Кофеин неплохо переносит высокие температуры, хорошо экстрагируется водой и не улетучивается при обезвоживании экстракта.

Оборудование и реактивы: спиртовка (1 шт.), весы технические (1 шт.), тигель (фарфоровый и металлический) (1 шт.), пестик со ступкой (1 шт.), выпарительная чашка (1 шт.), штатив лабораторный (1 шт.), водяная баня (1 шт.), пипетки медицинские (2 шт.), стакан химический на 50 мл (2 шт.), пластинка (фарфоровая или керамическая), черный чай, концентрированная азотная кислота, оксид магния, раствор аммиака (25%), вода.

Ход работы

I. ВЫДЕЛЕНИЕ КОФЕИНА

1. Измельчите в ступке 1 чайную ложку черного чая.
2. Взвесьте в стакане примерно 2 г оксида магния.
3. Смешайте в тигле измельченный чай и оксид магния и начните медленно нагревать тигель. Поставьте на тигель выпаривательную чашку с холодной водой. Наблюдайте образование на фарфоровой чашке с водой бесцветных кристаллов.
4. Остудите тигель, осторожно снимите чашку с тигля и соскребите кристаллы в стакан.

II. КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА КОФЕИН

1. Положите несколько кристаллов на пластинку. Капните 1—2капли азотной кислоты.
2. Нагревайте пластинку до тех пор, пока смесь на ней станет сухой. Наблюдайте образование оранжевого цвета.
3. Добавьте 10 капель аммиака. Наблюдайте образование соли красного цвета.

Контрольные вопросы и задания

1. Как называется метод выделения кофеина из чая?
2. Опишите физические свойства кофеина.

3.        Какое действие на организм человека оказывает кофеин чая?

Фитобар и работа фармацевта

Предварительные сведения

Фитотерапия — лечение растениями, зародилась в глубокой древности. Долгое время растения оставались почти единственными лекарственными средствами. И только в наше время химия ввела в медицину синтетические лекарственные вещества, изготовленные на фармацевтических заводах.

С развитием современной фармацевтической химии все шире стала распространяться опасность постепенного перенасыщения человеческого организма химическими препаратами.

Лекарственные растения и препараты растительного происхождения переносятся лучше синтетических, дают меньше нежелательных побочных эффектов.

Лечебное действие лекарственных растений обусловлено наличием в них биологически активных веществ — действующих веществ, которые при введении в организм даже в очень малых количествах вызывают определенный физиологический эффект. Эти активные вещества синтезируются самими растениями из неорганических минеральных веществ почвы, воды, из углекислого газа, воздуха. Синтез осуществляется растениями под влиянием световой энергии.

Положительное действие природных лекарств нетрудно объяснить. Биологически активные вещества растительной клетки имеют много общего в своем строении с веществами, образующимися в клетках животных и человека.

Наибольшее значение из биологически активных веществ принадлежит аминокислотам, углеводам, фенольным соединениям, эфирным маслам, смолам, ферментам, витаминам, макро- и микроэлементам.

Лекарственные растения редко принимают в непереработанном виде. Обычно из них на фармацевтических заводах, фабриках, в аптеках или домашних условиях готовят лекарственные

препараты, которые обычно называют лекарством. Производятся и готовятся они в виде различных лекарственных форм-настоек, экстрактов, сиропов, сборов, брикетов, настоев, отваров и т. д.

Из лекарственных растений выделяют как отдельные биологически активные вещества, так и суммарные препараты. Вторая группа препаратов включает комплекс веществ, находящихся в растениях. Такие препараты содержат как основные действующие вещества, так и сопутствующие, и применяются как внутрь, так и наружно.

Качество лекарственного растительного сырья зависит от правильного сбора, сушки, условий хранения и переработки.

С помощью фармакогностического анализа определяют доброкачественность лекарственного растительного сырья, его чистоту, влажность и зольность, а также наличие или отсутствие плесени, амбарных вредителей и количество действующих веществ.

При невозможности установления подлинности сырья по внешним и органолептическим признакам проводят контроль сырья химическими методами анализа с помощью качественных химических реакций на действующие и сопутствующие вещества или используют микроскопический метод определения анатомических диагностических признаков.

Качественные химические реакции на основные группы природных соединений, содержащихся в лекарственном растительном сырье, достаточно точны, не сложны по технике проведения и могут быть использованы в фитобарах и фитоаптеках. Этот вид анализа вместе с другими видами контроля позволяет решать вопрос о правильном приготовлении различных лекарственных форм.

Информация о лекарственных растениях необходима не только специалистам — фармацевтам, фармакогностам, врачам, ботаникам. В ней нуждаются и неспециалисты, поскольку некоторые из лекарственных растений оказались уже на грани исчезновения.

Многие болезни прекрасно вылечиваются травами.

Взять, к примеру, крапиву. Лекарства, равного ей по диапазону возможностей, пожалуй, не найти. Крапива тонизирует, заживляет раны, останавливает кровь, снимает воспаление. Прекрасно она зарекомендовала себя при лечении сердечно-сосудистых, легочных, нервных, кожных заболеваний. При этом крапива не оказывает на организм ни малейшего побочного отрицательного действия.

Таких чудодейственных трав не перечесть: всего разрешено Государственным фармкомитетом к применению 300 видов лекарственных растений, а всего в нашей стране произрастает 21 тыс. растений.

В медицине широко используют фитонцидосодержащее лекарственное растительное сырье: почки сосны, шишки ели, листья эвкалипта, а также препараты излука, чеснока.

Фитонциды имеют важное значение в жизни самих растений — способствуют естественной невосприимчивости их к заразным болезням. Для человека эти вещества целебные. Фитонциды губительно действуют на вирусы гриппа, возбудителей дизентерии, туберкулеза и других болезней, ускоряют заживление ран, регулируют секреторную функцию желудочно-кишечного тракта, стимулируют сердечную деятельность, поддерживают стабильность биологической среды, очищают воздух.

Ниже предлагаются рецепты от простуды, содержащие фитонциды.

Оборудование и реактивы: химический стакан на 100 мл (2 шт.), медицинская пипетка (2 шт.), мерный цилиндр на 20 мл (2 шт.), чайная ложка (1 шт.), столовая ложка (1 шт.), морковь, растительное масло, чеснок, лук, мед (сахар), вода.

Ход работы

1. Смешайте свежеприготовленный морковный сок и растительное масло в соотношении 1:1. Добавьте несколько капель чесночного сока и размешайте. Рекомендуется закапывать в нос несколько раз в день.
2. Три столовые ложки мелко нарезанного лука залить 50 мл теплой воды, добавить '/2 чайной ложки меда (сахара), настоять в течение 30 мин и закапывать в нос.

Контрольные вопросы и задания

1. Назовите лекарственные формы.
2. Какие Вы знаете биологически активные вещества?
3. Как можно определить качество лекарственного растительного сырья?
4. Какие Вы знаете лекарства от простуды?

Литература.

1. Артеменко А.И. Удивительный мир органической химии. – Дрофа, 2007.
2. Габриелян О.С., Ватлина Л.П.Химический эксперимент в школе. 10 класс: учебно-методическое пособие / - М.: дрофа, 2005.
3. Куприянова Н.С. Лабораторно-практические работы по химии. 10-11 класс. – М.: Гуматитар. издат. центр ВЛАДОС, 2007.

Программа внеучебного курса, формирующего метапредметный результат

«Секреты школьного мела»

Тихонова Елена Александровна

МОУ «СОШ п. Учебный Ершовского района Саратовской области»

 учитель химии и биологии

Окружающая действительность требует от нас постоянного решения задач, мы решаем задачи в быту, в любой профессиональной деятельности, требуется работа интуиции, выход за рамки формальных мыслительных операций.

Любая жизненная задача является открытой, творческой, эвристической, исследовательской, изобретательской. Кто и как научит решать эти задачи? Очевидно, что учиться решать открытые задачи необходимо в школе.

Предлагаемый курс «Через решение мини-задач к мега-задаче», рассчитан на занятия с учащимися 9 класса. Курс позволит учащимся через систему задач научиться, работая в группах, формулировать цель, планировать свою деятельность, подводить итоги исследования, оформлять и презентовать результаты работы, совершенствовать свои умения в решении расчетных задач.

Мысль, заложенная в содержании данного курса, может быть реализована через любой другой предмет. Первоначально, необходимо заинтересовать учащихся большой мега-задачей, в ходе ее решения возникают мини-задачи, доступными для решения всем, они являться ступенями к решению мега-задачи. Этот прием позволит повысить мотивацию, повысить самооценку, научить решать задачи. Решение каждого типа задач проходит путь: по алгоритму, подобные, задачи в курсе данного предмета, перенос умения в другую ситуацию.

Оглавление

Пояснительная записка        

Учебно-тематический план        

Содержание курса        

Темы проектов, реализуемых в ходе курса:        

Календарно - тематическое планирование        

Рекомендации по проведению занятий        

Критерии оценки работ учащихся        

Приложения        

Источники        

Пояснительная записка

При составлении данной программы были учтены требования официальных нормативных документов:

• федерального закона «Об образовании в Российской Федерации» (№ 273ФЗ от 29.12.2012 г.);
• федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования (приказ Министерства образования и науки Российской Федерации № 1897 от 17.12.2010 г.);
• Закона Саратовской области «Об образовании» (от 28 апреля 2005 г. N 33-ЗСО, с изменениями и дополнениями от 31 мая 2012 г.).

Общая характеристика курса

Медленно, но упорно в современном образовательном процессе возрастает роль метапредметных умений, метапредметных знаний итогом этого станет введение метапредметов. Используя методы и понятия метапредмета «Задача» в курсе «Через решение мини-задач к мега-задаче», предпринята попытка через систему задач разного типа, разного уровня работать над развитием творческих способностей учащихся, укреплением интереса к предмету. Вопросы, поднимаемые в курсе, позволяют рассматривать его как основу для выстраивания индивидуального маршрута исследований учащихся, целью которых является расширение знаний в области химии, умения применять их в сходной ситуации.

Цель курса: формирование умения определять цели и задачи деятельности, выбирать средства реализации цели и применять их на практике.

 Данный курс решает следующие задачи: 

1. Сформировать умения видеть проблему, сравнивать и выбирать информационный материал.
2. Научить переводить знания, умения, навыки, полученные при изучении химии на уровень проектно-исследовательской деятельности.
3. Приучить учащихся осознанно выполнять эксперимент, видеть смысл и результат полученных знаний.

Место курса в учебном плане

Дополняя и развивая школьный базовый компонент, курс является практико-информационной поддержкой для учащихся 9 класса, открывает новые возможности для химического эксперимента; конкретизирует Федеральный образовательный стандарт основного общего образования (приказ Министерства образования и науки Российской Федерации №1897 от 17.12.2010 г), где выделено «В учебном плане школы должно быть предусмотрено выполнения обучающимися индивидуального(ых) проекта(тов)».

Объем курса – 10 часов. Возможно расширение временных рамок, с учетом готовности учащихся к участию в проектной деятельности.

Формы организации учебного процесса.

Программа предусматривает организацию работы учащихся в группах, парах, индивидуальной работы. Занятия проводятся 1 раз в неделю в кабинете химии. Проектная деятельность предусматривает проведение опытов, наблюдений, поиск необходимой недостающей информации в энциклопедиях, справочниках, книгах, в Интернете и т.д.

Методы проведения занятий: метод гипотез (рабочих, реальных); метод наблюдений; метод сравнений; метод эвристических бесед; ролевая игра; практическая работа; экспресс – исследование; метод обобщения и систематизации.

Методы и формы контроля: оформление лабораторного журнала, составление алгоритма решения задачи, конкурс (количественный) числа решенных задач, составление сборников авторских задач учащимися, составление своего алгоритма решения задачи, защита индивидуального проекта.

Технологии, методики:

• проблемное обучение;
• моделирующая деятельность;
• поисковая деятельность;
• использование исследовательских и эвристических заданий;
• информационно-коммуникационные технологии;
• сократовский полилог.

Средства обучения:

• мультимедийные средства (компьютер, проектор, компьютерные презентации);
• химическое оборудование и реактивы;
•  интернет-ресурсы.

Планируемые результаты освоения программы

Личностные:

• Постепенное выстраивание мировоззрения: осознание потребности и готовности к самообразованию;

• формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками.

Метапредметные:

• овладение составляющими исследовательской и проектной деятельности (умение видеть проблему, ставить вопросы, выдвигать гипотезы, давать определения понятиям, классифицировать, наблюдать, проводить эксперименты, делать выводы и заключения, структурировать материал, объяснять, доказывать, защищать свои идеи, находить информацию в различных источниках, анализировать и оценивать информацию, преобразовывать информацию из одной формы в другую)
• развитие умения адекватно использовать речевые средства для дискуссии и аргументации своей позиции, сравнивать разные точки зрения, аргументировать свою точку зрения, отстаивать свою позицию.

Регулятивные УУД

• Самостоятельно обнаруживать и формулировать учебную проблему, определять цель учебной деятельности, выбирать тему проекта.
• Выдвигать версии решения задачи, осознавать конечный результат, выбирать из предложенных и искать самостоятельно средства достижения цели.
• Составлять (индивидуально или в группе) план решения задачи (выполнения проекта).
• Работая по плану, сверять свои действия с целью и, при необходимости, исправлять ошибки самостоятельно.

Познавательные УУД

• Строить логическое рассуждение, включающее установление причинно-следственных связей.
• Уметь определять возможные источники необходимых сведений, производить поиск информации, анализировать и оценивать ее достоверность.

Коммуникативные УУД

• Самостоятельно организовывать учебное взаимодействие в группе (определять общие цели, распределять роли, договариваться друг с другом).

Предметные:

• приобретение опыта химических методов исследования объектов;
• проведения опытов и простых экспериментальных исследований с использованием лабораторного оборудования;
• умение применять теоретические знания на практике, умение наблюдать и делать выводы и умозаключения из наблюдений.

Учебно-тематический план

Содержание курса

Тема 1. В начале пути. Знакомьтесь - МЕЛ (2 часа)

Задачи в нашей жизни. Виды задач (изобретательские, исследовательские, расчетные). Алгоритмы решения задач. Химия наука экспериментальная. Методы химии. Школьный мел – объект изучения. Анкетирование «Проектно-исследовательские навыки». Как работать над проектом. Выбор темы. Анализ умений обучающихся (вести поиск информации в различных источниках; составление плана; выбор материала по заданной теме; составление письменных тезисов; составление таблиц, схем, графиков). Индивидуальные консультации.

Практическая работа. Техника безопасности в кабинете. Работа с веществами и лабораторным оборудованием.

Тема 2. Раскрываем «секреты» (3 часа)

«Секрет 1». Качественный анализ. Определение ионов. Качественные реакции. Решение качественных задач на присутствие ионов кальция, карбонат ионов, сульфата кальция в объекте исследования. «Секрет 2». Количественный анализ. Определение количества карбоната кальция по объему выделяемого СО2 (реакция с соляной кислотой) и по уменьшению массы объекта в результате его прокаливания. Решение расчетных задач, связанных с понятием массовой и объемной доли в растворе в смеси.

Практическая работа. Качественное определение ионов кальция, карбонат ионов, сульфата кальция в школьном мелке, используемом в данной школе.

Практическая работа Количественное определение количества карбоната кальция в школьном мелке, используемом в данной школе, по объему выделяемого СО2 (реакция с соляной кислотой) и по уменьшению массы объекта в результате его прокаливания.

Тема 3. Творим и создаем. (2 часов)

Виртуальная экскурсия на месторождение писчего мела (ученическая презентация). Виртуальная экскурсия на предприятие по изготовлению школьного мела (ученическая презентация). Школьный мел своими руками: формулирование задачи, выдвижение версии решения задачи. Разбор этапов работы: определение связующего вещества; оптимальное соотношение мел - связующее вещество; красители; не пачкающиеся мелки; способы формования.

Практическая работа. Экспериментальный подбор связующего вещества и соотношения мел - связующее вещество.

Практическая работа. Подбор оптимального красителя.

Практическая работа. Формование мела в параметрах, определенных экспериментальным путем.

Тема 4. Подведем итоги. (2 часа)

Оформление коллективного проекта. Индивидуальные консультации. Итог может быть выражен созданием электронной газеты, буклета и т.д. с обязательным публичным выступлением перед учащимися своей школы.

Темы проектов, реализуемых в ходе курса:

Коллективный проект

•  «Состав школьного мелка».

Индивидуальные проекты:

•  «Технологические процессы при изготовлении школьного мелка на предприятии»,
•  «Из истории школьного мела»,
• Виртуальная экскурсия «Месторождения писчего мела на территории области»,
• «Использование мела в быту, промышленности, строительстве»,
• «Красители в производстве»,
• «Природные красители»,
•  «Красители в пищевой промышленности»,
• «Виртуальная экскурсия на завод по производству школьного мела»,
• Способы решения задач по теме «Растворы. Массовая доля растворённого вещества»
• «Сборник ситуационных задач»

Календарно - тематическое планирование

Рекомендации по проведению занятий

В ходе реализации предлагаемого элективного курса возможны поправки с учетом интересов учащихся в данный момент. При подготовке к занятиям нужно иметь в виду метапредметную направленность курса, актуальной считаю статью[4]. Для формирования общеучебных универсальных действий применяю вопросы, при этом использую, конструктор заданий, знакомлю с ним учащихся и регулярно прошу  составить задания по теме урока. (приложение 1) [6]. На занятиях наблюдаю за работой групп и отдельных учеников, результаты наблюдения заношу в таблицу «Карта наблюдений» (приложение 2). На основании наблюдений строю следующее занятие так, чтобы вовлечь каждого в работу.

Занятие 1.Вводное

 Форма и метод проведения занятия – эвристическая беседа.

Оборудование : Анкета «Проектно-исследовательские навыки», памятки по работе над проектом, компьютерная презентация.

Вступление. Учащиеся 9-го класса уже имеют достаточное представление о предмете химии, ее методах познания. Проводим аукцион знаний «Значимость химических знаний в повседневной жизни человека». В результате аукциона у учащегося должно сложиться представление о проникновении химии во все области жизни человека. Данное занятие должно быть информационно насыщенным, чтобы вызвать интерес к дальнейшей работе в рамках элективного курса. На первом занятии знакомим учащихся с общим содержанием всего курса. Предлагаем тематику индивидуальных итоговых проектов, материал учащиеся оформляют в течение работы курса, т.к. на сообщениях учащихся строятся последующие занятия. Анкетирование «Проектно-исследовательские навыки» (приложение 2). Согласно результатам анкетирования даем рекомендации по работе с проектами. [3]

Основное. Метапредмет «Задача» (с позиций А.А.Устиловской, к.психол.н., ведущего специалиста НИИ инновационных стратегий развития общего образования Департамента образования г.Москвы) знакомит учащихся с разными типами задач и способах их решения. По многим школьным предметам обучение построено преимущественно на задачах, в которых имеются все условия и для их решения необходимо знать только алгоритм. Такие задачи называют закрытыми.

В жизни редко встречаются задачи, решаемые действием в один ход и имеющие единственное правильное решение. Выделяют два типа таких задач:

Изобретательские задачи – требуется что-нибудь придумать (изобрести) или найти выход из нестандартной (проблемной) ситуации. Изобретательская задача возникает, когда не существует стандартных, традиционных способов решения или использование таких способов в поставленных условиях невозможно. Например: «На оптовых базах области исчерпаны запасы школьного мела. Предложите выход их этой ситуации». Учащиеся по группам выдвигают варианты выхода из данной ситуации.

Исследовательские задачи – необходимо объяснить непонятное явление, выявить его причины. Например: «Почему имеющийся в школе мел для письма на доске часто не удовлетворяет своим качеством ни учителей, ни учеников, ни их родителей. Как исправить данную ситуацию?» В этом случае ключевыми являются вопросы: как происходит? почему? Работаем с учащимися с условием исследовательской задачи и активизируем выдвижение ответов-гипотез.

Предложите учащимся составить подобные задачи, на основе материала, который заложен в основу курса.

Для решения изобретательских и исследовательских задач открытого типа разработаны некоторые приемы и алгоритмы. Это сложные и многоходовые инструменты, которые требуют особого навыка и определенных умений для работы с ними. Для работы со школьниками можно использовать упрощенную процедуру решения.

Процедура решения задач:

1.Подготовка к работе. На этом шаге предлагается прочитать условие задачи, сформулировать его своими словами и записать в традиционной форме:

Дано: …   Найти (объяснить): …

Если школьникам кажется, что они могут дать ответ «сходу», пусть запишут свою гипотезу (идею) и продолжат решение задачи, но – скорее всего они смогут выдвинуть и другие гипотезы.

2.Анализ условия. Здесь школьникам предлагается проанализировать условие задачи и ответить на следующие вопросы:

- Какой объект в данной задаче основной? Из каких частей или элементов он состоит?

- Какие объекты находятся вокруг основного объекта? С какими объектами и как он взаимодействует?

- Какие процессы протекают в самом объекте, с его участием, а также вокруг него?

Если на этом шаге возникли какие-то гипотезы, их нужно записать. Отметим, что на этом шаге не следует спешить решать задачу, так как главная цель шага – как можно лучше осмыслить условие задачи.

3.Выдвижение гипотез. Рекомендуется подумать, как обнаруженные явления могли бы способствовать получению необходимого в условии задачи результата?

Данный шаг – главный для выдвижения гипотез. Учитель объясняет, что на этом шаге не нужно быть слишком критичными, так как следует постараться наработать максимум гипотез. Отметим, что в процессе решения иногда возникают 1-2 идеи, а иногда и более десяти.

4.Отбор гипотез. На этом шаге школьники отбирают из выдвинутых гипотез наиболее правдоподобные и расставляют их в порядке убывания правдоподобности. Если школьникам не удалось сформулировать правдоподобные гипотезы, то можно рекомендовать глубже изучить условие задачи, а также поискать дополнительные справочные материалы.

5.Проверка гипотез. На этом заключительном шаге школьники должны предложить эксперименты (в том числе мысленные) по проверке каждой правдоподобной идеи (гипотезы) или выполнить соответствующие расчеты.

Как видим, решение открытых задач помогает не только сосредоточиться, глубоко проанализировать условие, но и расширить область поиска идей, дает направления «думания», а затем «сворачивает» веер решений с помощью направленного отбора и проверки на правдоподобность.

Умение решать открытые задачи – это как умение плавать, которое всегда пригодится в открытом жизненном океане: даже если ты плывешь на вроде бы надежном корабле, но с айсбергом можешь столкнуться[5].

Занятие 2. Техника безопасности в кабинете. Работа с веществами и лабораторным оборудованием.

Форма и метод проведения занятия – практическая работа

Оборудование. Штативы с пробирками, держатели для пробирок, спиртовка, спички. Инструкция по безопасной работе в кабинете химия(Приложение 3)

Вступление . Предлагаем учащимся объединиться в 4 группы(по число пунктов инструкции). Эти группы могут остаться на все время работы в курсе.

1. Составьте на основании правил инструкции свод правил наоборот, покажите другим группам правильное использование оборудование.

Домашнее задание группам « Составить кластер «Вездесущий карбонат»

Занятие 3.Знакомьтесь – школьный мел, он же карбонат кальция.

Форма и метод проведения занятия – ролевая игра

Оборудование Вернисаж картин-кластеров «Вездесущий карбонат», с защитой своей картины, с защитой своей картины-кластера о применении карбоната кальция в быту, промышленности.

Разбираем вопросы: «Секрет 1. Качественный анализ школьного мела»; «Секрет 2. Количественный анализ школьного мела». Какие реактивы и какое оборудование, необходимо для раскрытия этих «секретов»?

Занятие 4. «Что в кусочке мела?»

Форма и метод проведения занятия – урок-исследование

Оборудование:штативы с пробирками, держатели для пробирок, спиртовка, спички, 5% раствор соляной кислоты, предметные стекла, воронка, фильтр, колбы, микроскоп.

Ход занятия. Учащиеся вспоминают, что основным компонентом мелков является карбонат кальция. Им демонстрируют тонкий порошок строительного мела, В ходе обсуждения делают вывод о возможности использования в качестве связующего материала гипс. На занятии учащиеся должны проверить это предположение. Учитель сообщает, что состав промышленных мелков представляет собой «секрет фирмы», который, как правило, в открытой печати не публикуется. В каждой школе имеются различные образцы мелков, с ними и проводят анализ. Ученики оформляют работу в лабораторных журналах, чертят таблицу, отражающую результаты исследования. План качественного анализа на соединения кальция учащиеся должны предложить сами, учитель при этом только направляет и нивелирует мыслительную деятельность учеников.

1.  Наличие в составе мелков солей кальция («Секрет- 1») прокаливаем в огне спиртовки и по цвету пламени делаем вывод.
2. Наличие карбонат кальция («Секрет 2») определяем взаимодействием мела с раствором кислоты, выделяющийся газ пропускаем через раствор известковой воды, помутнение.
3. Наличие гипса («Секрет -3») можно определять с помощью микрокристаллоскопнческого анализа. Растертую в ступке пробу мела массой 1 г помесщают в пробирку и заливают 10 мл горячей воды, выдерживают 1 час и затем интенсивно встряхивали в течение 5 минут. Полученную взвесь отфильтровали и к порции фильтрата добавляют несколько капель хлорида бария. Небольшую порцию фильтрата помесщают на предметное стекло и нагревают в пламени спиртовки. Затем кристаллы рассматривали через микроскоп. Кристаллики гипса имеют игольчатый вид. Более наглядно, если эксперимент будет сопровождаться видеоопытами.[1 ]
4. Связующим веществом иногда может выступать крахмал. Проведем пробу на крахмал.
5. В современных мелках связующим веществом иногда выступает и казеин. Проведем реакцию на белки с раствором, полученным в пункте 3
6. Сделаем вывод.

Занятие 5. Секрет 4 - «Сколько всего этого?»

Форма и метод проведения занятия – практическая работа

Оборудование и реактивы: весы технические химические стаканы (150 мл), стеклянная трубка с выталкивателем (трубка получается при отрезании дна пробирки диаметром 14 мм, в качестве выталкивателя используется пробирка меньшего диаметра), шпатель, ступка с пестиком, бюретка штатив лабораторный, соляная кислота (1:1), вода, гипс медицинский или алебастр, порошок мела строительного, кусочки прессованного белого мела.

Ход занятия. В начале занятия с учащимися проводят беседу, в ходе которой предлагается несколько вариантов количественного анализа мелков. Если исходить, что в нем только карбонат кальция и алебастр.

1-й вариант. Взвесить кусочек мела, добавить избыток соляной кислоты, оставшийся после растворения карбоната кальция, гипс отфильтровать просушить. Определить массу гипса и его массовую долю в мелках.

2-й вариант. Взвесить кусочек мела и стакан с избытком соляной кислоты. Поместить в кислоту мел и после окончания реакции определить уменьшение реакционной массы. По уравнению реакции сделать расчет массы карбоната кальция, а затем его массовой доли.

3-й вариант. С использованием L-лаборатории. Собрать оборудование, соединить с компьютером. Взвесить кусочек мела, поместить его в одно из колен двухколенной пробирки, в другое колено налить избыток соляной кислоты. Закрыть этот сосуд пробкой с газоотводной трубкой, объем углекислого газа увидим в виде кривой на дисплее. Определяем его объем. По уравнению реакции рассчитаем массу карбоната кальция и его массовую долю в мелках.

4-й вариант. Карбонат кальция при нагревании разлагается. Образец взвесить, поместить в тигель, нагревать течение 10 минут, охладить до комнатной температуры взвесить. Так продолжать до постоянства массы до прокаливания и после прокаливания.

С учащимися обсуждают целесообразность использования того или иного варианта проведения анализа.

На данном занятии целесообразно не проводить вычислений, с целью дать домашнее задание повторить алгоритм решения данного вида задач.

Занятие 6 Задачи бывают разные

Форма занятия: мастер-класс

Оборудование: компьютер, проектор, презентация.

По желанию учащихся готовятся презентации к проектным работам «Способы решения задач по теме «Растворы. Массовая доля растворённого вещества» и «Способы решения задач на массовую долю примесей», занятии эти ученики выступают в качестве учителя с презентацией, напоминают учащимся алгоритм решения подобных задач, предлагают свои способы размышления в ходе объяснения и задачи для закрепления.

Или… На уроках химии достаточно часто приходится решать задачи, в которых используются математические методы и приемы, вызывающие затруднения у учащихся, и учителю химии приходится брать на себя функции учителя математики и, в тоже время, задачи с химическим содержанием, с использованием специальных терминов сложно объяснить без специальной подготовки учителю математики, можно провести бинарное занятие двух учителей химии и математики.

В результате проведенного анализа ученики установили, что прессованные мелки состоят на 40 % из карбоната кальция и на 60 % гипса. Этот результат они использовали для изготовления мелков.

Домашнее задание. Как сформовать кусочек мела, принести самодельные устройства формования. Презентации к индивидуальным проектам: «Технологические процессы при изготовлении школьного мелка на предприятии», «Виртуальная экскурсия на завод по производству школьного мела», «Корзина задач» (приложение 5)

Занятие 7 Секрет 4 – формование.

Форма и метод проведения занятия – виртуальная экскурсия с элементами практической работы

Оборудование и реактивы: Мел строительный, алебастр, емкости для смешивания, шпатели, приспособления для формования (стеклянные пластинки, отрезанные медицинские шприцы, трубочки из полиэтилена)

Ход занятия.

Защите проектов, конструктивная беседа о способах формования, расчет массы мала и алебастра для формования кусочка мела или нескольких кусочков. Формование кусочков мела.

Домашнее задание. Вопросы: Как окрасить мел? Подумать, быть готовым к защите своего способа. Презентации к индивидуальным проектам: «Красители в производстве», «Природные красители», «Красители в пищевой промышленности»

Занятие 7. Секрет 5 - красители

Форма и метод проведения занятия – урок - исследование

Оборудование и реактивы: Мел строительный, алебастр, емкости для смешивания, шпатели, приспособления для формования (стеклянные пластинки, отрезанные медицинские шприцы, трубочки из полиэтилена), раствор бриллиантового зеленого, отвар луковой шелухи, сок моркови и свеклы, грифели цветных карандашей, гуашь.

Ход занятия.

Защита проектов, конструктивная беседа о способах окраски.

Формование кусочков мела. Следующая часть занятия посвящена изготовлению цветных мелков. Обсуждается вопрос о красителях, которые можно использовать для этой цели. Из выполненных проектов стало известно, что красители могут производиться из природных минералов (охра, сурик, глет), из животного сырья (пурпур, сепия), из растений (красный сандал, лакмус, ализарин). Красители могут быть и специально синтезированы (цинковые и титановые белила, ярь-медянка, изумрудная зеленая, кристаллический фиолетовый).

Но красители входят в состав красок, но в красках еще содержатся пленкообразователь (клеевая основа) и бактерицидные вещества (если использовался природный краситель). Очевидно, что для приготовления мелков необходимо брать индивидуальный краситель или краску, не содержащую пленкообразователя. Например, гуашь и акварель содержат клеевую основу, от которой нужно освободиться с помощью воды методом декантации. Эту работу целесообразно заранее поручить выполнить отдельным ученикам в виде индивидуального задания.

В практической части занятия обсуждается оптимальное соотношение гипса, мела и красителя в цветных мелках. В нашем случае полученные первоначально мелки были излишне твердыми решено уменьшить количество алебастра, опытным путем установили, что оптимальная композиция содержит 20—30 % гипса и 80—70 % мела. Если в мелке содержится менее 20 % гипса, то при написании он рассыпается, если более 30 %, то мелок начинает царапать доску.

Красители удачными считаем бриллиантовый зеленый и пищевые красители для кулинаров.

Занятие 9 - 10 Подводим итоги.

Итоговое занятие. Данное занятие можно провести в различных формах, чаще всего это конференция. Например, отчет по творческим проектам или по группам интересов, общая презентация и т.д. Постарайтесь выяснить, какие формы занятий учащихся заинтересовали больше, что удалось и что не получилось. Итоговая конференция может проходить в рамках недели химии в школе. Это будет вашей отчетностью о проделанной работе и в то же время поможет заинтересовать учащихся младших классов, которые в перспективе могут записаться на данный элективный курс по химии.

Критерии оценки работ учащихся

Работа над проектом

Общий уровень достижений учащихся переводится в отметку по следующей шкале: 32-25 баллов: «5»; 24-18 баллов: «4»; 17-8 баллов: «3»; 7-0 баллов: «2».

1. Планирование и раскрытие плана, развитие темы. Высший балл ставится, если ученик определяет и четко описывает цели своего проекта, дает последовательное и полное описание того, как он собирается достичь этих целей, причем реализация проекта полностью соответствует предложенному им плану.

2. Сбор информации. Высший балл ставится, если персональный проект содержит достаточное количество относящейся к делу информации и ссылок на различные источники.

3. Выбор и использование методов и приемов. Высший балл ставится, если проект полностью соответствует целям и задачам, определенным автором, причем выбранные и эффективно использованные средства приводят к созданию итогового продукта высокого качества.

4. Анализ информации. Высший балл по этому критерию ставится, если проект четко отражает глубину анализа и актуальность собственного видения идей учащимся, при этом содержит по-настоящему личностный подход к теме.

5. Организация письменной работы. Высший балл ставится, если структура проекта и письменной работы (отчета) отражает логику и последовательность работы, если использованы адекватные способы представления материала (диаграммы, графики, сноски, макеты, модели и т. д.).

6. Анализ процесса и результата. Высший балл ставится, если учащийся последовательно и полно анализирует проект с точки зрения поставленных целей, демонстрирует понимание общих перспектив, относящихся к выбранному пути.

7. Личное участие. Считается в большей степени успешной такая работа, в которой наличествует собственный интерес автора, энтузиазм, активное взаимодействие с участниками и потенциальными потребителями конечного продукта и, наконец, если ребенок обнаружил собственное мнение в ходе выполнения проекта [3, с. 5-6].

С критериями оценивания проектов учащиеся знакомятся заранее. Также они сами могут предложить какие-либо дополнения в содержание критериев или даже дополнительные критерии, которые, на их взгляд, необходимо включить в критериальную шкалу. Критерии оценивания являются своего рода инструкцией при работе над проектом. Кроме того, учащиеся, будучи осведомленными о критериях оценивания их проектной деятельности, могут улучшить отдельные параметры предлагаемые для оценивания, тем самым получить возможность достижения наивысшего результата.

Критерии оценивания презентации учащихся

Приложения

Приложение 1

Конструктор заданий

Приложение 2

Карта наблюдения учителя

Приложение 3

Анкета «Проектно-исследовательские навыки»

1. Выполнял ли ты когда-нибудь проект? ________________ _____
2. Что такое, по-твоему, проект?___________________________ __

___________________________________________________ __________

3. Перечисли этапы проекта по порядку:_______________________

______________________________________________________________

4. Назови возможные продукты проекта:___________________ ___
5. Писал ли ты отчёт о проекте? ________________________ _____
6. Какие виды проектов ты знаешь? _____________________ ______________________________________________________________

Приложение 4

Правила безопасной работы в кабинете химии

1. Общие требования к поведению учащихся в кабинете химии.

1) Допуск посторонних лиц в кабинет химии в момент проведения эксперимента разрешается только с разрешения учителя.

 2) В кабинете химии учащиеся обязаны проявлять осторожность в движениях, быть внимательными к указаниям учителя и лаборанта. Во время работы необходимо соблюдать чистоту и порядок на рабочем месте.

3) Запрещается загромождать проходы портфелями, сумками.

4) Прежде чем приступить к работе, необходимо изучить порядок ее проведения. Следует строго соблюдать все указания учителя по безопасному обращению с приборами и реактивами.

5) Запрещается проводить опыты, не предусмотренные данной работой.

6) Запрещается прием пищи в кабинете химии.

 7) Обо всех неполадках в работе оборудования, водопровода, электросети и т.д. необходимо ставить в известность учителя или лаборанта. Самостоятельно устранять неисправности учащимся запрещается.

 8) По окончании работы учащиеся должны вымыть руки.

9) При получении травмы, а также при плохом самочувствии учащиеся должны немедленно сообщить об этом учителю или лаборанту.

10) При возникновении во время занятий аварийной ситуации не допускать паники и подчиняться только указаниям учителя.

2. Работа с веществами и растворами.

1) Насыпать или наливать вещества можно только над столом или специальным подносом. Для опытов брать только указанное количество веществ «ведро на ведро тот же результат»

2) Нельзя ошибочно взятый излишек реактива ссыпать или сливать обратно в склянку.

 3) Запрещается вносить или выносить из кабинета вещества без разрешения учителя.

 4) Все работы, связанные с выделением вредных паров или газов, проводить только в вытяжном шкафу при исправной вентиляции.

 5) Твердые сыпучие реактивы разрешается брать только с помощью совочков, ложечек или шпателей. Нельзя вещества брать руками.

 6) Для ускорения растворения веществ в пробирке нельзя закрывать ее отверстие пальцем при встряхивании.

 7) Растворение щелочи следует проводить в фарфоровой посуде путем прибавления к воде небольших порций вещества, при непрерывном помешивании. Кусочки щелочи можно брать только щипцами или пинцетом.

 8) При определении запаха вещества нельзя склоняться над ним, вдыхать пары или газ. Нужно легким движением руки над горлом сосуда направить газ или пар к носу и вдыхать осторожно.

9) Пролитую кислоту следует засыпать чистым сухим песком и перемешивать его до полного впитывания жидкости. Влажный песок убрать совком в широкий стеклянный сосуд для последующей промывки и нейтрализации.

10) Обо всех случаях разлива жидкостей, а также о рассыпанных твердых реактивах нужно сообщить учителю запрещается.

 11. Растворы из реактивных склянок необходимо наливать так, чтобы при наклоне этикетка оказывалась сверху.

 12) При попадании на кожу кислоты надо немедленно ее промыть раствором гидрокарбонатом натрия той же концентрации и ополоснуть водой

13) Запрещается выливать в канализацию растворы и органические жидкости. Необходимо сливать их в склянки, предназначенные для этих целей

3. Обращение с нагревательными приборами

1) Зажигать спиртовку (газовую горелку) разрешается только от спички.

2) Для нагревания жидкостей разрешается использовать только тонкостенные сосуды. Запрещается перед нагреванием заполнять пробирку жидкостью более чем на одну треть их объема. При нагревании пробирки ее отверстие следует направлять в сторону от себя и работающих рядом. Запрещается наклоняться над сосудами, заглядывать в них. Недопустимо нагревать сосуды на границе и выше уровня жидкости, а также пустые сосуды с каплями влаги внутри.

3) Необходимо сначала прогреть несколько раз всю пробирку по уровню жидкости и только потом вести нагрев вещества.

 4) Запрещается оставлять без присмотра нагревательные приборы.

4. Сборка приборов, их крепление.

1) При сборке приборов из стекла запрещается применять повышенное усиление.

2) Перед тем как вставить в отверстие пробки стеклянную трубку, ее конец следует смазать глицерином или смочить водой.

 3) Приготовленный прибор следует показать учителю или лаборанту.

 4) Пробирки, а также приборы на их основе надо закреплять в лапке штатива или в пробиркодержателе у отверстия пробирки, а не на середине ее.

5) Необходимо быть внимательными в работе с приборами, где используется электрический ток. Прежде всего необходимо знать и понимать устройство прибора; потом собрать прибор, надежно укрепить его и лишь затем подключить его к источнику тока; по окончании опыта сразу же отключить прибор от цепи. При возникновении любых неполадок в работе прибора немедленно отключить его от источника тока и сообщить об этом учителю.

Приложение 5

Банк задач

1. Какую массу оксида кальция можно получить при термическом разложении 600 г известняка, содержащего 10% примесей?
2. Какой объем (н.у.) углекислого газа можно получить при термическом  разложении 200 г известняка, содержащего 20% примесей?
3. Из 50 г азота, содержащего 5% примесей, получили 8 г аммиака. Рассчитайте массовую долю выхода аммиака.
4. Какая масса жженой извести должна образоваться при обжиге 400 кг известняка, содержащего 6% примесей?
5. Вычислите объем (м3) оксида углерода (IV) (н.у.) и массу жженой извести, которые получатся при обжиге 500 кг известняка, содержащего 8% примесей.
6. При взаимодействии 10,8 г безводного карбоната натрия с избытком азотной кислоты получили 2,24 л (н. у.) оксида углерода (IV). Вычислите содержание примесей в карбонате натрия.
7. Какой объем оксида углерода (IV) (н.у.) выделится при сжигании 500 г угля, содержащего 8%  негорючих примесей?
8. При сгорании 187,5 г угля образовалось 336 л оксида углерода (IV) (н.у.). Вычислите массовую долю углерода в угле.
9. Определите объем (в л) и количество вещества (моль) оксида углерода (IV), которые можно получить при разложении 0,6 кг известняка, содержащего 5% примесей (н.у.).

10. При пропускании 2 м3 воздуха (н. у.) через раствор гидроксида кальция образовалось 3 г карбоната кальция. Рассчитайте объемную долю оксида углерода (IV) в воздухе.
11. Рассчитайте массу и количество вещества (моль) оксида бария, образующегося при разложении 80 г карбоната бария, содержащего 3% примесей.
12. Какое количество вещества (моль) и какой объем оксида углерода (IV) (н.у.) можно получить при взаимодействии с избытком соляной кислоты 60 г известняка, содержащего 95% карбоната кальция?
13. При прокаливании 54 г известняка потеря массы составила 22 г. Вычислите массовую долю карбоната кальция в известняке (известняк, кроме карбоната кальция, содержит неразлагающиеся вещества).

Какая масса кремния должна образоваться при восстановлении углем 60 г оксида кремния (IV), содержащего 5% примесей.

Источники

Литература

1.  «Как проектировать универсальные учебные действия в начальной школе» Под ред. А. Г. Асмолова Просвещение,2010
2. Масленникова, А.В. Материалы для проведения спецкурса «Основы исследовательской деятельности учащихся» / А.В. Масленникова // Практика административной работы в школе. – 2004. - №5. - С. 51-60.
3. Савенков А.И. Исследователь. Материалы для подростков по самостоятельной исследовательской практике / А.И. Савенков // Практика административной работы в школе. – 2004. - №5. - С. 61-66.
4. П.А.Ожеговский, Н.А.Титов, Е.В.Сухорукова, Э.Е.Нифантьев Кружковые занятия по изготовлению школьных мелков //Химия в школе, №5, 1991
5. А.А.Устиловская Пособие для учителя по метапредмету "Задача" http://www.eduscen.ru/?q=taxonomy/term/321 
6. Шаталов М.А. Методическая программа формирования УУД//Химия в школе.- 2014.-№6.- с.13-22
7. Шнейдер М.Я., Оценка качества проектной деятельности учащихся [Текст] / М.Я. Шнейдер // Лицейское и гимназическое образование.– 2002. – №9.–С. 4 –6.

Интернет ресурсы

1. Видеоопыты http://www.himikatus.ru/neorg_video.php   
2. Химия и производство http://www.lformula.ru/index.php?page=020&part=him005 
3. Школьные мелки http://www.toybytoy.com/toy/Crayons_school 
4. Я иду на метапредметный урок http://www.openclass.ru/stories/188738